ES2334008T3 - Identificadores de nodo de dos niveles en el protocolo de red de area de control (can). - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de comunicación entre varios nodos de un sistema de control con varios procesadores que utiliza una red de área de control, CAN, hardware que responde a un formato de mensaje de CAN estándar en el que el bit más significativo es un inicio de bits de trama, los siguientes 31 bits más significativos comprenden un campo de identificación de 29 bits, el siguiente bit comprende un bit de solicitud de transmisión a distancia, los siguientes seis bits comprenden un campo de bits de control, el siguiente campo de entre 0 y 64 bits comprende un campo de datos, los siguientes 16 bits comprenden un campo de comprobación de redundancia cíclico, los siguientes 2 bits comprenden un campo de reconocimiento y los siete bits menos significativos comprenden un fin de campo de trama, caracterizado porque dicho sistema de control con varios procesadores presenta una pluralidad de nodos de clase uno, cada uno de los cuales debe comunicarse con otros de dichos nodos de clase uno y con nodos de dicho sistema de control distintos a dichos nodos de clase uno, y que presenta una pluralidad de nodos de clase dos cada uno de los cuales requiere comunicarse con por lo menos uno de dichos nodos de clase uno pero ninguno de los cuales requiere comunicarse con otros de dichos nodos de clase dos, en el que el procedimiento comprende: proporcionar una parte de tipo función de mensaje que consiste en una fracción adyacente de dicho campo de identificación de CAN que incluye los bits más significativos de dicho campo de identificación, cuyo contenido identifica otros bits de dicho campo de identificación como un identificador de nodos de destino o un identificador de nodos de origen, respectivamente; proporcionar una parte de identificación de nodos de clase uno, que consiste en una fracción adyacente de dicho campo de identificación de CAN, cuyo contenido comprende un identificador de nodos de clase uno que identifica uno de entre una pluralidad de dichos nodos de clase uno; proporcionar una parte de identificación de nodos elegibles que consiste en una fracción adyacente de dicho campo de identificación de CAN distinta de dicha parte tipo función de mensaje y dicha parte de identificación de nodos de clase uno, cuyo contenido comprende cualquiera de las dos, cuando la comunicación está dispuesta entre uno de dichos nodos de clase uno y uno de dichos nodos de clase dos; un identificador de nodos de clase dos que identifica uno de dicha pluralidad de nodos de clase dos, o, cuando la comunicación está dispuesta entre dos de dichos nodos de clase uno - uno de dichos identificadores de nodos de clase uno.
Description
Identificadores de nodo de dos niveles en el
protocolo de red de área de control (CAN).
La presente invención se refiere a una extensión
del protocolo de mensajes de Red de Área de Control (CAN) para
proporcionar una circulación de mensajes en una red de
comunicaciones de control de ascensores que presenta hasta decenas
de miles de nodos.
Es bien conocido que los sistemas de ascensores
que utilizan múltiples ascensores presentan típicamente una
pluralidad de ascensores dispuestos en un grupo, existiendo varios
grupos en un edificio. La comunicación entre todos los nodos,
incluyendo nodos en cada cabina, nodos en un controlador de grupo y
nodos en el edificio, puede conseguirse con un único protocolo de
comunicaciones por medio de coprocesadores de comunicaciones que
presentan cada uno de ellos un transmisor y un receptor.
Dichos sistemas requieren una cantidad
importante de hardware de comunicaciones. Por lo tanto, sería una
ventaja la utilización de un hardware económico, estándar en la
industria, fácilmente disponible.
Una innovación reciente en las redes de área
local es la norma para Red de Área de Control (CAN), cuyo nivel
básico se identifica en ISO 11898 e ISO 11519-1. La
norma de CAN se desarrolló originalmente para satisfacer las
necesidades de control en tiempo real distribuidas en aplicaciones
del automóvil. Debido a ello, varios fabricantes proporcionan chips
de CAN de coste muy bajo que conforman el protocolo.
En el protocolo CAN, el mismo campo de
identificación es filtrado por cada nodo receptor para determinar su
interés en cualquier mensaje dado. Los mensajes que pasan a través
del filtro se reciben y los que no pasan se ignoran. El protocolo
CAN es un sistema tipo radiodifusión, en el que los mensajes se
disponen simplemente en el bus, y los nodos receptores que deberán
recibir cualesquiera mensajes proporcionados presentan una
filtración ajustada en consecuencia. Por lo tanto, el número de
nodos receptores que pueden distinguirse mediante el protocolo CAN
está limitado por el número que puede representarse en el campo de
identificación. El campo de identificación del protocolo CAN está
limitado a 11 bits en un formato y está limitado a 29 bits en otro
formato. Evidentemente, un formato de 11 bits que limita el número
máximo de mensajes distinguidos a aproximadamente 2.000 sería
lamentablemente inadecuado en una aplicación de ascensor, que
característicamente presenta tanto como decenas de miles de nodos.
