CN102449958A - 半导体集成电路装置 - Google Patents

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Abstract

在ECU的版本升级时，成为主机的ECU1对其它的ECU 1a、1b通知ACK时隙长的变更。ECU 1a、1b变更为从ECU 1接收的ACK时隙长。此时，变更了的ACK时隙长分别存储在设置在各ECU 1a、1b中的寄存器5a中。接着，主机的ECU 1利用与变更了的ACK时隙长对应的通信速度对各ECU 1a、1b发送版本升级数据，在版本升级结束后，ECU1进行将ACK时隙长设为原来的ACK时隙长的通知。ECU 1a、1b接收到该通知，对被通知的原来的ACK时隙长进行再设定。

Description

半导体集成电路装置
技术领域
本发明涉及通信网络中的通信技术，特别地说，涉及有效提高经由CAN(Controller Area Network)总线通信的通信网络系统中的通信速度的技术。
背景技术
作为LAN等中采用的通信协议，特别是汽车用的通信网络的通信协议，例如，广泛采用CAN协议。
该CAN协议中，例如，在ECU(Electric Control Unit)等设置的接收单元正常接收消息时，从该接收单元向发送单元发送称为ACK的1比特的应答信号。
然后，发送单元通过接收ACK，确认至少一个以上的单元(ECU)正常接收了消息。
作为该种LAN通信协议中的通信技术，例如，已知有设置用于变更ACKX信号幅度的ACKX幅度可变电路和对该ACKX幅可变电路设定变更相关的ACKX信号幅度的ACKX幅度设定键，根据主计算机、打印机的性能，尽可能地提高从主计算机到打印机的数据传送速度，实现打印机的高速打印的技术(参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-91212号公报
发明内容
(发明要解决的问题)
但是，基于上述的通信网络协议的通信技术中，本发明者发现了如下的问题。
在CAN协议中，发送单元对接收单元在帧的ACK时隙位置(1比特)发送的ACK比特(1比特)必须在发送单元自身的帧的ACK(1比特)时隙位置接收。因此，1比特以上的传播迟延在规格上是不允许的。
通信速度越高速化，1比特的时间变得越短(例如，1Mbps的情况下为1μs，2Mbps的情况下为500ns等)，考虑连接单元间的线束的长度导致的总线迟延和收发器的处理等所需的迟延等的情况下，CAN通信难以实现1Mbps以上的高速化。
例如，如图5所示，作为发送单元的ECU100及作为接收单元的ECU101、102与CAN总线103连接的构成中，在来自ECU100的ACK比特发生1比特以上的传送迟延的情况下，ECU100无法在自身的ACK时隙(1比特)内接收来自ECU101的ACK，帧被破坏，通信不成立。
近年来，存在汽车的车内单元增加的倾向，另外，一个单元具有的信息量也增大，要求单元间的高速通信协议。
但是，CAN通信协议的最大通信速度如上所述，在现状中难以实现1Mbps以上的高速化，以该通信速度恐怕无法处理完信息。
本发明的目的是提供能够与通信网络中的通信协议维持互换性并实现通信的高速化的技术。
根据本说明书的记述及附图，将更加清楚本发明的上述以及其他目的和新的特征。
(解决课题的方案)
将本申请中公开的发明中的代表例的概要简单说明如下。
本发明的半导体集成电路装置，具备根据经由通信总线传送的CAN协议的消息来控制进行规定的动作的执行器的控制器，上述控制器具备按照上述CAN协议控制通信的通信控制部，上述通信控制部将确认正常接收了上述消息的情况的应答信号的时隙长从1比特到多个比特任意可变，利用与可变的比特数的应答信号相应的通信速度进行通信。作为应答信号的ACK比特与通常的CAN协议相同，为1比特，在ACK时隙的开始的定时发送。
另外，简单说明本申请的其他发明的概要。
