FR2977106A1 - Systeme de gestion des emissions de trames sur un reseau multiplexe comprenant une pluralite de calculateurs - Google Patents

Abstract

L'invention a pour objet un procédé et un système de gestion des émissions de trames sur un réseau multiplexé de type CAN, ledit réseau comprenant un bus et un nombre n de nœuds reliés au bus et conçus pour transmettre et/ou recevoir des trames par l'intermédiaire du bus selon un protocole de communication série, remarquable en ce qu'il comprend : - un échéancier global Ec comprenant un programme horaire d'émission des trames périodiques de période Pj avec j compris entre 1 et m et P1 inférieur à Pm, ledit programme horaire définissant en outre un créneau horaire périodique réservé pour les émissions de trames événementielles, lesdites trames périodiques et événementielles étant émises sur le bus par l'ensemble des n nœuds dudit réseau de telle sorte qu'il n'y ait pas de collision entre les trames périodiques émises par au moins deux nœuds différents ; ledit échéancier global étant formé par l'union d'une pluralité d'échéanciers spécifiques Eci associés chacun à un nœud i du réseau, avec i compris entre 1 et n, et comprenant le programme horaire d'émission des trames périodiques dudit nœud i ; - un moyen de détermination d'un nœud de référence temporelle M_Ec parmi l'ensemble des n nœuds du réseau ; - un moyen de configuration dudit nœud de référence temporelle M_Ec pour qu'il émette sur le bus au moins une trame de synchronisation Ts destinée à être reçue par les autres nœuds ; ladite trame de synchronisation Ts comprenant une information permettant de synchroniser au niveau de chaque nœud i l'exécution de son programme horaire d'émission de trames tel que défini dans son échéancier spécifique Eci.

Description

SYSTEME DE GESTION DES EUSSIONS DE TRAMES SUR UN RESEAU MULTIPLEXE COMPRENANT UNE PLURALITE DE CALCULATEURS L'invention se situe dans le domaine des transmissions d'information dans un réseau. Plus particulièrement, l'invention s'inscrit dans le cadre de réseaux présentant une architecture multiplexée comportant une pluralité de calculateurs.

Les réseaux multiplexés sont des réseaux de communication numérique permettant à des équipements électriques ou des sous-ensembles d'équipement électriques de communiquer entre eux avec un nombre de fils réduit. Ces réseaux trouvent de nombreuses applications notamment dans le domaine automobile, ferroviaire, industriel, etc. L'invention s'adresse en particulier aux réseaux de type CAN (acronyme anglais de Controller Area Network), et concerne aussi bien les réseaux CAN HS (High Speed - Haute Vitesse) que CAN LS (Low Speed Fault Tolerant - à faible vitesse et tolérant les fautes). D'une manière générale, l'invention s'adresse à tout réseau de communication dont les noeuds comportent des gestionnaires de réseau de communication conforme à la norme CAN ISO 11898-1.

Le protocole CAN est un protocole de communication série (c'est-à-dire qui transmet des informations après les avoir découpées en plusieurs morceaux de taille fixe) qui supporte des fonctions en temps réel. Le protocole CAN est utilisé par les différents noeuds d'un réseau pour communiquer. Une des caractéristiques des réseaux de type CAN est la possibilité offerte à tous les noeuds du réseau d'émettre des messages (ou trames) sur le réseau indépendamment des autres noeuds. Le protocole CAN ne présente pas de configuration maître-esclave permettant de synchroniser automatiquement les différents noeuds comme c'est le cas par exemple pour un protocole LIN (Local Interconnect Network). Or cette possibilité offerte à chaque noeud d'un réseau CAN d'émettre ses trames indépendamment des autres noeuds dès que le bus est libre, tend -de nos jours- à pénaliser les utilisateurs de ce type de réseau comme par exemple les constructeurs automobiles. En effet, ces émissions de trames indépendantes les unes des autres peuvent aboutir à des temps de latence variables au cours du fonctionnement du réseau. On rappelle au besoin, que le temps de latence correspond au temps écoulé entre le moment où une application qui s'exécute dans un noeud demande l'émission d'une trame et le moment où cette trame est disponible sur le réseau. Or, certaines fonctions en temps réel ont besoin de temps de latence constant. C'est par exemple le cas lorsque le traitement d'une opération est réparti sur plusieurs calculateurs. Pour limiter les variations de temps de latence, la solution actuelle est de fixer des seuils maximum d'utilisation du réseau. Cette limitation est pénalisante puisqu'elle conduit à réduire la possibilité d'implantation de nouvelles fonctions dans les calculateurs des noeuds du réseau. Il existe donc un besoin d'augmentation des seuils maximum d'utilisation d'un réseau.

Il a ainsi été cherché à optimiser la bande passante. Par exemple, le document EP1573560 propose un système et une méthode permettant d'émettre des trames sur le réseau alors qu'une autre trame y est déjà en transmission. La trame entrant en collision avec la première va attendre que le bus soit libéré et est transmise immédiatement. Ceci permet d'utiliser la bande passante habituellement utilisée en zone tampon entre deux trames. Cette solution n'est pas adaptée à la problématique de l'invention puisqu'elle autorise les collisions entre les trames. Ces collisions ne permettent pas de maitriser la périodicité ou le moment de transmission d'une trame et nuisent donc à tout effort d'obtention de temps de latence constants.

