EP1790147A1 - Systeme de communication en temps reel - Google Patents

Systeme de communication en temps reel

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Publication number
EP1790147A1
EP1790147A1 EP05802542A EP05802542A EP1790147A1 EP 1790147 A1 EP1790147 A1 EP 1790147A1 EP 05802542 A EP05802542 A EP 05802542A EP 05802542 A EP05802542 A EP 05802542A EP 1790147 A1 EP1790147 A1 EP 1790147A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
information
mcti
cpi
cci
communication
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05802542A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Christian Garnier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Arion Entreprise
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP1790147A1 publication Critical patent/EP1790147A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/10—Protocols in which an application is distributed across nodes in the network
    • H04L67/1095—Replication or mirroring of data, e.g. scheduling or transport for data synchronisation between network nodes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/40—Network security protocols

Definitions

  • the invention relates to real-time electronic communication systems. It is well known that it is currently more and more necessary to exchange data between equipment that technicians call "remote processes" via communication circuits.
  • RMI Local Networks
  • This realization thus created consumes a very high computing power of the CPU ("Central Processing Unit").
  • CPU Central Processing Unit
  • this structure can occupy up to 70% or even 80% of the CPU power.
  • the power consumed varies proportionally with the number of data exchanged and the system services rendered.
  • the present invention aims to achieve a so-called "real-time" communication system that satisfies both the wishes of industry and the constraints imposed by the applications that is to say devices that must be implemented, while defining a communicating architecture based on a host structure allowing a good distribution of the data in the system by means of high-performance communication and, in this case of constraints inherent to the application, which can be satisfied at any time, all this of course respecting an important level of abstraction and especially using known computer standards and accessible to all and much more efficient than similar systems or neighbor of the prior art.
  • the present invention also aims to provide a reception structure for this real-time communication system, which is transparent while being made with computer standards and is capable of interconnecting a plurality of equipment built with architectures heterogeneous computer backplane buses, operating systems and programming language such as those that are for example known in the terminologies C, C ++, ...
  • Another object of the present invention is to provide a communication system in which the host structure satisfies all applicable constraints, such as transfer determinism, data integrity, synchronization requirements. More specifically, the present invention relates to a real-time communication system between at least two devices, characterized in that it comprises:
  • FIGS 1 to 4 show, in the form of block diagrams, block diagrams of different embodiments of the real-time communication system according to the invention.
  • FIG. 1 represents the basic block diagram of the real-time communication system according to the invention, for example between at least two devices 14, 15.
  • This system comprises in this case at least one circuit 1 for producing the information to be transmitted, hereinafter designated “CPI”, and at least one circuit 2 for consuming this information, hereinafter designated “CCI”, specifying That, in the sense of the present description, information means at least one datum and / or a set of data of any kind in computer form, which are well known in the field of transmission in particular in real time.
  • This system further comprises communication means for the transfer of information 5, hereinafter referred to as "MCTI", associated with the CPIs 1 and CCI 2.
  • MCTI communication means for the transfer of information 5, hereinafter referred to as "MCTI"
  • the CPI 1 is functionally connected to the MCTIs 5. by :
  • Signaling means 8 sent from the MCTIs to the CPI to provide a write report following the transfer of the information following the initialization of the WRITE function 6, and
  • CCI 2 is functionally linked to MCTI 5 by:
  • Signaling means 12 to enable the MCTIs 5 to return the information to the CCIs 2.
  • the dashed representation of the elements 3, 4, 7 and 11 is given only to define the virtual functions between the CPI 1 and the CCI 2 via the MCTI 5.
  • the command WRITE 6 allows the CPI 1 to write the following data methods, for example of the type called "message queue”. This write done, returns to an execution status at CPj_ 1_and_supporting the activation criteria, triggers the command for the ICC 2.
  • FIG. 2 represents another embodiment of the system according to the invention, incorporating the characteristics of the embodiment according to FIG. 1, this FIG. Also comprising, in order to better understand the invention, for example two equipment 14, 15 which is associated with a real-time communication system according to the invention.
  • the CPI 1 is mounted in cooperation with the equipment 14, while the PCB 2 is mounted in cooperation with the equipment 15.
  • these devices 14 and / or 15 may be radars, computers, avionics inertial units, etc., able to be controlled in real time by orders in the form of information data, either all or separately.
  • the memory 3 represented functionally is included in a real-time distributed database represented in a virtual manner at 16 and mounted in cooperation with the MCTIs 5.
  • this base 16 is constituted, as represented in FIG. by two real-time distributed databases 18 and 19 associated with the MCTIs 5 and respectively functionally associated with the CPI 1, and with the ICC 2.
  • the memories of these two distributed databases 18, 19 have been schematically represented at 20 and 21 , equivalent to the virtual memory represented in 3.
  • the MCTIs are arranged to provide a mirror function that is generally known to itself.
  • the distributed database or databases of the system according to the invention, such as the bases 18 and 19 in the embodiment according to FIG. 2 are defined as means making it possible to make available the CCI 2 or CCIs 2, via the CPI 1, all the data produced by the equipment 14. This structure thus defined makes it possible to comply in every respect with the integrity criteria applicable to the data of the information.
  • the communication system therefore respectively connects a local database 18 and 19 to each production circuit 1 or consumption 2, which contains all the information produced or consumed by the equipment 14, 15.
  • the CPI 1 is arranged to carry out an order
  • the information is sent to the remote local databases 18 or 19 which need this information.
  • a signal can be activated to prevent CCI 2 via 9.
  • each CPI 1 is arranged to read the data via a command
  • READING 10 This command is processed by the MCTIs 5 which can read the data and transmit it to the ICC 2 with a status containing the validity of the information.
