JP7492034B2 - 通信制御デバイス用のインターフェースモジュール、シリアルバスシステムの加入者局用の送信/受信デバイス、およびシリアルバスシステムで通信するための方法 - Google Patents
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Description
さらに、インターフェースモジュールは、通信制御デバイスから制御信号を受信するため、ならびに送信信号および変調された送信信号を受信するため、ならびに制御信号に応じて送信信号または変調された送信信号を送信/受信デバイスに出力するための第1のマルチプレクサを有し得る。
第1の通信フェーズにおいて、バスシステムの加入者局のどれが後続の第2の通信フェーズでバスへの少なくとも一時的に排他的で衝突のないアクセスを得るかが交渉されることが考えられる。
本発明のさらなる可能な実装形態は、例示的実施形態に関して上述または後述する特徴または実施形態の、明示的には言及されていない組合せも含む。ここで、当業者は、本発明のそれぞれの基本形態への改良または補完として個別の態様を追加することもできる。
図1は、例としてバスシステム1を示し、バスシステム1は、特に基本的には、以下に述べるように、CANバスシステム、CAN FDバスシステム、CAN FD後継バスシステム、および/またはそれらの変形システムのために設計されている。以下、CAN FD後継バスシステムをCAN XLと呼ぶ。バスシステム1は、特に自動車や航空機などの車両、または病院などで使用することができる。
送信/受信デバイス12、32は、追加または代替として、従来のCAN FDトランシーバのように実装可能である。送信/受信デバイス22は、従来のCANトランシーバまたはCAN FDトランシーバのように実装されていてもよい。
図2は、メッセージ45に関してCAN XLフレーム450を示し、CAN XLフレーム450は、送信/受信デバイス12または送信/受信デバイス32によって送信される。CAN XLフレーム450は、バス40でのCAN通信のために、様々な通信フェーズ451~455、すなわち通信調停フェーズ451、第1の切替えフェーズ452、データフェーズ453、第2の切替えフェーズ454、およびフレーム終了フェーズ455に分割されている。
a)CANおよびCAN FDのロバスト性および使いやすさに寄与する実証済みの特性、特に識別子を用いたフレーム構造およびCSMA/CR法による通信調停の採用および場合によっては適応。
b)毎秒約10メガビットへの正味データ伝送レートの増加。
c)約2キロバイトまたは任意の値への、フレーム当たりの使用データのサイズの増加。
加入者局30は、インターフェースモジュール35が通信制御デバイス31に統合されておらず、通信制御デバイス31および送信/受信デバイス32から独立して提供されていること以外は、図3に示されるのと同様に構成されている。したがって、加入者局30およびモジュール35を個別には述べない。以下に述べるインターフェースモジュール15の機能は、インターフェースモジュール35でも同じである。
インターフェースモジュール15は、構成のためのパラメータを記憶し、必要に応じて出力するための少なくとも1つの構成レジスタ151、152、153、154を有する。少なくとも1つの構成レジスタ151、152、153、154は、例えば、PWMビットレートプリスケーラレジスタ151またはPWM-BRPレジスタ151、PWMオフセット構成レジスタ152、PWMフェーズ1構成レジスタ153、PWMフェーズ2構成レジスタ154である。当然、構成レジスタ151、152、153、154の少なくとも1つ、または他の構成パラメータのための少なくとも1つの追加の他の構成レジスタが可能である。さらに、インターフェースモジュール15は、クロック分周器ブロック155またはプリスケーラブロック、変調器156、およびマルチプレクサ157を有する。
図8によれば、クロック信号CAN_CLKは、クロック周期Tcanclkを有する。図9の例では、レジスタ151でBRP=1が選択されているので、クロック周期Tcanclkは、時間量子クロック信号TQ_CLKのクロック周期に等しい。信号TxD_PRTに関する図10と共に見るとわかるように、時間量子クロック信号TQ_CLKは、通信調停フェーズ451でのビット時間T_B1に関して例えば16個の時間量子TQを定める。したがって、信号TxD_PRTの各ビットは16個の時間量子TQに分割されている。
第2の選択肢によれば、シンボル長と、シンボルPWM_SYBの2つのフェーズフェーズ1、フェーズ2のうちの一方の長さとが構成される。次いで、他方のフェーズが、構成された2つの長さの差として計算される。
追加の構成パラメータは、図7によるオフセットPWM OSである。この構成パラメータは、クロック信号PWM_CLK Tpwmclkのクロック周期のオフセットである。オフセットPWM OSは、図7に示されるように、データフェーズ453での信号TxD_PRTのビットと、変調された送信信号TxD_PWMでのシンボルPWM_SYBとの間の位相シフトが最小化されるように、時間遅延を伴って信号TxD_PRTの変調を開始するように働く。