De même, le document EP1017198 propose de favoriser la transmission de certaines trames par rapport à d'autres. Pour ce faire, il propose un système permettant à un noeud d'obtenir le réseau qui est alors occupé par la transmission d'une autre trame, en provoquant, par l'émission d'une trame spécifique, une collision qui va libérer le réseau. Cette solution n'est pas adaptée à la problématique de l'invention à savoir de limiter les variations de temps de latence des trames puisqu'elle offre la possibilité de forcer l'interruption de la transmission d'une trame ce qui aura pour effet d'augmenter le temps de latence pour ladite trame et non pas de le garantir.

L'invention a pour objectif d'apporter une solution aux problèmes rencontrés par l'art antérieur et de permettre ainsi l'implantation de nouvelles fonctions sur un réseau multiplexé comprenant une pluralité de calculateurs tel qu'un réseau suivant un protocole CAN. L'invention a donc pour objectif d'augmenter le seuil d'utilisation des réseaux multiplexés comprenant une pluralité de calculateurs tel qu'un réseau suivant un protocole CAN.

A cet effet l'invention a pour objet un système de gestion des émissions de trames d'un réseau multiplexé, ledit réseau comprenant un bus et un nombre n de noeuds reliés au bus et conçus pour transmettre et/ou recevoir des trames par l'intermédiaire du bus selon un protocole de communication série, ledit système étant remarquable en ce qu'il comprend: un échéancier global Ec comprenant un programme horaire d'émission des trames périodiques de période Pj avec j compris entre 1 et m et Pl < Pm, ledit programme horaire définissant en outre un créneau horaire périodique réservé pour les émissions de trames événementielles, lesdites trames périodiques et événementielles étant émises sur le bus par l'ensemble des n noeuds dudit réseau de telle sorte qu'il n'y ait pas de collision entre les trames périodiques et/ou événementielles émises par au moins deux noeuds différents ; ledit échéancier global étant formé par l'union d'une pluralité d'échéanciers spécifiques Eci associés chacun à un noeud i du réseau, avec i compris entre 1 et n, et comprenant le programme horaire d'émission des trames dudit noeud i ; - un moyen de détermination d'un noeud de référence temporelle M_Ec parmi l'ensemble des n noeuds du réseau ; - un moyen de configuration dudit noeud de référence temporelle M_Ec pour qu'il émette sur le bus au moins une trame de synchronisation Ts destinée à être reçue par les autres noeuds ; ladite trame de 25 30 5 10 15 20 30 synchronisation Ts comprenant une information permettant de synchroniser au niveau de chaque noeud i l'exécution de son programme horaire d'émission de trames tel que défini dans son échéancier spécifique Eci.

De préférence, le réseau comprend une pluralité de calculateurs associés à ses noeuds. De préférence encore, le réseau multiplexé est un réseau dont les noeuds comportent des gestionnaires de réseau suivant le protocole GAN.

Selon une mise en oeuvre préférée de l'invention, la trame de synchronisation Ts est une trame périodique de période Pm, de préférence la période Pm de la trame de synchronisation Ts est supérieure aux périodes Pj des autres trames périodiques émises sur le bus du réseau.

Avantageusement, il comprend en outre des moyens pour configurer les noeuds i du réseau autres que le noeud de référence temporelle M_Ec, pour qu'à réception de cette trame périodique Ts ; chaque noeud i calcule : la dérive temporelle Deri_Ti qu'il présente par rapport à la précédente réception de la trame de synchronisation Ts, en faisant la différence entre la période Pm de ladite trame de synchronisation Ts et le temps Delta ti mesuré entre deux réceptions de la trame de synchronisation Ts par le noeud i, et en fonction de cette dérive temporelle Deri_Ti, les périodes réajustées Pnew_j à utiliser pour l'émission des trames périodiques de période Pj qui sont décrites dans son échéancier spécifique Eci.

Eventuellement, il présente en outre des moyens pour configurer les noeuds i du réseau autres que le noeud de référence temporelle M_Ec pour : comparer la valeur de la dérive temporelle Deri_Ti à une valeur déterminée ; conclure à la présence d'une dérive excessive lorsque la dérive est Deri_Ti est supérieure à cette valeur ; transmettre l'information concernant la présence d'une dérive excessive au noeud de référence temporelle M_Ec ; et le noeud de référence temporelle M_Ec est en outre configuré pour recevoir et analyser les informations concernant la présence de dérives excessives et activer un mode dégradé : au niveau du noeud i qui lui transmet l'information de dérive excessive si ce noeud est le seul à le faire ; à son niveau si tous les autres noeuds lui indiquent une dérive excessive.