  • the MCTI 5 can also send an acknowledgment to the CPI 1, via
  • the communication system according to the invention can only work if, and only if, the local distributed databases 18, 19 contain coherent information, namely: (i) a spatial coherence covering the fact that all the duplicated data in the MCTIs 5 are identical, and
  • the communication system It is also necessary for the communication system to be able to identify all the data of the application device, that is to say equipment 14, 15, to enable predetermined functions to be performed, for example, in avionics: the command in real time different tasks for the correct operation of the aircraft, and to process locally only the functions produced or consumed by the circuits concerned by the commands for the application device.
  • the functionality of the communication system according to the invention must comprise elements that it is necessary to address in order to obtain a coherent operation of the system.
  • the system according to the invention very advantageously comprises a layered structure, as shown diagrammatically in FIG. 3, of logic type to ensure the communication between the respective producer and consumer circuits that are distant from each other. 'other.
  • This layered structure has four layers 111, 112, 113, 114 which are substantially:
  • the first layer 111 consists of the CPIs 1 and CCI 2 which behave like clients and generate requests (READ and / or WRITE) to the application circuits 24 which themselves behave like "servers" for the applications.
  • the second layer 112 is constituted, associated with each circuit 1 and 2, application circuits 24 which are the application servers based on the layer 113.
  • the third layer 113 is constituted by the MCTI 5 incorporating the databases 18, 19 in which the information 20 and 21 are stored which can have access only through circuit 23 access method Iaquaint_à. _garantir it intég ⁇ Institut-desJnformations.-rod_coucheJntègre_aussLdes._rrioy_ejis_. 22.
  • Figure 3 illustrates one embodiment of this functional structure which will be described hereinafter.
  • the fourth layer 114 is constituted by a set of means, the communication circuit 25, which behaves like data "servers" with respect to a client, the network Rc, which enables the MCTIs to exchange information. between remote equipment 14, 15.
  • This logical layer structure ensures perfect independence between the real-time communication system according to the invention and the producer and consumer circuits, as illustrated in FIG. 3. It is composed of the three layers called "in real time "112, 113 and 114. Indeed, the second layer 112 is constituted by application interface means behaving as a real-time data server vis-à-vis the CPI 1 and / or CCI 2. It relies on the MCPIs 5 and manages all the data transfers between the application device and the communication space.
  • the third layer 113 As for the third layer 113, it is constituted by means of communication space. This third layer therefore behaves like a layer transverse to all the equipment 14, 15. It puts a local database 18, 19, image of the virtual database of distributed data 16 previously defined, available to the local circuits, ie the CPIs 1, ie CCI 2. It guarantees the integrity of the data distributed by the establishment of access methods. It provides services and manages for example the system time.
  • the fourth layer 114 is constituted by network interface means Rc defined above, these network interface means behaving as a real-time data server vis-à-vis the network, that is to say say MCTI 5. It relies on the MCTIs and manages all the data transfers between the Rc network and the MCTIs.
  • FIG. 3 further illustrates an embodiment of the system according to the invention comprising all the characteristics of the modes according to FIGS. 1 and 2, but in which, the system furthermore comprises, in the production of the MCTIs and mounted in co-operation_ay_eAle.s_élements ..defined above-referenced-24 l -18 ⁇ -20-and-25 ⁇ • a circuit of access methods 23 to ensure the integrity of the information contained in the MCTIs, by the implementation of access methods to data, and
  • the service means 22 which are distributed in the MCTIs 5 to provide, for example, dating and synchronization services to the different CPIs 1 and CCI 2.
  • FIG 4 illustrates an improved embodiment of the embodiment illustrated in Figure 3, MCTIs.
  • the network Rc has been materialized as an example by the Ethernet network.
  • the system further comprises, associated with each CPI 1 and CCI 2 and mounted in cooperation with the circuits 23 and 25 defined above:
  • a property logic 26 that manages the functional coherence of the set of circuits provided in the MCTIs 5 by its own properties and associated in a bijective way with each information, a circuit for managing the access methods to the information obtained at the output of the circuit 23 so that they are consistent for all the MCTIs 5 but different according to the type of access to the information contained in the database 19, 20 and according to the orders received from 6 and 8 CPI / CCI 1/2 and application circuits 24 and communication 25, • a behavior circuit 27 which provides, depending on the properties of the information given by the logic 26, the behavior to be applied during the transfer of information in the MCTI 5, • a management circuit 28 that provides feedback of information between remote databases 18, 19 following the behavior associated with each information transmitted by the behavioral circuit 27.
  • the communication system according to the invention has significant advantages over systems known from the prior art.
  • the layer HAL subset constituting the layer 112
  • the layer CAL subassembly constitutive of the layer 114, (abbreviation used by the men of the trade to designate the
  • level of adaptation of the communication means makes it possible to use the system according to the invention in different technical fields that are also different from one another.
  • the operation of the real-time communication system according to the invention of an exemplary embodiment is written above, for a person skilled in the art, can be deduced without any difficulty from this description made and that is why it will not be possible. not further developed here in the sole concern of simplifying this description.
  • the realization of a system according to the invention described above resides in the implementation of an architecture based on the distribution of data and services.
  • This architecture is realized in an electronic component which is interposed between the processor and the communication tools. It allows the processor to be unloaded from the communication functions. It ensures the transmission of data exchanges between remote processes and that in a completely transparent way for the application. It provides the resources needed to manage the system services to see the multiprocessor architecture as a single processor.
  • this electronic communication component can be likened to a communication co-processor allowing the realization of distributed architecture.
