Método de control de acceso a medios para un sistema de bus y un dispositivo de comunicaciones.

Método de control de acceso a medios, para el control de un acceso de una estación participante (13) de unsistema de bus (11) a un segundo canal (19) del sistema de bus (11),

utilizado conjuntamente por una pluralidad deestaciones participantes (13), en donde un primer canal (15) de la estación participante (13) se libera durante, almenos, un intervalo de liberación (ΔT1, ΔT2, ΔT3, ΔT4, ΔT5) para el acceso exclusivo a un primer canal (15), endonde un comienzo (ta1, ta2, ta3, ta4, ta5) del intervalo de liberación (ΔT1, ΔT2, ΔT3, ΔT4, ΔT5) es determinado por laestación participante (13) mediante un arbitraje bit a bit del primer canal (15), en donde una finalización (te1, te2, te3,te4, te5) del intervalo de liberación (ΔT1, ΔT2, ΔT3, ΔT4, ΔT5) se predetermina en cuanto la estación participante (13),mediante un arbitraje exitoso del primer canal (15), libera nuevamente dicho canal, caracterizado porque el accesoal segundo canal (19) utilizado por una pluralidad de estaciones participantes (13), se controla de manera que elsegundo canal (19) sólo se libere durante el intervalo de liberación (ΔT1, ΔT2, ΔT3, ΔT4, ΔT5) para el accesomediante la estación participante (13), de manera que no se requiere de ningún arbitraje especial para el segundocanal (19).

Método de control de acceso a medios para un sistema de bus y un dispositivo de comunicaciones Estado del arte La presente invención hace referencia a métodos de control de acceso a medios, para el control de un acceso de una estación participante de un sistema de bus a un segundo canal del sistema de bus, utilizado conjuntamente por una pluralidad de estaciones participantes, en donde en el método para la estación participante se predetermina, al menos, un intervalo de liberación, dentro del cual la estación participante presenta un acceso exclusivo a un primer canal. Además, la presente invención hace referencia a una estación participante y a un elemento de control, particularmente un controlador CAN configurado para ejecutar un método de esta clase.

Revelación de la presente invención Por ejemplo, de la declaración de patente DE 100 00 305 A1 se conoce el controlador CAN (red de área de controlador) , así como una extensión de CAN denominada TTCAN (CAN activado por tiempo) . El método de control de acceso a medios utilizado para CAN, se basa en un arbitraje bit a bit. En el arbitraje bit a bit, una pluralidad de estaciones participantes pueden transmitir datos simultáneamente a través del canal del sistema de bus, sin que se interfiera de esta manera en la transmisión de datos. Además, las estaciones participantes pueden determinar el estado lógico (0 ó 1) del canal, en el envío de un bit a través del canal. En el caso que un valor del bit enviado no corresponda al estado lógico determinado del canal, entonces la estación participante finaliza el acceso al canal. En CAN, el arbitraje bit a bit se realiza convencionalmente en un campo de arbitraje dentro de una trama de datos a transmitir a través del canal. Después de que una estación participante haya enviado completamente el campo de arbitraje al canal, dicha estación participante sabe que posee acceso exclusivo al canal. De esta manera, la finalización de la transmisión del campo de arbitraje, corresponde a un comienzo de un intervalo de liberación, dentro del cual la estación participante puede utilizar el canal de manera exclusiva. De acuerdo con la especificación del protocolo de CAN, otras estaciones participantes no se encuentran autorizadas a acceder al canal, es decir, a enviar datos a través del canal, hasta que la estación participante que transmite haya transmitido un campo de suma de comprobación (campo CRC) de la trama de datos. De esta manera, un momento de finalización de la transmisión del campo CRC, corresponde a una finalización del intervalo de liberación.

Mediante el arbitraje bit a bit, se logra una transmisión sin perturbaciones de la trama de datos a través del canal. De esta manera, se obtienen propiedades óptimas de tiempo real de CAN, mientras que en el caso de los métodos de control de acceso a medios, en los que la trama de datos transmitida por una estación participante, se puede perjudicar mediante otras tramas de datos transmitidas por otra estación durante la transmisión a través del canal, debido a una colisión, presentan un comportamiento en tiempo real notablemente desfavorable, dado que debido a la colisión y a la nueva transmisión requerida de la trama de datos, se conduce a un retardo de la transmisión de datos.