Préférentiellement, l'échéancier global Ec définit un intervalle de temps Z_sync, de durée Delta _z_sync, durant lequel seule la trame de synchronisation Ts peut être émise sur le réseau, de préférence Delta _z_sync est calculée en fonction d'une imprécision Delta horloge du noeud de référence temporelle M_Ec et de la période Pm de la trame de synchronisation Ts et répond à la relation suivante : Delta _z_sync = 2 x Delta horloge x Pm.

De manière avantageuse, la valeur maximale de Delta _z_sync est inférieure à valeur minimale des périodes des trames périodiques émise sur le bus par l'ensemble des n noeuds. Selon un mode de réalisation de l'invention, le programme horaire de l'échéancier global Ec des émissions des trames pour tous les noeuds du réseau associe des offsets aux trames périodiques, et les offsets sont choisis de telle sorte que deux noeuds différents utilisent des offsets différents, et qu'ils permettent : d'entrelacer les émissions des trames périodiques en provenance des différents noeuds ; de faire se succéder les émissions de trames périodiques par les différents noeuds ; 5 10 15 20 25 30 de faire en sorte qu'aucune trame périodique, autre que la trame de synchronisation Ts, ne soit émise dans l'intervalle de temps Z_sync.

Chaque trame périodique présente un identifiant de priorité, et le système est remarquable en ce qu'il est configuré pour qu'au moins deux trames périodiques émises par un même noeud i puissent être associées à des offsets de même valeur et en ce que leur ordre d'émission sur le bus est alors défini par la priorité de leurs identifiants.

Selon une mise en oeuvre de l'invention, le système est configuré pour définir pour chaque noeud i un créneau horaire périodique pour les émissions des trames événementielles, ledit créneau horaire permettant à un nombre maximal de trames événementielles Nb_Ev_Max_i d'être émises dans la période minimale des trames périodiques dudit noeud (soit dans la plus petite période parmi l'ensemble des périodes de ses trames périodiques), et pour que si le nombre de trames événementielles à émettre Nb_Ev_i est supérieur à ce nombre maximal Nb_Ev_Max_i, alors : le noeud i n'émet que le nombre maximal, Nb_Ev_Max_i, de trames événementielles dans la période minimale concernée, de préférence consécutivement aux trames périodiques ; et, les trames événementielles non émises sont émises dans la période minimale suivante et cela de manière itérative jusqu'à ce que les Nb_Ev_i trames événementielles soient émises. Avantageusement, qu'il présente des moyens pour configurer les noeuds du réseau pour qu'en cas de non transmission d'une trame périodique ou événementielle au niveau d'un noeud, celle-ci ne soit pas retransmise automatiquement. Eventuellement, le système qu'il présente des moyens pour configurer les noeuds i afin qu'ils effectuent un contrôle de la réception de la trame de synchronisation Ts émise par le noeud de référence temporelle M_Ec et en cas de non-réception de la trame de synchronisation Ts de moyens pour : sélectionner un autre noeud est configuré pour émettre la trame de synchronisation Ts en lieu et place du noeud de référence temporelle M_Ec, ou passer tous les noeuds i en mode dégradé.

L'invention a également pour objet un procédé de gestion des émissions de trames sur système tel que défini plus avant.

L'invention a enfin pour objet un véhicule équipé d'un système tel que défini plus haut.

On aura compris que la mise en oeuvre de l'invention consiste dans un premier 15 temps à définir un échéancier global pour les émissions de trames sur le bus du réseau. Ledit échéancier comprend un programme horaire d'émission des trames périodiques sur le bus du réseau pour l'ensemble des n noeud dudit réseau. L'échéancier global est formé par l'union de différents échéanciers spécifiques associé chacun à un noeud du réseau. A chaque noeud du réseau est associé un 20 échéancier spécifique et chaque échéancier spécifique est une fraction de l'échéancier global. Préférentiellement, l'échéancier global est établi de telle sorte à ce qu'il n'y ait pas de collision entre les trames périodiques émises sur le bus du réseau par les différents noeuds. On rappelle qu'on entend par trame périodique, les informations envoyées périodiquement, à intervalles réguliers, sur le bus. Un 25 exemple de trame périodique dans une application automobile peut être une information concernant la vitesse du véhicule. L'exécution du programme horaire permet d'échelonner les émissions de trames et d'éviter les collisions ce qui permet de garantir des temps de latence constants. Il n'est plus besoin de faire appel aux processus d'arbitrage pour des trames émises par différents noeuds. 10 30 Dans un second temps, l'invention consiste à synchroniser ces échéanciers spécifiques de telle sorte à garantir une position temporelle desdits échéanciers spécifiques les uns par rapport aux autres. Cette synchronisation se fait au moment de l'initialisation du réseau d'une part et à intervalles réguliers d'autre part. La synchronisation en continu des échéanciers spécifiques permet de rattraper et compenser les dérives temporelles inévitables du fait de l'utilisation de différentes horloges au niveau des calculateurs des différents noeuds.