  • this communication component responds to the initial problem, which is not achieved with the realization according to the document of the prior art referenced in the preamble, namely the distribution of data and services in industrial applications made from a distributed architecture because it supports all application constraints.
  • the system according to the invention described above has many applications.
  • it is usable to communicate remote process means via a network known to those skilled in the art under the terminology CAN (Control Area Network), this network interconnecting at least one element having a given function, this element being of the producer type and / or consumer.
  • CAN Control Area Network
  • CAN's defect lies in the fact that it can not guarantee a latency for access to the different elements to which it must be connected. Only the highest priority data at a given moment can do so.
  • the advantage that is obtained by coupling a CAN network with a functional element by means of a system according to the invention is to make the CAN network deterministic, to ensure the mix of data transfers (cyclic, acyclic) in this network. , to free the CPU from all the communication-related processing and to offer a complete independence of the application with respect to the communication.
  • This embodiment offers, for each exchanged data, a communication port allowing each functional element (producer and / or consumer) to access the data asynchronously to completely separate the communication from the application. Nevertheless, it is still possible to work in synchronous mode if the constraints related to the application require it.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
  • Multi Processors (AREA)
  • Communication Control (AREA)
  • Time-Division Multiplex Systems (AREA)

Abstract

La présente invention concerne les systèmes de communication en temps réel entre au moins deux équipements (14, 15) . Le système selon l'invention comporte un circuit de production de l'information à transmettre "CPI" (1) et au moins un circuit de consommation de cette information "CCI" (2) , des moyens de communication pour le transfert d'informations "MCTI" (5) , et d'une part montés en coopération entre ledit CPI (1) et lesdits MCTI (5) , des moyens de commande de fonction ECRITURE (6) , des moyens de signalisation (8) émis des MCTI vers le CPI pour fournir un compte rendu d'écriture suite au transfert de l'information suivant l'initialisation de la fonction ECRITURE, et des moyens (13) pour définir un événement optionnel pour permettre aux MCTI (5) de signaler au CPI (1) la lecture de l'information par le CCI (2) , et d'autre part montés en coopération entre le CCI (2) et les MTCI (5) , des moyens (9) pour définir un événement optionnel permettant aux MCTI (5) de signaler au CCI (2) la présence de l'information, des moyens (10) de commande de fonction LECTURE, et des moyens (12) de signalisation pour permettre aux MCTI (5) de remonter au CCI l'information au CCI (2) . Application aux systèmes permettant de communiquer en temps réel comme par exemple entre deux PC, des radars, des centrales inertielles etc.

Description

SYSTEME DE COMMUNICATION EN TEMPS REEL
La présente. invention concerne les systèmes électroniques de communication en temps réel. II est bien connu qu'il est actuellement de plus en plus nécessaire de procéder à des échanges de données entre des équipements que les techniciens dénomment par "processus distants" via des circuits de communication.
Pour répondre à cette problématique, les architectures électroniques déjà réalisées-^-appuient-sur-des-moyens-de-communication-qui-proposent-des débits - élevés, une garantie de déterminisme et des services, par exemple la synchronisation ou la fourniture d'une relation temporelle entre systèmes.
Les moyens de communication qui sont connus et qui sont dénommés sous le sigle "RLI" (Réseaux Locaux Industriels) arrivent aujourd'hui en limite de fonctionnalité. Pour les remplacer, de nombreux axes de recherche ont vu le jour notamment en avionique et en automatisme.
Toutes ces recherches sont réalisées à partir des standards informatiques (par exemple Ethernet) car les industriels souhaitent obtenir des solutions pérennes. Il est même possible d'arriver à de meilleurs résultats pour obtenir cette pérennité, par exemple par la réutilisation de moyens de grande diffusion, avec en outre une grande connectivité, une modularité importante afin d'apporter une forte évolutivité au système et des performances élevées si cela est nécessaire.
Si, pour la gestion en bureautique, les démarches évoquées ci-dessus semblent cohérentes, en revanche, dans le cadre de systèmes dits "en temps réel", il faut noter une certaine contradiction entre la mise en œuvre de solutions banalisées et les contraintes du temps réel.
Notamment la distribution des données dans un système multiprocesseur déjà connue, par exemple avec le document intitulé "Distributed simulation communication through an active real-time database " au nom de Marcus BROHEDE et Sten F. ANDLER publié dans la revue SOFTWARE ENGINEERING WORKSHOP, 2002 PROCEEDINGS 27TH ANNUAL NASA GODDARD/IEEE 5-6 DEC PISCATAWAY, NJ, USA IEEE du 5 december 2002, pages 147-155, permet, via un « bus logiciel » de distribuer les données produites vers les différents processus consommateurs en respectant bien entendu les propriétés inhérentes à chacune des données transmises. Cette réalisation selon ce document antérieur nécessite un ensemble de développement logiciel important qui, pour fonctionner, s'appuie sur le système d'exploitation. Cette réalisation ainsi créée consomme une puissance de calcul très importante du CPU ("Central Processing Unit" - Unité de calcul centrale). Pour fonctionner, cette structure peut occuper jusqu'à 70% voire 80% de la puissance du CPU. En fait, la puissance consommée varie de façon proportionnelle avec le nombre de données échangées et les services systèmes rendus.
A ce premier inconvénient, s'en ajoute un second qui est rédhibitoire dans les applications "temps réel". En effet, le temps de latence pour la gestion de la distribution des données est entièrement dépendant du taux de charge instantané du système d'exploitation. A lui seul, ce temps peut représenter plusieurs centaines de microsecondes (voire plusieurs millisecondes car entièrement dépendant du processus de transmission de la donnée vis à vis des autres processus de l'application). Cet élément explique à lui seul qu'il est fait référence, dans l'article référencé ci-dessus, à de la « simulation d'une communication distribuée » et non pas à la description d'une réalisation applicable sur le plan industriel qui a besoin d'un temps de latence minimum et déterministe.
