DE102004062211B4

DE102004062211B4 - CAN-Kommunikationsmodul

Info

Publication number: DE102004062211B4
Application number: DE102004062211A
Authority: DE
Inventors: Peter Steffan
Original assignee: Texas Instruments Deutschland GmbH
Current assignee: Texas Instruments Deutschland GmbH
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2004-12-23
Publication date: 2007-01-25
Anticipated expiration: 2024-12-24
Also published as: DE102004062211A1; US20060143363A1

Abstract

CAN-Kommunikationsmodul (10), umfassend
– eine CAN-Busschnittstelle (22);
– ein CAN-Nachrichten-RAM (16);
– einen CAN-Nachrichten-Handler (4); und
– einen dedizierten Modulschnittstellen-Handler (12) für die Verbindung des CAN-Kommunikationsmoduls (10) mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) eines angeschlossenen Geräts, mit
– einem Schreibtransfer-Registersatz (24) gefolgt von einem Latch-Registersatz (32),
– einem Lesetransfer-Registersatz (26) und
– einer Zustandsmaschine 34;
wobei:
der Schreibtransfer-Registersatz (24) und der Lesetransfer-Registersatz (26) mit einem Peripheriebus (28) für die Kommunikation mit der zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) des angeschlossenen Geräts verbunden sind, der Lesetransfer-Registersatz (26) und der Latch-Registersatz (32) mit einem internen Bus (30) für die Kommunikation mit dem CAN-Nachrichten-RAM (16) verbunden sind,
und die Zustandsmaschine (34) mit dem CAN-Nachrichten-Handler (14) verbunden ist, um den CAN-Nachrichten-Handler (14) selektiv zu deaktivieren, wenn ein Schreib- oder Lesezugriff von der zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) des angeschlossenen Geräts angefordert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein CAN-Kommunikationsmodul.
„CAN" steht für ein Controller Area Network.
In einem Controller Area Network (CAN) ist jeder Knoten mit einem seriellen CAN-Bus durch ein zugehöriges CAN-Kommunikationsmodul verbunden. Das CAN-Kommunikationsmodul ist die Verbindung zwischen dem CAN-Bus mit seiner Kommunikation in Übereinstimmung mit dem CAN-Protokoll und einem angeschlossenen Gerät. Das angeschlossene Gerät hat einen Controller mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) und einem Bus, an den das Kommunikationsmodul durch seine Modulschnittstelle angeschlossen ist. Zwischen dem CAN-Bus und der CPU auszutauschende Nachrichten werden in einem Nachrichten-RAM, auch „Mailbox-RAM" genannt, gepuftert. Zur Vermeidung jeglicher Schreib-/Lesekonflikte am Nachrichten-RAM und an den Registern der Modulschnittstelle müssen die Zustände dieser Elemente überwacht werden.
Herkömmlich wird ein frei laufender CAN-Nachrichten-Handler mit einer Zustandsmaschine versehen, um alle Funktionen bezüglich sicherer Nachrichtenübermittlung auf Seiten des CAN-Busses auszuführen. Auf der Seite der CPU gestattet die Modulschnittstelle der CPU aber einen direkten Zugriff auf die Register des Moduls und auf das Nachrichten-RAM. Mit einer solchen Konfiguration muss das Problem von möglichen gleichzeitigen Zugriffen der CPU und des CAN-Nachrichten-Handlers auf dieselbe Adresse in den Registern und im Nachrichten-RAM gelöst werden. Es ist Aufgabe der CPU, einen ordnungsgemäßen Datenzugriff sicherzustellen. Diese Aufgabe kann der CPU eine schwere Last auferlegen. Je nach der Adresse, auf die zugegriffen werden soll, muss in spezielle Betriebsarten eingetreten werden, dedizierte Status-Bits müssen abgefragt werden, oder es müssen sogar Teile des CAN-Moduls in der Zwischenzeit deaktiviert werden, um eine sichere Datenlese- oder -schreiboperation sicherzustellen.

Aus der US 6,631,431 B1 ist ein Mikrocontroller mit CAN-Schnittstelle bekannt. Die CAN-Schnittstelle beinhaltet eine Message-Management-Engine, also einen CAN-Nachrichten-Handler. Eingehende CAN-Nachrichten werden von dem Nachrichten-Handler über einen Bus in ein Nachrichten-RAM übertragen. Eine interne Verarbeitungseinheit (CPU) hat auf denselben Bus Zugriff. Eine Speicherschnittstelle vermeidet Konflikte beim gemeinsamen Zugriff auf den Bus durch eine Bus-Arbitrierung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem CAN-Kommunikationsmodul Konflikte beim lesenden oder schreibenden Zugriff der Verarbeitungseinheit (CPU) eines angeschlossenen Geräts auf das CAN-Nachrichten-RAM ohne Mitwirkung der Verarbeitungseinheit zu vermeiden. Gelöst wird diese Aufgabe durch die im beigefügten Patentanspruch 1 angegebene Ausgestaltung des CAN-Kommunikationsmoduls.