Comme on l'aura saisi, l'invention ne fonctionne pas sur un mode maitre-esclave en ce que les noeuds du réseau n'attendent pas de recevoir des instructions d'un quelconque « maître » pour émettre leurs trames. Les noeuds continuent à émettre leurs trames les uns indépendamment des autres, en suivant chacun un échéancier d'émission qui leur est spécifique. Ceci conduit à une coordination des émissions de trames sur le réseau et évite les collisions entre les différentes trames émises.

On comprend que la notion de coordination d'émission des trames va de pair avec la synchronisation des échéanciers et que toute dérive temporelle au sein d'un ou plusieurs noeuds pourrait engendrer des décalages entre les émissions et par là des collisions entre les trames émises. Selon l'invention, les émissions de trames sur le réseau est planifiée et cette planification est obtenue par l'utilisation d'offsets pour l'entrelacement des trames périodiques émises par différents noeuds d'une part, et par une gestion des émissions de trames événementielles d'autre part. On rappelle qu'on entend par trame événementielle une information envoyée à chaque fois que surgit un événement. Un exemple de trame événementielle dans une application automobile peut être la demande de mise en route de la climatisation.

Le positionnement temporel des différents échéanciers spécifiques entre eux se fait dans un premier temps au moment de l'initialisation du réseau. Le message de synchronisation est le premier message à être émis sur le réseau, il est ensuite émis périodiquement. Selon l'invention, chaque noeud (ou calculateur) est configuré pour après sa phase d'initialisation, se mettre en écoute du signal de synchronisation et lancer l'exécution du programme horaire associé à leur échéancier spécifique à la réception du message (ou trame) de synchronisation. De la sorte, le programme horaire de l'échéancier est respecté quand bien même les différents noeuds ont des phases d'initialisation variables et des départs échelonnés. Le positionnement temporel des différents échéanciers spécifiques entre eux se fait ensuite périodiquement afin de maintenir les positions temporelles des échéanciers les uns par rapport aux autres en s'appuyant sur le noeud de référence temporelle et par réajustement des dérives temporelles 10 L'invention sera bien comprise et d'autres aspects et avantages apparaîtront clairement à la lecture de la description qui suit, donnée à titre d'exemple, en référence aux planches de dessins sur lesquelles : - La figure 1 présente une trame de synchronisation ts selon l'invention et sa zone 15 de synchronisation Z_sync - La figure 2 présente un exemple d'offset temporel sur deux noeuds - La figure 3 présente un exemple d'offset temporel sur avec gestion de trames événementielles

20 L'invention concerne un système de gestion des émissions de trames d'un réseau multiplexé comprenant un échéancier Ec définissant le moment d'émission de toutes les trames du réseau. L'échéancier selon l'invention est en fait constitué d'un ensemble d'échéanciers de telle sorte qu'à chaque noeud du réseau corresponde un échéancier Eci. Si un réseau comporte n noeuds, l'échéancier Ec sera constitué 25 par l'union de n échéanciers Eci (avec i = 1 à n). Selon l'invention, chaque noeud gère son échéancier Eci et chaque échéancier Eci décrit le moment où le noeud i émet ses trames. Lorsque qu'un noeud i n'émet pas de trame, alors l'échéancier est vide.

30 L'invention consiste ensuite à garantir la position temporelle des échéanciers Eci les uns par rapport aux autres, c'est-à-dire :5 - à leur donner un signal de départ afin qu'ils soient en phase, et - à gérer les déphasages pouvant apparaître du fait des dérives temporelles des horloges des calculateurs auxquels ils sont associés. Le système selon l'invention va donc remettre périodiquement les échéanciers Eci en phase. Cette resynchronisation périodique des échéanciers permet de limiter les risques de déphasage facteurs de collision entre les trames et donc de variation des temps de latence. La synchronisation des échéanciers permet de garantir le temps de latence en maintenant constant la position temporelle desdits échéanciers les uns par rapport aux autres.

Selon une mise en oeuvre préférée de l'invention la synchronisation des échéanciers Eci est obtenue de la façon suivante. Un des noeuds du réseau est choisi par le système de gestion comme référence temporelle. Ce choix peut être prédéterminé et réalisé au moment de l'installation du système sur le réseau. Ce noeud de référence, appelé « Maitre du temps de l'échéancier » et noté M_Ec, va émettre une trame périodique de période Pm. Cette trame est nommée « trame de synchronisation » et est notée Ts. La trame de synchronisation Ts sert de référence temporelle à tous les noeuds autres que son émetteur M_Ec, pour cadencer les émissions de leurs trames. Le noeud de référence temporelle M_Ec est choisi en fonction de la possibilité d'y implémenter un traitement (une émission de trame périodique) dont la périodicité est de haute qualité. La trame de synchronisation Ts est la première des trames émises lors de l'initialisation du réseau et, comme nous le verrons plus loin, elle bénéficie d'un créneau temporel réservé pour son émission sur le bus.