Aussi, la présente invention a-t-elle pour but de réaliser un système de communication dit "en temps réel" qui satisfasse à la fois les vœux des industriels et les contraintes imposées par les applications c'est-à-dire les dispositifs qui doivent être mis en œuvre, tout en définissant une architecture communicante basée sur une structure d'accueil permettant une bonne distribution des données dans le système par des moyens de communication performants et, dans ce cas de contraintes inhérentes à l'application, qui peuvent être satisfaites à tout instant, tout ceci bien entendu en respectant un niveau d'abstraction important et surtout en utilisant les standards informatiques connus et accessibles à tous et beaucoup plus performant que des système similaires ou voisin de l'art antérieur.
La présente invention a aussi pour but de réaliser une structure d'accueil pour ce système de communication en temps réel, qui soit transparente tout en étant réalisée avec des standards informatiques et qui soit capable d'interconnecter une pluralité d'équipements construits avec des architectures hétérogènes comme des bus de fond de panier de calculateur, des systèmes d'exploitation et de langage de programmation comme ceux qui sont par exemple connus sous les terminologies C, C++, ... Un autre but de la présente invention est de réaliser un système de communication dans lequel la structure d'accueil satisfasse l'ensemble des contraintes applicables, comme notamment le déterminisme des transferts, l'intégrité des données, les besoins de synchronisation. Plus précisément, la présente invention a pour objet un système de communication en temps réel entre au moins deux équipements, caractérisé par le fait qu'il comporte:
• un circuit de production de l'information à transmettre "CPI" et au moins un circuit de consommation de cette information "CCI" , • des moyens de communication pour le transfert d'informations "MCTI", et
• d'une part montés en coopération entre ledit CPI et lesdits MCTI :
* des moyens de commande de fonction ECRITURE,
* des moyens de signalisation émis des MCTI vers le CPI pour fournir un compte rendu d'écriture suite au transfert de l'information suivant l'initialisation de la fonction ECRITURE, et
* des moyens pour définir un événement optionnel pour permettre aux MCTI de signaler au CPI la lecture de l'information par le CCI, et
• d'autre part montés en coopération entre le CCI et les MTCI :
* des moyens pour définir un événement optionnel permettant aux MCTI de signaler au CCI la présence de l'information,
* des moyens de commande de fonction LECTURE, et
* des moyens de signalisation pour permettre aux MCTI de remonter l'information au CCI, et au moins
* deux bases de données distribuées en temps réel associées aux MCTI et respectivement associées fonctionnellement au CPI et au CCI.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif mais nullement limitatif, dans lesquels :
Les figures 1 à 4 représentent, sous forme de schémas fonctionnels, les blocs diagrammes de différents modes de réalisation du système de communication en temps réel selon l'invention.
Il est tout d'abord précisé que, sur les figures, les mêmes références désignent les mêmes éléments, quelle que soit la figure sur laquelle elles apparaissent et quelle que soit la forme de représentation de ces éléments. De même, si des éléments ne sont pas spécifiquement référencés sur l'une des figures, leurs références peuvent être aisément retrouvées en se reportant à une autre figure.
La figure 1 représente le schéma bloc de base du système de communication en temps réel selon l'invention, par exemple entre au moins deux équipements 14, 15.
Ce système comporte dans ce cas au moins un circuit 1 de production de l'information à transmettre, ci-après désigné "CPI", et au moins un circuit 2 de consommation de cette information, ci-après désigné "CCI", en précisant que, au sens_de_la_ Présente description, par 'Information^ on entend _au_ moins une donnée et/ou un ensemble de données de toute sorte sous forme informatique, qui sont bien connues en elles-mêmes dans le domaine de la transmission notamment en temps réel.
Ce système comporte en outre des moyens de communication pour le transfert d'informations 5, ci-après désignés "MCTI", associés aux CPI 1 et CCI 2. Comme représenté schématiquement sur la figure 1 , le CPI 1 est relié fonctionnellement aux MCTI 5 par :
• des moyens de commande de fonction ECRITURE 6,
• des moyens de signalisation 8 émis des MCTI vers le CPI pour fournir un compte rendu d'écriture suite au transfert de l'information suivant l'initialisation de la fonction ECRITURE 6, et
• des moyens pour définir un événement optionnel 13 pour permettre aux MCTI 5 de signaler au CPI 1 la lecture de l'information.
Quant au CCI 2, il est relié fonctionnellement aux MCTI 5 par :
• des moyens pour définir un événement optionnel 9 permettant aux MCTI 5 de signaler au CCI 2 la présence de l'information,
• des moyens de commande de fonction LECTURE 10, et
• des moyens de signalisation 12 pour permettre aux MCTI 5 de remonter aux CCI 2 l'information.
La représentation en traits interrompus des éléments 3, 4, 7 et 11 n'est donnée que pour définir les fonctions virtuelles entre le CPI 1 et le CCI 2 via les MCTI 5.
Notamment, en 3, est évoquée la mémorisation de l'information qui doit être véhiculée, en mentionnant que l'information mémorisée en 3 doit être transmise, via le cheminement 4, du CPI 1 au CCI 2 pour assurer la communication entre eux et effectuer par exemple des transferts de type "un vers un", aussi bien que de type "un vers N".
En 7, est évoquée fonctionnellement la mémorisation de l'information en provenance des MCTI 5 et, en 11 , est évoquée la lecture de l'information mémorisée dans les MCTI 5 pour sa mise à disposition par exemple au CCI 2 via les moyens 12 définis ci-dessus.
