SE525273C2 - Distribuerat styr- och övervakningssystem - Google Patents

Description

l' ”l l. '\ ' J »Jul Ik) LM kommunikationen för eller från övriga noder, men fortfarande återstår problemet att få kontakt med den felaktiga noden. CanKingdom ñreskriver att noden under en kort tid skall vara inställd 125 Kbit/s och invänta ett speciellt meddelande. Kommer detta inom föreskriven tid, behållas bitfrekvensen 125 Kbit/s, annars växlas till inställd bithastighet.

Andra CAN HLPs (CAN Higer Layer Protocols) har valt att signalera bara på en eller ett fåtal bitfiekvenser. J 1939 använder 250 kbit/s, DeviceNet 125, 250 och 500. SDS använder 125, 250, 500 kbit/s och l Mbit/s. En nyansluten modul kan då växla mellan de givna fie- kvensema och någorlunda snabbt inställa sig till rätt frekvens. SDS anvisar också en metod för att inmäta använd bithastighet. Båda metoderna har allvarliga brister: Användandet av ett fåtal frekvenser begränsar möjligheterna att optimera ett system ekonomiskt och finnktionsrnässigt. Att börja med att lyssna på en given låg frekvens är i praktiken bara möjligt om modulen är ansluten till ett verktyg, vilket i sin tur innebär aktiv medverkan av servicepersonal. Det finns ett flertal metoder att inrnäta använd bitfrekvens på bussen med hjälp av signalanaysatorer, meíl sådan instrumentering är dyrbar och skrymmande. Det föreligger behov av att moduler sj älva kan anpassa sig i ett aktivt system till för systemet optimal bitfrekvens. Uppfinningen avser att lösa även denna problematik.

CANprotokollet använder fallande flanker på bussen för synkronisation och detektering av bitar på bussen. Således är det centralt att detektera fallande flanker på bussen för att en nyansluten modul genom mätning skall kunna fastställa i systemet använd bitfrekvens.

Problem kan således även uppkomma genom att en stöming kan generera en fallande flank som inte tillhör en bit och därmed generera en felaktig bittid. I ett ostört system kommer flankerna inte alltid helt synkront med bittiden under arbitreringssekvensen efiersom samma bit kan sändas av flera moduler samtidigt. Uppfrnningen tar hänsyn även till denna problematik.

Det föreligger önskemål om att kunna identifiera HLP via CAN-bussen och att på systemnivå kunna inställa och kontrollera meddelandetrafiken på bussen samt verifiera systemets integritet, exempelvis med hjälp av CanKingdom. Ett annat problem i CAN- 000 1 9901 III g0oO0:.."ooO0: gif FS F, F! š...š.;:.e..:o= egna-gu: oEI-:OO- u ._ sammanhang är att kunna verifiera olika fórdröjningar, uppfinningen tar fasta på även dessa problem.

Det finns även önskemål om arrangemang och anordningar som arbetar med principer som förenklar huvudmjukvaran(-oma) i respektive berörda modul. Det är även ett önskemål att kunna åstadkomma en bättre och mera effektiv funktionsindelning mellan olika mel-lan olilrai systemet ingående CPU:er. Det finns även behov av att kunna förstärka uppdelningen mellan modul- och systemansvar i anslutning till framtagning av system av hithörande slag.

Likaså eftersträvas snabb infasning till global tid där sådan används. Uppfinningen löser även denna problematik.

I enlighet med uppfinningens idé löses i ovanstående angivna problem genom att man utnyttjar kända och även sällan använda egenskaper hos ett CANmeddelande och utnyttjar fimktioner som redan finns i CANkontrollenheter, vilket i vissa sammanhang bryter mot fördom och motvilja på området och på så sätt banar ny väg för tekniken.

Ett CAN-meddelande inleds med en fallande flank, Start Of Frame (SOF). Ett CAN- meddelande avslutas vidare med sju bittider utan fallande flank och rninst två därpå följ ande bittider förlöper innan en fallande flank uppträder (SOF av nästa meddelande). Fältet för datalängd (DLC) föregås alltid av tre dominanta bitar om datafältet innehåller data. CAN är av typen Non Retum to Zero (NZR) och två på varandra fallande flanker kan tidigast intråfla efter två bittider. Alla CANkontrollenheter detekterar fallande flanker och alla CANkontrollenheter har en intem klocka som genererar pulser för bestämmande av bittiden.