La trame Ts comprend une information permettant de synchroniser au niveau des noeuds i l'exécution des programmes horaires d'émission des trames tels que définis dans leur échéancier. Cette information comprend par exemple l'instruction d'effectuer un calcul de dérive temporelle et/ou de réajuster les périodes des trames émises en fonction du résultat du calcul de dérive temporelle. Cette information peut être simplement une identification de la trame reçue comme étant la trame de synchronisation Ts, sa réception déclenchant au niveau des noeuds i les opérations de synchronisation. Ainsi, lorsqu'ils reçoivent la trame de synchronisation Ts, tous les autres noeuds calculent, de préférence dans le handler d'interruption de réception de la trame, la période Pnew_j à utiliser pour le prochain cycle d'émission des trames de période Pj. Ce calcul permet de régulièrement resynchroniser les échéanciers Eci les uns par rapport aux autres et de compenser les dérives des horloges des noeuds du réseau.

Pour un noeud récepteur i donné, le calcul de la nouvelle période Pnew_j se fait de la façon suivante : On calcule l'intervalle de temps, noté Delta_ti entre la réception de la trame de synchronisation Ts et la réception de la précédente occurrence de la trame de synchronisation Ts par le noeud récepteur i ; On calcule la dérive temporelle du noeud récepteur i, notée Deri_Ti et telle que : Deri Ti = Pm-Delta ti Si Deri_Ti est positive (> 0) cela signifie que le noeud récepteur i est plus lent que le noeud de référence temporelle M_Ec. A l'inverse, si Deri_Ti est négative « 0) cela signifie que le noeud récepteur i est plus rapide que le noeud de référence temporelle M_Ec. Il convient alors de réajuster les périodes des trames émises en fonction de cette dérive temporelle afin d'en palier les effets. - On calcule la valeur de la nouvelle période des trames émises par le noeud i, notée Pnew_j et telle que : Pnew_j = Pj + (Deri_Ti x Pj/Pm) Avec Pj étant la période des trames émises par un noeud i.

On aura avantage à effectuer le calcul de Pnew_j à chaque réception de trame de synchronisation Ts. En effet, la dérive (Deri_Ti) de l'horloge d'un noeud i (autre que le maitre du temps ou noeud de référence temporelle) par rapport à l'horloge du noeud de référence temporelle n'est pas constante. Cette dérive est influencée notamment par la température qui va agir sur les quartz/résonateurs qui sont le coeur des horloges des calculateurs présents dans les noeuds. De manière connue les variations de température modifient la fréquence des oscillations des quartzs. De même que la fréquence d'oscillation est propre à chaque quartz, l'influence de la température sera différente pour chaque quartz/résonateur. De plus, lors du fonctionnement du véhicule, la température n'est ni identique entre un noeud et son voisin, ni constante. L'imprécision résultant de la dérive des horloges des noeuds génère un déphasage qui nuirait à la synchronisation des échéanciers s'il n'était pas rattrapé périodiquement.

Qualité de la périodicité de la trame de synchronisation Ts On aura compris que la qualité de la mise en oeuvre de l'échéancier global Ec du système, et donc la garantie des temps de latence dépend de l'émission et de la réception de la trame de synchronisation Ts dont la périodicité doit être de haute qualité. A cette fin l'homme du métier aura avantage à utiliser, pour le noeud M_Ec émetteur de la trame de synchronisation Ts, un quartz/résonateur de haute qualité et montrant une faible tolérance. La tolérance du quartz/résonateur du noeud M_Ec est appelé par la suite « Delta horloge ». Son imprécision est par exemple de l'ordre de +/- 0,3 %. Une imprécision encore inférieure à +/-0,3% est préférée dans le cadre de l'invention pour des raisons évidentes de recherche de précision, mais également parce que de cette imprécision dépend la durée du créneau temporel alloué uniquement à l'émission de la trame de synchronisation Ts comme nous allons le voir. La tolérance du quartz/résonateur est le premier facteur à prendre en compte pour la recherche d'une périodicité de haute qualité pour l'émission de la trame de synchronisation.

Un deuxième facteur influant ladite qualité de la périodicité de la trame de synchronisation Ts est la priorité du traitement chargé de l'émission de ladite trame Ts parmi les trames pouvant être émises par le noeud de référence temporelle M_Ec. Le traitement de la trame de synchronisation Ts se voit de préférence assigné un niveau de priorité le plus élevé possible. Dans le cas où il existe au niveau du noeud de référence temporelle M_Ec des traitements plus prioritaires que l'émission de la trame de synchronisation Ts, ceux-ci doivent être le plus court possible.

Un troisième facteur à prendre en compte est la disponibilité du bus dans lequel la trame de synchronisation Ts est émise. On comprend aisément qu'il n'est pas envisageable que l'émission de la trame de synchronisation Ts soit retardée du fait d'une collision avec une autre trame en cours de transmission. Ainsi l'homme du métier aura avantage à organiser l'émission des trames au niveau de l'échéancier global de sorte à préserver un intervalle de temps, appelé « Zone de synchronisation » (ou zone libre) et noté Z_sync, pendant lequel aucune trame autre que la trame de synchronisation Ts n'est émise. La zone de synchronisation Z_sync a une durée constante notée Delta _z_sync. Elle présente une position fixe à la fin de la période Pm comme illustré sur la figure 1.

