MÉTODO PARA LA TRANSMISIÓN DE DATOS EN MENSAJES A TRAVÉS DE UN ENLACE DE COMUNICACIONES DE UN SISTEMA DE COMUNICACIONES, ASÍ COMO UN CHIP DE COMUNICACIONES, UN PARTICIPANTE DE UN SISTEMA DE COMUNICACIONES Y UN SISTEMA DE COMUNICACIONES PARA LA REALIZACIÓN DE DICHO MÉTODO.

Método para la transmisión de datos en mensajes que se transmiten cíclicamente en ventanas de tiempo predeterminables (ZF) a través de un enlace de comunicaciones (101) de un sistema de comunicaciones,

en donde a través del enlace de comunicaciones (101) se almacenan temporalmente mensajes a enviar y enviados, en primer lugar, en una memoria de mensajes (300) de un chip de comunicaciones (100), y el mensaje a enviar, o bien, a recibir en una ventana de tiempo actual (ZF) se toma desde la memoria de mensajes (300) y se envía o bien, se recibe , y se almacena en la memoria de mensajes (300), caracterizado porque para la detección de las posiciones de los mensajes en la memoria de mensajes (300) se explora previamente la memoria de mensajes (300) en una trama predeterminable respectivamente para una pluralidad de ventanas de tiempo (ZF), aún por continuar, porque un ciclo de búsqueda comprende en la trama una pluralidad de ventanas de tiempo (ZF), y porque como resultado del ciclo de búsqueda se almacenan, en una memoria intermedia (600) asociada a la memoria de mensajes (300), las posiciones de los mensajes a enviar o a recibir en la pluralidad de ventanas de tiempo (ZF) aún por continuar

Estado del arte 5

La presente invención hace referencia a un método para la transmisión de datos en mensajes que se transmiten cíclicamente en ventanas de tiempo predeterminables, a través de un enlace de comunicaciones de un sistema de comunicaciones. A través del enlace de comunicaciones se almacenan temporalmente mensajes a enviar y enviados, en primer lugar, en una memoria de mensajes de un chip de comunicaciones. El mensaje a enviar, o bien, a recibir por un participante, en 10 una ventana de tiempo actual, se toma desde la memoria de mensajes y se envía o bien, se recibe, y se almacena en la memoria de mensajes.

Por otra parte, la presente invención hace referencia a un chip de comunicaciones de acuerdo con el concepto general de la reivindicación 13, a un participante de un sistema de comunicaciones de acuerdo con el concepto general de la reivindicación 17, y a un sistema de 15 comunicaciones de acuerdo con el concepto general de la reivindicación 20 para la realización de dicho método.

La integración de participantes a la red, por ejemplo, en forma de dispositivos de control, sensores y actuadores, con la ayuda de un enlace de comunicaciones de un sistema de comunicaciones, se ha incrementado drásticamente, en los últimos años en la fabricación de vehículos 20 a motor o también en ingeniería, en particular en el campo de máquinas-herramientas, es decir, también en la automatización. Además, se pueden obtener efectos de sinergia mediante la distribución de funciones sobre una pluralidad de participantes. De esta manera, se habla de sistemas distribuidos. Las comunicaciones entre los diferentes participantes se producen cada vez más frecuentemente a través de un enlace de comunicaciones, conformado como un bus de datos, de un sistema de 25 comunicaciones, conformado como un sistema de bus. El tráfico de comunicaciones en el sistema de bus, los mecanismos de acceso y de recepción, sí como la gestión de errores se regulan mediante un protocolo. Con respecto a esto, un protocolo conocido es el protocolo CAN (Controller Area Network) o también el protocolo TTCAN (Time Triggered CAN), así como el protocolo FlexRay, en donde la especificación del protocolo FlexRay se basa, de momento, en v2.1. 30

El flexRay es un sistema de bus rápido, determinista y tolerante a errores, en particular para el empleo en un vehículo a motor. El protocolo FlexRay opera de acuerdo con el método del TDMA (Time Division Multiple Access), en donde a los participantes (o componentes) o bien, a los mensajes a transmitir se asocian ranuras o ventanas de tiempo, en las cuales dichos participantes o mensajes poseen un acceso exclusivo al enlace de comunicaciones. Comparablemente, también se reasocia en 35 el protocolo TTCAN. Las ranuras de tiempo se repiten en un ciclo predefinido, el llamado ciclo de comunicaciones, de manera que el momento en el que un mensaje se transmite a través del bus de datos, se pueda predecir exactamente y el acceso al bus se produzca de manera determinista.