La commande ECRITURE 6 permet au CPI 1 d'écrire la donnée suivant des méthodes par exemple de type dit « message queue ». Cette écriture réalisée, retourne à un statut d'exécution au CPj_ 1_et_suiyant les critères d'activation, déclenche la commande pour le CCI 2.
Celui-ci effectue à son tour, par la commande LECTURE 10, une lecture qui déclenche la lecture de la donnée de l'information. Le retour de la fonction 12 contient la donnée. Les MCTI 5 peuvent de ce fait avertir le CPI 1 via une signalisation 8. Les caractéristiques du système décrit ci-dessus sont avantageuses, car notamment :
• les échanges de données se font sous le contrôle des MCTI 5 qui sont les garants de l'intégrité des données de l'information 3 qui lui sont confiées.
• ce type de communication est très pratique tant que l'on a affaire à une communication de type "un vers un", et
• ce mécanisme d'échange basé sur un partage logique lui permet de réaliser aussi des communications de type "un vers N possibilités".
De fait, le système selon l'invention peut avantageusement assurer une communication de type "un vers un" aussi bien que de "un vers N". La figure 2 représente un autre mode de réalisation du système selon l'invention, reprenant les caractéristiques du mode de réalisation selon la figure 1 , cette figure comportant en outre, dans le but d'encore mieux faire comprendre l'invention, par exemple deux équipements 14, 15 auxquels est associé un système de communication en temps réel selon l'invention. Selon cette réalisation, le CPI 1 est monté en coopération avec l'équipement 14, tandis que le CCI 2 est monté en coopération avec l'équipement 15. A titre d'exemple, ces équipements 14 et/ou 15 peuvent être des radars, des calculateurs, des centrales inertielles en avionique, etc., aptes à être commandés en temps réel par des ordres sous forme de données d'informations, soit tous soit séparément. En outre, la mémoire 3 représentée fonction nellement est comprise dans une base de données distribuée en temps réel représentée de façon virtuelle en 16 et montée en coopération avec les MCTI 5. En fait, cette base 16 est constituée, comme représentée sur la figure 2, par deux basés de données distribuées en temps réel 18 et 19 associées aux MCTI 5 et respectivement associées fonctionnellement au CPI 1, et au CCI 2. Les mémoires de ces deux bases de données distribuées 18, 19 ont été schématiquement représentées en 20 et 21 , équivalentes à la mémoire virtuelle représentée en 3. En outre, selon ce mode de réalisation, les MCTI 5 sont ageneés-pour- présenter-une-fonetion-miroir-1-7-eonnue-en-elle-même7 De façon générale, la ou les bases de données distribuées du système selon l'invention, comme les bases 18 et 19 dans le mode de réalisation selon la figure 2, sont définies comme des moyens permettant de mettre à disposition du ou des CCI 2, via le CPI 1 , l'ensemble des données produites par les équipements 14. Cette structure ainsi définie permet de respecter en tout point les critères d'intégrité applicables aux données de l'information.
Le système de communication selon l'invention relie donc respectivement une base de données locales 18 et 19 à chaque circuit de production 1 ou de consommation 2, qui contient toutes les informations produites ou consommées par les équipements 14, 15. Comme mentionné ci-avant, le CPI 1 est agencé pour effectuer une commande
ECRITURE 6. Cette commande est prise en compte par les MCTI 5 qui écrivent les données dans la base de données locales 18 ou 19, puis les remontent en statut d'exécution aux équipements 14, 15.
Ainsi, à partir de cet instant, l'information est envoyée vers les bases de données locales 18 ou 19 distantes qui ont besoin de cette information. De plus, un signal peut être activé pour prévenir le CCI 2, via 9.
En outre, chaque CPI 1 est agencé pour lire la donnée via une commande
LECTURE 10. Cette commande est traitée par les MCTI 5 qui peuvent effectuer la lecture de la donnée et la transmettre au CCI 2 avec un statut contenant la validité de l'information. Les MCTI 5 peuvent aussi envoyer un acquittement au CPI 1 , via
13.
Il est cependant précisé que le système de communication selon l'invention ne peut fonctionner que si, et seulement si, les bases de données distribuées locales 18, 19 contiennent des informations cohérentes, à savoir : (i) une cohérence spatiale recouvrant le fait que toutes les données dupliquées dans les MCTI 5 soient identiques, et
(ii) une cohérence temporelle recouvrant le fait que toutes les données aient une valeur identique au même moment. Ces deux conditions (i) et (ii) ci-dessus engendrent le besoin d'un réseau de communication référencé Rc sur la figure 3. Un tel réseau, bien connu en lui-même, relie toutes les bases de données locales 18, 19 comme illustré sur la figure 3 et sera décrit ci-après.
Il est aussi nécessaire que le système de communication _soit_ap_te_.à_identifier l'ensemble des données du dispositif applicatif, c'est-à-dire des équipements 14, 15, pour permettre de réaliser des fonctions prédéterminées, par exemple, en avionique : la commande en temps réel de différentes tâches pour un fonctionnement correct de l'aéronef, et de ne traiter au niveau local que les fonctions produites ou consommées par les circuits concernés par les commandes pour le dispositif applicatif. La fonctionnalité du système de communication selon l'invention doit comporter des éléments qu'il est nécessaire d'adresser pour obtenir un fonctionnement cohérent du système. Notamment, il faut que l'intégrité des données soit associée de façon homogène en tout point du système, que la notion de miroir nécessite le besoin de diffusion des données dans les MCTI 5 et que la qualité de service du système de communication bien que dépendante de la performance du moyen de communication utilisé soit cohérente de part les fonctionnalités mises en œuvre dans le MCTI 5 vis à vis des besoins de l'application.
