ES2300421T3 - Red de comunicacion y procedimiento para el mando de la red de comunicacion. - Google Patents
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Abstract
Red de comunicación con al menos dos nudos (1, 2, 3) de la red entre los cuales pueden transmitirse datos mediante un medio de transmisión, estando previsto un plan horario de comunicación que asigna a los nudos (1, 2, 3) de la red, rendijas de tiempo para el acceso al medio de transmisión, presentando cada uno de los nudos (1, 2, 3) de la red, al menos un controlador de comunicación con un primer analizador del tiempo para el mando del acceso de los nudos (1, 2, 3) de la red al medio de transmisión según el plan horario de comunicación, presentando la red de comunicación al menos un vigilante del bus con un segundo analizador del tiempo, para el control de los accesos de los nudos (1, 2, 3) de la red al medio de transmisión según un plan horario de vigilancia, caracterizada porque el controlador de comunicación presenta medios para la generación de una señal (f_mt) local independiente de sincronización, y una señal (f_MT) global de sincronización que puede ser influida por al menos un parámetro del sistema de comunicación, y estando prevista la señal (f_MT) global de sincronización, tanto para el mando del primer analizador del tiempo del controlador de comunicación, como también para el mando del segundo analizador del tiempo del vigilante del bus.
Description
Red de comunicación y procedimiento para el
mando de la red de comunicación.
La invención se refiere a una red de
comunicación y a un procedimiento para el mando de la red de
comunicación. Se conoce una red semejante de comunicación, por
ejemplo, por TTP [Time Triggered Protocol]: "Drive by
wire" en proximidad accesible, Dr. Stefan Poledna, Georg Kroiss;
"Elektronik", Nº 14, 1999, páginas 36 a 43.
Para tales sistemas computerizados distribuidos,
en tiempo real, como los que se emplean, por ejemplo, en la
industria del automóvil, se han impuesto protocolos de comunicación
de mando sincronizado, como TTP o FlexRay. El protocolo de acceso a
los medios, descansa aquí en un plan horario estadístico de
comunicación, que de antemano se establece en el proyecto del
sistema. En este plan está establecido para cada nudo de
comunicación, en qué momento dentro de un ciclo de comunicación,
puede él enviar datos.
Mediante las tolerancias de las fuentes locales
de tiempos, es posible que los planes horarios de comunicación de
los distintos nudos, se diferencien muy poco unos de otros. Para que
a pesar de estas desviaciones, no se llegue a solapamientos, se
intercala entre los paquetes de datos una pausa ("inter frame
gap"), debiendo de ser esta pausa naturalmente lo más breve
posible en interés de una alta eficiencia. Mediante medidas para la
sincronización global de los relojes en los protocolos distribuidos
de comunicación, como las que se emplean, por ejemplo, en el PTT/C,
pueden reducirse claramente estas desviaciones y, con ello, hacer
posibles "inter frame gaps" más breves.
En protocolos de comunicación de mando
sincronizado, es especialmente importante que los nudos envíen datos
solamente en los momentos establecidos en la planificación. Sin
medidas especiales de protección, un solo nudo defectuoso (babbling
idiot) que envíe continuamente en tiempo erróneo, podría bloquear
todo el tráfico de datos. Para impedir esto, el acceso al medio de
transmisión en los protocolos citados, se protege normalmente
mediante un vigilante del bus (bus guardian). El vigilante del bus
dispone de una base independiente de tiempo y de un programa de
control que permite el acceso de impresión al medio, tan sólo
durante la rendija prevista de tiempo y durante breves zonas de
tolerancia antes y después de la rendija de tiempo. Si el vigilante
del bus constata que un controlador de comunicación intenta
escribir en el bus de datos fuera del intervalo de tiempo reservado
para él, el vigilante del bus prohíbe este acceso, informa de un
estado defectuoso, y bloquea permanentemente ulteriores accesos al
bus mediante este controlador de comunicación. De este modo el
vigilante del bus asegura la característica silenciosa propia de un
nudo de la red.
El controlador de comunicación y el vigilante
del bus deberían trabajar con la mayor independencia posible uno de
otro. El estado actual de la técnica es que el controlador de la
comunicación y el vigilante del bus trabajan con fuentes
independientes de tiempo, y que en cada ciclo de comunicación,
solamente se lleva a cabo una vez la sincronización del vigilante
del bus mediante el controlador de comunicación, con ayuda de la
llamada señal ARM [Advanced RISC Machine] [RISC = Reduced
Instruction Set Computer = Conjunto de instrucciones reducidas de
computación]. Pero el suministro del vigilante del bus con un reloj
propio, conduce junto a costes elevados, a limitaciones en el
proyecto del sistema, así como a una eficiencia reducida, puesto que
las "inter frame gap" tienen que dimensionarse de manera que
incluso después de muchos años, no se llegue al solapamiento de
rendijas de tiempo por desviaciones de la frecuencia del reloj.