Para aprovechar óptimamente el ancho de banda para la transmisión de mensajes en el sistema de bus, el FlexRay subdivide el ciclo de comunicaciones en una porción estática, la llamada 40 ranura estática, y una porción dinámica, la llamada ranura dinámica. Las ranuras de tiempo con una duración predeterminada fija, se encuentran en una porción estática al inicio de un ciclo de bus. En la parte dinámica, las ranuras de tiempo se asignan dinámicamente. De esta manera, se obtiene el acceso exclusivo al bus respectivamente para un tiempo reducido, los llamados minislot. Sólo cuando se produce, dentro de un minislot, un acceso al bus mediante uno de los participantes, la ranura de 45 tiempo correspondiente se prolonga al periodo de tiempo necesario para la transmisión de datos mediante el participante. De esta manera, el ancho de banda se utiliza entonces sólo en el caso que se requiera efectivamente también para la transmisión de datos. La ranura dinámica se puede aprovechar para la transmisión de datos controlada por eventos.

En un sistema de comunicaciones FlexRay, se comunica a través de dos líneas físicamente 50 separadas, también denominadas canales, con una tasa respectiva de transmisión de datos que actualmente se cifra en 10 MB por segundo como máximo. Ambos canales corresponden a la capa física, en particular de la arquitectura por capas OSI (Open System Architecture). Dichos canales sirven esencialmente para la transmisión redundante de mensajes, y de esta manera, tolerante a errores, sin embargo, se pueden transmitir también diferentes mensajes, por lo que entonces se puede 55 duplicar la tasa de transmisión de datos a 20 MB actuales. El FlexRay se puede hacer funcionar, naturalmente, también con tasas reducidas de transmisión de datos.

Para realizar funciones sincrónicas y para optimizar el ancho de banda mediante intervalos reducidos entre dos mensajes, los componentes distribuidos en la red de comunicaciones, es decir, los participantes en el sistema de comunicaciones, requieren de una base de tiempo en común, el llamado tiempo global. Los participantes disponen de relojes locales propios que se sincronizan con el tiempo global. Para la sincronización de los relojes, se transmite información de sincronización en la 5 porción estática del ciclo. La sincronización de los relojes se produce al finalizar cada uno de los ciclos de comunicaciones durante el llamado NIT (tiempo libre de red). Con la ayuda de un algoritmo especial correspondiente a la especificación FlexRay, las horas de los relojes locales de los componentes se corrigen de manera tal que todos los relojes locales funcionen sincronizados con un reloj global. Dicha sincronización se produce comparablemente también en una red TTCAN. 10

Un participante FlexRay, que también se denomina nodos de red FlexRay, comprende un procesador de participante, es decir, un procesador central, un controlador FlexRay o un controlador de comunicaciones, un enlace para la capa física, el excitador de bus (llamado Bus Driver BD), así como cuando se realiza un guardián de bus (BG, Bus Guardian). Además, el procesador central suministra y procesa los datos que se envían o se reciban a través del controlador de comunicaciones 15 Flex-Ray. Para las comunicaciones en una red Flex-Ray, los mensajes o los objetos de mensajes se pueden configurar con, por ejemplo, hasta 254 bits de datos. Para transmitir dichos mensajes u objetos de mensajes entre la capa física, es decir, el enlace de comunicaciones, y el procesador central, se emplea un chip de comunicaciones, en particular un controlador de comunicaciones.