I ett ostört CAN-system kan bithastígheten bestämmas genom start av en klocka (pulsräknare som räknar intema klockpulser) vid en första fallande flank och stoppa den efier nästkommande flank Förr eller senare uppträder sekvensen 0, 1,0. Första nollan inleds med en fallande flank som detekteras och startar klockan. Följande etta inleds med en stigande flank som inte detekteras medan följande nolla inleds med en fallande flank som detekteras och stoppar klockan. Den uppmätta tiden är två bittider (0 och 1). Genom att mäta över en längre tid och välja det kortast uppmätta och dividera med två, så fås f* m. t” n, F; 'g O Û Semi) a; L) 2 bithastigheten för aktuellt system räknat i klockpulser. Fast logik eller en CPU kan med detta värde ställa in CANkontrollenheten till rätt bithastighet. Bland annat utgör denna metod eller princip en grund till uppfinningen Ett speciellt CAN -meddelande utvâljes för att synkronisera nytillkomna noder. (Exempelvis väljes CAN Std identifieraren 10101010011 med en DLC som inleds med 10, dvs. med värdet 8 eller högre. Den angivna sekvensen genererar på bussen bitföljden ,01,0l,0l,0011,0001,0 där fallande flanker markerats med kornmatecken (,). Följande sekvens genomförs: O. Klockräknaren nollställes I. Vid första flankdetektering startas räknaren 2. Vid andra flankdetektering fångas värdet V1 i råknaren 3. Vid tredje flankdetektering fångas värdet V2 i räknaren 4. Heltalsberäkningen V2 - Vl-Vl = X utföres i 5. Om lX |< Vl/4 fortsätt, annars åter till punkt O ovan 6. Vid fjärde flankdetekteringen fångas värdet V3 i râknaren 7. Heltalsberäkningen V3 - V2 - V1 = X utföres 8. Om [X l< V1/4 fortsätt, annars åter till punkt 0 ovan 9. Vid femte flankdetekteringen fångas värdet V4 i räknaren 10. Heltalsberäkningen V4 - V3 - V1 = X utföres 11. Om IX |< V1/4 fortsätt, annars åter till punkt 0 ovan 12. Vid sjätte flankdetekteringen fångas värdet V5 i räknaren 13. Heltalsberäkningen V5 - V4 - 2xV1 = X utföres 14. Om |X |< Vl/4 fortsätt, annars åter till punkt 0 ovan 15. Vid sjunde flankdetekteringen fångas värdet V6 i räknaren 16. Heltalsberäkningen V6 - V5 - 2xV1 = X utföres 17. Om |X |< Vl/4 fortsätt, annars åter till punkt O ovan 21. Vid åttonde flankdetekteringen fångas värdet V7 i räknaren '_ x ___ ___, z :o :o oo 0 I : { (15. _._ :se :o z : g .: : : u _ . o n o o »ff a.. x 1,. i x.) I n n n c ozon .oo- 0.0 5 22. Heltalsberäkningen V7 - V6 = X utföres 23. Bithastigheten bestämmes till X/4 I exem let ovan kommer med stor sannolikhet "rätt" meddelande att fångas och bithas- tighete är beräknad med bitama i DLC koden, dvs. då endast modulen med bithastig- hetsm delandet sänder på bussen och därmed bästa kvalitet på bitarna. Slutlig kontroll av att bi igheten är den rätta fås genom att ett meddelande på bussen, vilket som helst, blir korrekt mottaget efter inställning av bit timing registren till den beräknade bithastigheten Därefter kan modulen delta i kommunikationen enligt CANprotokollet. Det inses att man genom uppfinningsprincipen enkelt kan konstruera liknande scheman som är principiellt likvärdiga.

Så t.ex. kan alternativt en längre sträng användas, t.ex. ett meddelande där data är fyllt med omväxlande O och 1. Detta ger fyra fallande flanker per byte vilket ger 32 fallande flanker i datafältet. Genom att kontrollera att varje växling ligger inom 1/4 av föregående växling enligt ovan för att processen skall fortsätta och hålla räkningen på växlingama, blir det möjligt att enkelt införa kravet att 32 fallande flanker till sist skall ha skett och då beräkna bitlängden antingen som tiden för sista växlingen dividerat med två eller hela tiden dividerat med 64. Denna princip har fördelen att bitmönstret endast förekommer i ett datafált och man därför enkelt kan säkerställa att bitrnönstret är utsänt av en enda sändare. Om 01 mönstret är längre än 18 bitar måste det förekomma i datafältet. Det räcker således med 3 byte i datafältet för att metoden eller principen skall fungera. Dock ökar sannolikheten för att en godtycklig modul i systemet av en händelse utsänder bitmönstret. Ett alternativ till att nollställa klockräknaren är att låta den vara fiilöpande. Eftersom tiden är monotont växande vet man om räknaren slagit eller gått runt i aktuellt sammanhang och man kan ta hänsyn till detta. En fördel med denna metod eller princip är att den enkelt kan implementeras och att man med säkerhet vet att synkronisationsmeddelanden endast mottas från utvald eller utvalda moduler. Följande sekvens kan därvid erhållas.

“The clock value is captured at every falling flank I I li I 0 000 0000 I I I J II III O' Û ÛI O' OO CU II O O O I O C I O I I Û O O O I O I O I O O O O I I O I O II C000 OI CO CI Begin At flank detection, store captured time value V1 At flank detection capture time value V2 Start Set Flank counter Cl to 0 V2 - V1 = V Repeat until C 1 =3 I increment Cl by l At flank detection capture time value V3 If |(v2 - V3 + v); > v14 men V1 =V2 V2=V3 go to Start END If END repeat (V3-Vl)/64=B Store B Generate iritenupt END”.

B är den aktuella bitfrekvenserl.

Alternativt: "BEGIN C 1 =O At falling edge, capture V V1 =V At falling edge, capture V V2=V no 00 co en en o c o O I I I I I 0 I I I 0. 0 g I I I I I I I I O I III IIII I I Û Û Û Û I I I I I I I IIII II IIOI II IC II III I I LABEL (COUNT) At falling edge, capture V V3=V C 1 =Cl +1 IF [(V2 - V1 )-( V3 - V2)| < (V2 - V1)/4 THEN IF C1=32 THEN BITTIME = (V3 - V2)/2 Generate interrupt GOTO END ELSE ' V1=V2 V2=V3 GOTO COUNT END IF ELSE V1=V2 V2=V3 C1=0 GOTO COUNT END IF END".

Uppfmningen utnyttjar här bitsekvensen 1010. . . .. Det kan tyckas vara ett krav att CAN identifieraren måste innehålla åtminstone en etta för att metoden eller principen skall fungera. Så är dock inte fallet efiersom CAN protokollet i fallet med CAN identifieraren noll, kommer att införa stufibitar i bitsekvensen som säkerställer att erforderliga växlingar i bitsekvensen fore 1010. . . sekvensen. ::: :- f; ff» i' fw. ~'_,-' 'z :-. .

\.J.._.~. 42,, \ Många CAN HLPs har en speciell identifierare för systemkontrollmeddelanden. En utveckling av uppfinningen är att utnyttja autobaudmeddelandet även för att ge infonnation om detta. Bitrnönstret lOl01.... kan utökas till 68 bitar genom att sätta DLC till 10 (decimalt). Detta värde år tillåtet enligt CAN protokollet, men sällan använt. I ett första steg kan en nyansluten nod inställa sig till rätt bithastighet och sedan vänta på nästa meddelande med bitrnönstret. Detta tas nu emot som ett konventionellt meddelande med CAN -identifi- eraren för systemkontrollrneddelanden. Dessa kan sedan mottas på vanligt sätt med DLC 8 eller lägre. DLC 10 anger således att datafåltet är ett bitmönster för autobauding. Det finns för närvarande inga förslag (standard) för att identifiera HLP via CAN-bussen, men det skulle vara möjligt att införa detta genom att utnyttja sista byten i mönstermeddelandet och/eller DLC-värdet. Använd CAN -identifierare måste innehålla minst en etta och en nolla.