El artículo "Avoiding the
babbling-idiot failure in a time triggered
communication system", Christopher Temple, Instituto de técnica
informática, TU Viena, 28th Symposium on
Faul-Tolerant Computing, Los Alamitos, CA,
23.06.1998, describe un procedimiento para la prevención de
perturbaciones por causa de un nudo defectuoso (babbling idiot),
que bloquearía el tráfico de datos. Cada nudo contiene un
controlador, un vigilante del bus y un accionador del bus. Cuando
un controlador intenta acceder al bus del sistema de la red, fuera
de los momentos asignados a él, el accionador del bus es
desactivado por el vigilante del bus, de manera que se impide una
perturbación del tráfico de datos.
Es misión de la invención crear una red de
comunicación que evite los inconvenientes antes citados.
Esta misión se resuelve según la invención,
mediante una red de comunicación con al menos dos nudos de la red
entre los cuales puedan transmitirse datos mediante un medio de
transmisión,
estando previsto un plan horario de comunicación
que asigna a los nudos de la red, rendijas de tiempo para el acceso
al medio de transmisión,
presentando cada uno de los nudos de la red al
menos un controlador de comunicación con un primer analizador del
tiempo para el mando del acceso de los nudos de la red al medio de
transmisión según el plan horario de comunicación,
presentando la red de comunicación al menos un
vigilante del bus con un segundo analizador del tiempo, para el
control de los accesos de los nudos de la red al medio de
transmisión según un plan horario de vigilancia,
presentando el controlador de comunicación,
medios para la generación de una señal local independiente de
sincronización, y una señal global de sincronización que puede ser
influida por al menos un parámetro del sistema de comunicación,
y
estando prevista la señal global de
sincronización, tanto para el mando del primer analizador del tiempo
del controlador de comunicación, como también para el mando del
segundo analizador del tiempo del vigilante del bus.
El ámbito de aplicación de la invención se
refiere a sistemas de comunicación distribuidos en los que el acceso
al medio de transmisión se lleva a cabo correspondiendo a un
procedimiento cíclico de disco temporizador (TDMA [Time Division
Multiple Access = Acceso múltiple por división del tiempo]), y en
los que un vigilante del bus controla los planes horarios de
comunicación de uno o varios nudos de la red, y permite accesos a
los medios, en función de un plan horario predefinido de
comunicación.
La sincronización del vigilante del bus, se
lleva a cabo con ayuda de una señal global de sincronización que
pone a disposición el controlador de comunicación. La señal global
de sincronización puede ser influida por al menos un parámetro del
sistema de comunicación. La señal global de sincronización puede
seguir, por ejemplo, las correcciones necesarias para la
sincronización global de los relojes de los controladores de
comunicación. Esto puede llevarse a cabo, por ejemplo, haciendo que
las señales globales de sincronización de los controladores
individuales de comunicación se armonicen unas con otras, o con
relación a una señal externa de referencia. Una segunda señal local
de sincronización es independiente de estas correcciones, y se
deriva estáticamente, por ejemplo, de un oscilador de cuarzo del
controlador de comunicación.
La señal local de sincronización se puede
consultar para el control de la señal global de sincronización.
Junto a soluciones en las que cada uno de los
nudos distribuidos dispone de un vigilante propio del bus, en redes
de forma de estrella, también son posibles soluciones con un
vigilante central de bus, controlando el vigilante central de bus
la comunicación de todos los nudos conectados a los acopladores en
estrella.
El procedimiento propuesto en esta invención,
permite un control en el tiempo del controlador de comunicación,
sin los inconvenientes antes esbozados, efectuándose una
sincronización continua del vigilante del bus con la señal global
de sincronización del controlador de comunicación. Aquí el vigilante
del bus puede sacar provecho de una fuente de tiempo del
controlador de comunicación, muy precisa y estable durante un largo
espacio de tiempo, y de algoritmos para la sincronización global de
los relojes de los controladores distribuidos de comunicación. Se
puede suprimir el oscilador de cuarzo necesario en las soluciones
convencionales para el vigilante del bus. Para la compensación de
la mayor dependencia del controlador de comunicación, en el
vigilante del bus se lleva a cabo un control de las señales de
sincronización suministradas por el controlador de comunicación,
con ayuda de circuitos "Watch-dog" [perro
guardián] apropiados. Aquí se puede consultar la señal local de
sincronización del controlador de comunicación, de preferencia para
el control de la señal global de sincronización del controlador de
comunicación.