本发明的上述通信控制部具备存储变更后的ACK时隙长的第1存储部，被通知变更ACK时隙长的ACK变更协议时，将在上述ACK变更协议中设定的ACK时隙长存储在上述第1存储部，而变更ACK时隙长。
另外，本发明的上述通信控制部具备存储变更后的ACK时隙长的第1存储部和存储能够通信的最大频率的第2存储部，在通信主机以外的上述半导体集成电路装置中设置的通信控制部，在成为通信主机的上述半导体集成电路装置通知了询问最大通信速度的通信速度询问协议时，返回在上述第2存储部存储的能够通信的最大频率，将成为上述通信主机的半导体集成电路装置算出的ACK时隙长存储在上述第1存储部，在成为上述通信主机的半导体集成电路装置中设置的通信控制部根据从上述通信主机以外的半导体集成电路装置返回的频率算出ACK时隙长，将算出的上述ACK时隙长中最短的时隙长通知给上述通信主机以外的半导体集成电路装置，利用与可变的时隙长的应答信号相应的通信速度进行通信。
(发明的效果)
本申请中公开的发明中的代表例获得的效果简单说明如下。
(1)能够使由CAN协议进行通信的半导体集成电路装置的ACK时隙长任意可变，因此，能够不受线束长等限制而实现通信速度高速化。
(2)另外，通过上述(1)，能够无损通信的可靠性地处理大量的信息，能够实现通信系统的可靠性及高性能化。
附图说明
图1是示出本发明一实施例的车内网络的连接形态的一例的方框图。
图2是示出说明图1的ECU的通信中采用的可变ACK时隙长的帧传送定时的一例的定时图。
图3是示出图2的ACK可变时的帧的构成的一例的说明图。
图4是示出设定基于图1的ECU的ACK时隙长的一例的流程图。
图5是示出本发明者研究的应答的迟延导致无法接收ACK时的一例的说明图。
具体实施方式
以下，根据图面详细说明本发明的实施例。另外，用于说明实施例的全图中，同一部件原则上附上同一的符号，省略重复的说明。
图1是示出本发明一实施例的车内网络的连接形态的一例的方框图，图2是示出说明图1的ECU的通信中采用的可变ACK时隙长的帧传送定时的一例的定时图，图3是示出图2的ACK可变时的帧的构成的一例的说明图，图4是示出设定基于图1的ECU的ACK时隙长的一例的流程图。
本实施例中，汽车的车内网络的连接形态如图1所示，由多个ECU1、1a、1b经由成为通信总线的CAN总线Bc相互连接的构成组成。但是，ECU与执行器的连接不是必须的。
这些ECU1、1a、1b，例如，是负责导航系统、音频等的信息、发动机、底盘等的动力传送系统，或者空调和头灯、门锁等的车体系统等的各种控制的半导体集成电路装置。另外，ECU1、1a、1b分别与由各ECU1、1a、1b控制的执行器Ac连接。
ECU1由CAN收发器/接收器2及成为控制器的MCU(MicroController Unit)3构成。ECU1经由CAN收发器/接收器2与CAN总线Bc相互连接。CAN协议的差动信号传送到CAN总线Bc。
CAN收发器/接收器2将经由CAN总线Bc输入的差动信号变换为数字信号后向MCU3输出，并且将从MCU3输出的数字信号变换为差动信号后向CAN总线Bc输出。
MCU3由CAN接口4、通信控制部5、定时器6、RAM(RandomAccess Memory)7、由例示为闪速存储器的非易失性半导体存储器等组成的存储器8及CPU(Central Processing Unit)9构成。另外，通信控制部5、定时器6、RAM7、存储器8以及CPU9经由内部总线Bs相互连接。
CAN接口4是MCU3与CAN总线Bc的接口。通信控制部5按照CAN协议控制与其他ECU的通信。另外，通信控制部5具备起到第1存储部及第2存储部的功能的寄存器5a，具有根据该寄存器5a存储的信息使ACK时隙长的应答信号即ACK的比特数静态可变的功能。
定时器6进行定时器时钟等的上计数，设定期望的时间，在到达某时间时，输出定时器计数信号。RAM7用于数据的暂时保存，例如，用于从CAN网络接收的数据、向CAN网络发送的数据的暂时转移等。
存储器8由例示为闪速存储器的非易失性半导体存储器组成，主要存储MCU3的动作程序。动作程序是例如CAN通信程序、执行器控制程序等。CPU9负责MCU3中的全部的控制。