モジュール15、16の上述した形態の第1の修正形態によれば、モジュール15、16の少なくとも一方だけが、動作モード453_TXまたはTXデータフェーズモードへの切替えをできるようにすることが可能である。そのような変形形態は、例えば、機能を実施するためにそれ自体は信号を送信するだけでよく、バス40から信号を受信する必要はないバスシステム1の加入者局10、20の場合に有利であり得る。そのような加入者局の形態に関する例は純粋な制御要素であり、その制御はバス40を介して伝送されるが、制御に関するイベントをバスでの通信とは独立して受信または生成する。
図15は、通信制御デバイス110および送信/受信デバイス120ならびにインターフェースモジュール150を備える加入者局100の基本構造を示す。
送信/受信デバイス120の受信信号RxD_TCは、端子122、124(RxDおよびRx_Invとも呼ばれることもある)を介して差動信号としてデバイス11に出力される。Rx_Invは、常に信号RxD_TCの反転値を有する。インターフェースモジュール150での2つの信号RxD、Rx_Invから、単一のデジタル信号RxD1が再び復号化される。
その他の点では、第1の例示的実施形態に関して述べたのと同様に、加入者局10、30およびバスシステム1で通信を行うことができる。
デバイス11、12、31、32、モジュール15、16、35、加入者局10、20、30、バスシステム1、およびそこで実施される方法の前述したすべての形態は、個別に、またはすべての可能な組合せで使用することができる。特に、上述した例示的実施形態のすべての特徴および/またはそれらの修正形態は、任意に組み合わせることができる。追加または代替として、特に以下の修正形態が考えられる。
Claims (15)
- シリアルバスシステム(1)の加入者局(10)の通信制御デバイス(11;110)用のインターフェースモジュール(15;150)であって、
フレーム(450)の第1の通信フェーズ(451、452、454、455)のビット時間(T_B1)、および/または前記バスシステム(1)の加入者局(10、20、30)間でメッセージ(45;46)が交換される前記フレーム(450)の第2の通信フェーズ(453)のビット時間(T_B2)を構成するための少なくとも1つの構成レジスタ(151~154)と、
送信信号(TxD_PRT)を、変調された送信信号(TxD_PWM)に変調するための変調器(156)であって、前記変調された送信信号(TxD_PWM)のPWMシンボル(PWM_SYB)間隔は、前記第2の通信フェーズ(453)の前記ビット時間(T_B2)よりも短いか、または同じであり、前記ビット時間(T_B2)は、前記第1の通信フェーズ(451、452、454、455)の前記ビット時間(T_B1)とは異なる、前記少なくとも1つの構成レジスタ(151~154)で構成される、変調器(156)とを備え、
前記インターフェースモジュール(15;150)が、前記第1の通信フェーズ(451、452、454、455)において、前記変調器(156)を介さずに前記送信信号(TxD_PRT)を直接、前記加入者局(10)の送信/受信デバイス(12;120)に出力して、前記送信信号(TxD_PRT)を前記バスシステム(1)のバス(40)に送信するように設計されており、
前記インターフェースモジュール(15;150)が、前記第2の通信フェーズ(453)において、前記変調器(156)によって生成された前記変調された送信信号(TxD_PWM)を、前記加入者局(10)の前記送信/受信デバイス(12;120)に出力するように設計されており、
前記変調器(156)が、前記送信信号(TxD_PRT)のパルス幅変調のために設計されており、前記少なくとも1つの構成レジスタ(152)が、前記変調器(156)の前記パルス幅変調のためのPWMオフセット構成パラメータとして変調オフセット(PWM_OS)を有し、前記変調オフセット(PWM_OS)は、前記第2の通信フェーズ(453)での前記送信信号(TxD_PRT)のビットと、前記変調された送信信号(TxD_PWM)でのシンボル(PWM_SYB)との間の位相シフトが最小化されるように、時間遅延を伴って前記送信信号(TxD_PRT)の変調を開始するように働く、
インターフェースモジュール(15;150)。 - さらに、前記通信制御デバイス(11;110)から制御信号(TC_TM)を受信するため、ならびに前記送信信号(TxD_PRT)および前記変調された送信信号(TxD_PWM)を受信するため、ならびに前記制御信号(TC_TM)に応じて前記送信信号(TxD_PRT)または前記変調された送信信号(TxD_PWM)を前記送信/受信デバイス(12;120)に出力するための第1のマルチプレクサ(157)を備える、請求項1に記載のインターフェースモジュール(15;150)。
