MÓDULO DE COMUNICACIONES QUE COMPRENDE UN ELEMENTO DE INTERFAZ DE COMUNICACIONES, Y UN ELEMENTO DE INTERFAZ DE COMUNICACIONES.

Disposición con, al menos, dos módulos de comunicaciones (200,

301-305), en donde los, al menos, dos módulos de comunicaciones contienen respectivamente un elemento de interfaz de comunicaciones (212) y al elemento de interfaz de comunicaciones (212) se asocia una memoria de mensajes (202) del módulo de comunicaciones (200), y los, al menos, dos módulos de comunicaciones se conectan respectivamente con un bus de datos (320-325), en donde se provee una primera ruta de datos (V27) hacia y desde el bus de datos, así como hacia y desde la memoria de mensajes, mediante la cual se enrutan primeros datos y/o mensajes hacia y desde la memoria de mensajes (202), caracterizada porque en el módulo de comunicaciones se provee una segunda ruta de datos adicional (V28­ V31) que se conforma de manera tal que los primeros datos y/o mensajes de la primera ruta de datos (V27) se conduzcan, al menos, parcialmente a través de la segunda ruta de datos adicional (V28-V31), en donde el respectivo elemento de interfaz de comunicaciones presenta una entrada (CI, Cl1-Cln) y una salida (CO, CO1-COn), por lo que los, al menos, dos módulos de comunicaciones (200, 301-305) se interconectan mediante la segunda ruta de datos, de manera que se produce una interconexión de forma anular (V32-V34) de los, al menos, dos módulos de comunicaciones en la segunda ruta de datos

Estado del arte

La presente invención hace referencia a un módulo de comunicaciones para el acoplamiento de una conexión de comunicaciones, en particular de un bus, con un participante asociado al módulo de comunicaciones, así como un elemento de interfaz de comunicaciones correspondiente, de acuerdo a los conceptos generales de las reivindicaciones independientes 1 y 7, y una disposición con, al menos, dos módulos de comunicaciones con funcionalidades no conocidas en el estado del arte, conforme con la reivindicación 8. Además, la presente invención hace referencia a un método para el intercambio de datos y/o mensajes entre, al menos, dos módulos de comunicaciones, de acuerdo con el concepto general de la reivindicación 10.

La integración a la red de dispositivos de control, sensores y actuadores, con la ayuda de un sistema de comunicaciones que se compone de un enlace de comunicaciones, en particular un bus y los módulos de comunicaciones correspondientes, ha incrementado drásticamente, en los últimos años en la fabricación de modernos vehículos a motor o también en la fabricación de máquinas, en particular en el sector de las máquinas herramientas, así como en la automatización. Además, se pueden obtener efectos de sinergia mediante la distribución de funciones sobre una pluralidad de participantes, particularmente dispositivos de control. De esta manera, se habla de sistemas distribuidos. Por consiguiente, dichos sistemas distribuidos o redes se componen de participantes y del sistema de bus que conecta dichos participantes o de una pluralidad de sistemas de bus que conectan. De esta manera, la comunicación entre las diferentes estaciones o bien, participantes, se produce cada vez más a través de un sistema de comunicaciones o un sistema de bus de esta clase, mediante el cual se transmiten en mensajes los datos a transmitir. Dicho tráfico de comunicaciones en el sistema de bus, los mecanismos de acceso y de recepción, así como la gestión de errores se regulan mediante un protocolo correspondiente.

Como protocolo se establece, por ejemplo, en el sector de los vehículos a motor, el protocolo CAN (Controller Area Network). Dicho protocolo es un protocolo controlado por eventos, es decir, que las actividades del protocolo, como el envío de un mensaje, se inician mediante eventos que presentan su origen en el exterior del sistema de comunicaciones. El acceso definido al sistema de comunicaciones o bien, al sistema de bus, se resuelve mediante una arbitración de bits basada en prioridades. Un requisito para ello consiste en que a los datos a transmitir y, de esta manera, a cada mensaje, se le asocia una prioridad. El protocolo CAN es muy flexible, de esta manera, permite la adición de otros participantes y mensajes sin problemas, en tanto que aún existan prioridades libres (identificador de mensaje). La recopilación de todos los mensajes a enviar en la red con prioridades, y de sus participantes que envían o reciben, o bien de los módulos de comunicación correspondientes, se almacenan en una lista, la denominada matriz de comunicaciones.