Ett vanligt problem i CAN-sammanhang är enligt ovanstående att verifiera olika för- dröjningar. På lägsta nivå föreligger signalfördröjnirrgen i drivstegen och kablaget. Genom att designa en CANkontrollenhet så att den kan utsända en dominant bit under i övrigt tyst mod och vid utsändningen fi-ysa klockvärdet och sedan frysa nästa värde när ingångssidan detekterar flanken på bussen, kan den egna fördröjningen beräknas. En övrig till bussen ansluten modul detekterar SOF och räknar in recessiva bitar. Efter fem sådana indikeras fel och nästa bit sättes till noll, dvs första biten i ett error frame. Fallande flanken detekteras och den mätande noden kan nu beräkna signalfördröjningen plus sju bitlängder genererade av den uppmätta modulen. Tiden är dock i den mätande modulens lokala tid vilken kan skilja sig från den mätta. Bittiden kan erhållas genom att den mätta modulen utsänder synkroniseringsmeddelandet enligt ovan. Ett altemativ till detta är att fiysa tiden vid SOF och den sista fallande flanken i meddelandet. Eftersom meddelandet är mottaget, kan exakt antal bitar beräknas och därmed kan den måtta modulens klocka relationsställas till den mätandes med större percision. F ördröjningstidema kan mätas i ett helt system genom att sätta endast en modul i taget i signalmod och övriga i tyst mod. Detta låter sig enkelt göras om modulema är anpassade efter CanKingdom. Mätande modul är givetvis i mätmod för att kunna generera en dominant bit under i övrigt tyst mod. 00 00 00 I I O O O in 0000 I En annan uttöringsform av uppfinningen är att CANkontrollenhetens pulsmod arrangeras så i att i sändläge sändes en puls med endast ett bítquantum medan i mottagningsläge sändes ett bitquantum så snart som en fallande puls detekteras. Mätningen blir enkel: “At flank detection, store captured time value V1 At flank detection capture time value V2 Delay = V2-Vl”.

Exekveringstiden ßr en applikation i målmodulen kan sedan mätas genom att ett kommando sändes till modulen så att denna utför applikationen och att tiden till svaret kommer mätes. Denna tid minskas sedan med övertöringstiden Flexibiliteten hos en CANkontrollenhet kan kraftigt ökas genom att integrera en CPU i kretsen. Denna CPU är anordnad att i huvudsak endast utföra instruktioner som berör meddelanden på bussen och realtidskrävande uppgifier där detektering av flanke_r_: 7 uppträdande på bussen ingår. Företrädesvis detekteras fallande flanker efiersorn dessa är aktivt drivna, men även stigande flanker kan altemativt eller kompletterande detekteras och analyseras. Exempelvis kan information om avslutningsmotständ och kabelkvalitet erhållas genom att mäta på stigande flanker (växling fiân noll till ett). Ett CPUalter-nativlaß fördelaktigt från teknisk/ekonomisk synpunkt. Exempelvis kräver HLP V olcano, använt i bilar av Volvo, att det skall finnas tre sändbufirar för att möjligöra att ett meddelande med säkerhet skall ha tillgång till bussen med rätt prioritet. En CANkontrollenhet med en CPU skulle endast behöva en sändbuffer om den instruktionsrnässigt synkroniseras med bitsekvensen på bussen under sändning eller mottagning . Efiersom CPUn enbart hanterar uppgifier hänfórbara till kommunikationen kan enligt uppfinningen ett sådant krav säkerställas. Vidare kan hårdvarubuflrar och filter utbytas mot RAMarea och mjukvara.

Möjlighet föreligger därvid till val mellan att använda tillgängligt rninnesutryrnme till filter eller att lagra meddelandeinformation. Vidare kan innehållet i meddelandena presenteras för modulens huvudCPU på ett mera effektivt sätt. Signalvärden kan packas ner eller upp i eller ur CANmeddelanden enligt ett HLP, vilket förenklar skrivandet av modulens huvudmjukvara. Den i ISO föreslagna tidssynkroniserade CANstandarden r' f' »v "' 529 j,u lO Nl l47__CDll898-4 kan i enlighet med uppfmningen med fördel implementeras i en CANkontrollenhet med CPU, räknare, RAMminne, Flashminne, räknare och ett interface, exempelvis SPI, till huvudCPUn i en modul. Vid en implementation av CanKingdom i ett system kan CANkontrollenheten med sin CPU programmeras att utföra de flesta av de âligganden som en Mayor har och alla åligganden en Postmaster har att utföra enligt King's Letters. Genom att förse CPUn med ett reducerat set av instruktioner, eventuellt kompletterat med specialinstruktioner för detta speciella ändamål, samt att synkronisera instruktionsexekveringen med CANkontrollenhetsfimktioner som exempelvis bitsampling och tidigare nämnda flankdetekteríngar, samt att göra intema register som biträkriare, felräknare, etc. tillgängliga för läsning och eventuellt också för skrivning, så kan en CANkontrollenhet av denna typ användas för avancerade analysuppgifier, vilket är av största vikt för säkerhetskritiska system. Den i CanKingdom föreslagna uppdelningen mellan systemansvar och modulansvarkan tydliggöras och' förstärkas på ett distinkt sätt.

Det som mera konkret kan anses vara kännetecknande för uppfinningen är bl.a. att en CAN- kontrollenhet (CAN Controller) är anordnad att motta indikering av fallande flanker på berörd förbindelse (buss) och att CAN-kontrollenheten är anordnad att med hjälp av klockpulser i sin klockfimktion utföra mätning av tiden mellan fallande flanker.