El chip de comunicaciones dispone de una memoria de mensajes en la que se almacenan 20 temporalmente objetos de mensajes a enviar por un participante asociado al chip de comunicaciones, u objetos de mensajes a recibir por el participante, antes de que sean transmitidos al enlace de comunicaciones para el envío o al procesador central para el posterior procesamiento. La cantidad y magnitud de los campos de datos de la memoria de mensajes se configuran durante una fase de configuración o una fase de reconfiguración del sistema de comunicaciones. 25

En el estado del arte actual, la memoria de mensajes se explora desde el inicio de cada una de las ranuras de tiempo de un gestor de mensajes, para detectar aquellos campos de datos en los que se encuentren almacenados mensajes o aún se puedan almacenar mensajes, que se envían o se reciban a través del canal actual en el ciclo de comunicaciones actual y/o en la ranura de tiempo actual. De esta manera, en la exploración de la memoria de mensajes se detecta, por ejemplo, un 30 campo de datos provisto para un mensaje que se deba recibir en el ciclo de comunicaciones actual y en la ranura de tiempo actual, a través del canal actual considerado. Después de la recepción del mensaje, dicho mensaje se almacena entonces en el campo de datos detectado. De la misma manera, en la exploración de la memoria de mensajes se puede detectar, por ejemplo, un campo de datos en el que se almacena un mensaje que se deba enviar en el ciclo de comunicaciones actual y en la 35 ranura de tiempo actual, a través del canal actual considerado. Dicho mensaje se toma entonces del campo de datos detectado y se transmite nuevamente para ser enviado al enlace de comunicaciones.

Como estado del arte se pueden consultar, por ejemplo, los métodos de comunicaciones representados en las patentes WO 2004/098955A, US 5884040A y US 6311212B1.

Sin embargo, resulta una desventaja el hecho de que el ciclo de búsqueda, en particular en 40 memorias de mensajes de gran magnitud, requiera...

1. Método para la transmisión de datos en mensajes que se transmiten cíclicamente en ventanas de tiempo predeterminables (ZF) a través de un enlace de comunicaciones (101) de un sistema de comunicaciones, en donde a través del enlace de comunicaciones (101) se almacenan temporalmente mensajes a enviar y enviados, en primer lugar, en una memoria de mensajes (300) de 5 un chip de comunicaciones (100), y el mensaje a enviar, o bien, a recibir en una ventana de tiempo actual (ZF) se toma desde la memoria de mensajes (300) y se envía o bien, se recibe , y se almacena en la memoria de mensajes (300), caracterizado porque para la detección de las posiciones de los mensajes en la memoria de mensajes (300) se explora previamente la memoria de mensajes (300) en una trama predeterminable respectivamente para una pluralidad de ventanas de tiempo (ZF), aún por 10 continuar, porque un ciclo de búsqueda comprende en la trama una pluralidad de ventanas de tiempo (ZF), y porque como resultado del ciclo de búsqueda se almacenan, en una memoria intermedia (600) asociada a la memoria de mensajes (300), las posiciones de los mensajes a enviar o a recibir en la pluralidad de ventanas de tiempo (ZF) aún por continuar.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque, en el curso de la 15 transmisión de datos, el mensaje a transmitir a través del sistema de comunicaciones en la ventana de tiempo actual (ZF) se lee desde la posición de la memoria de mensajes (300) indicada en la memoria intermedia (600) para dicha ventana de tiempo (ZF), y se transmite a través del enlace de comunicaciones (101) o bien, el mensaje transmitido a través del enlace de comunicaciones (101) en la ventana de tiempo actual (ZF) se almacena en la posición de la memoria de mensajes (300), 20 indicada en la memoria intermedia (600) para dicha ventana de tiempo (ZF).

3. Método de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la transmisión de datos para la ventana de tiempo actual (ZF) y la pluralidad de ventanas de tiempo sucesivas (ZF8-ZF11), para las cuales las posiciones de los mensajes en la memoria de mensajes (300) ya se han almacenado en la memoria intermedia (600), se efectúa después de alcanzar la ventana de tiempo 25 correspondiente (ZF8-ZF11), simultáneamente con el ciclo de búsqueda (SDL3) para la ventana de tiempo (ZF) a continuación de la última ventana de tiempo (ZF11) de la transmisión de datos y la pluralidad de ventanas de tiempo sucesivos (ZF12-ZF15).

4. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la cantidad de la pluralidad de ventanas de tiempo del ciclo de búsqueda (SDL) es igual a la cantidad de 30 la pluralidad de ventanas de tiempo para la transmisión de datos (DAT).

5. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los mensajes a almacenar en la memoria de mensajes (300), comprenden primeros datos (KD0, KD1, KDk) con un primer espacio de datos, y segundos datos (D0, Dl, Dk) con un segundo espacio de datos, y los primeros datos (KD0, KD1, KDk) se almacenan en un segmento de cabecera (HS) de la 35 memoria de mensajes (300) en la respectiva zona de cabecera (HB0, HB1, HBk) por mensaje, y los segundos datos (D0, Dl, Dk) se almacenan en un segmento de datos (DS) en la respectiva zona de datos (DB0, DB1, DBk) por mensaje.

6. Método de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque en la zona de cabecera (HB0, HB1, HBk) de la memoria de mensajes (300) se encuentra almacenada por mensaje una 40 identificación, que identifica el respectivo mensaje y mediante la cual el mensaje se puede asociar a un ciclo de comunicaciones (KZY) determinado, a una ventana de tiempo (ZF) determinada dentro del ciclo (KZY) y a un canal (CH A, CH B) o a dos canales (CH A, CH B).

7. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque para cada uno de los mensajes a enviar o a recibir en una ventana de tiempo de la pluralidad de ventanas 45 de tiempo (ZF) aún por continuar, y considerados durante un ciclo de búsqueda (SDL), se proveen dos campos ("indicador", "estado") en la memoria intermedia (600), en donde en un primer campo ("indicador") se almacena un indicador en la posición correspondiente del mensaje almacenado en la memoria de mensaje (300), y en un segundo campo ("estado") se almacena un estado del mensaje almacenado en la memoria de mensajes (300). 50

8. Método de acuerdo con la reivindicación 5 y 7, caracterizado porque el indicador de los primeros datos (KD0, KD1, KDk) almacenados en una zona de cabecera (HB0, HB1, HBk) en el segmento de cabecera (HS), muestra el mensaje almacenado en la memoria de mensajes (300).

9. Método de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque se almacena información en la memoria intermedia (600) como estado del mensaje almacenado en la memoria de 55 mensajes (300), ya sea que efectivamente se deba recibir o enviar ('empty') un mensaje para la ventana de tiempo (ZF) considerada y/o que se deba enviar ('tx_buf') o recibir ('rx_buf') el mensaje.

10. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 9, caracterizado porque la memoria intermedia (600) se encuentra subdividida, en donde en una primera parte (601-604) de la memoria intermedia (600) para la transmisión de datos, se almacenan las posiciones de los mensajes para la ventana de tiempo actual (ZF) y la pluralidad de ventanas de tiempo sucesivas (ZF8-ZF11), para las cuales las posiciones de los mensajes en la memoria de mensajes (300) ya se han 5 almacenado en la memoria intermedia (600), y en una segunda parte (601a-604a) de la memoria intermedia (600) para un ciclo de búsqueda (SDL), se almacenan las posiciones de los mensajes para la ventana de tiempo (ZF) a continuación de la última ventana de tiempo (ZF11) de la transmisión de datos y la pluralidad de ventanas de tiempo sucesivas (ZF12-ZF15).

11. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque para la 10 detección de las posiciones de los mensajes en la memoria de mensajes (300), dicha memoria se explora previamente en intervalos regulares respectivamente para cuatro ventanas de tiempo (ZF) aún por continuar, y porque como resultado de un ciclo de búsqueda se almacenan en la memoria intermedia (600) las posiciones de los mensajes a enviar o a recibir en las cuatro ventanas de tiempo (ZF) aún por continuar. 15

12. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque en el curso de un ciclo de búsqueda, la memoria de mensajes (300) se explora para la pluralidad de ventanas de tiempo (ZF) aún por continuar, de acuerdo con uno o varios de los siguientes criterios:

- Determinación de si en la memoria de mensajes (300) se encuentran almacenados mensajes para un canal de transmisión (CH A, CH B) considerado, 20

- Determinación de si en la memoria de mensajes (300) se encuentran almacenados mensajes para un ciclo de comunicaciones (KZY) considerado,

- Determinación de si en la memoria de mensajes (300) se encuentran almacenados mensajes para la pluralidad de ventanas de tiempo (ZF) aún por continuar, y

- Determinación de si en el caso de los mensajes determinados se trata de mensajes a 25 enviar o a recibir.