Un perfeccionamiento adicional del comportamiento en tiempo real de CAN, se logra mediante la extensión TTCAN. De acuerdo con la especificación del protocolo de TTCAN, se define una estructura de ventanas de tiempo que comprende una pluralidad de ventanas de tiempo sucesivas entre sí (generalmente también denominadas “segmentos de tiempo" o “ranuras de tiempo”) , y se repite regularmente. Además, a un tipo determinado de tipo de mensajes y, de esta manera, a una estación participante determinada, se puede asignar una ventana de tiempo determinada, dentro de la cual se pueden transmitir mensajes de dicho tipo de mensajes. De esta manera, en el TTCAN se proporcionan ventajas de tiempo determinadas, dentro de las cuales una estación determinada presenta un acceso exclusivo al canal de un dominio CAN. En el TTCAN se coordina el acceso al canal, al menos, parcialmente de acuerdo con el principio del acceso múltiple basado en el tiempo (TDMA: acceso múltiple por división de tiempo) .

Los protocolos de CAN o bien, de su extensión TTCAN, resultan apropiados particularmente para la transmisión de mensajes cortos bajo condiciones de tiempo real. Sin embargo, en el caso que se deban transmitir bloques de datos mayores a través de dominios CAN, entonces se evidencia el efecto perturbador de la tasa de bits relativamente reducida del canal. Para garantizar el funcionamiento correcto del arbitraje bit a bit, para la transmisión de un bit se debe respetar un tiempo de duración mínimo que depende particularmente de la dimensión del sistema de bus y de la velocidad de propagación de la señal. De esta manera, la tasa de bits se puede incrementar sin más mediante la reducción de la duración de los bits individuales.

Sin embargo, para poder transmitir lo suficientemente rápido un bloque de datos relativamente extenso, necesario para la programación de una unidad de control, a través de una interfaz de comunicaciones provista en realidad para la conexión en un dominio CAN, la patente DE 101 53 085 A1 recomienda la conmutación de la interfaz de comunicaciones a otro modo de comunicaciones, para la transmisión del bloque de datos de manera provisoria, en el cual no se realiza ningún arbitraje bit a bit y, de esta manera, se puede obtener una tasa de bits relativamente

elevada. Sin embargo, en este caso las comunicaciones con los protocolos de CAN se deben interrumpir por un tiempo determinado. En el caso que, por ejemplo, debido a un error, el sistema de bus ya no pueda funcionar de acuerdo con los protocolos CAN, entonces se genera un fallo del sistema de bus. Además, mediante la transmisión de un bloque de datos relativamente elevado, se genera un retardo considerable de las transmisiones que se realizan a continuación de acuerdo con los protocolos de CAN, de manera que se perjudican las propiedades de tiempo real de CAN. De esta manera, no resulta oportuna una aplicación de dicho método no sólo para la programación de la unidad de control cuando finaliza un proceso de fabricación de un vehículo a motor o de la unidad de control, sino también durante el funcionamiento del vehículo a motor.

La declaración de patente internacional WO 2004/105278 A1 describe un sistema de comunicaciones controlado por tiempo con, al menos, dos estaciones participantes, en las que se proporcionan respectivamente un primer y un segundo controlador de comunicaciones para la transmisión de datos a través de un primer y un segundo canal, y ambos controladores de comunicaciones o bien, sus relojes locales se pueden comunicar entre sí mediante una interfaz apropiada para lograr la sincronización. De esta manera, se puede garantizar una redundancia en la transmisión de información relevante para la seguridad, y simultáneamente se pueden mantener sincronizadas las comunicaciones controladas por tiempo a través de ambos canales. No se trata de un incremento de la capacidad de transmisión de datos o de una transmisión de diferentes datos a través de ambos canales. Ambos canales se proporcionan como canales físicamente separados.

