JP2002542667A - データ伝送方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
ットワークにおいてデータメッセージを伝送する方法および装置に関する。また
、本発明は、特に、電力線によって相互に接続されたコンピュータの間のデータ
伝送方法および装置に関するものであるが、これに限定はされない。
ンピュータを相互に接続するバスと、を備えた動力車輌用データ処理機構を動作
させる方法が、米国特許第5,001,642号および第5,524,213号
に開示されている。
98号に詳細が開示されているCAN(controller area ne
twork:コントローラエリアネットワーク)というプロトコルに基づいて動
作する。
セージは、データネットワークに対してフレームの開始を通知するフレーム開始
部(1)と、ネットワークの2以上のノードがデータバスの使用に関して競合し
た際にメッセージの優先度を判断するための調停領域(2)と、を備えている。
モート伝送要求(RTR:remote transmission requ
est)ビット(4)と、を含んでいる;なお、後者は、データフレームにおい
て優性(dominant)であり、リモートフレームでは劣性(recess
ive)である(この意味は後述)。
RR:substitute remote request)ビットと、識別
子拡張(IDE:identifier extension)ビットと、を含
む29ビットの識別子であっても良い。SRRビットは、両方のバージョンのメ
ッセージを伝送するネットワーク上で、両方のメッセージが同じく11ビットの
識別子を有する場合に、上述のバージョンに優先権を与える。
(これは優性)とを区別する。
された識別子拡張ビットおよび予備ビット(r0)と、メッセージのデータ領域
(8)のバイト数を表わす4ビットのデータ長コード(DLC:data le
ngth code)部と、を含む制御領域(7)を有する。
ット(r0およびr1)と、データ領域(8)のバイト数を表わす4ビットのデ
ータ長コードと、を含む。データ領域(8)は0〜8バイトのデータを含む。
eck:循環的冗長度チェック)領域(9)は、メッセージの有意味部分に対し
て計算された15ビットのチェックサムを含み、エラー検出に使用される。この
CRC領域(9)に続いて、アクノリッジ(acknowledgement)
スロット(10)が存在する。
間内にアクノリッジビットを送信し、他方で、このメッセージを送信した装置は
、アクノリッジビットが存在することをチェックする。
;しかし、アクノリッジビットが検出されない場合には、その装置は、データフ
レームを再送信する。再送信に先だって、そのノードはエラーフレームを送信し
、次いで、再送信前に、フレームビット速度の8周期の間だけ待機する。
また、図1のフレームと共通の部分には、対応する参照符号に100を加えたも
のを付す。リモートフレームは、フレーム開始部101と、識別子103を含む
調停領域102と、制御領域107と、CRC領域109と、アクノリッジスロ
ット110と、を含む点においては、データフレームに類似している。
ットは、このフレームがリモートフレームであることを明示するために劣性とな
っている。
ある。たとえば、ノードAが、234に設定された調停領域(arbitrat
ion field)102を有するリモートフレームを送信した場合、ノード
Bが適切に初期化されていれば、同様に234に設定された調停領域(2)を有
するデータフレームを用いて応答できる。
ラーフレームを示す。エラーフレームは、或るノードが誤りを検出した際に送信
され、他の全てのノードに誤りを検出させる;それに伴い、これらもエラーフレ
ームを送信する。
また、エラーカウンタ方式によって、ノードがエラーフレームの送信を繰り返す
ことによりデータバス上のトラフィックを混乱させないようになっている。
あるように、ビット詰め込み規則(bit−stuffing rule)に違
反する)から成るエラーフラグ(20)と、劣性の8ビットを含むエラーデリミ
タ(21)と、を有する。
自身のエラーフラグを送信するための余地を提供する。
を使用しても良い。この過負荷フレームは、過度にビジーとなったノードから送
信される。
行ない得る速度が、ネットワークでデータ伝送するノード間の距離によって制限
されるという欠点がある。
動車内で測定された身体データが、その自動車内のデータバス内で伝送される場
合)には、大きな問題とはならない。
かなり離れた場所にあるコンピュータ間で大量のデータを伝送する場合)には、
データ伝送速度の観点から、上述の従来技術による構成が実用的でなくなること
もあり得る。
送できるに過ぎず、また、データフレーム当りのデータビット数を、最大距離の