Für einen Lesezugriff fordert die CPU die Daten von einer bestimmten Adresse an, indem diese Adresse in ein Leseadressregister im Lesetransfer-Registersatz geschrieben wird. Die Zustandsmaschine des Modulschnittstellen-Handlers stellt ein sicheres Lesen der Daten von der benötigten Adresse sicher, indem der CAN-Nachrichten-Handler des Moduls deaktiviert wird, so dass keine Daten verändert werden können, während sie gelesen werden. Entsprechend sind die Schreibtransferregister für Schreibzugriff auf das Nachrichten-RAM und auf den Status- und Steuerregistersatz verfügbar. Für einen Schreibzugriff stellt die CPU den dedizierten Schreibtransferregistern die zu schreibenden Daten und die Schreibadresse zur Verfügung. Die Zustandsmaschine im Modulschnittstellen-Handler stellt dann ein sicheres Schreiben der Daten in die benötigte Adresse sicher, indem der CAN-Nachrichten-Handler des Moduls deaktiviert wird, so dass Daten, die nur partiell übertragen wurden, nicht überschrieben werden. Folglich wird die CPU des angeschlossenen Geräts von der Aufgabe befreit, einen ordnungsgemäßen Datenzugriff sicherzustellen. Gemäß der Erfindung folgt ferner auf den Schreibtransfer-Registersatz ein Latch-Registersatz. Von der CPU für die Schreibtransferregister zur Verfügung gestellte Daten werden in dem Latch-Registersatz gehalten, so dass die Schreibtransferregister für eine neue Schreiboperation verfügbar sind, während die vorher zur Verfügung gestellten Daten in das Nachrichten-RAM oder die Status- und Steuerregister geschrieben werden, wodurch der Datenschreibdurchsatz von der CPU verbessert wird.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen ist die einzelne Figur ein schematisches Blockdiagramm des erfindungsgemäßen CAN-Kommunikationsmoduls.