La declaración de patente internacional WO 2005/081463 A1 describe un método para la transmisión de información, en el que una parte de los datos transmitidos de manera cíclica a través de un sistema de bus, se transmiten adicionalmente a través de una estructura de línea de alimentación, para lograr una redundancia.

La declaración de patente alemana DE 103 01 637 A1 revela un dispositivo emisor/receptor que contiene una pluralidad de unidades emisoras y/o una pluralidad de unidades receptoras, en donde cada unidad emisora o bien, cada unidad receptora está configurada para la transmisión de datos a través de un canal separado, a través de la red de comunicaciones conectada. No se considera un control de acceso que incluya el canal.

Por consiguiente, el objeto de la presente invención consiste en proporcionar un método para el control del acceso de una estación participante de un sistema de bus, a un canal utilizado conjuntamente por una pluralidad de estaciones participantes, en el cual se pueden transmitir relativamente rápido grandes cantidades de datos, y en el cual se pueden cumplir las condiciones de tiempo real durante la transmisión de mensajes a través del bus. Dicho objeto se resuelve mediante un método de control de acceso a medios, con las características de la reivindicación 1.

En la ejecución del método conforme a la presente invención, para el control del acceso al primer canal, se utiliza... [Seguir leyendo]

1. Método de control de acceso a medios, para el control de un acceso de una estación participante (13) de un sistema de bus (11) a un segundo canal (19) del sistema de bus (11) , utilizado conjuntamente por una pluralidad de estaciones participantes (13) , en donde un primer canal (15) de la estación participante (13) se libera durante, al menos, un intervalo de liberación (LT1, LT2, LT3, LT4, LT5) para el acceso exclusivo a un primer canal (15) , en donde un comienzo (ta1, ta2, ta3, ta4, ta5) del intervalo de liberación (LT1, LT2, LT3, LT4, LT5) es determinado por la estación participante (13) mediante un arbitraje bit a bit del primer canal (15) , en donde una finalización (te1, te2, te3, te4, te5) del intervalo de liberación (LT1, LT2, LT3, LT4, LT5) se predetermina en cuanto la estación participante (13) , mediante un arbitraje exitoso del primer canal (15) , libera nuevamente dicho canal, caracterizado porque el acceso al segundo canal (19) utilizado por una pluralidad de estaciones participantes (13) , se controla de manera que el segundo canal (19) sólo se libere durante el intervalo de liberación (LT1, LT2, LT3, LT4, LT5) para el acceso mediante la estación participante (13) , de manera que no se requiere de ningún arbitraje especial para el segundo canal (19) .

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque como el, al menos un, intervalo de liberación (LT1, LT2, LT3, LT4, LT5) , se predetermina una ventana de tiempo (81b) o una fracción de la ventana de tiempo (81b) dentro de una estructura de ventana de tiempo (77) que se repite regularmente.

3. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los primeros datos (b1) a transmitir a través del primer canal (15) , y los segundos datos (b2) a transmitir a través del segundo canal (19) , se transmiten a través de una línea de señales en común (55) .

4. Método de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque en relación con los primeros datos (b1) , se conforma una señal de datos (d) y una señal modulada (m) con los segundos datos (b2) , y porque la señal de datos

(d) se superpone con la señal modulada (m) .

5. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque los primeros datos (b1) se transmiten a través de una primera línea de señales (51) , y los segundos datos (b2) se transmiten a través de una segunda línea de señales (53) separada de la primera línea de señales (51) .