Informationen av två eller flera sådana mätningar ligger därvid till grund för beräkning av en innevarande bitfiekvens använd i kommunikation på ñrbindelsen (bussen) av aktiva modulenheter (noder) anslutna till densamma. Uppfinningen kan altemativt eller kompletterande även vara huvudsakligen kânnetecknad av att i anslutningsarrangenranget eller anslutningspunkten för en första modulenhet ingår ett eller flera kommunikationsorgan (t.ex. CAN-Controllers och ~Transievers) som är fristående eller integrerade i ett mikroprocessorchip som innefattar åtminstone en filnlttionsutövande mikroprocessor. Den senare är därvid anordnad eller samverkbar med åtminstone ett minnesutrymme, vars innehåll är läsbart och/eller inskrivningsbart via förbindelsen från en andra modulenhet i systemet utan väsentlig medverkan av innevarande fimktionsutövande mikroprocessor i den r: -f f* 'if ~ = u! f- v.) 14-. f \j ll första modulenheten. Alternativt eller kompletterande kan i anslutningsarrangemanget eller - punkten för en modulenhet ingå ett eller flera kommunikationsorgan som är fiistående eller integrerad(-e) i ett mikroprocessorchip som innefattar åtminstone en funktionsutövande mikroprocessor (CPU) som är anordnad att utföra instruktioner synkront med och/eller i samverkan med CANkontrollenhetens tillståndsenhet (state machine).

Kommunikationsorganet kan med fördel innehålla en integerad CPU anordnad att instruktionsmässigt åtminstone vid detektering av en fallande flank, alternativt SOF, i en sekvens därefter vara synkroniserad med CANkontrollenhetens tillståndsmaskin (state machine) under mottagning eller sändning av meddelande på bussen.

Vidareutvecklingar av uppfinningstarken framgår bl.a. av de efterföljande underkraven.

En för närvarande föreslagen utföringsfonn av ett arrangemang enligt uppfinningen skall beskrivas i nedanstående under samtidig hänvisning till bifogade ritning där figur I i blockschemaform och principiellt visar ett styr- och/eller övervakningsarran- gernang med modulenheter anslutbara till varandra via tråd- och/eller trådlösa förbindelser (bussar) i ett system, figur 2 i blockschemaforrn och principiellt visar ei i arrangemanget ingående modul, figur 3 i blookschemaforrn och procentuellt visar arrangemanget i en mera detaljerad utföririgsfonn i anslutning till autobauding, figur 4 i diagramforrn visar uppbyggnaden på ett bitmönster mellan aktiva moduler iett system enligt figur 3, figur 5 i blockschemaform och principiellt visar arrangemanget i anslutning till bl.a. minnesfunktioner, och IIOOCD 0 i IIOIIO I n 000 000 12' figur 6 i blockschemaform och principiellt visar arrangemangets klockfunktioner.

Figur 1 visar ett principiellt CANsystem. Till en CANbus 1 är anslutet ett antal moduler 2, 2', 2", 2"', vilka har olika fimktioner i systemet, samt en modul 3, som har systemövergripande fiinktioner, exempelvis som Capital i CanKingdom.

Figur 2 visar en modul i ett CANsystem där de för uppfinningen väsentliga komponenten CANkontrollenhet visas med 4 medan övriga allmänt förekommande delar, exmpelvis modulens CPU 5, interface till CANkontrollenhet 6, minne 7 etc. endast antytts. Övriga komponenter symboliseras med 8. Modulen 2 är ansluten till CANbussen via förbindelsen 9 till CANdrivsteget 10 på sedvanligt sätt. Drivsteget kan vara av godtycklig typ för CAN, exempelvis typ 251. Detta är i sin tur förbundet med CANkontrollenheten via TXanslutningen ll och RXanslutningen 12 till CANkontrollenhetens sedvanliga funktioner N13. Oscillatom 14 driver tillstândsmaskinen i 13 samt CPUn 15. Den kan även vara gemensam för modulens CPU 5. CPUn l5 står i förbindelse med 13 via meddelandebufiiarna 16 för sändning och 17 för mottagning. Enheten 4 har vidare en eller flera räknare 18 som drivs med pulser 19 fiån 13, alternativt direkt från 14. Räknarvärden kan fångas och fiysas i rninnesbulïferten 20 vid en puls 21 från enheten 13 och läsas som informationen il av CPUn 15 och sparas för vidare bearbetning i RAMminnet 22. Detta minne kan delas med och utnyttjas av modulens CPU 5 via interfacet 23. För ickeflyktig information firms ett flashminne 24 som även detta kan delas mellan CPU:erna om så finnes lämpligt. En del av detta minne, 24', kan anordnas så att det enbart kan programmeras vid ett tillfälle och sedan endast kan läsas vilket kan användas för att ge modulen en unik identitet vid tillverkningstillfället. CANkontrollenhetskärrran 13 innehåller ett antal register enligt CANstandarden, exempelvis felräknare för såndmeddelanden och mottagningsmeddelanden symboliserade med 25, vilka kan läsas och eventuellt också skrivas av CPUn via förbindelsen 26 vilken symboliserar erforderliga anslutningsledare för utbytande av informationer mellan CANkontrollenheten och CPUn. l3 CANkontrollenhetskärnaris interna signaler vid detektering av fallande flank, stigande flank, sampling point, vid upptäckande av fel i meddelande under sändning eller mottagning, vid konstaterande av felfritt mottaget eller sänt meddelande, etc_._ genererar pulser för frysande av tidsvärden i registema 20 av enheten 27 samt interrupt till CPUn 15 via förbindelsen 26. Ett register med komparator 28 är anordnat så att CPUn 15 kan skriva ett tidsvärde och när motsvarande värde uppnås i räknaren 18, så genereras en puls till enheten 13 som triggar denna till att sända det meddelande som för tillfället ligger i bulferten 16 för sändning. En eller flera liknande enheter 29 kan anordnas för andra funktioner, genom generering av en signal på en utgång 3.0 vid vissa tidpunkter. Denna signal kan trigga andra fimktioner på modulen, exempelvis att utföra en mätning, öppna eller stänga utgången för sändning i CANdrivsteget 10, etc. En minnesbufiTert 31, som står i förbindelse med CPUn 15 på samma sätt som bufferten 20, är anordnad att fi-ysa räknarvärdet vid signal fi-ån en yttre enhet 32 via anslutningspunkten 33. Den yttre signalen kan komma från en signalgenerator eller från GPS för att generera en tidsreferens till yttre källa med vilken den lokala tiden genererad av oscillatorn 14 kan relationsställas. Funktionen kan även användas för tidsstämpling av händelser i modulen. CANkontrollenhetens bittimingregister symboliseras med 37.