Un protocolo útil en un sistema de control de ascensores debe
incluir identificación de origen y destino, lo cual implica que
tienen que alojarse dos identificadores independientes en el campo
de identificación de 29 bits del protocolo CAN. Además, un protocolo
útil en un sistema de control de ascensores debe presentar también
varias prioridades y tipos de servicio de red facilitados por el
campo de de identificación. Si éstos se facilitan en un campo de
función de, por ejemplo, cinco bits, que dejarían 24 bits para
identificación de nodos de origen e identificación de nodos de
destino; se obtendrían 12 bits para distinguir los diversos nodos,
limitando el sistema a aproximadamente 4.000 nodos, lo cual es
seriamente inadecuado.
En las patentes en copropiedad US nº 5.387.769 y
nº 5.202.540 se encuentran ejemplos de sistemas de control de
ascensores que pueden utilizar redes de control de área local, y en
la patente de propiedad común US nº 5.854.454 se ilustra un ejemplo
de formato de mensaje de protocolo CAN extendido.
En la patente US nº 5.469.150 A se da a conocer
un sistema de buses de accionadores de sensor en el que se utiliza
un protocolo CAN estándar. Acortando el campo de identificación del
colector de CAN se obtienen tres bits disponibles para su
utilización como una unidad de datos de protocolo en forma corta que
puede utilizarse para contener información binaria que represente
tanto el cambio de estado de un dispositivo de identificación como
el estado actual del dispositivo.
Los objetivos de la invención comprenden la
disposición de un protocolo CAN que soportará comunicaciones entre
tantos como decenas de miles de nodos con mensajes que presentan
distintas funciones, y mejoras en un protocolo CAN para su
utilización con sistemas de ascensores.
La invención se basa en parte en nuestro
criterio de que un sistema de control de ascensores presenta un
número relativamente reducido de nodos que deben poder comunicarse
entre sí así como comunicarse con un gran número de todos los nodos
restantes del sistema, y existe una segunda clase de nodos, cada uno
de los cuales nunca tiene que comunicarse con ninguno de los otros
nodos de esa clase, sino que únicamente tiene que comunicarse con
nodos de la primera clase. De este modo, las identidades de la
segunda clase de nodos nunca requieren aparecer en el mismo mensaje
ni como una identificación de nodo de origen ni como una
identificación de nodo de
destino.
destino.
Según la presente invención, un protocolo de
mensajes adaptado para su utilización con hardware de CAN utiliza
una parte de campo de identificación para identificar una primera
clase de nodos, cada uno de los cuales se comunica con un número
sustancial de todos los demás nodos del sistema, y una segunda parte
del campo de identificación para identificar una segunda clase de
nodos, cada uno de los cuales nunca tiene que comunicarse con otros
nodos de dicha segunda clase, sino que únicamente requiere
comunicarse con nodos de dicha primera clase, incluyendo dicha
segunda parte una subparte que identifica nodos de dicha primera
clase cuando el resto de dicha segunda parte presenta bits binarios
todos del mismo valor binario, y una parte de función de mensaje de
dicho campo de identificación que identifica, entre otras cosas, si
cada identificador de nodos está identificando el nodo como un
origen o un destino. La invención presenta diversos aspectos. En
primer lugar, separa los nodos en dos clases, una primera de las
cuales puede identificar nodos de la misma clase como nodo de origen
y nodo de destino en un mensaje único, y una segunda clase de nodos
que nunca se comunican entre sí y por lo tanto con los
identificadores por lo cual nunca aparecerán ni como nodo de origen
ni como nodo de destino en el mismo mensaje. Ello permite la
utilización de una fracción mayoritaria del campo de identificación
para identificar un número muy grande de nodos de dicha segunda
clase. En segundo lugar, la presente invención elimina las partes
de distribución del campo de identificación como identificadores de
nodos de origen e identificadores de nodos de destino y, en cambio,
utiliza mucha menos capacidad de bits para designar cualquiera de
las dos partes de identificación de nodos como un nodo de origen o
un nodo de destino. En tercer lugar, la invención utiliza una
pequeña parte de lo que podría ser de otra manera la parte de
identificación de nodos de segunda clase para identificar nodos de
la primera clase, cuando la comunicación está dispuesta entre dos
nodos de la primera clase. La presente invención contiene la
utilización de hardware de CAN estándar en sistemas de control,
tales como los sistemas de control de ascensores, en los que existen
decenas de miles de nodos que no se comunican entre sí.