- 前記通信制御デバイス(11;110)が前記送信信号(TxD_PRT)を生成するクロック信号(CAN_CLK)と、前記少なくとも1つの構成レジスタ(151)で構成されるパラメータとに基づいて、クロック信号(PWM_CLK)を生成するためのクロック分周器ブロック(155)をさらに備え、
前記変調器(156)が、前記クロック分周器ブロック(155)によって生成された前記クロック信号(PWM_CLK)に基づいて、前記変調された送信信号(TxD_PWM)を生成するように設計されている、
請求項1または2に記載のインターフェースモジュール(15;150)。 - 前記少なくとも1つの構成レジスタ(153、154)が、PWMシンボルの2つの位相の長さを決定するための少なくとも2つのパラメータを有する、請求項1から3のいずれか一項に記載のインターフェースモジュール(150)。
- 前記バス(40)から受信された信号(CAN_H、CAN_L)から前記送信/受信デバイス(12;120)によって生成されたデジタル受信信号(RxD_TC)、および前記デジタル受信信号(RxD_TC)の反転である受信信号(RxD_Inv)を受信するため、ならびに結果として得られる差動信号(RxD_TC、RxD_lnv)を非差動信号(RxD1)に復号化するための復号化ブロック(158)と、
前記送信/受信デバイス(12;32;120)が前記第2の通信フェーズ(453)の動作モード(453_B)に切り替えられているとき、前記復号化ブロック(158)によって生成された前記非差動信号(RxD1)を前記通信制御デバイス(110)に出力するための第2のマルチプレクサ(159)と
をさらに備える、請求項1から4までのいずれか一項に記載のインターフェースモジュール(150)。 - 前記第1および第2のマルチプレクサ(154、159)が同じ制御信号(TC_MD)によって制御されるように設計されている、請求項4に記載のインターフェースモジュール(150)。
- シリアルバスシステム(1)の加入者局(10)用の通信制御デバイス(11;110)であって、
前記加入者局(10)と前記バスシステム(1)の少なくとも1つの他の加入者局(10;20;30)の通信を制御するための送信信号(TxD_PRT)を生成するための通信制御モジュール(113)であり、前記バスシステム(1)において、前記バスシステム(1)の加入者局(10、20、30)間でのメッセージ(45;46)の交換のために、少なくとも第1の通信フェーズ(451、452、454、455)および第2の通信フェーズ(453)が使用される、通信制御モジュール(113)と、
請求項1から6のいずれか一項に記載のインターフェースモジュール(15;150)とを備え、
前記通信制御モジュール(113)が、さらに、制御信号(TC_MC)を生成して前記インターフェースモジュール(15;150)に出力するように設計されており、前記制御信号(TC_MC)が、前記変調器(156)によって生成された前記変調された送信信号(TxD_PWM)が前記加入者局(10)の前記送信/受信デバイス(12;120)にいつ出力されるべきかを示す、
通信制御デバイス(11;110)。 - 動作モードシグナリング信号(TC_MD)が、前記バス(40)での通信に応じて前記送信/受信デバイス(12;32)がどの動作モード(451_B;453_B)に切り替わるべきかを、前記インターフェースモジュール(15;150)に信号通知する、請求項7に記載の通信制御デバイス(11;110)。
- 前記送信信号(TxD_PRT)を前記送信/受信デバイス(120)に送信するための第1の端子(111)と、
デジタル受信信号(RxD)を前記送信/受信デバイス(120)から受信するための第2の端子(112)と、
前記送信/受信デバイス(120)からの、前記デジタル受信信号(RxD)の反転であるデジタル受信信号(RxD)をSTB端子(114)で受信するための第3の端子(114)であって、前記デジタル受信信号(RxD)が、前記送信/受信デバイス(120)に待機状態を信号通知するために提供されており、前記バス(40)で通信が行われない、第3の端子(114)と
をさらに備える、請求項7または8に記載の通信制御デバイス(110)。 - 前記通信制御モジュール(113)が、前記第1の通信フェーズ(451、452、454、455)における前記送信信号(TxD_PRT)を、第1のビット時間(T_B1)を備えるビットで生成するように設計されており、前記第1のビット時間(T_B1)が、前記第2の通信フェーズ(453)における前記通信制御モジュール(113)が前記送信信号(TxD_PRT)において生成するビットの第2のビット時間(T_B2)の少なくとも10倍である、請求項7から9のいずれか一項に記載の通信制御デバイス(11;110)。
- 請求項1から10のいずれか一項に記載のインターフェースモジュール(15;150)とデータの送受信を行う、シリアルバスシステム(1)の加入者局(10;30)用の送信/受信デバイス(12;32;120)であって、