Utföringsexernpel Autobaudning I ett system enligt figur 3 är modulema programmerade enligt CanKingdom med Capitalmodulen 34 och Citymodulen 35 anslutna till CANbussen 1'. Ytterligare moduler 35', 35" och 35"' är anslutna på samma sätt. Samtliga moduler har en CANcontroller 4' i enlighet ovanstående, jämför figur 2. Modulen 35 är inställd för autobaudning, dvs. i tyst mod och för indikering av fallande flanker. Kungen utsänder synkronisationsmeddelandet l,O,l,O,l,. . . med CAN Std identifieraren O och DLC 10, se figuren 4. Bussnivåema inklusive stufibitar för detta visas med 36 i figur 4. För enkelhetens skull antages att räknaren 18' enligt figur 3 uppräknas med 1 för varje bittid och att följande beräkningsschema används: cm i* F» J “BEGm c1=o At falling edge, capture V v1=v At falling edge, capture V v2=v LABEL (coUNT) At falling edge, capture V v3=v c1=c1+1 _ IF |(vz -V1 »(113 -v2)| <(v2-v1)/4 THEN IF c1=32 Iwhäv BITTIME = (vs - vzyz GoTo END EusE A v1=v2 v2=v3 GoTo coUNT EN1D IF I ELsE v1=v2 v2=v3 c1=o GoTo cdUNT END IF END”. 15 Vid SOF i figuren 4 detekteras den fallande flanken av enheten 27' i enheten 13' (figuren 3) och genererar en puls till 20' som fångar aktuellt värde V i räknaren l8', säg 10. CPUn 15' notifieras att värdet i 20' ändrats, läser av detta via informationskartalen il' och lagar det som V1 i minnet 22'. Nästa fallande flank kommer mellan bitama 5 och 6 i pulståget 36. V är nu 16 och lagas som V2 på samma sätt som ovan Nästa fallande flank kommer mellan bitarna ll och 12 och värdet 22 lagas som V3. Värdet Cl i minnet 22 sätts till 1 och if- satsen beräknas l6-l0-22+l6 < (16 -10)/4, dvs 0<3/2, vilket är sant, varför V1 sätts till 16, V2 till 22 och nästa fallande flank väntas in. Denna kommer mellan bitama 18 och 19, dvs.

V3=29 och Cl=2. If-satsen blir 22-l6-29+22<(22-l6)/4, dvs l<3/2 och sekvensen upprepas. Nästa fallande flank kommer mellan bitama 20 och 21 och vi får Cl=3, 29-22- 3l+29<(29-22) och 5<7/4 vilket är falskt varför Cl=O. Nästa fallande flank kommer mellan bitama 22 och 23 och vi får Cl=l samt 0<1/2 vilket är sant. och sekvensen fortsätter vid COUNT. Detta kommer att upprepa sig framgent fiam till flanken mellan bitarna 84 och 85 varvid Cl=32 och BITTIME beräknas till 1. CPUn ställer nu in bittimingegistret 37 och inväntar kungens nästa autobaudmeddelande.

Kommunikationsstyming fiân systemnivä.

Kungen skickar omväxlande autobaudmeddelande och King's Letter med Page 1.

Citymodulen tar emot varje meddelande tills den får ett meddelande med DLC 10 (figur 4) och datafáltet omväxlande l,0,1,0,. . ., dvs. Kungens autobaudmeddelande. När detta kommer så har det CANidentifieraren Std O och det kan då fastställas att Kungsmeddelandena kommer med derma identifierare. Nästa gång Kungen sänder King's Letter Page 1, tar Citymodulen emot detta och kan sedan följa CanKingdomprotokollet.

Kungen kan nu styra modulens kommunikation i stort sett oberoende av huvudCPUn 5' vilken kan skriva och läsa värden på signalnivâ enligt Presentation List i niinnet 22' via interfacet 23', antingen direkt om minnet är dubbelportat eller via CPUn 15'. Denna kan packa upp eller ner signalema i Letters enligt CanKingdom med instruktioner från Kungen.

Progamvaran fór CanKingdomprotokollet, symboliserat med C, har tidigare nedladdats i flashminnet 24" och parametervärden från Kungen, Cp, lagas också med fördel där.

Kungen kan även nedladda syzsteniinfonnation Cs i flashminnet via CPUn som backup för 16 det egna minnet och/eller för att medge utbyte av Capitalmodul i systemet. Den nye Kungen kan då inhämta erforderlig systerninformation för att kunna kontrollera och styra systemet från en eller flera Cities i systemet. För att skydda systemet från otillbörlig manipulation kan informationen skyddas via krypto och eller accesskoder. Nycklar för dessa, Cn, kan också skrivas och lagras i flashminnet. Kungen kan även nedladda ny mjukvara om så finnes lämpligt. Tack vare den till CANkonn-ollenheten avdelade CPUn har systemkonstruktören stora möjligheter att optimera och säkra upp systemet utan att äventyra andra funktioner i modulen som handhas av huvudCPUn i modulen.

Testmod Ett stort problem i CAN system är att den verkliga signalfördröjnmgen mellan de olika modulerna i systemet samt respektive moduls oscillatortolerans är okänd. Dessa värden är ingångspararnetrar vid beräkning av lämplig bithastighet i systemet, men i praktiken hart när omöjliga att mäta upp, varför databladsuppgifler och gissningar ligger till grund för valet av bithastighet. Genom att införa en testmod i CANkontrollenheten enligt följande löses problemet. CPUn 15' sätter via förbindelsen 26' upp CANkontrollenhetskärnan 13' i testsändrnod. Registret 28' inställes på ett värde som väl överstiger förväntad maximal fördröjning. I testsändmod utsändes vid begäran om sändning inte ett meddelande i sändbufferten utan istället bara en dominant puls med längden ett bítquntum enligt inställningen i bittimingregistret 37' och samtidigt fiyses räknarvärdet i 18' i 20' som förmår hålla åtminstone tre påvarandra följande tidsvärden Tl, T2 och T3. Värdet T2 fryses när enheten 27' detekterar pulsens fallande flank på bussen och T3 när nästa fallande flank detekteras varvid CPUn via förbindelsen 26' får ett intenupt som indikerar att mätningen är avslutad. Om ingen flank indikeras före enheten 28' genererat timeoutpuls, så avbryts mätningen när detta sker. För att här förenkla beskrivningen antages att CanKingdom användes och att Kungen residerar i modulen. Kungen beordrar nu samtliga Cities i tyst mod och sin CANkontrollenhet i testmätmod. Därefter begär han sändning. Pulsen Ps sänds ut samtidigt som T1 fryses, T2 fiyses och mätningen avslutas med att timeoutvärdet i 28' uppnåtts. Detta indikerar att bussen är stömingsfri och väl terminerad. Nu beordrar han 17 CANkontrollenheten i en av de övriga Cities, exempelvis 35', i mätmottagningsmod. I mätmottagningsmod så utsânder enheten 13" en puls Pm av samma slag som Ps när enheten 27" detekterar en fallande flank på bussen. Därefier begär Kungen ånyo sändning och tre nya värden Tl, T2 och T3 erhålles. T2-T1 år den interna tördröjningen i modulen och T3- T2 tördröjningen i modulen 35' plus ledningsfördröjningen mätt i modulens tidsenhet.