En sistemas computerizados distribuidos en
tiempo real, que trabajan con protocolos de comunicación de mando
sincronizado, a pesar de las tolerancias de tiempo, se tiene que
asegurar mediante fuentes locales independientes de tiempo en los
controladores individuales de comunicación, una comprensión común
del tiempo. Esto se puede conseguir, por ejemplo, mediante el
empleo de osciladores de cuarzo termorregulados, estables de larga
duración. Bajo condiciones ambientales desfavorables y en caso de
tiempos de servicio sin mantenimiento de muchos años, como los que
se tienen en cuenta, por ejemplo, en las aplicaciones en el ámbito
de la industria del automóvil, no se pueden mantener las estrechas
tolerancias necesarias. Para asegurar incluso bajo estas condiciones
que no se llegue a solapamientos de paquetes de datos en el medio
de transmisión, se necesitan pausas relativamente grandes entre los
paquetes de datos. Uno de los motivos para estas grandes pausas es
que en los sistemas corrientes hoy día, tan sólo una vez se lleva a
cabo una sincronización entre los controladores de comunicación, al
comienzo de cada ciclo de comunicación. En el ulterior curso del
ciclo de comunicación también se pueden totalizar entonces pequeñas
desviaciones, de manera que sólo es posible una comunicación
correcta con "inter frame gaps" relativamente largas. Pero
"inter frame gaps" largas sin errores, precisamente en sistemas
con longitud relativamente pequeña de paquetes, como ocurre, por
ejemplo, en la técnica automovilística, a una eficiencia baja de la
transmisión de datos.
La idea que sirve de base a esta invención, es
una sincronización continua del vigilante del bus, con la señal
global de sincronización del controlador de comunicación. Gracias a
esta sincronización se hace posible proteger el bus de datos con
tolerancias estrechas de tiempo, contra accesos de impresión
prohibidos, sin que el vigilante del bus necesitase para ello
osciladores de sincronización con tolerancias pequeñas y alta
estabilidad de larga duración. Aquí se aprovecha la circunstancia
de que en el controlador de comunicación se dispone como señal
global de sincronización, normalmente de una señal interna de
sincronización, que ha experimentado todas las correcciones para la
sincronización global de los relojes. En los protocolos aquí
considerados, este reloj interno se designa también como
macrotictac. Con la resolución de este macrotictac, que por lo
regular es claramente menor que la duración del periodo de la señal
propiamente dicha de sincronización, y que debería de corresponder
aproximadamente a la precisión del sistema, se llevan a cabo todos
los accesos del nudo al bus. Esto quiere decir que la longitud de
los paquetes de datos o de las pausas, se define en macrotictacs.
Los procedimientos conocidos para la sincronización global de los
relojes se basan en corregir la duración del periodo de este
macrotictac, de manera que a pesar de la frecuencia desviada del
reloj, el esquema predefinido de multiplex por división de tiempo
se mantenga en el bus con estrechas tolerancias.
Esta señal de macrotictac, así como otra señal
de sincronización derivada directamente y sin corrección del reloj
del controlador de comunicación, el llamado tictac del BG (bus
guardian tick), son utilizadas para el funcionamiento del vigilante
del bus. El oscilador de sincronización del vigilante del bus para
el que sería necesario un oscilador de cuarzo estable de larga
duración según el estado actual de la técnica, puede suprimirse
totalmente. Únicamente para el control de la señal local de
sincronización producida por el controlador de comunicación,
mediante un "watchdog", se necesita un oscilador con muy pocas
exigencias en la precisión de la frecuencia del reloj. Este puede
ser también, por ejemplo, un oscilador RC, que lleva consigo
notables ventajas de costes, y facilita una integración posterior
en un vigilante de bus realizado como circuito integrado.