メートル数にデータビット速度(ペイロード)を乗じた値で除した値が1.6と
云う値に限られる。
とする。
送する方法であって、前記メッセージの各々が、データメッセージの内容および
優先度の情報を表わすフレーム部と、伝送されるべきデータを表わすデータ部と
を備え
第1のデータ伝送速度で伝送されると共に、そのデータ部が前記第1のデータ伝
送速度以上の第2のデータ伝送速度で伝送されるように、データメッセージをバ
ス上に送信せしめるステップと、
ら判定される信号品質に応じて調節するステップと、を備えることを特徴とする
方法を提供する。
送する装置であって、前記メッセージの各々が、データメッセージの内容および
優先度の情報を表わすフレーム部と、伝送されるべきデータを表わすデータ部と
を備え、
に、そのデータ部が前記第1のデータ伝送速度以上の第2のデータ伝送速度で伝
送されるように、データメッセージをバス上に送信する手段及び、
定される信号品質に応じて調節する手段と、を備えることを特徴とする前記装置 を提供する。
速でありうる第2のデータ伝送速度で、データメッセージのデータ部を伝送する
ことにより、
れは、データメッセージ全体を第2の伝送速度で伝送する場合に起こるであろう
)ことなく、データ伝送速度を著しく向上できるという実に驚くべき発見に基づ
いている。
よる構成のペイロードは102.4まで向上し得る。
も有利なバランスが得られるような第1および第2のデータ伝送速度に、ネット
ワーク自身が自動的に調整することを可能にするという利点がある。
セージの受信を示すアクノリッジ信号をバス上に送信する。
、更なる前記データメッセージを送信することが好ましい。
をネットワーク上に伝送できるという利点が得られる。
が、更に好ましい。
更に好ましい。
エラーメッセージの生成頻度に応じて調節される。このような実施例では、信号
品質が、前記エラーメッセージの生成頻度によって判定されても良い。
応じて、第1および/または第2のデータ伝送速度が調節される。したがって、
信号品質は、受信メッセージの品質により判定される。
の受信信号強度のみにより、または、エラーを含むデータメッセージの受信頻度
と組合せて、調節されることが好ましい。
第1および/または第2のデータ伝送速度の調節を決定するプロセッサを構成し
ても良い。
構成することが好ましい。このコンピュータプログラムは、磁気記憶媒体、光学
的記憶媒体、半導体記憶媒体、等の何らかの適切な担持媒体上で供給されても良
く、または、ラジオ周波数搬送信号や光学的搬送信号等の通信担持媒体で供給さ
れても良い。
ることが好ましい。
るようにネットワークを構成することが可能となるという利点が得られる。
。
、例示であって、本発明を制約するものではない。
フレーム開始部201と、識別子203を含む調停領域202と、RTRビット
204と、代替リモート要求ビット205と、識別子拡張ビット206と、を備
える。
分と同様に機能するが、ただし、調停領203が、送信および受信のノードの識
別に関する情報と、データ領域208のサイズと、データ領域208に含まれる
データの伝送速度と、を含んでいても良い点で異なる。
)を含む制御領域207を更に有する;なお、データ長コードの第4ビットは、
データ領域208のサイズに関する情報を含んでいても良い。このデータ領域は
、従来技術における8バイトから増加させて2048バイトとしても良い。
領域207にあるデータの伝送速度の整数倍である場合には、この倍数を、制御
領域207の未使用のr0ビットおよびr1ビットにより設定しても良い。
速度は、典型的には10Kbit〜8Mbitである;ただし、これらのビット
速度は、個々のネットワークの構成に応じて任意に変更して良い。
ット速度を特定の値に設定し、次いで、伝送テスト中のエラーフレームの発生率
をモニタして、そのネットワークで最も信頼度が高くなるF1ビット速度および
F2ビット速度を決定しても良い。
しても良い。
成しても良く、また、これらの設定値を不揮発メモリに記憶し、装置を起動する
毎に再使用しても良い。
定操作を自動的に行なう下位レベルのデバイスドライバを使用していても良い。
反復実行することにより、このノードは、不揮発メモリに保持されているF1ビ
ット速度および F2ビット速度を、その時点の物理ネットワークの信号制御状
況に応じて、より高い値またはより低い値に更新することができる。
される。
別するために符号化されたいくつかのビットが含まれている。
トを、それらのビットおよびそれらのメッセージアドレスフィルタ(当業者には
明らか)と比較し、そのデータフレームがそれらに対して送信されたものかどう
かを判断する。
であるノードのみが、エラーなしで受信した際にメッセージをアクノリッジする
という状況を確保する。