Denna kan, som tidigare nämnts, kalibreras till en yttre referens via 33'.

Kungen kan dessutom enkelt också mäta upp nogg-anheten i de olika modulemas oscillatorer i jämförelse med sin egen genom att, en i taget, beordra dem att sända ett eller autobaudmeddelande, sätta övriga i tyst mod och sätta sin egen CANkontrollenhet i autobaudlåge. Hans egen CANkontrollenhet kommer då att mäta upp den sändande modulens bitlängd, som är direkt proportionell mot oscillatorfiekvensen i den såndande modulen.

Minnesbesparing Det anses allmänt att en god CANkontrollenhet skall ha minst tre stycken sändningsbufliar och tvâ stycken mottagningsbufli-ar. Dessa är av dubbelportstyp och därmed dyra. Genom att intöra en CPU i CANkontrollenheten så räcker det med en buffer. Figur 5 visar en principiell uppbyggnad. Detta genom att utnyttja att CANkontrollenheten 13"' och CPUn 15" gär synkront, drivna av oscillatom l4', och kännedom om CANmeddelandenas uppbyggnad. Kärnan i ett CANmeddeIande innehåller maximalt 93 bitar. Övriga bitar som uppträder på bussen år tillagda av den sändande CANkontrollenheten. En sändtagarbuffer behöver således innehålla 12 byte och visas i figuren som 38. Varje byte kan läsas eller skrivas antingen av enheten 13"' eller 15". I RAMminnet 22" har en area 39 reserverad för meddelanden som skall sändas och en area 40 för mottagna meddelanden. Via förbindelsen 41 får CPUn information om CANkontrollenhetens status och kan via den också beordra CANkontrollenheten. När en fallande flank upptäcks av 13"' på bussen 1", fryses tidsvärdet i tidräknaren 42. När CANkontrollenheten fastställt att det är en SOF meddelas CPUn som kopierar tidsvärdet i 42 till RAMminnet i arean 43. Mottagningen fortsätter och CCn har ensamrätt att skriva i minnet 38. När datatältet inlästs, föreligger all meddelandeinformation strax därefter i minnet 38 och CPUn kan nu exklusivt läsa minnet och överföra 18 informationen till minnesarean 40. Under tiden forsätter den sedvanliga CANkontrollenheten i l3'" och när det befunnits vara rätt meddelas CPUn som då kan använda värdet i 40 och 43 för vidare bearbetning. Om meddelandet underkännes, meddelas CPUn omedelbart om detta och kan då via förbindelsen 41 få all infonnation om feltyp, bit där felet upptäckts, etc. Det finns gott om tid för detta då bussen âr upptagen av error frames. Vid sändning kopierar CPUn första byten i identifierarfältet av det meddelande som ligger med högsta prioritet i kön av meddelanden för sändning i minnesarean 39 och begär sändning av 13"'. Då derma detekterar flanken i sitt SOF fi-yses värdet i 42 och CPUn fortsätter att kopiera in resterande information av meddelandet. Om detta skall vara tidsstäniplat, kopieras värdet i 42 in på därför avsedd plats enligt gällande CAN HLP. Dett kan ske då l3'" kan läsa föregående byte, exempelvis 1, medan CPUn skriver i nästa byte, exempelvis 2 eller högre. Om arbitreringen på bussen förloras, så tar l3'" över minnet 38 och skriver över eventuell information i denna och CPUn övergår till mottagningssekvensen.

Beroende på hur 13"' är konstruerat skulle minnesdjupet kunna minskas till tre byte. I så fall är byte 1 öppet för skrivning av l3"' och byte 2 öppet för skrivning av CPUn. Vid sändning börjar 13"* läsa byte 2 medan CPUn skriver i 3 och därefier i 1. Om ett meddelande inkommer medan CPUn skriver i 2, avbryter den såndningsaktivíteten och läser 1 medan 13"' skriver i det nu lediga utrymmet 2 osv.

Global klocka Det föreligger ett önskemål om att införa en gemensam tid i CANsystem och det hänvisas till ISO:s nuvarande arbete med en sådan standard kallad Time Triggered CAN (TTCAN).