Gracias a la sincronización del vigilante del
bus con la señal global de sincronización del controlador de
comunicación, un algoritmo realizado sobre este controlador de
comunicación para la sincronización global de los relojes,
repercute también en el vigilante del bus. Gracias a este estrecho
acoplamiento, se pueden controlar accesos al bus, con tolerancias
muy estrechas de tiempo, a pesar de tolerancias relativamente
grandes del oscilador de sincronización para el controlador de
comunicación. La eficiencia del protocolo de comunicación, con esto
ya no se determina más por las exigencias del vigilante del bus,
sino como se deseaba, por la precisión del oscilador de
sincronización para el controlador de comunicación, y de los
algoritmos para la sincronización global de los relojes.
Está proporcionada, además, la independencia del
vigilante del bus con respecto al esquema multiplex por división de
tiempo, solamente que este esquema no se realiza con ayuda de un
oscilador de sincronización para el vigilante del bus. El estrecho
acoplamiento entre controlador de comunicación y vigilante del bus,
ocasiona, sin embargo, una mayor dependencia del vigilante del bus,
de la capacidad funcional del controlador de comunicación.
Con ayuda de circuitos apropiados de control,
para la señal de sincronización global y local del controlador de
comunicación, puede asegurarse que se prohíben accesos al medio,
fuera del plan horario de comunicación. Tales accesos defectuosos
podrían aparecer como consecuencia de defectos de configuración,
errores en la sincronización global de los relojes, en caso de
desviaciones mayores de la frecuencia del reloj, o en el caso de
fallo completo de una de las señales de sincronización. En estos
casos se bloquea eficazmente el acceso al bus y, con ello se
asegura la característica silenciosa del controlador de
comunicación.
En una forma preferente de realización, mediante
un circuito watchdog se comprueba la duración del periodo de la
señal global de sincronización influenciada por la sincronización
global de los relojes. Como señal de referencia se utiliza aquí la
señal local independiente de sincronización, del controlador de
comunicación. La duración de esta prueba puede ascender a uno o
varios periodos de la señal global de sincronización influenciada
por la sincronización global de los relojes.
La comprobación de la señal global de
sincronización influenciada por la sincronización global de los
relojes, puede desactivarse para una parte configurable del ciclo
de comunicación, cuando esto sea necesario para correcciones de la
hora global, a realizar con la mayor rapidez posible.
Adicionalmente, en el vigilante del bus, para la
protección contra errores en la planificación o en la generación de
la sincronización del controlador de comunicación, se comprueba la
duración de un ciclo de comunicación. Aquí puede usarse una señal
(ARM) de sincronización que caracteriza el comienzo de un ciclo de
comunicación.
El fallo, así como graves desviaciones de
frecuencia, de la señal local independiente de sincronización, se
controlan de preferencia asimismo con ayuda de un circuito watchdog.
Como referencia se emplea un generador local de sincronización del
vigilante del bus que por causa de bajas exigencias en la precisión,
puede configurarse también como oscilador RC.
Otro circuito watchdog puede emplearse para
reconocer un fallo del generador local de sincronización del
vigilante del bus, pudiendo utilizarse como referencia, por
ejemplo, la constante de tiempo de un multivibrador monoestable
(circuito analógico).
Los defectos reconocidos por los circuitos
watchdog, dan lugar a que el vigilante del bus prohíba los accesos
a los medios, y emita un aviso de error al controlador central de
orden superior.
Para evitar avisos no deseados de error durante
la inicialización de la red, se puede suprimir el funcionamiento de
todos los circuitos watchdog hasta que un nudo indique por primera
vez, el comienzo de un ciclo de comunicación (señal ARM).
Algunos ejemplos de realización de la invención
se explican en detalle a continuación de la mano de las figuras 1 a
7.
La figura 1 muestra un ejemplo simplificado para
el plan horario de comunicación de una red de comunicación con los
tres nudos 1, 2 y 3 de la red, pudiendo transmitir los tres nudos de
la red tan sólo en los momentos t_{1}, t_{2}, y t_{3}
establecidos.
La figura 2 muestra la relación entre el plan
horario de comunicación de un controlador de comunicación y el plan
horario de control de un vigilante de bus coordinado. En la línea
inferior está representado el lapso de tiempo para los nudos
n, y que está asignado para la transmisión al nudo n
según el plan horario de comunicación. Además, están representados
los tiempos de apertura del vigilante del bus. El vigilante del bus
abre algo más pronto y cierra algo más tarde, desplazado en cada
caso en una ventana de tolerancia.