Otros objetivos, características y ventajas de
la presente invención se pondrán más claramente de manifiesto a
partir de la siguiente descripción detallada de unas formas de
realización ejemplificativas, tal como se ilustra en los dibujos
adjuntos.
La figura 1 es un diagrama de un formato de
mensaje de protocolo CAN 2.0 estándar conocido según la técnica
anterior.
La figura 2 es un diagrama de un formato de
mensaje de protocolo CAN 2.0 modificado según la presente invención
en el caso en que la comunicación está dispuesta entre un nodo de
clase uno y un nodo de clase dos.
La figura 3 es un diagrama de un formato de
mensaje de protocolo CAN 2.0 modificado mediante la presente
invención en el caso en que la comunicación está dispuesta entre
dos nodos de clase uno.
Haciendo referencia a la figura 1, el formato de
mensaje de protocolo CAN 2.0 estándar incluye un campo de
identificación de 11 bits y un campo de identificación de 18 bits,
que se combinan juntos para formar un campo de identificación de 29
bits. En la figura 2, el formato de mensaje de protocolo CAN 2.0
está modificado, particularmente para su utilización en sistemas de
control de ascensores, para dividir el campo de identificación de
29 bits en tres partes: x bits como un campo de función de mensaje,
que incluirá una designación de cuál de las otras dos partes del
campo de identificación de 29 bits es un identificador de nodos de
origen, y cuál de esas partes representa un identificador de nodos
de destino. En una forma de realización, la parte de función puede
contener cinco bits. Una segunda parte de n bits es una parte de
identificación de nodos de clase dos, que identifica uno del gran
número de nodos del sistema que nunca tienen que comunicarse entre
sí. En una forma de realización, la parte de identificación de
clase dos contiene 16 bits. La tercera parte de m bits es una parte
de identificación de nodos de clase uno, que identifica uno de
varios nodos de clase uno que tienen que comunicarse entre sí así
como con nodos de clase dos. En una forma de realización, la parte
de identificación de nodos de clase uno contiene ocho bits. En la
figura 2, el identificador de nodos de clase dos no está dedicado
totalmente a la identificación de nodos de clase dos, cuando dos
nodos de clase uno se comuniquen entre sí, los ocho bits menos
significativos de ese campo identificarán uno de los nodos de clase
uno. Tal como se aprecia en la figura 3, cuando los ocho bits más
significativos de la parte de identificación de nodos de clase dos
es todo ceros (en una forma de realización), los ocho bits menos
significativos de la parte de identificación de nodos de clase dos
identifican un nodo de clase uno. Por esta razón, en la presente
memoria se hace referencia a la parte del campo de identificación de
29 bits que incluye los identificadores de nodos de clase dos como
una parte elegible. La utilización de los bits menos significativos
de la parte elegible para identificar un nodo de clase uno permite
que estén disponibles cantidades mucho mayores para identificar
nodos de clase dos. Por ejemplo, la retirada de 256 de los
identificadores de nodos de clase uno de la parte elegible deja
65.280 identificadores de nodos de clase dos.
En lugar de todo ceros como en la figura 3, la
parte de alto orden del identificador elegible podría disponerse en
todo unos para indicar que los 8 bits menos significativos
comprenden un identificador de clase uno. En tal caso, el
identificador de clase uno sería los números ordenados más altos (es
decir, entre 65.280 y 65.535) de la parte elegible. La invención
puede ponerse en práctica de cualquier modo, como se desee en
cualquier caso. De este modo, la subparte de alto orden de la parte
elegible, señalada "n-m" en la figura 3 podría
ser todo unos en lugar de todo ceros, y aún aplicarse la presente
invención. Tal como se describe en una forma de realización, x es
cinco, n es 16 y m es 8. Otra forma de realización útil para
ascensores podría tener x igual a 4, n igual a 15, y m igual a 10.
Esto permitiría tener más de 1.000 nodos de clase uno y más de
31.000 modos de clase dos, con 16 tipos de función. Desde luego,
pueden elegirse otros números según se desee para adaptarse a
cualquier realización de la presente invención.