Unter Bezugnahme auf die einzelne Figur wird ein CAN-Kommunikationsmodul 10 gezeigt, das eine Modulschnittstelle für 32-Bit breite parallele Kommunikation mit einer zentralen Verarbeitungseinheit CPU in einem angeschlossenen Gerät hat und das eine CAN-Busschnittstelle für serielle Kommunikation mit einem CAN-Bus hat. Das CAN-Kommunikationsmodul 10 umfasst die folgenden Blöcke: einen Modulschnittstellen-Handler 12, einen CAN-Nachrichten-Handler 14, ein Nachrichten-RAM 16, Statusregister 18, Steuerregister 20 und einen Protokollkern 22. Der Modulschnittstellen-Handler 12 ist Teil der Modulschnittstelle, und der Protokollkern 22 ist Teil der CAN-Busschnittstelle. Der Modulschnittstellen-Handler 12 enthält einen Schreibtransfer-Registersatz 24 und einen Lesetransfer-Registersatz 26. Beide Registersätze 24 und 26 sind Vierwortregister und enthalten jeweils zwei Datenwörter, eine Schreibadresse und eine Schreibsteuerung. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel werden 32-Bit-Wörter verwendet. Die zentrale Verarbeitungseinheit CPU ist mit dem Schreibtransfer-Registersatz 24, dem Lesetransfer-Registersatz 26 und den Statusregistern 18 über einen Peripheriebus 28 verbunden. Der Lesetransfer-Registersatz 26 und der Schreibtransfer-Registersatz 24 sind ferner mit den Statusregistern 18, den Steuerregistern 20 und dem Nachrichten-RAM 16 über einen internen Bus 30 verbunden. Der Modulschnittstellen-Handler 12 umfasst einen Latch-Registersatz 32, das ähnlich dem Schreibtransfer-Registersatz 24 und dem Lesetransfer-Registersatz 26 ein Vierwortregister ist, und eine Zustandsmaschine 34, die mit dem Lesetransfer-Registersatz 26, dem Latch-Registersatz 32 und dem CAN-Nachrichten-Handler 14 verbunden ist. Der CAN-Nachrichten-Handler 14 ist mit dem Nachrichten-RAM 16, dem Protokollkern 22 und dem Steuerregister 20 und den Statusregistern 18 verbunden. Der Protokollkern 22 ist mit dem CAN-Bus verbunden.
Wenn Daten von der CPU in das CAN-Kommunikationsmodul 10 zu schreiben sind, greift die CPU direkt über den Peripheriebus 28 auf das Schreibtransferregister 24 zu und schreibt zunächst das Datenwort 1 und das Datenwort 2. Als nächstes wird die Schreibsteuerung geschrieben, die also Byte-, Halbwort- oder Wortzugriff steuert. Zum Schluss wird das Schreibadressregister geschrieben. Sobald dies abgeschlossen ist, werden die Inhalte des Schreibtransferregisters 24 im Latch-Registersatz 32 gehalten, der mit der Zustandsmaschine 34 verbunden ist. Die Zustandsmaschine 34 deaktiviert den CAN-Nachrichten-Handler 14 – nach Abschluss einer laufenden Aktion – um jeglichen Konflikt während der Übertragung der Inhalte des Latch-Registersatzes 32 an das Nachrichten-RAM 16, die Steuerregister 20 oder die Statusregister 18 über den internen Bus 30 zu vermeiden. Mit diesem Verfahren werden also partiell übertragene Daten nicht überschrieben. Da das Schreibtransferregister 24 gehalten wird, kann die CPU mit der Vorbereitung des Schreibtransferregisters 24 für einen erneuten Schreibzugriff beginnen, bevor die Daten tatsächlich in die dedizierte CAN-Modul-Adresse geschrieben werden. Hierdurch kann die CPU mit einer hohen Frequenz schreiben.
Wenn Daten vom CAN-Kommunikationsmodul 10 in die CPU einzulesen sind, schreibt die CPU die Adresse, von der die Daten zu lesen sind, in das Leseadressregister des Lesetransfer-Registersatzes 26. Die angeforderte Adresse wird von der Zustandsmaschine 34 gelesen und an den CAN-Nachrichten-Handler 14 übertragen, wodurch der CAN-Nachrichten-Handler 14 unterbrochen und ein sicheres Lesen der Daten von der benötigten Adresse gewährleistet wird. Da der CAN-Nachrichten-Handler 14 während des Lesevorgangs unterbrochen ist, können sich also Daten während des Lesens nicht ändern. Die Daten werden über den internen Bus 30 direkt an den Lesetransfer-Registersatz 26 übertragen. Nach Abschluss des Datentransfers wird die Verfügbarkeit der Daten durch eine „Empfang-des-Transfers-abgeschlossen"-Flagge angezeigt. Optional kann eine Unterbrechung erzeugt werden.
Die CPU kann auf die Statusregister 18 über den Peripheriebus 28 zugreifen. Die Statusregister 18 sind speicheradressiert, um es der CPU zu gestatten, die darin enthaltenen Informationen direkt zu lesen, ohne den CAN-Nachrichten-Handler 14 zu durchlaufen. Hierdurch wird eine effektive Abfrage der CAN-Modulstatusflaggen ermöglicht.

Claims

CAN-Kommunikationsmodul (10), umfassend – eine CAN-Busschnittstelle (22); – ein CAN-Nachrichten-RAM (16); – einen CAN-Nachrichten-Handler (4); und – einen dedizierten Modulschnittstellen-Handler (12) für die Verbindung des CAN-Kommunikationsmoduls (10) mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) eines angeschlossenen Geräts, mit – einem Schreibtransfer-Registersatz (24) gefolgt von einem Latch-Registersatz (32), – einem Lesetransfer-Registersatz (26) und – einer Zustandsmaschine 34; wobei: der Schreibtransfer-Registersatz (24) und der Lesetransfer-Registersatz (26) mit einem Peripheriebus (28) für die Kommunikation mit der zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) des angeschlossenen Geräts verbunden sind, der Lesetransfer-Registersatz (26) und der Latch-Registersatz (32) mit einem internen Bus (30) für die Kommunikation mit dem CAN-Nachrichten-RAM (16) verbunden sind, und die Zustandsmaschine (34) mit dem CAN-Nachrichten-Handler (14) verbunden ist, um den CAN-Nachrichten-Handler (14) selektiv zu deaktivieren, wenn ein Schreib- oder Lesezugriff von der zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) des angeschlossenen Geräts angefordert wird.
CAN-Kommunikationsmodul (10) nach Anspruch 1, mit einem Status- und Steuerregistersatz (18, 20), auf den die Verarbeitungseinheit (CPU) des angeschlossenen Geräts über den Peripheriebus (28) Zugriff hat.