La figura 3 muestra un esquema de multiplex por
división de tiempo, con dos nudos de comunicación y un ciclo de
comunicación que se compone de 8 paquetes de datos (frames). Este
ejemplo muestra que debido a tolerancias de las fuentes locales de
tiempo, los momentos de transmisión pueden derivar, de manera que al
final del ciclo de comunicación existe peligro de colisión. En este
ejemplo, pueden impedirse las colisiones mediante "inter frame
gaps" suficientemente largas. Se reconoce que tan sólo una vez,
al comienzo de cada ciclo de comunicación, se sincronizan todos los
nudos mediante la recepción de un símbolo especial, y de este modo
aparecen siempre mayores desviaciones con la longitud creciente del
ciclo. La longitud de las "inter frame gaps" se fija como
parámetro constante para toda la duración del ciclo de comunicación,
y no puede aumentarse dinámicamente al final del ciclo. En el caso
de grandes longitudes del ciclo, la longitud necesaria de la
"inter frame gap" puede menoscabar fuertemente la eficiencia
de la transmisión de datos, en especial cuando sólo haya que
transmitir paquetes muy cortos de datos. Para evitar los problemas
mostrados, en la marcha sin fluctuaciones de los controladores de
comunicación distribuidos se emplean por eso frecuentemente métodos
para la sincronización global de los relojes, con cuya ayuda se
consigue una sincronización continua de los controladores de
comunicación. De este modo se consiguen cortas "inter frame
gaps" y, por tanto una gran eficiencia y, en caso de exigencias
moderadas en la precisión del suministro de tiempo, permite
soluciones baratas.
Un problema muy parecido de sincronización
existe entre controlador de comunicación y el correspondiente
vigilante del bus, puesto que en los sistemas actuales también
entran en acción en este caso fuentes independientes de tiempo.
La figura 4 muestra un ejemplo para un nudo de
la red, en el que el vigilante del bus por causa de frecuencia
desviada del reloj, se deriva alejándose en el curso de un ciclo de
comunicación. Se reconocen las "inter frame gaps" entre los
paquetes de datos del controlador de comunicación y los tiempos de
apertura de los vigilantes del bus, aumentados en las ventanas de
tolerancia. En el ejemplo, el vigilante del bus muestra ciertamente
al comienzo del ciclo de comunicación un comportamiento correcto en
función del tiempo, pero en la segunda mitad del ciclo se desvía
cada vez más fuertemente de los momentos de transmisión del
controlador de comunicación. A partir del quinto paquete de datos,
incluso se truncan partes de los paquetes de datos por un cierre
demasiado pronto del vigilante del bus. El remedio sería aquí
posible, solamente aumentando las "inter frame gaps".
La precisión con la que pueden llevarse a cabo
los accesos al bus y, por tanto, la longitud necesaria de las
"inter frame gaps", no se deduce por los motivos citados, de la
precisión de los controladores de comunicación, mejorada por la
sincronización global de los relojes, sino que está limitada en
último término por la precisión de las fuentes de tiempo para los
vigilantes del bus.
La figura 5 muestra la estructura de principio
de un vigilante del bus y su enlace a un controlador de
comunicación, según el estado actual de la técnica. Normalmente el
vigilante del bus se sincroniza sólo una vez al comienzo del ciclo
de comunicación, con ayuda de la señal ARM mediante el controlador
de comunicación, y después cursa libremente con la precisión de su
propio oscilador de sincronización, hasta el final del ciclo. Esto
quiere decir que hasta el final del ciclo de comunicación, se
pueden acumular desviaciones de tiempo entre controladores de
comunicación y vigilantes del bus, y bajo ciertas circunstancias de
manera que el vigilante del bus no pueda realizar más su tarea sin
errores. La sincronización global de los relojes puede cuidarse
desde luego de que todos los controladores de comunicación tengan
una comprensión común del tiempo, pero no tiene influencia ninguna
sobre los vigilantes del bus, puesto que estos disponen de su propio
oscilador de sincronización, por causa de su independencia. Pero su
frecuencia del reloj está sometida a las mismas fluctuaciones y
efectos de larga duración, que ya en la sincronización de los
controladores de comunicación, exigían largas "inter frame
gaps". Una sincronización global de los relojes, adicional para
los vigilantes del bus, no puede tomarse en cuenta, por causa de
los costes, en especial debido a que los vigilantes del bus
normalmente no están equipados con un procesador.
La figura 6 muestra un fragmento de una red de
comunicación según la invención, con un controlador de comunicación
y con un vigilante del bus, los cuales están implementados en un
nudo de la red, y mandan el acceso del nudo a un bus de datos de la
red.
El controlador de comunicación genera una señal
f_MT global de sincronización, y una señal f_mt local de
sincronización.