なく適切なノードにエラーなしで受信されたことを判断しても良い。
た従来技術による構成では使用されなかった7つの値を有する(9〜F(16進
))。
イト数を表わすために使用できる。
で利用できる29ビットのいくつかを、所定のパターンで使用しても良い。
に用いても良い。
データ伝送速度F2が調停領域202および制御領域207のデータ伝送速度F
1の整数倍であることを示すために使用しても良い。
ビットのいくつかを、所定のパターンで使用しても良い。
5Aおよび5Bを参照すれば、図4に示したように、フレームヘッダおよびフレ
ームフッタはF1ビット速度で伝送される。
現在値を記憶した不揮発メモリ内のレジスタをチェックし、送信クロックは、全
てのフレームビットに対してこの値に設定される。
開始部201が開始した場合には、ステップ503でカウンタAが始動し、そう
でない場合には、送信装置はステップ502に戻る。
最終ビットに到達したかどうかが判定される。
クロックがF2ビット速度の現在値を記憶した不揮発メモリ内のレジスタをチェ
ックし、次いで、ステップ505で送信クロックがF2に設定される。
最終ビットの送信完了を検出した場合には、ステップ508で送信クロックが、
フレームのその他の部分用にF1にリセットされる。
フレーム終了部が送信されると共に、ステップ511で他のフレームを送信すべ
きかどうかが判断される。他のフレームを送信すべき場合には、処理はステップ
501に戻る。
テップ512でエラーフレームが送信され、ステップ513でF1ビット周期の
6倍だけ待機した後、処理はステップ501に戻る。
装置は開始すべき次の送信手続きを待つ;ステップ515で次の送信手続きが開
始した時点で、処理はステップ501に戻る。
理ネットワークの信号制御状況に応じて、より高い値またはより低い値に更新す
ることができるノードすなわちステーション用の装置の例を、図6を参照しなが
ら以下に説明する。
6に示した装置600を備える。装置600は、ネットワークノードの受信側に
存在する。
に対する複数の受信チャネル6041…604n(RXCH1…RXCHn)の
ネットワークを備える。本例では、各ノードが、異なる周波数を使用してデータ
メッセージを送信するマルチトーン送信装置を備えている。
In:received signal strength indicato
r)が各受信チャネル6041…604nから求められ、nチャネルのデマルチ
プレキサ(MUX608)に入力される。
8ビット以上のデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換器(ADC)6
10に入力される。nチャネルMUX608およびADC610はクロック信号
611に同期している。
12およびRSSIレジスタ614に供給される。判定ブロック612は、最大
のRSSIを有するチャネルを判定し、結果をチャネルセレクタ616に出力す
る。
る複数のシリアルデータビットストリーム6181…618nが、循環的冗長度
チェッカ(CRC:cyclic redundancy checker)6
201…620nの各々に入力される。
C領域で伝送される循環的冗長度(CR:cyclic redundancy
)ビットは、伝送データに対して、対応するCRC6201…620nで計算さ
れたCRビットと比較される。
は、これが、累算器622に保持されている対応する値から1以上を減算し、F
ALSE値の場合には加算する。
び6261…626nを通して送信される。累算器602はビットエラーレート
カウンタとして機能する。
エラーレジスタ628に供給される。
る。チャネルセレクタ616から供給された値に基づき[#1]、各チャネルに対す
る高いRSSIと低いBERの最良の組合せを探すことによりチャネル選択が為
される。
の1つをその出力端632に出力する。出力されたデータストリームは「最良デ
ータビットストリーム」634と呼ばれ、ノード装置600のベースバンドプロ
セッサ636に供給される。
プログラム可能な(インテリジェントな)装置、またはこれらの組合せ、等のプ
ロセッサ638を備える。プロセッサ638は、ソフトウエア、すなわちこのプ
ロセッサ用にプログラムされた指示、に従って、RSSIレジスタ614および
エラーレジスタ628の内容を逐次に読取る。
品質低下が起こる頻度を判定するために規則的に読み取られることが好ましい。
、F1、F2、および、データコード長(DLC)すなわち引き続くメッセージ
フレームで伝送されるバイト数、を決定する。
2、およびDLCを適応的に調節する。
を動作させるためのコンピュータプログラム制御の下で機能する。好適な一実施
例では、プロセッサに付随した半導体メモリ640に記憶される。
、等の他の適切な媒体に記憶されても良く、また、ラジオ周波数搬送信号や光学