Un concepto alternativo a las comunicaciones controladas por eventos, espontánea, es un concepto meramente controlado por tiempo. Todas las actividades de comunicaciones en el bus son estrictamente periódicas. Las actividades del protocolo, como el envío de un mensaje, se inician sólo mediante el desarrollo de un tiempo válido para el sistema de bus completo. El acceso a dicho medio se basa en la asignación de intervalos de tiempo, en los que un emisor posee derecho de envío exclusivo. Además, la secuencia de mensajes ya se debe establecer generalmente antes de la puesta en marcha. De esta manera, se crea una guía que proporciona los requisitos de los mensajes en relación con los plazos de repetición, la redundancia, los plazos límite, etc. Se habla de la denominada programación de tiempos del bus. Un sistema de bus de esta clase es, por ejemplo, el TTP/C.

Una combinación de las ventajas de ambas clases de bus mencionadas, se produce en el concepto de solución del protocolo CAN controlado por tiempo, del denominado TTCAN (Time Triggered Controller Area Network). Dicho protocolo satisface las exigencias proyectadas anteriormente, en relación con las comunicaciones controladas por tiempo, así como las exigencias de una determinada medida de flexibilidad. El protocolo TTCAN cumple con dichas exigencias mediante la estructuración del ciclo de comunicaciones en las denominadas ventanas de tiempo exclusivas para mensajes periódicos de determinados participantes de comunicación, y en las denominadas ventanas de tiempo arbitrales para mensajes espontáneos de una pluralidad de participantes de comunicaciones. Además, el protocolo TTCAN se basa esencialmente en una comunicación periódica, controlada por tiempo, que se sincroniza mediante un participante o bien, el módulo de comunicaciones, que proporciona el tiempo útil, el denominado tiempo maestro, con la ayuda de un mensaje de referencia de tiempo.

El protocolo FlexRay ofrece otra opción para combinar diferentes clases de transmisión, por lo que se describe un sistema de bus rápido, determinista y tolerante a fallos, en particular para el empleo en un vehículo a motor. Dicho protocolo FlexRay opera de acuerdo con el método del TDMA (Time Division Multiple Access), en donde a los participantes o bien, a los mensajes a transmitir se asocian ranuras de tiempo, en las cuales dichos participantes o mensajes poseen un acceso exclusivo al enlace de comunicación, al bus. Además, las ranuras de tiempo se repiten en un ciclo predefinido, de manera que el momento en el que un mensaje se transmite a través del bus 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 ciclo se subdivide en una fracción estática y una fracción dinámica. Además, las ranuras de tiempo fijas se encuentran en la fracción estática en el inicio de un ciclo de bus. En la fracción dinámica, las ranuras de tiempo se asignan dinámicamente. De esta manera, se obtiene el acceso exclusivo al bus respectivamente sólo para un tiempo reducido, los denominados minislot (miniranuras de tiempo).