6. Estación participante (13) de un sistema de bus (11) , con un primer elemento de control (23) para el control de un acceso de la estación participante (13) a un primer canal (15) del sistema de bus (11) , utilizado conjuntamente por una pluralidad de estaciones participantes (13) , y con un segundo elemento de control (27) para el control de un acceso de la estación participante (13) a un segundo canal (19) del sistema de bus (11) , utilizado conjuntamente por una pluralidad de estaciones participantes (13) , en donde el primer elemento de control (23) está configurado para predeterminar un intervalo de liberación (LT1, LT2, LT3, LT4, LT5) , dentro del cual la estación participante (13) posee acceso exclusivo al primer canal (15) , en donde un comienzo (ta1, ta2, ta3, ta4, ta5) del intervalo de liberación (LT1, LT2, LT3, LT4, LT5) es determinado por la estación participante (13) mediante un arbitraje bit a bit del primer canal (15) , en donde una finalización (te1, te2, te3, te4, te5) del intervalo de liberación (LT1, LT2, LT3, LT4, LT5) se predetermina en cuanto la estación participante (13) , mediante un arbitraje exitoso del primer canal (15) , libera nuevamente dicho canal, caracterizada porque el segundo elemento de control (27) para el control del acceso de la estación participante (13) al segundo canal (19) utilizado por una pluralidad de estaciones participantes (13) , está configurado de manera que el segundo canal (19) sólo se libera durante el intervalo de liberación (LT1, LT2, LT3, LT4, LT5) para el acceso mediante la estación participante (13) , de manera que no se requiere de ningún arbitraje especial para el segundo canal.

7. Estación participante (13) de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada porque la estación participante (13) presenta un segundo elemento de control (27) para el control del acceso al segundo canal (19) .

8. Estación participante (13) de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizada porque el segundo elemento de control (27) se acopla con el primer elemento de control (23) , de manera que el segundo elemento de control (27) se pueda controlar para la liberación del acceso al segundo canal (19) , preferentemente mediante una señal de control de acceso (a) generada por el primer elemento de control (23) .

9. Estación participante (13) de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, caracterizada porque la estación participante

(13) presenta un elemento de acoplamiento (61) , con el cual ambos elementos de control (23, 27) se pueden conectar con una línea de señales en común (55) , de manera que los primeros datos (b1) a transmitir a través del primer canal (15) , y los segundos datos (b2) a transmitir a través del segundo canal (19) , se puedan transmitir a través de la línea de señales en común (55) entre diferentes estaciones participantes (13) .

10. Estación participante (13) de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizada porque la estación participante (13) presenta un primer circuito transceptor (31) para la conexión de la estación participante (13) a una

primera línea de señales (51) , y un segundo circuito transceptor (37) para la conexión de la estación participante a una segunda línea de señales (53) separada de la primera línea de señales (51) .

11. Estación participante (13) de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizada porque la estación participante (13) está configurada para ejecutar el método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5.

12. Elemento de control (23) de una estación participante (13) de un sistema de bus (11) , para el control de un acceso de la estación participante (13) a un primer canal (15) del sistema de bus (11) , utilizado conjuntamente por una pluralidad de estaciones participantes (13) , en donde el primer elemento de control (23) está configurado para predeterminar un intervalo de liberación (LT1, LT2, LT3, LT4, LT5) , dentro del cual la estación participante (13) posee acceso exclusivo al primer canal (15) , en donde un comienzo (ta1, ta2, ta3, ta4, ta5) del intervalo de liberación (LT1,

LT2, LT3, LT4, LT5) es determinado por la estación participante (13) mediante una arbitración bit a bit del primer canal (15) , en donde una finalización (te1, te2, te3, te4, te5) del intervalo de liberación (LT1, LT2, LT3, LT4, LT5) se predetermina en cuanto la estación participante (13) , mediante una arbitración exitosa del primer canal (15) , libera nuevamente dicho canal, caracterizado porque el elemento de control (23) para el control de un acceso de la estación participante (13) a un segundo canal (19) utilizado por una pluralidad de estaciones participantes (13) , está

configurado de manera que el segundo canal (19) sólo se libera durante el intervalo de liberación (LT1, LT2, LT3, LT4, LT5) para el acceso mediante la estación participante (13) , de manera que no se requiere de ningún arbitraje especial para el segundo canal.

13. Elemento de control (23) de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque el elemento de control (23)

está configurado para generar una señal de control de acceso (a) , que indica si el segundo canal (19) es liberado por 20 el elemento de control (23) para el acceso mediante la estación de abono (13) .

14. Elemento de control (23) de acuerdo con la reivindicación 12 ó 13, caracterizado porque el elemento de control

(23) está configurado para ejecutar el método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5.