El scheduler (analizador del tiempo) del
vigilante del bus, controla los accesos al bus sobre la base de la
señal f_MT global de sincronización (macrotictac). Se agregaron los
dos circuitos WD_{f\_MT} watchdog para el control del
macrotictac, y WD_{f\_BG} para el control del tictac del BG
[vigilante del bus], y en lugar del oscilador de cuarzo corriente
en caso contrario, entra en acción en este ejemplo, un oscilador RC
integrado.
Se lleva a cabo una sincronización continua del
vigilante del bus, con la hora interna del correspondiente
controlador de comunicación, representando típicamente esta hora
mediante el llamado macrotictac. El macrotictac se produce a partir
de la señal del oscilador de sincronización en el controlador de
comunicación, mediante un divisor digital, cuya relación del
divisor puede mandarse con ayuda del algoritmo para la
sincronización global de los relojes, de manera que en caso de
desviaciones de la frecuencia del reloj, el controlador de
comunicación contenga el esquema correcto del multiplex por división
de tiempo. Si ahora el scheduler en el vigilante del bus, se
sincroniza también con este macrotictac, sigue las modificaciones
intercaladas de la duración del periodo del macrotictac, para la
sincronización de los relojes. Con ayuda de esta sincronización
continua entre controladores de comunicación y vigilantes del bus,
se hacen posibles zonas muy estrechas de tolerancia para los
tiempos de apertura del vigilante del bus y, por tanto, también
cortas "inter frame gaps".
Gracias a la sincronización puede suprimirse un
oscilador preciso propio de sincronización para el vigilante del
bus. Pero junto al macrotictac, como sustituto para el oscilador
local de sincronización utilizado hasta ahora, se necesita una
señal de sincronización. Este llamado tictac del BG se deriva
directamente del oscilador de sincronización del controlador de
comunicación, mediante un divisor de frecuencias y, por tanto, es
independiente de la sincronización global de los relojes.
El tictac del BG determina la resolución máxima
con la que el vigilante del bus puede mandar la apertura y el
cierre del acceso al bus. Junto a su utilización como reloj de
resolución fina, el tictac del BG se necesita, además, para
comprobar con ayuda de un circuito watchdog, si la duración de los
periodos del macrotictac está situada dentro de las tolerancias
predefinidas. Estos límites se establecen en la configuración del
sistema, y tienen que dimensionarse de manera que se toleren
desviaciones permisibles como, por ejemplo, mediante la
sincronización de los relojes. Si la duración del periodo del
macrotictac está situada fuera de las tolerancias, o falla
completamente la señal, el vigilante del bus tiene que bloquear los
accesos al bus. Para elevar la precisión del control, en lugar de
un periodo del macrotictac, se puede controlar también un número
configurable de periodos. En cada caso según las exigencias, el
control puede incluir así la longitud total del ciclo.
Adicionalmente es posible el control de la longitud del ciclo,
determinando un circuito watchdog el número de los tictacs del BG
entre dos señales ARM consecutivas.
Es posible que las correcciones necesarias para
la sincronización global de los relojes, no se distribuyan
uniformemente en un ciclo de comunicación, sino que tengan que
llevarse a cabo dentro de un espacio predeterminado de tiempo, por
ejemplo, dentro de pocos macrotictacs después del comienzo del ciclo
de comunicación. La duración del periodo del macrotictac tendría
que modificarse notablemente para estos pocos periodos, de manera
que entonces las tolerancias necesarias del circuito watchdog, no
permiten ningún control preciso del macrotictac. Para impedir esto,
se puede desactivar la comprobación del macrotictac para una parte
configurable del ciclo de comunicación.
Contra el fallo o contra una frecuencia desviada
de la propia señal del tictac del BG, protege otro circuito de
watchdog. Este comprueba en forma parecida la duración del periodo
de la señal del tictac del BG y, por tanto, también indirectamente
la del oscilador de sincronización en el controlador de
comunicación. Como oscilador de referencia es apropiado aquí un
oscilador de sincronización con tolerancias relativamente grandes,
puesto que en este punto sólo tienen que reconocerse desviaciones
graves de la duración teórica del periodo. Las desviaciones
pequeñas de la frecuencia teórica, ya se reconocen normalmente con
ayuda de los algoritmos para la sincronización global de los
relojes en el controlador de comunicación. Para ahorrar costes y con
objeto de una integración sencilla, en este punto puede emplearse
un oscilador RC.
Alternativamente el vigilante de bus
representado en la figura 6, puede coordinarse también a varios
nudos de la red, y mandar el acceso de varios nudos de la red. Esto
es ventajoso en especial en redes en forma de estrella.