En vidareutveckling av uppfinningen är att låta en hårdvarubaserad klockmodul av i och för sig känt slag vara grunden i klockningen av eller tidgivningen för CANkontrollenheten och CPUn samt att implementera TTCAN i mjukvara. Figuren 6 avser att ange detta principiellt. Klockenheten drivs av en oscillator, som kan vara av VCO typ om stor noggrannhet eftersträvas. Den utgående klockfrekvensen justeras med en pre-scaler som genererar en klockpuls efter ett visst antal pulser N från oscillatom. Den utgående pulsfrekvensen justeras med att en puls skickas ut antingen vid N+l eller N-1 när värdet i I O O O 'OI ÛOOI O O 0 0000 O OO 00 00 o 0 c o I c i 0 o O o 0 00 oc: CI II 0 O I I f fr! r .__,f LJ | C. 19 Phase Adjustment Value Register uppnåtts. Pâ så sätt kan klockan ruckas. Det statiska felet justeras med att värdet i Time Adjustment Value Register lägges till den lokala tiden för presentation. Registervârdena kan beräknas och skrivas in av CPUn. En fördel med denna lösning gentemot vanligen förekommande processorlösa klockor är att infasningen till global tid går mycket snabbare. Med en konstruktion som denna kan CPUer i ett helt CANsystem synkroniseras i tiden. Applikationer i olika moduler kan exekveras synkront vid valda tidpunkter och schemaläggning av meddelandeöverföringar kan ske med stor noggrannhet. Om enheten förses med ytterligare CANkontrollenheter eller enheter för andra protokoll, kan mycket effektiva gateways skapas mellan olika nätverk som alla har en gemensam tid. Detta gäller speciellt om tiden justeras till GPSsystemets tid eller om samverkan sker med andra tidsstyrda system som Bluetooth, GSM, etc. Andra enheter på modulen har möjlighet att läsa den globala tiden via GT output och har tillgång till klockfrekvensen via Clock output.

Uppfinningen har ovan beskrivits med alternativet att modulerna är utrustade med en huvudprocessor som är anordnad att utföra modulens huvudfunktion och med en processori kommunikationsenheten som är anordnad att vara synkroniserad med på kommunikationsbussen uppträdande bitsekvenser. Lösningen bygger således på funktionsuppdelning mellan mikroprocessorer. Ett alternativ till detta är att använda uppfinningen med en lösning som bygger på tidsuppdelning. I ett sådant fall är mikroprocessorn anordnad att utföra instruktioner hänförbara till kommunikationsprobleinen samordnat med uppträdande eller generering av SOF på bussen.

En viss tid avdelas för detta. Under övrig tid kan rnikroprocessom utföra instruktioner hänförbara till modulens huvudfimktion.

Uppfinningen är inte begränsad till det i ovanstående visade utföringsexemplet utan kan underkastas modifikationer inom ramen för efterföljande patentkrav och uppfinningstarilcen.

Claims (1)