13. Chip de comunicaciones (100) que se encuentra dispuesto en un sistema de comunicaciones entre un enlace de comunicaciones (101) y un participante, en donde el sistema de comunicaciones está diseñado para la transmisión cíclica de mensajes en ventanas de tiempo predeterminables, y el chip de comunicaciones (100) presenta una memoria de mensajes (300) para el 30 almacenamiento temporal de mensajes, que serán transmitidos por el participante a través del enlace de comunicaciones (101) o que han sido recibidos para el participante a través del enlace de comunicaciones (101), caracterizado porque el chip de comunicaciones (100) para la detección de las posiciones de los mensajes en la memoria de mensajes (300) presenta medios para la exploración de la memoria de mensajes (300) en una trama predeterminable respectivamente para una pluralidad 35 de ventanas de tiempo aún por continuar, previamente de una memoria intermedia asociada a la memoria de mensajes (300), y presenta medios para el almacenamiento, en una memoria intermedia (600), de las posiciones de los mensajes a enviar o a recibir en la pluralidad de ventanas de tiempo aún por continuar, como resultado del ciclo de búsqueda, y porque un ciclo de búsqueda comprende en la trama una pluralidad de ventanas de tiempo (ZF). 40

14. Chip de comunicaciones (100) de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque los medios para la exploración de la memoria de mensajes (300) y los medios para el almacenamiento de las posiciones de los mensajes determinados en la memoria intermedia (600) se conforman como una máquina de estado finito (504).

15. Chip de comunicaciones (100) de acuerdo con la reivindicación 13 ó 14, caracterizado 45 porque el chip de comunicaciones (100) se conforma como un chip de comunicaciones FlexRay para la recepción, el envío y el almacenamiento temporal de mensajes transmitidos de acuerdo con una especificación FlexRay.

16. Chip de comunicaciones (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado porque los medios para la exploración de la memoria de mensajes (300) y los medios 50 para el almacenamiento de las posiciones de los mensajes determinados en la memoria intermedia (600) se conforman para la ejecución de un método de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 12.

17. Sistema de comunicaciones con una pluralidad de participantes (102) conectados a un enlace de comunicaciones (101), en donde se encuentra dispuesto un chip de comunicaciones (100) 55 entre un enlace de comunicaciones (101) y, al menos, uno de los participantes (102), en donde el sistema de comunicaciones está diseñado para la transmisión cíclica de mensajes en ventanas de tiempo (ZF) predeterminables, y el chip de comunicaciones (100) presenta una memoria de mensajes (300) para el almacenamiento temporal de mensajes, que serán transmitidos por, al menos, un participante (102) a través del enlace de comunicaciones (101) o que han sido recibidos para, al 5 menos, un participante (102) a través del enlace de comunicaciones (101), caracterizado porque el chip de comunicaciones (100) para la detección de las posiciones de los mensajes en la memoria de mensajes (300), presenta medios para la exploración de la memoria de mensajes (300) en una trama predeterminable respectivamente para una pluralidad de ventanas de tiempo (ZF) aún por continuar, previamente de una memoria intermedia (600) asociada a la memoria de mensajes (300), y presenta 10 medios para el almacenamiento, en la memoria intermedia (600), de las posiciones de los mensajes a enviar o a recibir en la pluralidad de ventanas de tiempo (ZF) aún por continuar, como resultado del ciclo de búsqueda, y porque un ciclo de búsqueda comprende en la trama una pluralidad de ventanas de tiempo (ZF).

18. Sistema de comunicaciones de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque 15 el chip de comunicaciones (100) se conforma de acuerdo con una de las reivindicaciones 14 a 16.