Selon l'invention, Delta _z_sync se calcule de la manière suivante : Delta _z_sync = 2 x Delta horloge x Pm

Ainsi, par exemple, si Pm = 1000 ms et Delta horloge = +/- 0,30/0, on a : Delta _z_sync = 2 x 0,003 x 1000 = 6 ms Selon l'invention la durée maximale de la Zone de synchronisation Delta _z_sync doit être inférieure à la plus petite période (ou période minimale P1) des trames émises sur le réseau.

25 Afin qu'aucune autre trame autre que la trame de synchronisation Ts ne soit émise durant la Zone de synchronisation Delta _z_sync, l'homme du métier aura avantage a organiser l'émission des trames périodiques et événementielles.

Gestion des émissions de trames périodiques 30 De préférence, le système présente des moyens pour limiter le nombre de trames consécutives émises par un même noeud i. A cet effet, l'émission des trames20 périodiques par un noeud i se fait avantageusement après un offset temporel Oij après la trame Ts. On rappelle au besoin qu'un offset est un déplacement par rapport à un instant de référence.

La figure 2 illustre un exemple d'utilisation d'offset temporels selon l'invention dans un réseau à trois noeuds. Le noeud de référence temporelle M_Ec émet la trame de synchronisation Ts avec une période Pm de 40 ms. Le noeud 1 émet les trames périodiques P111 (de période P1 = 10 ms) avec un offset 011 = 3 ms, P121 avec un offset 012 = 3 ms et P122 avec un offset 013 = 13 ms (de période P2 = 20 ms).

Le noeud 2 émet la trame périodique P221 avec un offset 021 = 5 ms (de période P2 = 20 ms). Le positionnement des trames de chaque noeud par rapport à la trame de synchronisation Ts est réalisé par l'emploi d'offsets qui permet de retarder l'émission des trames par rapport à la fin de la zone de synchronisation Z_sync. L'offset des trames est donc de préférence au moins égal à la moitié de la durée Delta _z_sync afin de respecter au mieux l'interdiction d'émission des trames dans la zone de synchronisation Z_sync.

Comme on peut le voir, les trames P111 et P121 présente des périodes différentes mais des offsets identiques correspondant à l'offset minimal calculé à partir de la durée Delta _z_sync. Les deux trames étant émises par le même noeud (ici le noeud 1) au même instant, leur ordre d'émission est défini de manière classique par la priorité de leur identifiants. La trame la plus prioritaire (présentant l'indice de priorité le plus bas) étant émise en premier. Dans l'exemple donné, les trames P122 et P221 des noeuds 1 et 2 présentent la même périodicité, la mise en oeuvre d'offsets de périodes différentes permet de décaler leurs émissions dans le temps et donc de les entrelacer de telle sorte à ce que leur transmission respective n'aboutisse pas à des collisions entre elles. On comprend donc comment la mise en oeuvre d'offsets dans les échéanciers spécifiques permet de positionner temporellement les émissions des trames périodiques de chaque noeud les unes par rapport aux autres.

Ainsi d'une manière générale, la gestion des trames périodiques émises par différents noeuds répond aux conditions suivantes : un noeud k différent du noeud i émet ses trames en utilisant des offsets Okl différents des offsets Oij utilisés par le noeud i, et les valeurs des offsets Okl sont choisies de manière à ce que : les trames émises par le noeud k sont entrelacées par rapport à celles émises par le noeud i, le noeud i a terminé d'émettre ses trames quand le noeud k commence à émettre les siennes, seule la trame de synchronisation Ts est émise dans la zone Z_sync.

Gestion des émissions des trames événementielles De par leur nature même, il n'est pas possible de planifier en avance l'émission des trames événementielles. La gestion des trames événementielles par le système selon l'invention se fait donc préférentiellement par l'attribution d'un créneau horaire spécifique pour leur émission au niveau de la période minimale P1 des trames périodiques. La durée de ce créneau horaire implique alors une limitation du nombre de trames événementielles pouvant être émises dans la période minimale P1 des trames périodiques. Ainsi, pour chaque noeud i on définit un nombre maximal de trames événementielles, noté Nb_Ev_Max_i, pouvant être émises dans la période minimale de ses trames périodiques. Si, à un moment donné, le nombre de trames événementielles à émettre, noté Nb_Ev_i, est supérieur à ce nombre maximal, Nb_Ev_Max_i, le noeud i n'émet que le nombre maximal, Nb_Ev_Max_i, de trames événementielles dans la période P1 concernée. Les Nb_Ev_Max_i trames événementielles sont émises de manière consécutive aux trames périodiques. Les trames événementielles non émises, c'est-à-dire les Nb_Ev_i - Nb_Ev_Max_i trames restantes seront émises dans la période P1 suivante et cela de manière itérative jusqu'à ce que les Nb_Ev_i trames aient été émises.

La figure 3 illustre un exemple de gestion des trames événementielles selon l'invention. Pour le noeud 1, le nombre maximal de trames événementielles pouvant être émises par période P1 est de 1. On a : NbEvMax1=1.