前記バスシステム(1)の加入者局(10、20、30)間でメッセージ(45;46)を交換するために少なくとも第1の通信フェーズ(451、452、454、455)および第2の通信フェーズ(453)が使用される前記バスシステム(1)のバス(40)上に送信信号(TxD_TC)を送信するため、ならびに前記バス(40)から受信された信号からデジタル受信信号(RxD_TC)を生成するための、送信/受信モジュール(123)と、
通信制御デバイス(11;31)から送信信号(TxD)を受信するための第1の端子(121)と、
前記デジタル受信信号(RxD_TC)を前記通信制御デバイス(11;31)に送信するための第2の端子(122)と、
前記デジタル受信信号(RxD_TC)の反転である受信信号(Rx_Inv)を生成するための符号化ブロック(16)と、
前記反転である受信信号(Rx_Inv)を前記通信制御デバイス(11;31)に送信するための第3の端子(124)と
を備える、送信/受信デバイス(12;32;120)。 - 前記送信/受信モジュール(123)が、前記送信信号(TxD_TC)を差動信号(CAN_H、CAN_L)として前記バス(40)に送信するように設計されており、
前記第3の端子(124)が、入出力切替え可能なSTB端子(124)であり、前記STB端子(124)が、前記送信/受信デバイス(120)に待機状態を信号通知するために提供されており、前記バス(40)で通信が行われない、
請求項11に記載の送信/受信デバイス(120)。 - 前記第1の通信フェーズ(451、452、454、455)において前記バス(40)から受信された前記信号が、前記第2の通信フェーズ(453)において前記バス(40)から受信された前記信号とは異なる物理層で生成されており、
前記第1の通信フェーズ(451)において、前記バスシステム(1)の前記加入者局(10、20、30)のどれが後続の第2の通信フェーズ(453)で前記バス(40)への少なくとも一時的に排他的で衝突のないアクセスを得るかが交渉される、
請求項7から12のいずれか一項に記載のデバイス(11;12;32;110;120)。 - バス(40)と、
少なくとも2つの加入者局(10;20;30)とを備え、前記加入者局(10;20;30)が前記バス(40)を介して互いに接続されており、互いにシリアル通信することができ、前記加入者局(10;20;30)のうちの少なくとも1つの加入者局(10;30)が、請求項7から10のいずれか一項に記載の通信制御デバイス(11;31)と、請求項11または12に記載の送信/受信デバイス(12;32;110;120)と、
を有するバスシステム(1)。 - シリアルバスシステム(1)で通信するための方法であって、バスシステム(1)のために加入者局(10;30)によって実行され、前記バスシステム(1)において、前記バスシステム(1)の加入者局(10、20、30)間でのメッセージ(45;46)の交換のために、少なくとも第1の通信フェーズ(451、452、454、455)および第2の通信フェーズ(453)が使用され、前記加入者局(10;30)が、請求項1から6のいずれか一項に記載のインターフェースモジュールを使用し、
変調器(156)によって、送信信号(TxD_PRT)を、変調された送信信号(TxD_PWM)に変調するステップであって、前記変調された送信信号(TxD_PWM)のPWMシンボル(PWM_SYB)間隔は、前記第2の通信フェーズ(453)の前記ビット時間(T_B2)よりも短いか、または同じであり、前記ビット時間(T_B2)は、前記第1の通信フェーズ(451、452、454、455)のビット時間(T_B1)とは異なる、前記少なくとも1つの構成レジスタ(151~154)で構成される、ステップと、
前記インターフェースモジュールによって、前記第1の通信フェーズ(451、452、454、455)において、前記変調器(156)を介さずに前記送信信号(TxD_PRT)を直接、前記加入者局(10;100)の送信/受信デバイス(12;120)に出力するステップと、
前記インターフェースモジュールによって、前記第2の通信フェーズ(453)において、前記変調器(156)によって生成された前記変調された送信信号(TxD_PWM)を、前記加入者局(10;100)の前記送信/受信デバイス(12;120)に出力するステップと、
を有し、
前記少なくとも1つの構成レジスタ(152)が、前記変調器(156)の前記パルス幅変調のためのPWMオフセット構成パラメータとして変調オフセット(PWM_OS)を有し、前記変調オフセット(PWM_OS)は、前記第2の通信フェーズ(453)での前記送信信号(TxD_PRT)のビットと、前記変調された送信信号(TxD_PWM)でのシンボル(PWM_SYB)との間の位相シフトが最小化されるように、時間遅延を伴って前記送信信号(TxD_PRT)の変調を開始するように働く、方法。
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