La figura 7 muestra el funcionamiento de
principio del circuito WD_{f\_BG} de watchdog, para el control del
tictac del BG. La señal f_gw se obtiene por división de frecuencia,
de la señal del reloj del oscilador RC. Con ayuda de esta señal se
define un tiempo de puerta, y se determina el número de los periodos
de sincronización de la señal f_BG del tictac del BG, dentro de
este tiempo de puerta.
Mediante la comparación del resultado del
contador, con la ventana definida por las zonas -\Delta y
+\Delta de tolerancia, se señaliza en caso de grandes
desviaciones, un defecto, y el acceso al bus se bloquea de
inmediato. El segundo vigilante WD_{f\_MT} del bus está compuesto
del mismo modo, sólo que el tiempo de puerta corresponde a la
duración del periodo del macrotictac, y se cuenta el número de los
tictacs del BG. En la realización práctica de los circuitos de
watchdog, ha de prestarse atención a que el vigilante del bus
reaccione a un fallo del oscilador RC, así como de las señales f_MT
y f_BG del controlador de comunicación, en el tiempo más breve
posible, con el bloqueo de los accesos al bus, para también en el
caso de defectos, asegurar la característica silenciosa pasiva del
nudo.
Claims (12)
1. Red de comunicación con al menos dos nudos
(1, 2, 3) de la red entre los cuales pueden transmitirse datos
mediante un medio de transmisión,
estando previsto un plan horario de comunicación
que asigna a los nudos (1, 2, 3) de la red, rendijas de tiempo para
el acceso al medio de transmisión,
presentando cada uno de los nudos (1, 2, 3) de
la red, al menos un controlador de comunicación con un primer
analizador del tiempo para el mando del acceso de los nudos (1, 2,
3) de la red al medio de transmisión según el plan horario de
comunicación,
presentando la red de comunicación al menos un
vigilante del bus con un segundo analizador del tiempo, para el
control de los accesos de los nudos (1, 2, 3) de la red al medio de
transmisión según un plan horario de vigilancia,
caracterizada porque el controlador de
comunicación presenta medios para la generación de una señal (f_mt)
local independiente de sincronización, y una señal (f_MT) global de
sincronización que puede ser influida por al menos un parámetro del
sistema de comunicación, y
estando prevista la señal (f_MT) global de
sincronización, tanto para el mando del primer analizador del tiempo
del controlador de comunicación, como también para el mando del
segundo analizador del tiempo del vigilante del bus.
2. Red de comunicación según la reivindicación
1, caracterizada porque el vigilante del bus presenta un
primer circuito (WD_{f\_MT}) de control que mediante la señal
(f_mt) local de sincronización del controlador de comunicación,
controla la señal (f_MT) global de sincronización del controlador de
comunicación.
3. Red de comunicación según la reivindicación
1, caracterizada porque el vigilante del bus presenta un
oscilador (RC Osc) del vigilante del bus, que suministra una señal
(f_gw) local de sincronización a un segundo circuito (WD_{f\_BG})
de control, y porque el segundo circuito (WD_{f\_GB}) de control,
mediante la señal (f_gw) local de sincronización del vigilante del
bus, controla la señal (f_mt) local de sincronización del
controlador de comunicación.
4. Red de comunicación según la reivindicación
3, caracterizada porque el oscilador (RC Osc) del vigilante
del bus, es un oscilador RC.
5. Red de comunicación según la reivindicación
3, caracterizada porque el vigilante del bus presenta un
circuito de control de fallos que controla el fallo del oscilador
(RC Osc) del vigilante del bus, y porque en caso de fallo del
oscilador (RC Osc) del vigilante del bus, el circuito de control de
fallos ordena el bloqueo del acceso de los nudos (1, 2, 3)
coordinados a este vigilante del bus, al medio de transmisión, o
genera un aviso de error.
6. Red de comunicación según la reivindicación
1, caracterizada porque en los controladores de comunicación
de la red, está implementado un algoritmo mediante el cual las
señales (f_MT) globales de sincronización de los controladores de
comunicación, se armonizan unas con otras, o con relación a una
señal externa de referencia.