这里，说明了ECU1的构成，其他ECU1a、1b也具有与ECU1同样的构成。
接着，说明本实施例1的ECU1、1a、1b的动作。
首先，作为一例，说明车上搭载的ECU1、1a、1b的控制程序的改写技术。
在车载用的ECU中的非易失性存储器中存储的程序、数据(以下称为程序等)进行版本升级时，通常不是仅变更ECU，而是将全部的ECU的程序等变更为最新数据。通常，由于在约1Mbps以下进行通信，全ECU的版本升级需要长时间。
因而，仅仅在全ECU的程序等的版本升级时，设定成将ACK比特长可变为多个比特例如2比特程度，以使通信速度高速化的方式变更。
首先，成为主机的ECU1对全部的ECU1a、1b通知ACK时隙长(例如，通常的2倍的时隙长)的变更。ECU1a、1b变更为从主机的ECU1接收的ACK时隙长。此时，变更的ACK时隙长分别存储在各ECU1a、1b中设置的寄存器5a中。
基于CAN协议的通信中，可以是车载的多个ECU中任意的ECU成为主机的ECU，但是，本实施例中设为可从外部输入新程序的、例如与导航系统、车外网络连接的无线网络收发器等的ECU。
接着，主机的ECU1对各ECU1a、1b，以与可变的ACK时隙长匹配的通信速度，发送版本升级用的最新的程序等。然后，全ECU1、1a、1b的版本升级结束后，主机的ECU1通知将ACK时隙长设为原来的ACK时隙长。接受该通知后，ECU1a、1b的寄存器5a存储通知的ACK时隙长。
这样，在ECU的程序等的更新时等，能够使ACK时隙长可变，提高通信速度，因此，能够显著缩短更新时间。
图2是示出说明可变ACK时隙长的帧传送定时的一例的定时图。
图2的上方所示的定时图表示通常的CAN通信中采用的传送速率(通信频率)的频率n中的帧传送定时，图2的下方所示的定时图表示频率n的2倍的传送速率即频率2n中的帧传送定时。
如图所示，传送速率为频率n的ACK时隙长t1和传送速率为频率2n的ACK时隙长t2的长相等，但是，将时隙长变换为比特数的值成为2倍的比特数。
这样，将传送速率设为2倍后，由于1比特宽度成为1/2，因此需要将基于ACK时隙长的比特数的设定设为2倍。因此，通信速度设为2倍的情况下，例如，将成为与频率n的ACK时隙长t1相同时间(ACK时隙长t2)的2循环作为设定ACK时隙的比特数而算出。
图3是ACK时隙长可变时的帧10的构成的一例的说明图。
帧10如图示，由SOF(Start Of Frame)11、仲裁字段12、控制字段13、数据字段14、CRC字段15、ACK字段16、EOF(End Of Frame)17构成。
SOF11表示帧的开始，仲裁字段12由例如ID值及RTR(RemoteTransmission Request)组成。控制字段13是表示预约比特和数据的字节数的字段，数据字段14由多个比特(例如，64比特)的数据构成。
CRC字段15是检验传送的错误的字段，由CRC及表示CRC的结束的CRC定界符构成。ACK字段16是正常确认接收结束的字段，由ACK以及表示ACK的结束的ACK定界符构成。EOF17表示帧的结束。
这里，ACK字段16中的ACK时隙长可以任意可变地设定为从1比特到多个比特(本例中，4比特程度)。
在CRC字段15的后半部分中，若考虑比特填充功能，则′H′连续发送的最大比特数成为4比特(阴影表示部分)。比特填充功能是指，从SOF11到CRC字段15之间5比特的同一电平比特连续的情况下，附加使下一个比特电平反相的比特的功能。另外，若′H′以11比特连续，则有其他ECU检出总线空闲，存在向总线发送帧的可能性。
因此，作为ACK字段(ACK时隙)而容许的范围成为从10比特-(CRC字段的剩余4比特+1比特的CRC定界符)到5比特。若将各个ECU持有的本地时钟的误差例如考虑为1比特程度，则成为5比特-1比特＝4比特。
因此，这里，可将ACK时隙长最大设为4比特(1～4比特可变)。另外，ACK时隙长以1比特为默认值，在为1比特的情况下，能够与通常的CAN协议同样地使用。