La parte de función del campo de identificación
de 29 bits debería representarse mediante los bits más
significativos del campo de identificación con el fin de permitir
la utilización de uno o varios de los bits más significativos del
campo de identificación para establecer el nivel de prioridad de los
mensajes, que a su vez permite que se realice la prioridad por
medio del protocolo de colisión de CAN estándar, que es una
comparación por lo que respecta a los bits de los más
significativos a los menos significativos, ganando un valor cero
sobre el valor uno. El orden en que la parte de identificación de
clase uno y la parte elegible que identifica tantos los nodos de
clase uno como los nodos de clase dos no tiene importancia.
Todas las solicitudes de patente anteriormente
mencionadas se incorporan a la presente memoria como referencia.
De este modo, aunque la invención se ha mostrado
y descrito con respecto a formas de realización ejemplificativas,
los expertos en la materia comprenderán que pueden realizarse en la
misma las variaciones anteriores así como otras variaciones,
omisiones y adiciones, sin apartarse, por ello, del alcance de la
invención.
Claims (7)
1. Procedimiento de comunicación entre varios
nodos de un sistema de control con varios procesadores que utiliza
una red de área de control, CAN, hardware que responde a un formato
de mensaje de CAN estándar en el que el bit más significativo es un
inicio de bits de trama, los siguientes 31 bits más significativos
comprenden un campo de identificación de 29 bits, el siguiente bit
comprende un bit de solicitud de transmisión a distancia, los
siguientes seis bits comprenden un campo de bits de control, el
siguiente campo de entre 0 y 64 bits comprende un campo de datos,
los siguientes 16 bits comprenden un campo de comprobación de
redundancia cíclico, los siguientes 2 bits comprenden un campo de
reconocimiento y los siete bits menos significativos comprenden un
fin de campo de trama, caracterizado porque
dicho sistema de control con varios procesadores
presenta una pluralidad de nodos de clase uno, cada uno de los
cuales debe comunicarse con otros de dichos nodos de clase uno y con
nodos de dicho sistema de control distintos a dichos nodos de clase
uno, y que presenta una pluralidad de nodos de clase dos cada uno de
los cuales requiere comunicarse con por lo menos uno de dichos
nodos de clase uno pero ninguno de los cuales requiere comunicarse
con otros de dichos nodos de clase dos, en el que el procedimiento
comprende:
proporcionar una parte de tipo función de
mensaje que consiste en una fracción adyacente de dicho campo de
identificación de CAN que incluye los bits más significativos de
dicho campo de identificación, cuyo contenido identifica otros bits
de dicho campo de identificación como un identificador de nodos de
destino o un identificador de nodos de origen, respectivamente;
proporcionar una parte de identificación de
nodos de clase uno, que consiste en una fracción adyacente de dicho
campo de identificación de CAN, cuyo contenido comprende un
identificador de nodos de clase uno que identifica uno de entre una
pluralidad de dichos nodos de clase uno;
proporcionar una parte de identificación de
nodos elegibles que consiste en una fracción adyacente de dicho
campo de identificación de CAN distinta de dicha parte tipo función
de mensaje y dicha parte de identificación de nodos de clase uno,
cuyo contenido comprende cualquiera de las dos, cuando la
comunicación está dispuesta entre uno de dichos nodos de clase uno
y uno de dichos nodos de clase dos;
un identificador de nodos de clase dos que
identifica uno de dicha pluralidad de nodos de clase dos, o, cuando
la comunicación está dispuesta entre dos de dichos nodos de clase
uno - uno de dichos identificadores de nodos de clase uno.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que el número de bits en dicho identificador de nodos de clase
dos es mayor que el número de bits en dicho identificador de nodos
de clase uno.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, en
el que el número de bits en dicho identificador de nodos de clase
dos es dos veces el número de bits en dicho identificador de nodos
de clase uno.
4. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que dicha parte de identificación de nodos elegibles, cuando la
comunicación está dispuesta entre dos de dichos nodos de clase uno,
comprende una subparte adyacente de bits binarios que presentan el
mismo valor binario y una subparte de identificación de nódulos de
clase uno.
5. Procedimiento según la reivindicación 4, en
el que dicho valor binario es cero.
6. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que dicha subparte de identificación de nodos de clase uno de
dicha parte de identificación de nodos elegibles comprende los bits
menos significativos de dicha parte de identificación de nodos
elegibles.
7. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que dicha parte de identificación de nodos de clase uno
comprende los bits menos significativos de dicho campo de
identificación de CAN.
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