7. Red de comunicación según la reivindicación 2
caracterizada porque el primer circuito (WD_{f\_MT}) de
control presenta un contador que determina el número de los periodos
de la señal (f_mt) local de sincronización en uno o más periodos de
la señal (f_MT) global de sincronización, y porque el primer
circuito (WD_{f\_MT}) de control ordena el bloqueo del acceso del
nudo (1, 2, 3) coordinado al vigilante del bus, o de los nudos (1,
2, 3) coordinados al vigilante del bus, al medio de transmisión,
cuando el número de los periodos contados está situado fuera de una
zona de tolerancia predefinida.
8. Red de comunicación según la reivindicación
3, caracterizada porque el segundo circuito (WD_{f\_BG}) de
control presenta un contador que determina el número de los
periodos de la señal (f_mt) local de sincronización del controlador
de comunicación, en uno o más periodos de la señal (f_gw) local de
sincronización del vigilante del bus, y porque el segundo circuito
(WD_{f\_BG}) de control ordena el bloqueo del acceso del nudo (1,
2, 3) coordinado al vigilante del bus, o de los nudos (1, 2, 3)
coordinados al vigilante del bus, al medio de transmisión, cuando
el número de los periodos contados está situado fuera de una zona de
tolerancia predefinida.
9. Red de comunicación según la reivindicación
1, caracterizada porque los controladores de comunicación
presentan un oscilador (Osc) de cuarzo, porque la señal (f_mt)
local de sincronización de los controladores de comunicación, se
deriva de la señal del oscilador de cuarzo, mediante un divisor
fijo, y porque la señal (f_MT) global de sincronización de los
controladores de comunicación, se deriva de la señal del oscilador
(Osc) de cuarzo, mediante un divisor variable, pudiendo
influenciarse la relación de división del divisor variable, mediante
al menos un parámetro del sistema de comunicación.
10. Controlador de comunicación para una red de
comunicación, conteniendo el controlador de comunicación un primer
analizador del tiempo, y estando previsto para el mando del acceso
de un nudo (1, 2, 3) de la red a un medio de transmisión de la red,
según un plan horario de comunicación, caracterizado porque
el controlador de comunicación presenta medios para la generación
de una señal (f_mt) local independiente de sincronización, y de una
señal (f_MT) global de sincronización, que puede influenciarse por
al menos un parámetro de la red de comunicación, estando prevista
la señal (f_MT) global de sincronización, tanto para el mando del
primer analizador del tiempo, del controlador de comunicación, como
también para el mando de un segundo analizador del tiempo de un
vigilante del bus.
11. Vigilante del bus, que está conectado a un
controlador de comunicación de una red de comunicación, y presenta
una conexión de salida que está conectada a la red de comunicación,
estando equipado el vigilante del bus para controlar el acceso de
al menos un nudo (1, 2, 3) de la red al medio de transmisión de la
red de comunicación, según un plan horario de control del vigilante
del bus, caracterizado porque el vigilante del bus
contiene:
- una conexión para la recepción de una señal (f_MT) global de sincronización del controlador de comunicación; y
- una conexión para la recepción de una señal (f_BG) de sincronización, del controlador de comunicación, derivada de una señal (f_mt) local de sincronización del controlador de comunicación; y
- un analizador del tiempo que recibe la señal (f_MT) global de sincronización, y está unido con la conexión de salida del vigilante del bus; y
- un primer circuito (WD_{f\_MT}) de control, para el control de la señal (f_MT) global de sincronización, que recibe la señal (f_BG) derivada de sincronización, y la señal (f_MT) global de sincronización del controlador de comunicación.
12. Procedimiento para el mando de una red de
comunicación con al menos dos nudos (1, 2, 3) de la red, entre los
cuales se transmiten datos mediante un medio de transmisión,
estando previsto un plan horario de comunicación
que asigna a los nudos (1, 2, 3) de la red, rendijas de tiempo para
el acceso al medio de transmisión,
presentando cada uno de los nudos (1, 2, 3) de
la red, al menos un controlador de comunicación con un primer
analizador del tiempo para el mando del acceso de los nudos (1, 2,
3) de la red al medio de transmisión según el plan horario de
comunicación,
presentando la red de comunicación al menos un
vigilante del bus con un segundo analizador del tiempo, para el
control de los accesos de los nudos (1, 2, 3) de la red al medio de
transmisión según un plan horario de vigilancia,
caracterizado porque el controlador de
comunicación genera una señal (f_mt) local independiente de
sincronización, y una señal (f_MT) global de sincronización, que
puede ser influida por al menos un parámetro del sistema de
comunicación, y
la señal (f_MT) global de sincronización, manda
tanto el primer analizador del tiempo del controlador de
comunicación, como también el segundo analizador del tiempo del
vigilante del bus.
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