接着，用图4的流程图说明多个不同通信速度对应的ECU被连接时的ACK时隙长的设定技术。
这里，ECU1成为通信主机，ECU1a设为能够以最大2n频率的通信速度(通信频率)通信，ECU1、1b设为能够以最大4n频率的通信速度(通信频率)通信。另外，以下所示的处理例如主要由通信控制部5处理。
首先，主机即ECU1向ECU1a询问该ECU1a的最大通信速度(步骤S101)。ECU1a将预先设定的最大通信速度(2n频率)向ECU1返回(步骤S102)。
ECU1根据接受的ECU1a的通信速度算出ACK时隙长t1，将结果按比特数存储在ECU1的寄存器5a中(步骤S103)。接着，ECU1对ECU1b询问该ECU1b的最大通信速度(步骤S104)。ECU1b将预先设定的最大通信速度(4n频率)向ECU1返回(步骤S105)。
与步骤S103的处理同样，ECU1根据接受的ECU1b的通信速度算出ACK时隙长t2，将结果按比特数存储在ECU1的寄存器5a中(步骤S106)。
然后，ECU1比较寄存器5a中存储的ACK时隙长t1和ACK时隙长t2，选择比特数最小的值(t1)(步骤S107)。
接着，ECU1对ECU1a及ECU1b通知选择的ACK时隙长(比特数)(步骤S108，S109)，ECU1、1a、1b进行通信速度和时隙长的变更处理(步骤S110)，开始基于频率2n的CAN通信(步骤S111)。
另外，在系统设计阶段等中，在各ECU的ACK时隙长确定的情况下，ACK循环询问的协议变得不必要。
另外，图4中，主机的ECU1进行向其他ECU1a、1b询问通信速度而选择最短ACK时隙长的处理，但是，也可以不询问通信速度，而由主机的ECU1向其他ECU1a、1b询问ACK时隙长(能够对应的最大比特数)，选择最小的比特数。
从而，即使是通信速度不同的ECU混在的系统构成，也能够灵活选择效率最佳的通信速度，因此，能够使通信速度高速化。
从而，根据本实施例，能够使ECU1、1a、1b的ACK时隙长任意可变，因此，能够不受线束长等限制而使通信速度高速化。
另外，也可以将ACK时隙长设定为1比特，因此能够与通常的CAN通信协议保持互换性。
产业上的利用可能性
本发明适用于提高汽车等的通信系统中采用的半导体集成电路装置中的通信速度的技术。

Claims (4)

1.一种半导体集成电路装置，其特征在于，
具备根据经由通信总线传送的CAN协议的消息来控制执行器的控制器，
上述控制器具备按照上述CAN协议控制通信的通信控制部，
上述通信控制部，
将确认正常接收了上述消息的情况的应答信号的时隙长任意可变地设定为1比特到多个比特，利用与可变的比特数的应答信号相应的通信速度进行通信。
2.如权利要求1所述的半导体集成电路装置，其特征在于，
上述通信控制部具备存储变更后的ACK时隙长的第1存储部，在被通知了变更ACK时隙长的ACK变更协议时，将在上述ACK变更协议中设定的ACK时隙长存储在上述第1存储部中，而变更ACK时隙长。
3.如权利要求1所述的半导体集成电路装置，其特征在于，
上述通信控制部具备：
存储变更后的ACK时隙长的第1存储部；和
存储能够通信的最大频率的第2存储部，
在通信主机以外的上述半导体集成电路装置中设置的通信控制部，
在成为通信主机的上述半导体集成电路装置通知了询问最大通信速度的通信速度询问协议时，返回在上述第2存储部中存储的能够通信的最大频率，将成为上述通信主机的半导体集成电路装置算出的ACK时隙长存储在上述第1存储部中，
在成为上述通信主机的半导体集成电路装置中设置的通信控制部，
根据从上述通信主机以外的半导体集成电路装置返回的频率算出ACK时隙长，将算出的上述ACK时隙长中最短的时隙长、即最短比特数通知给上述通信主机以外的半导体集成电路装置，利用与可变的时隙长的应答信号相应的通信速度进行通信。
4.如权利要求1～3的任一项所述的半导体集成电路装置，其特征在于，
可变的上述时隙长是1至多个比特。
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