Dans la première période P1, il y a deux demandes d'émission de trames événementielles (pour les trames Ev1 et Ev2). Seule la trame Ev1 est émise dans la première période P1, l'émission de la seconde trame événementielle Ev2 est reportée dans la période P1 suivante.

Contrôles et mise en oeuvre éventuelle des modes déqradés Selon l'invention, il est possible de réaliser des contrôles sur la dérive temporelle Deri_Ti. Pour ce faire, chaque noeud peut comparer la dérive temporelle Deri_Ti, à chaque fois qu'elle est calculée, à une valeur déterminée et par exemple à la largeur de la zone de synchronisation (c'est-à-dire à la durée Delta z_sync). S'il s'avère que la dérive temporelle est de durée supérieure à la durée Delta _z_sync (c'est-à-dire que Deri_Ti > Delta _z_sync) alors le noeud enregistre dans un journal d'événement local la dérive excessive.

Des dérives excessives peuvent se produire dans au moins trois cas : anomalie matérielle du quartz/résonateur qui est utilisé pour cadencer l'émission de la trame de synchronisation Ts dans le noeud de référence temporelle M_Ec (ou maître du temps de l'échéancier), anomalie matérielle du compteur temporel utilisé par le noeud i qui calcule Deri_Ti, traitement logiciel de forte priorité et de durée excessive, s'exécutant dans le noeud de référence temporelle M_Ec (ou maître du temps de l'échéancier).

Avantageusement, chaque noeud détectant une dérive excessive remonte cette information au noeud de référence temporelle M_Ec par une trame applicative dédiée. Le noeud de référence temporelle M_Ec peut, en réalisant la synthèse des informations reçus des autres noeuds, conclure que la défaillance est située : dans le maître du temps de l'échéancier, si tous les autres noeuds lui indiquent une dérive excessive, dans un des autres noeuds si un seul autre noeud lui indique une dérive excessive, et activer le mode dégradé concerné.

Cas de pannes Actuellement, la non-transmission d'une trame entraîne automatiquement sa retransmission sur le réseau. Selon l'invention, cette fonction de retransmission automatique (décrite dans le paragraphe 6.11 de la norme ISO 11898 part 1) doit être désactivée afin de ne pas perturber la mise en oeuvre de l'échéancier. On comprendre que cette désactivation n'entraîne pas obligatoirement un risque de manque d'émission d'information si l'on prend en compte que : grâce à l'échéancier global Ec, chaque trame est émise à un moment où le bus est libre et donc que l'arbitrage n'est plus sollicité, si une trame périodique connaît un problème de transmission, elle aura, de par sa nature, une nouvelle tentative d'émission à la période suivante, pour les trames événementielles, un mécanisme de contrôle d'émission peut être mis en place pour positionner, en cas de défaut sur une émission de trame, une nouvelle demande d'émission de cette trame à la période minimale suivante gérée par ce noeud. Un autre cas de panne peut être la non-réception de la trame de synchronisation Ts. A cette fin, un contrôle de la réception de la trame de synchronisation Ts peut être réalisé par tous les noeuds différents du noeud de référence temporelle M_Ec. En cas d'absence confirmée de la trame de synchronisation Ts, différents modes dégradés peuvent être envisagés, suivant la criticité des systèmes. Il est par exemple possible d'utiliser un noeud de référence temporelle M_Ecbis de secours qui émet la trame de synchronisation Ts à la place du noeud de référence temporelle M_Ec principal défaillant. Il est également possible de passer en mode dégradé déclaré, où chaque noeud continue de fonctionner sans garantie du temps de latence, en se basant uniquement sur son horloge locale. Dans ce cas, l'homme du métier peut trouver avantage à activer la fonction de retransmission automatique des trames.

L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits dans le présent mémoire et donnés à titre d'exemple, mais englobe toutes les variantes envisageables par l'homme du métier dans le cadre de la définition qui en a été donnée. 15 20 25