Como ya se ha descrito, existe una pluralidad de diferentes tecnologías de transmisión y, de esta manera, diferentes clases de sistemas de bus. Generalmente, una pluralidad de sistemas de bus se deben conectar entre sí, de igual o de diferentes maneras. Para dicho fin, resulta útil una unidad de interfaz de bus, la denominada puerta de enlace. Por lo tanto, una puerta de enlace es una interfaz entre diferentes buses, que pueden ser de la misma clase o de diferentes clases, en donde la puerta de enlace transmite mensajes desde un bus hacia uno o una pluralidad de otros buses. Las puertas de enlace conocidas se componen de una pluralidad de módulos de comunicaciones independientes, en donde el intercambio de mensajes se produce, además, a través de las interfaces del procesador (interfaz del CPU) del respectivo participante o bien, del módulo de interfaz correspondiente del respectivo módulo de comunicaciones. Además, dicha interfaz de CPU se somete a un gran esfuerzo mediante dicho intercambio de datos, adicionalmente a los mensajes a transmitir al propio participante, por lo que, junto con la estructura de transmisión que resulta de ello, se produce una velocidad de transmisión de datos relativamente reducida. Por otra parte, existen integrados controladores de comunicaciones o módulos de comunicaciones que se dividen entre sí una memoria de mensajes en común, la denominada Message Memory, y de esta manera, compensan las desventajas estructurales. Sin embargo, esta clase de módulos de comunicaciones integrados se establecen, en relación con la transmisión de datos, de una manera muy inflexible y, particularmente, en una determinada cantidad de conexiones de bus.

Una variante de dicho estado del arte se muestra en la patente US 5,703,875. Dicha patente revela un conmutador como un elemento de comunicaciones con una primera y una segunda ruta de datos, en tanto que desde el puerto de entrada, a través de una disposición de memoria con dos memorias intermedias, mediante un multiplexor y un sistema de control indirecto crossbar, se transmiten datos y/o información de control al puerto de salida. El antecedente consiste en el empleo conjunto de los mismos enlaces de comunicaciones para datos e información de control. De esta manera, simultáneamente se puede transmitir la información de control así como datos con una prioridad elevada. Además, se puede transmitir información de control entre los flujos... [Seguir leyendo]

1. Disposición con, al menos, dos módulos de comunicaciones (200, 301-305), en donde los, al menos, dos módulos de comunicaciones contienen respectivamente un elemento de interfaz de comunicaciones (212) y al elemento de interfaz de comunicaciones (212) se asocia una memoria de mensajes (202) del módulo de comunicaciones (200), y los, al menos, dos módulos de comunicaciones se conectan respectivamente con un bus de datos (320-325), en donde se provee una primera ruta de datos (V27) hacia y desde el bus de datos, así como hacia y desde la memoria de mensajes, mediante la cual se enrutan primeros datos y/o mensajes hacia y desde la memoria de mensajes (202), caracterizada porque en el módulo de comunicaciones se provee una segunda ruta de datos adicional (V28V31) que se conforma de manera tal que los primeros datos y/o mensajes de la primera ruta de datos (V27) se conduzcan, al menos, parcialmente a través de la segunda ruta de datos adicional (V28-V31), en donde el respectivo elemento de interfaz de comunicaciones presenta una entrada (CI, Cl1-Cln) y una salida (CO, CO1-COn), por lo que los, al menos, dos módulos de comunicaciones (200, 301-305) se interconectan mediante la segunda ruta de datos, de manera que se produce una interconexión de forma anular (V32-V34) de los, al menos, dos módulos de comunicaciones en la segunda ruta de datos.

2. Disposición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el elemento de interfaz de comunicaciones

(212) opera con el mismo ancho de palabra de datos o un múltiple integral del ancho de palabra de datos de la memoria de mensajes (202).

3. Disposición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el elemento de interfaz de comunicaciones contiene un primer dispositivo de conmutación (207) y un segundo dispositivo de conmutación (208).

4. Disposición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el dispositivo de conmutación (207, 208) se conforma como un módulo multiplexor.

5. Disposición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque se asocia, particularmente incluye, una unidad de control (209) que controla el dispositivo de conmutación (207, 208).

6. Disposición de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizada porque la unidad de control (209) controla el enrutamiento de los datos y/o mensajes a través de la segunda ruta de datos adicional.

7. Disposición de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizada porque la unidad de control (209) se implementa en el soporte lógico o en el soporte físico.

8. Disposición de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada porque la unidad de control se conforma como una máquina de estado finito.