的搬送信号等の通信担持媒体でプロセッサ638に伝送されても良い。
0が、アイ・ビー・エム社製パーソナルコンピュータ同等品(図示せず)のPC
I652スロットに挿入されている。フィールドプログラマブルゲートアレイ(
FPGA)654が、FPGA654に上述の機能を実行させるべくVHDLで
プログラムされた状態器と、上述のベースバンドプロセッサと、本実施例ではア
リゾナ・マイクロチップ社製PICI6C73であるマイクロコントローラ65
6と、を備えている。
614と、エラーレジスタ628と、を備える。PCIカード650は、外部信
号をPIC656およびFPGA654に接続するためのコネクタブロック65
8を備える。 以上は、0.35ミクロンCMOS ASIC上に構成されても良く、それが
好ましい。
添付した請求範囲に規定した本発明の範囲から乖離することなく様々な変更や修
正が可能であることは当業者には明らかであろう。
それらの組合せが包含されると共に、発明の請求範囲に関連するかどうかや本明
細書に述べた問題点の一部あるいは全てを改善するかどうかにかかわらず、本発
明の一般化も包含される。
用を記載した新たな請求項を追加することがあり得ることを断わっておく。
徴と組合せても良く、また、それぞれの独立クレームの特徴は、請求項の番号順
に限らず、適切な方法で組合せても良い。
ーフレームを示す図
換えを示すフローチャート
換えを示すフローチャート
ス上での少なくともさらに1つのステーションへの伝送により判定される信号品
質に応じて調節するステップと、を備えることを特徴とする前記方法を提供する
。
ス上での少なくともさらに1つのステーションへの伝送により判定される信号品
質に応じて調節する手段と、を備えることを特徴とする前記装置 を提供する。
Claims (33)
- 【請求項1】 バスによって相互に接続された複数のステーション間でデー
タメッセージを伝送する方法であって、 前記メッセージの各々は、データメッセージの内容および優先度の情報を表わ
すフレーム部と、伝送されるべきデータを表わすデータ部とを備え、 前記方法は、 前記ステーションの少なくも1つをして、その前記フレーム部が第1のデータ
伝送速度で伝送されると共に、そのデータ部が前記第1のデータ伝送速度以上の
第2のデータ伝送速度で伝送されるよう、データメッセージをバス上に送信せし
めるステップと、 前記第1および/または第2のデータ伝送速度を、前記バス上での伝送から判
定される信号品質に応じて調節するステップと、 を備えることを特徴とする方法。 - 【請求項2】 少なくも1つの更なるステーションをして、前記データメッ
セージの受信を示すアクノリッジ信号をバス上に送信せしめるステップ、を更に
備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 少なくも1つの前記ステーションをして、前記アクノリッジ
信号の送信に応答して更なる前記データメッセージを送信せしめるステップ、を
更に備えることを特徴とする請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】 アクノリッジ信号が受信されない場合には前記メッセージを
再送信するステップ、を更に備えることを特徴とする請求項2または3に記載の
方法。 - 【請求項5】 前記メッセージの再送信の前にエラーメッセージを生成する
ステップ、を更に備えることを特徴とする請求項4に記載の方法。 - 【請求項6】 前記第1および/または第2のデータ伝送速度を、前記エラ
ーメッセージの生成頻度に応じて調節するステップを更に備えることを特徴とす
る請求項5に記載の方法。 - 【請求項7】 エラーを含むデータメッセージの受信頻度を判定すると共に
、エラーを含むデータメッセージの受信頻度に応じて、第1および/または第2
のデータ伝送速度を調節するステップを更に備えることを特徴とする請求項1に
記載の方法。 - 【請求項8】 受信信号強度の判定とエラーを含むデータメッセージの前記
受信頻度との組合せにもとづいてデータメッセージの受信信号強度を判定して前
記第1および/または第2のデータ伝送速度を調節することを更に備えることを
特徴とする請求項7に記載の方法。 - 【請求項9】 前記フレーム部がメッセージの宛先のステーションを表わす
情報を含んでいることを特徴とする先行請求項の何れかに記載の方法。 - 【請求項10】 前記フレーム部が、対応するデータ部のサイズを表わす情
報を含んでいることを特徴とする先行請求項の何れかに記載の方法。 - 【請求項11】 前記第2のデータ伝送速度が前記第1のデータ伝送速度の
整数倍であることを特徴とする先行請求項の何れかに記載の方法。 - 【請求項12】 バスによって相互に接続された複数のステーション間でデ