Pour cela, tous les transferts de données se font sous le contrôle des MCTI 5 qui autorisent aussi bien des communications de type "un vers un" que "un vers N". Dans ces conditions définies ci-dessus, le système selon l'invention comporte très avantageusement une structure en couches, comme représenté schématiquement sur la figure 3, de type logique pour assurer la communication entre les circuits respectivement producteur et consommateur distants l'un de l'autre. Cette structure en couches comporte quatre couches 111, 112, 113, 114 qui sont en substance :
• La première couche 111 est constituée par les CPI 1 et CCI 2 qui se comportent comme des clients et génèrent des demandes (LECTURE et/ou ECRITURE) vers les circuits d'application 24 qui se comportent eux mêmes comme des "serveurs" pour les équipements 14 et 15, c'est-à-dire des éléments ayant des fonctions interchangeables l'un pouvant devenir un CPI 1 et l'autre un CCI 2, et réciproquement.
• La deuxième couche 112 est constituée, associés à chaque circuit 1 et 2, de circuits d'application 24 qui sont les serveurs d'application s'appuyant sur la couche 113.
• La troisième couche 113 est constituée par les MCTI 5 qui intègrent les bases de données 18, 19 dans les quelles les informations 20 et 21 sont stockées auxquelles ont ne peut accéder qu'au travers de circuits de méthodes d'accès 23 de Iaçon_à._garantir-l'intégπité-desJnformations.-Cette_coucheJntègre_aussLdes._rrioy_ejis_. de services 22. La figure 3 illustre un mode de réalisation de cette structure fonctionnelle qui sera décrite ci-après.
• La quatrième couche 114 est constituée par un ensemble de moyens, le circuit de communication 25, qui se comporte comme des "serveurs" de données vis à vis d'un client, le réseau Rc, qui permet aux MCTI d'échanger des informations entre équipements distants 14, 15.
Cette structure en couches logiques, décrite ci-dessus, assure une parfaite indépendance entre le système de communication en temps réel selon l'invention et les circuits producteur et consommateur, comme illustré sur la figure 3. Elle est composée des trois couches dites "en temps réel" 112, 113 et 114. En effet, la deuxième couche 112 est constituée par des moyens d'interface d'application se comportant comme un serveur de données en temps réel vis-à-vis des CPI 1 et/ou des CCI 2. Elle s'appuie sur les MCPI 5 et gère l'ensemble des transferts de données entre le dispositif applicatif et l'espace de communication.
Quant à la troisième couche 113, elle est constituée par des moyens d'espace de communication. Cette troisième couche se comporte donc comme une couche transverse à tous les équipements 14, 15. Elle met une base de données locales 18, 19, image de la base virtuelle de données distribuées 16 définie auparavant, à disposition des circuits locaux, soit les CPI 1 , soit les CCI 2. Elle garantit l'intégrité des données distribuées par la mise en place de méthodes d'accès. Elle fournit des services et gère par exemple l'heure système.
Enfin, la quatrième couche 114 est constituée par des moyens d'interface réseau Rc définis ci-dessus, ces moyens d'interface réseau se comportant comme un serveur de données en temps réel vis-à-vis du réseau, c'est-à-dire des MCTI 5. Elle s'appuie sur les MCTI et gère l'ensemble des transferts de données entre le réseau Rc et les MCTI.
Avec cette structure, il est donc évident que le système selon l'invention permet une indépendance entre le dispositif applicatif (ensemble des équipements 14, 15, ...) et les CPI 1 et/ou CCI 2 avec un haut niveau d'abstraction.
La figure 3 illustre en plus un mode de réalisation du système selon l'invention comportant toutes les caractéristiques des modes selon les figures 1 et 2, mais dans lequel, le système comporte en outre, dans la réalisation des MCTI et montés en c_oopéχation_ay_eAle.s_éLéjments..définisjdessus-eLréférencés-24l-18τ-20-et-25τ • un circuit de méthodes d'accès 23 pour garantir l'intégrité des informations contenues dans les MCTI, par la mise en œuvre des méthodes d'accès aux données, et
• les moyens de service 22 qui sont distribués dans les MCTI 5 pour fournir par exemple des services de datation et de synchronisation aux différents CPI 1 et CCI 2.
La figure 4 illustre un mode de réalisation perfectionné du mode de réalisation illustré sur la figure 3, des MCTI. Dans cette figure, le réseau Rc a été matérialisé à titre d'exemple par le réseau Ethernet.
Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 4, le système comporte en outre, associés à chaque CPI 1 et CCI 2 et montés en coopération avec les circuits 23 et 25 définis ci-dessus :
• une logique de propriétés 26 qui gère la cohérence fonctionnelle de l'ensemble des circuits assurée dans les MCTI 5 par les propriétés qui lui sont propres et associées de façon bijective à chaque information, • un circuit de gestion des méthodes d'accès aux informations obtenu en sortie du circuit 23 pour que celles-ci soient cohérentes pour l'ensemble des MCTI 5 mais différentes suivant le type d'accès à l'information contenue dans la base de données 19, 20 et suivant les ordres reçus de 6 et 8 des CPI/CCI 1/2 et des circuits d'application 24 et de communication 25, • un circuit comportemental 27 qui fournit, en fonction des propriétés de l'information données par la logique 26, le comportement à appliquer lors du transfert d'information dans le MCTI 5, • un circuit de management 28 qui assure la recopie d'informations entre les bases de données distantes 18, 19 suivant le comportement associé à chaque information transmise par le circuit comportemental 27.
Le système de communication selon l'invention présente des avantages importants par rapport aux systèmes connus de l'art antérieur.