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1- Système de gestion des émissions de trames d'un réseau multiplexé, ledit réseau comprenant un bus et un nombre n de noeuds reliés au bus et conçus pour transmettre et/ou recevoir des trames par l'intermédiaire du bus selon un protocole de communication série, ledit système étant caractérisé en ce qu'il comprend : - un échéancier global Ec comprenant un programme horaire d'émission des trames périodiques de période Pj avec j compris entre 1 et m et P1 inférieur à Pm, ledit programme horaire définissant en outre un créneau horaire périodique réservé pour les émissions de trames événementielles, lesdites trames périodiques et événementielles étant émises sur le bus par l'ensemble des n noeuds dudit réseau de telle sorte qu'il n'y ait pas de collision entre les trames périodiques et/ou événementielles émises par au moins deux noeuds différents ; ledit échéancier global étant formé par l'union d'une pluralité d'échéanciers spécifiques Eci associés chacun à un noeud i du réseau, avec i compris entre 1 et n, et comprenant le programme horaire d'émission des trames dudit noeud i ; - un moyen de détermination d'un noeud de référence temporelle M_Ec parmi l'ensemble des n noeuds du réseau ; - un moyen de configuration dudit noeud de référence temporelle M_Ec pour qu'il émette sur le bus au moins une trame de synchronisation Ts destinée à être reçue par les autres noeuds ; ladite trame de synchronisation Ts comprenant une information permettant de synchroniser au niveau de chaque noeud i l'exécution de son programme horaire d'émission de trames tel que défini dans son échéancier spécifique Eci. 19 30 5 15 20 25 30
2. 2- Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que la trame de synchronisation Ts est une trame périodique de période Pm, de préférence la période Pm est supérieure aux périodes Pj des autres trames périodiques émises sur le bus du réseau.
3. 3- Système selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour configurer les noeuds i du réseau autres que le noeud de référence temporelle M_Ec, pour qu'à réception de cette trame périodique Ts ; chaque noeud i calcule : une dérive temporelle Deri_Ti qu'il présente par rapport à la précédente réception de la trame de synchronisation Ts, en faisant la différence entre la période Pm de ladite trame de synchronisation Ts et le temps Delta ti mesuré entre deux réceptions de la trame de synchronisation Ts par le noeud i, et en fonction de cette dérive temporelle Deri_Ti, des périodes réajustées Pnew_j à utiliser pour l'émission des trames périodiques de période Pj qui sont décrites dans son échéancier spécifique Eci
4. 4- Système selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour configurer les noeuds i du réseau autres que le noeud de référence temporelle M_Ec pour : comparer la valeur de la dérive temporelle Deri_Ti à une valeur déterminée ; conclure à la présence d'une dérive excessive lorsque la dérive est Deri_Ti est supérieure à cette valeur ; transmettre l'information concernant la présence d'une dérive excessive au noeud de référence temporelle M_Ec ; et de moyens pour configurer le noeud de référence temporelle M_Ec pour recevoir et analyser les informations concernant la présence de dérives excessives et activer un mode dégradé : 10 15 20 25 30au niveau du noeud i qui lui transmet l'information de dérive excessive si ce noeud est le seul à le faire ; à son niveau si tous les autres noeuds lui indiquent une dérive excessive.
5. 5- Système selon l'une des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que l'échéancier global Ec définit un intervalle de temps Z_sync, de durée Delta _z_sync, durant lequel seule la trame de synchronisation Ts peut être émise sur le réseau, de préférence Delta _z_sync est calculée en fonction d'une imprécision Delta horloge du noeud de référence temporelle M_Ec et de la période Pm de la trame de synchronisation Ts et répond à la relation suivante : Delta _z_sync = 2 x Delta horloge x Pm.
6. 6- Système selon la revendication 5 caractérisé en ce que la valeur maximale de Delta _z_sync est inférieure à valeur minimale des périodes des trames périodiques émise sur le bus par l'ensemble des n noeuds.
7. 7- Système selon l'une des revendications 5 à 6 caractérisé en ce que le programme horaire de l'échéancier global Ec des émissions des trames pour tous les noeuds du réseau associe des offsets aux trames périodiques, et en ce que les offsets sont choisis de telle sorte que deux noeuds différents utilisent des offsets différents, et de telle sorte qu'ils permettent : d'entrelacer les émissions des trames périodiques en provenance des différents noeuds ; de faire se succéder les émissions de trames périodiques par les différents noeuds ; de faire en sorte qu'aucune trame périodique, autre que la trame de synchronisation Ts, ne soit émise dans l'intervalle de temps Z_sync.
8. 8- Système selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il est en outre configuré pour définir pour chaque noeud i un créneau horaire 10 15 20 25périodique pour les émissions des trames événementielles, ledit créneau horaire permettant à un nombre maximal de trames événementielles Nb_Ev_Max_i d'être émises dans la période minimale des trames périodiques dudit noeud, et pour que si le nombre de trames événementielles à émettre Nb_Ev_i est supérieur à ce nombre maximal Nb_Ev_Max_i, alors : le noeud i n'émet que le nombre maximal, Nb_Ev_Max_i, de trames événementielles dans la période minimale concernée, de préférence consécutivement aux trames périodiques ; et, les trames événementielles non émises sont émises dans la période minimale suivante et cela de manière itérative jusqu'à ce que les Nb_Ev_i trames événementielles soient émises.
9. 9- Système selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il présente des moyens pour configurer les noeuds du réseau pour qu'en cas de non transmission d'une trame périodique ou événementielle au niveau d'un noeud, celle-ci ne soit pas retransmise automatiquement.
10. 10-Système selon l'une des revendications 2 à 9 caractérisé en ce qu'il présente des moyens pour configurer les noeuds i afin qu'ils effectuent un contrôle de la réception de la trame de synchronisation Ts émise par le noeud de référence temporelle M_Ec, de préférence en cas de non-réception de la trame de synchronisation Ts, le système présente en outre des moyens pour : sélectionner un autre noeud pour émettre la trame de synchronisation Ts en lieu et place du noeud de référence temporelle M_Ec, ou passer tous les noeuds i en mode dégradé.