ータメッセージを伝送する方法であって、添付図面の図4および5を参照して本
明細書に実質的に記載された方法。 - 【請求項13】 バスによって相互に接続された複数のステーション間でデ
ータメッセージを伝送する装置であって、前記メッセージの各々が、データメッ
セージの内容および優先度の情報を表わすフレーム部と、伝送されるべきデータ
を表わすデータ部とを備え、その装置は、 その前記フレーム部が第1のデータ伝送速度で伝送されると共に、前記データ
部が前記第1のデータ伝送速度以上の第2のデータ伝送速度で伝送されるように
、データメッセージをバス上に送信する手段と、 前記第1および/または第2のデータ伝送速度を、前記バス上での伝送から判
定される信号品質に応じて調節する手段と、 を備えることを特徴とする装置。 - 【請求項14】 データメッセージの受信に応答して前記バス上にアクノリ
ッジ信号を送信する手段を更に備えることを特徴とする請求項13に記載の装置
。 - 【請求項15】 データメッセージの受信に応答して更なる前記データメッ
セージを送信する手段を更に備えることを特徴とする請求項13または14に記
載の装置。 - 【請求項16】 アクノリッジ信号が受信されない場合にメッセージを再送
信する手段を更に備えることを特徴とする請求項13〜15に記載の装置。 - 【請求項17】 前記メッセージの再送信の前にエラーメッセージを生成す
る手段を更に備えることを特徴とする請求項16に記載の装置。 - 【請求項18】 前記第1および/または第2のデータ伝送速度を、前記エ
ラーメッセージの生成頻度に応じて調節する手段を更に備えることを特徴とする
請求項17に記載の装置。 - 【請求項19】 データメッセージがエラーを含むかどうかを判定する手段
を更に備えることを特徴とする請求項13に記載の装置。 - 【請求項20】 データメッセージがエラーを含むかどうかを判定する前記
手段が循環冗長度チェッカを備えることを特徴とする請求項19に記載の装置。 - 【請求項21】 エラーを含むデータメッセージの受信レベルを示す値を保
持するエラーレジスタと、 エラーを含まないと判定されたデータメッセージの受信に際しては前記値を減
じかつエラーを含むと判定されたデータメッセージの受信に際しては前記値を増
加させる手段と、 を更に備えることを特徴とする請求項20に記載の装置。 - 【請求項22】 データメッセージの受信信号強度を測定する受信信号強度
測定装置を更に備えることを特徴とする請求項13または19〜21の何れかに
記載の装置。 - 【請求項23】 受信信号強度を示す値を保持する信号強度レジスタを更に
備えることを特徴とする請求項22に記載の装置。 - 【請求項24】 前記第1および/または第2のデータ伝送速度を、前記エ
ラーレジスタの内容に応じて調節する処理手段を更に備えることを特徴とする請
求項21に記載の装置。 - 【請求項25】 前記第1および/または第2のデータ伝送速度を、前記信
号強度レジスタの内容に応じて調節する処理手段を更に備えることを特徴とする
請求項23に記載の装置。 - 【請求項26】 前記処理手段は、前記第1および/または第2のデータ伝
送速度を、前記エラーレジスタおよび前記信号強度レジスタの内容に応じて調節
するように構成されていることを特徴とする請求項24または25に記載の装置
。 - 【請求項27】 前記フレーム部がメッセージの宛先のステーションを表わ
す情報を含んでいることを特徴とする請求項13〜26の何れかに記載の装置。 - 【請求項28】 前記フレーム部が、対応するデータ部のサイズを表わす情
報を含んでいることを特徴とする請求項13〜27の何れかに記載の装置。 - 【請求項29】 前記第2のデータ伝送速度が前記第1のデータ伝送速度の
整数倍であることを特徴とする請求項13〜28の何れかに記載の装置。 - 【請求項30】 バスによって相互に接続された複数のステーション間でデ
ータメッセージを伝送する装置であって、添付図面の図6および7を参照して本
明細書に実質が記載された前記装置。 - 【請求項31】 プロセッサをして請求項1〜12の何れかに基づいて動作
せしめるべく構成するコンピュータプログラム手段を備えることを特徴とするコ
ンピュータプログラム。 - 【請求項32】 請求項31によるコンピュータプログラムを備えることを
特徴とするコンピュータプログラム担持媒体。 - 【請求項33】 磁気記憶媒体、光学的記憶媒体、半導体記憶媒体、または
通信担持媒体を備えることを特徴とする請求項32に記載のコンピュータプログ
ラム担持媒体。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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