1. lama. oäooo1e4 - 4 lfiATaNTlmAv l. Distribuerat styr- eller övervakningserrangemang arbetande med en sig tilldelad pulskmlctelistik 'och innefattande anordning i eller tillhörande styr-, övervaknings- oeh/eller fordonssystetn som innefattar dels modulenheter (noder) som är åtskilda eller lokalt utplacerade (utspridda) och arbetar med en eller flera funktioner, där en eller flera I modulenheterna är förbundna med en gemensam informationskanalförbindelse, varvid respektive modulenllet ir ansluten till förbindelsen vill ett ansltxtningaarrangenlang eller i en arlalutllingspllnlct, i vilket arrangemang eller i vilken punkt för respektive modulenllet ingår ett 'eller flera kommunikationsorgan (tex. CAN-Controllers och CAN-Transievelln ' sornllr fristående eller integrerat med eller innefattar ett milnopzocessorehip med. i 'åtminstone en -rnikroproeessor (CPU) innefattande eller samverkbar med en tillstândaenhet (state machine) som avkanner iörbindelsens tillstånd, k ä n n e t e o k n a t alm, 'lm ltommulllltallomfglllelr-en) af mmm-ae) lm med lljlllp lv processorn och tillstándsenlleten motta indikering om eller av- flanker på förbindelsen, la lwnlmmllkallonsofglllel ar www aalilal lljalp av klocxplllw l en sig tilldelad" klóclcfinlktion utiöra mätning av tiderli ellerevid flank ooh/eller mellan flanker, .och att lrommunikationsorganet medelst lnilooprocessorn-ar anordnat dels att utföra analys 'l .I baserad på fi-åll tvai eller flera mltllingar erllâllerl information relaterad även till . pulskaralctelístikerl, dels att medelst analysen fastställa åtminstone en av pam- meml/flmkllollema himmla mellan aktiva mtllllellllem anslutna till føfblllllellm, osclllltluffleltvm, samlingspunkt", llgllalmlallljllillg pl förbindelsen, och om .llllmillg/ /stórníngsfiihet föreligger på förbindelsen, ' 2. ' Arrangemangenligtpatentlcravet Lkannetecknat dâramatterlav nämnda h lrlodulerlheter (noder) l' systemet är anordnad att utsända ett meddelande med en eller- flera sekvenser med på förhand känt bitlnönster för att underlätta för modulenl-leter (nvdßr) anslutna till systemet med felaktigt inställd bilfrekvens att fasmtlllla rlltl bilfie- kvens oell instâlla sig till denna. , ' 525 273 2.! i ~3}. Arrangemangøenligt patentlmivet l eller 2, k il n n e c k n a t därav, att ' naikenngen ar hmmm: tm mmm flmke. 4. Arrangemangenligtpatentlcxnvetzkännetecknat dttramattbitrnönstretar V_ tnpbygg: med jma mumpzn av vinden mf i gymmet mvnn binamnet, och/etter att bítntönstret passar hela eller del av en CAN-identifierare ooh/eller föreliggande data- ' och/eller DLC-ñlt. '5. Arrangemangenligtpatetttluavetåkänneteeknat däramattbitrrtönatretllr anordnat avslumingsbart med matchning av DLC med värde stone in åtta. 6. Arrangemang enligt något av patentkraven 1-5, k tt-n n e t e c k n a t därav, att - systemet år anordnat att arBeta med rneddelande med dubbel fixnktion, nämligen dels att ' “minns en timmen far mmaianae av mvma bitna. aenflange n: ncL- oewetm ° 'datafttltet innehåller ytterligare information lör att niöjliggöra modulenhetena (nodens) _ »anpmningi systemet. ' - i _7. Arrangemangenligtpatentkravetl., känneteeknaft dllramattenellerflern modulenheterna överordnade och aystetnfimlttionsbestilmmande oeh temporärt eller fast anslutna enheter är anordnade att txtflira avläsning och/eller inakrivning i respektive aktuella rnímteeutrymme. 8.' Arrangemang enligt patentkravet l eller 7, k ä n n e t e-c k n a t därav. att den V ' funktionautövattde niikropi-oceasom ärnnordnad att utföra skrivning och avläsning av i ' innehåll/information inktuellt minnesutrynnne. 9.- Arrangemang enligt patentkravet l, 7 eller 8, I: ä n n e t e c k n a t därav, att den funktionsutövande :nilmoprocessom i berörd modulenhet och/eller i en eller flera av . övriga :nodulerzlteter anslutna till förbindelsen är anordnad respektive anordnade att skrivskyddn nämnda innehåll/information. 525 275 .22 10. Arrangemang enligt patentkravet 9, k ä n n e t e c kn at därav, att utnyttjad _ skrívslryddsfunktion arbetar med ett ltodat lâa. ' ll. Azrnngemangenligt något av patenthaven l och 7-10, k ä n n e t e e kn at därav, att minnesutrynxmet eller minnet uppvisar en ídentifikation av medulenheten. l2. Arrangemangenligtnågotavpatetttkravenloeh7~ll,ktlnnetecknat därav, att ett meddelande är anordnat att initiera avlastning respektive skrivning då det uppträder på förbindelsen med en på förhand bestämd CAN-identífierane. i Arrangernangenligtpatentlnavetllltánnetecknat dttramattnriltropro- ceasorn på modulen är anordnad att med hjälp av ett initiera avlianing Jeebektive skrivning. I _ l4, Arrangemangenligt patendnavet 12 eller 13, k å n n e te c k n a t idärav. attbit-J "tídsregister (bit timing register-s) är anordnade läs- oclt skrivbart via Iörbindelsen. 15. Anangemang enligt patentkravet 12, 13 eller 14, k ä n n e t e c k n a t därav, att .filter för mottagning och/eller sändning av meddelanden är anordnade läs- oeh eltrivbart via förbindelsen --l6.' Arrangemang enligt något av patentkxnven l2-lS, k ä n ri e t e c k n a t dltrjasgatt 'Haehernan för :mottagning och/eller sänd-ning är anordnade nedladdningsbara till kontroll- -fllllbtrflnlrßrnzfl (CAN Contmllern(a)) via förbindelsen. 17. t Arrangemang enligt något av patentkravcrt 12-16, k tt n n e t e c k n a t därav, att _ -ínatruktioner för kontrollenhetensßemaa) (CANControllern(as)) upptradande/ñrnktlon ltr anordnade nedladdníngsbart till kontrollenheten (CAN Controllern) via förbindelsen. ' - 18. Arrangemang enligt något av natenthaven 1-17, k ännfe t e e k n a t därav, att systemet arbetar eller samverkar med protokollet Bluetooth. 5 2 5 2 7 s gg . 211.. ':== 2.3 19. Arrangemang enligt något av patentkraven 1 och 17-18, k ä n n c t e e k n a t därav, att en och samma CANidentífierare som sänder systernkontrollmeddelanden även , mer ßrmetlrbimrïsmsi. . ._ 220.. Arrangemang enligt nagot av patentkfaven l och 17-119, k ä n n e t e c l: n a t därav, att CANkonta-ollenheten lt anordnad ställbar i en mod där den på lnommando utsände:- en dominant puls. 21; Arrangemang enligt något av patentlcravm 1 och 17-20, k ä n n e t e c k n a t därav, att CANkontrollenheten llr anondnad ställbar i en mod dar vid detekteríng av en fallande på bussen utsändcr en dominant puls. 22. Atrangctnangenligt något at: patentkraven 20-21, k ä n n e t e c k n a t därav, att den dominanta pulsen lir ett bitquantutn lång. ' 23. Årrangemang enligt nágotavpatentlnnven l och 7-22,kän n-etec knat nam, n: cmoneenennerm af mmm som: i en en om inte som i CANkommunikationcn men fångar eller mottager klockvardet vid detektcring av en fallande flank då bussen utsände: en dominant puls. 24. Arrangemang enligt något av patcntkraven l och 7-23, k ä n n e t e c k n a t . därav, att CANkontrollenhetcn arbetar synkront med CPUn hela eller delar av ' rnottagmlngs- och/eller sllndningsselcvensen. 25. Arrangemang enligt något av patentkxaven l och 7-24, k a n n e t e c k n a t därav, att CANkontrollenhcten och CPUn är anordnade drivbart av en klocka där klock- . pulsema ruckats till att följ a frekvensen hos en global klocka i systemet. 26. Arrangemang enligt nagot av petentkraven l och 7-25, k a n n e t e c k n a t därav, att CANkontrollenheten och CPUn är anordnade att arbeta synkront med global tid. 24 27. Arrangemang enlig: någon av parenmven 1 och 1-26, k a n n e r e e k n a: därav, att CPUn är anordnad att läsa och /eller skriva i CANkontrollenheteris sändning!- ooh/eller mottagningsbuffei- under pågående CANtrafik på bussen. 28. Arrangemang enligtnâgotavpatentlcmvext l och 7~27,kânneteoknat fdårav, att CANkontr-ollenheten hareirgeinensarn sändnings- mottagningsbuffer. 29. Arrangemang enligt något av fliregående patentkrav, k ti n n e t e e lr n a t därav, att det innefattar en lclockenhet anordnad drivbar med en oscillator, att en pre-ecaler ir anordnad att justera från blockenheten/oscillatom ntgående ptxlatåg, att pre-ecalern är i anordnad att generera en utgående kloekpula efter ett antal N fi-ån oaoillatorn; att utgående puls är anordnad justerbart till N+1, alt. N-1, när ett värde i ett fasjustelinga- ' register uppnåtts medtbrande ruckníng i kloekenheten och att föreliggande statiska fel är anfalla: justerbart gem; m vafan i en register n» man rn lägger nu am Ioma . u ' y 30. iAnnngemangenligtpatentkravetßhkânneteeknat därawattCPUnlir anordnad att beräkna och skriva in i registren nämnda register-värden. ' 31; enligt något av töregåeiide patentkrav, k n n e t e c k n a t att CANkontrollenheten eller anslutningsarrangemanget i en första nioduleriliet är I anordnat med åtminstone ett minnesutryrnme, vara innehåll är läsbart och/eller ínskriv- I níngsbart via förbindelsen från en andra modulenhot i systemet utan väsentlig medver- kan av_ eventuell fimlctionsutövande niikroproceseorl den första. modulenheten.