Notamment, il autorise deux types de communication, une communication dite en "temps réel" par message avec des commandes élémentaires de type LECTURE et ECRITURE, et une communication "non temps réel", dans laquelle le système se comporte comme une couche MAC élémentaire (médium access control : couche d'accès au support physique) sur laquelle s'appuient les librairies que les techniciens connaissent sous la terminologie TCP/UDP-IP (Transfert Control Protocol (Protocole de contrôle de transmission)/ User Datagram Protocol (Protocole de datagramme uttilisateur) - Internet Protocol (protocole Internet)) connue dans le domaine des systèmes de l'art antérieur permettant une communication applicative non temps réel.
Il autorise aussi une transparence complète vis-à-vis du dispositif applicatif (ensemble des équipements 14, 15, ..) et une grande simplicité de mise en œuvre offrant ainsi une structure communicante en milieu hétérogène. Il garantit en outre l'intégrité des données transmises et/ou traitées. Il réalise une complète séparation entre les circuits qui permettent de communiquer et le ou les dispositifs applicatifs, du fait qu'il n'y a aucun impact des moyens de communication tant sur la puissance de calcul que sur les niveaux de priorités respectifs entre le dispositif applicatif et les moyens de communication.
Un autre avantage du système est la modularité de sa structure. En effet, la couche HAL, sous ensemble constitutif de la couche 112, (abréviation utilisée par les hommes du métier pour désigner le "niveau d'adaptation des moyens électroniques") offre une grande évolutivité. Elle permet la connexion à divers équipements ou analogues, par simple modification du pilote, comme le fait de s'adapter à différents fonds de panier. De la même manière, la couche CAL, sous ensemble constitutif de la couche 114, (abréviation utilisée par les hommes du métier pour désigner le
"niveau d'adaptation des moyens de communication") permet d'utiliser le système selon l'invention dans différents domaines techniques aussi différents les uns des autres. Le fonctionnement du système de communication en temps réel selon l'invention d'ont un exemple de réalisation est écrit ci-dessus, pour un homme du métier, se déduit sans aucune difficulté de cette description faite et c'est pour quoi il ne sera pas plus amplement développé ici dans l'unique souci de la simplification de cette description.
A la description faite ci-dessus, il est apparent que le système selon l'invention par rapport au système décrit dans le document mentionné au préambule de cette description, présente une différence fondamentale. Elle réside essentiellement dans !e_.Mjt_n.o_tamment_queles_JDases_de_données-distribuées-référencées-respectivement~ 18, 19 et tous les moyens fonctionnels de traitement permettant la distribution des données sont intégrés dans le MCTI 5.
Il faut en outre noter qu'y sont aussi intégrées tous les services systèmes pour permettre la distribution de l'application sur des architectures multiprocesseur ainsi que les fonctions de communication permettant le "miroring" ou effet de miroir des données dans la réalisation du système illustré sur la figure 3 de la demande en référence.
Il existe aussi d'autres différences, tout aussi fondamentales, qui consistent en l'intégration, au cœur de cette architecture communicante de la réalisation selon la présente invention, des objets de communication temps réel. Cette réalisation permet donc de voir chaque donnée échangée comme un objet polymorphe qui est distribué dans le système, traité par l'architecture parallèle et intégrée dans le composant électronique.
En conclusion, la réalisation d'un système selon l'invention décrit ci-dessus réside dans la mise en place d'une architecture basée sur la distribution des données et des services. Cette architecture est réalisée dans un composant électronique qui vient s'intercaler entre le processeur et les outils de communication. Elle permet de décharger le processeur des fonctions de communication. Elle assure la transmission des échanges de données entre processus distants et cela de façon complètement transparente pour l'application. Elle fournit les ressources nécessaires à la gestion des services systèmes permettant de voir l'architecture multiprocesseur comme un seul et unique processeur. In fine, ce composant électronique de communication peut être assimilé à un co-processeur de communication permettant la réalisation d'architecture distribuée. Λ
12
Ainsi, ce composant de communication répond à la problématique initiale, ce qui n'est pas obtenu avec la réalisation selon le document de l'art antérieur référencé au préambule, à savoir la distribution des données et des services dans les applications industrielles réalisées à partir d'une architecture distribuée car il supporte toutes les contraintes applicatives.
D'où en autres les avantages supplémentaires suivants :
- Une simplification dans la conception de l'application;
- Les performances : la charge CPU induite pour la communication est très faible,-Le-temps-d-aGcès-à-une-donnée-est-de-l!ordre-de-la dizaine-de-mieroseconde;- la précision de synchronisation est de l'ordre de la microseconde;
- Les besoins de paramétrage : du fait de la structure mise en place, le comportement de chaque composant est paramétrable soit localement soit à distance via le moyen de communication;
- Une facilité pour la mise au point de l'application, son évolutivité et sa maintenance : du fait de l'utilisation des objets de communication temps réel dans la réalisation du système, chaque donnée est vue comme une entité indépendante sans adhérence avec les autres données distribuées.
Bien entendu il existe d'autres avantages qui découlent de cette architecture comme par exemple : la gestion native de la redondance du moyen de communication, les mécanismes (locaux et distants) de paramétrage, la détection d'erreur, etc.
Le système selon l'invention décrit ci-dessus trouve de nombreuses applications. Par exemple, il est utilisable pour faire communiquer des moyens de processus distants via un réseau connu des hommes du métier sous la terminologie CAN (Control Area Network), ce réseau interconnectant au moins un élément ayant une fonction donnée, cet élément étant du type producteur et/ou consommateur.
En effet, on sait que le défaut de CAN réside dans le fait qu'il ne peut pas garantir un temps de latence pour l'accès aux différents éléments auxquels il doit être relié. Seule, la donnée la plus prioritaire à un instant précis peut y arriver. L'avantage qui est obtenu en couplant un réseau CAN avec un élément fonctionnel au moyen d'un système selon l'invention est de rendre le réseau CAN déterministe, d'assurer la mixité des transferts de données (cyclique, acyclique) dans ce réseau, de libérer le CPU de tous les traitements liés à la communication et d'offrir une complète indépendance de l'application par rapport à la communication. Cette réalisation offre, pour chaque donnée échangée, un port de communication permettant à chaque élément fonctionnel (producteur et/ou consommateur) d'accéder à la donnée de façon asynchrone pour complètement dissocier la communication de l'application. Néanmoins, il est malgré tout toujours possible de travailler en mode synchrone si les contraintes liées à l'application le nécessitent.
Par cette application du système selon l'invention, il est en outre possible d'assurer une transmission temps réel déterministe des données dans le réseau
_ _Ç_AN en respectant les contraintes inhérentes à rappljçatjon, Le système selon l'invention dans cette application assure trois fonctions, à savoir :
* une accessibilité simplifiée au réseau CAN. L'application accède aux données via les MCTI. Dès lors, l'accès aux données de communication se fait pour toutes les données au travers des fonctions logicielles simplifiées "Read" et "Write". L'accès aux données se fait en respectant les méthodes incluses dans le système.
* la mise à disposition des données pour tous les éléments qui sont reliés au réseau CAN. Seules les données utiles à un nœud de réseau sont effectivement présentes sur ce nœud.
* il permet la synchronisation / la datation / le téléchargement / ...

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1. Système de communication en temps réel entre au moins deux équipements (14, 15), caractérisé par le fait qu'il comporte :
• un circuit de production de l'information à transmettre "CPI" (1) et au moins un circuit de consommation de cette information "CCI" (2),
• des moyens de communication pour le transfert d'informations "MCTI" (5), et Λdlune_parimαntés_ejiOQopératLαn-^ * des moyens de commande de fonction ECRITURE (6),
* des moyens de signalisation (8) émis des MCTI vers le CPI pour fournir un compte rendu d'écriture suite au transfert de l'information suivant l'initialisation de la fonction ECRITURE, et
* des moyens (13) pour définir un événement optionnel pour permettre aux MCTI (5) de signaler au CPl (1) la lecture de l'information par le CCI (2), et
• d'autre part montés en coopération entre le CCI (2) et les MTCI (5):
* des moyens (9) pour définir un événement optionnel permettant aux MCTI (5) de signaler au CCI (2) la présence de l'information,
* des moyens (10) de commande de fonction LECTURE , et * des moyens (12) de signalisation pour permettre aux MCTI (5) de remonter au CCI l'information au CCI (2), et au moins
• deux bases de données distribuées en temps réel (18, 19) associées aux MCTI (5) et respectivement associées fonctionnellement au CPI (1) et au CCI (2).
2. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les MCTI (5) sont agencés en fonction miroir (17).
3. Système selon la revendication 2, pour un fonctionnement avec des informations cohérentes, à savoir une cohérence spatiale recouvrant le fait que toutes les données dupliquées dans les MCTI (5) sont identiques et une cohérence temporelle recouvrant le fait que toutes les données ont une valeur identique au même moment, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre un réseau de communication (Rc) reliant les bases de données locales (18, 19).
4. Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que lesdits MCTI (5) sont agencés pour autoriser des communications "un vers un" et "un vers N".
5. Système selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il présente une structure en couches pour assurer la communication entre lesdits CPI (-1-)-et-CCI-(2-)-distante-l^n-de-teutre.
6. Système selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ladite structure en couches comporte quatre couches (111 , 112, 113, 114) qui sont respectivement :
• la première couche (111) est constituée par les CPI (1) et CCI (2),
• la deuxième couche (112) est constituée de circuits d'application (24), • la troisième couche (113) est constituée par les MCTI (5) qui intègrent les bases de données (18, 19),
• la quatrième couche (114) est notamment constituée par un circuit de communication (25).
7. Système selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ladite deuxième couche 112 est constituée, associés à chaque circuit 1 et 2, de circuits d'application (24) qui sont les serveurs d'application s'appuyant sur ladite troisième couche (113).
8. Système selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé par le fait que ladite troisième couche (113), constituée par les MCTI (5), intègrent les bases de données (18, 19) dans les quelles des informations (20, 21) sont stockées auxquelles ont ne peut accéder qu'au travers de circuit de méthodes d'accès (23) de façon à garantir l'intégrité des informations qui sont distribués dans le MCTI (5) pour fournir des services aux CPI (1) et CCI (2) et des moyens de service (22) qui sont distribués dans les MCTI (5) pour fournir des services de datation et de synchronisation aux différents CPI (1) et CCI (2).
9. Système selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre, dans ladite troisième couche (113) : • une logique de propriétés (26) qui gère la cohérence fonctionnelle de l'ensemble des circuits assurée dans les MCTI (5) par les propriétés qui lui sont propres et associées de façon bijective à chaque information,
• un circuit comportemental (27) qui fournit, en fonction des propriétés de l1nfor.mation..données-par-la-logique--de-proprJété-(26-)-et-qui-donne-le--Comportement- à appliquer lors du transfert d'information dans le MCTI (5), et
• un circuit de management (28) qui assure la recopie d'informations entre les bases de données distantes (18, 19) suivant le comportement associé à chaque information transmise par le circuit comportemental (27).
10. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que, à titre d'application, il est utilisé pour faire communiquer des moyens de processus distants via un réseau CAN (Control Area Network).
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