JP2007501583A - 通信プロトコルに関するメッセージメモリ及び方法 - Google Patents

Abstract

メッセージメモリのメッセージオブジェクトメモリ（２）と物理メモリのセグメント（３）との間において柔軟な関連付けを備えるメッセージメモリ（１）。前記関連付けは、１つ又は複数のメモリセグメントが、記憶されるべき前記メッセージコンテンツの長さの関数としてクラスタを形成する設定を通して為される。

Description

本発明は、送信イベント毎に関して関連付けられたデータフィールドを備える識別可能なメッセージを転送する通信システムに関する。本発明は、特に、設定可能なデータフィールド長を備えるメッセージであるが、特定のシステム設計に関しては特定の値で規定されるメッセージの送信に関する。

通信インターフェイスの構造は、自動車工学において、すなわち、一般的に、分散型自動制御工学応用例に関して用いられるメッセージ送信システムから既知である。この種類のメッセージ送信システムに関して用いられるのは、例えば、ＣＡＮ（制御器エリアネットワーク）バスである。

図１は、プロトコル制御器と、ハードウェア・アクセプタンス・フィルタと、受信される及び送信されるべきメッセージオブジェクトに関して２つの領域に分割されるメッセージメモリと、ＣＰＵ（中央処理ユニット）インターフェイスと、ＣＰＵインターフェイス及びプロトコル制御器の間における制御信号及び監視信号又は状態信号に関する信号インターフェイス（状態／制御ライン）とを通常有するような従来技術による通信インターフェイスを示す。プロトコル制御器は、送信プロトコルに関して定められた通信手順に従うメッセージ送信を実現する。このことは、プロトコル制御器が、メディアアクセス制御に従う一方で、メッセージ構造及び符号化に関して均一な方式を示すメッセージ送信及び受信を制御することを意味する。メディアアクセス制御は、ＯＳＩ−７層モデルの第１（物理）層及び第２（データリンク）層の仕組みを有する。特定の応用例に関する、すなわちＣＰＵにおいて動作する特定のソフトウェアに関する受信されたメッセージデータは、ＣＰＵインターフェイスを介して利用可能にされる。加えて、アプリケーションは、データをＣＰＵインターフェイスを介して通信インターフェイスに転送し得、該データは、その後通信プロトコル（例えばＣＡＮバス）に従い送信される。メッセージメモリは、ＣＰＵ又はアプリケーションソフトウェアへの負荷を軽減するのに提供される。このことは、メッセージデータを送信する又はメッセージデータを受信及び記憶する目的に関して提供される多数のメッセージメモリ・オブジェクトを利用可能にする。

メッセージ自体又はコンテンツ自体は、追加的に送信される識別子（ＩＤ）を用いる又は到達の時刻（これは、例えばＴＤＭＡ（時間分割多重アクセス）システム）を用いることにより、特定の通信システムにおける受信時において識別及び区別可能である。これは、ＣＡＮ（ＩＳＯ標準規格１１８９８：１９９３（Ｅ）、１９９３年１１月の「Ｒｏａｄ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ、Ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｄｉｇｉｔａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ（ＣＡＮ）ｆｏｒ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」を参照）、Ｆｌｅｘｒａｙ（２００２年４月の「ＦｌｅｘＲａｙ Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ」、第２．０．２版、ＦｌｅｘＲａｙ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ：ｗｗｗ．ｆｌｅｘｒａｙ．ｃｏｍを参照）又はＴＴＰ／Ｃ（１９９９年７月の「ＴＴＰ／Ｃ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ」第０．５版、改訂０．１．２１版、ＴＴＴｅｃｈ Ｃｏｍｐｕｔｅｒｔｅｃｈｎｉｋ ＡＧ；ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｔｔｅｃｈ．ｃｏｍを参照）のような通信システムに関する。この種類の通信システムにおいて、非常に特定なメッセージのみを収容するメッセージオブジェクトは、メッセージメモリを用いて通信インターフェイスに提供され得る。任意選択なフィルタユニット（ハードウェア・アクセプタンス・フィルタ）は、メッセージオブジェクトにおける特別なメッセージ又はメッセージの群の表現すなわち記憶を扱う。この種類の構造は、「フルＣＡＮ」実装の名の下のＣＡＮシステムから既知である。同様に、１つ又は複数メッセージオブジェクトメモリは、送信装置に関して利用可能にされ得る。

メッセージオブジェクトを備える記載されたメッセージメモリは、送信プロトコルの仕様により規定される多数のデータバイトをサポートするメッセージ送信システムに関して既知であり、さもなければ、該メッセージメモリは、例えばＣＡＮメッセージが最大８バイトを含むという意味であるような１つの変更態様のみをわずかに認める程度にしかならない。

メッセージオブジェクトメモリは、特定のデータフィールド長を有するメッセージ送信システムに関して、これらのメモリが、最大データフィールド長を有するメッセージの記憶を常に可能にするように組織化される。これにより、特定の制限された数のメッセージオブジェクトメモリが、例えばＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）のような所与の物理メモリを用いて実現される。これにより、物理メモリへの論理的組織化の１：１の複製が行われる。物理メモリが８バイトの（ｋ＋１）個のフィールドに分割される場合、メッセージメモリも（ｋ＋１）個のフィールドを示す。したがって、メッセージオブジェクトメモリの数は、記載の従来のメッセージメモリに関しては固定の変数である。故に、メッセージオブジェクトメモリの数を拡張するには、物理メモリの拡張すなわち更に大きな又は追加的な物理メモリの使用が必要であり、したがって、一層の費用を生じさせることになる。

短いメッセージに関して、メッセージオブジェクトメモリと物理メモリとの間における固定された関連付けは、メッセージメモリにおいて過度な高メモリオーバーヘッドを維持することなく実現され得るが、尤も、短いデータフィールドを有するメッセージは、大きいデータ容量すなわち特定のデータフィールドを記憶する能力を備えるメッセージオブジェクトメモリに記憶される。

データフィールドの長さＬに関して、高い値範囲（Ｌ＞８バイト）を許可する通信システムを導入することにより、この概念の規定化されたオブジェクトサイズ及びオブジェクト量は、制限値を満足する。例えば、ＦｌｅｘＲａｙ通信プロトコルは、２００バイトを超えるまでの長さのデータフィールドを有するメッセージをサポートする。静的なセグメントに関するメッセージの長さは、ここにおいて、送信周期において設定可能であり、すなわち該長さは、特別な応用に関して０バイトと最大値との間において規定され得る。

先述の概念に従う実装は、規定の数のメッセージオブジェクトメモリを利用可能にする必要があり、メッセージオブジェクトメモリの各々は、論理的最大長のメッセージコンテンツの記憶をサポートしていた。しかし、特定の応用例に関して、例えば３２バイトのデータフィールドのみを用いて実際に動作するフレックスレイ・システムに関しては、これは、チップ実装が大量の未使用メモリを利用可能のままにし、したがって、価格／性能比率に関して最適状態以下であり得ることを意味する。極端に費用に敏感である自動車電子技術の応用分野において、このことは、受け入れられることではない。一方で、最大３２バイトを有するメッセージの記憶のみをサポートするチップ実装は、全ての応用領域に関して用いられ得ない。このことも、特定の製品に関する販売結果の低下に導き、したがって、目的とされるべきものではない。

したがって、本発明の目的は、１度の実装のみにより、利用可能なメッセージオブジェクトメモリの量及びサイズの点で異なる特定の要件を有する応用例に関して用いられ得るメッセージメモリを明らかにすることである。本発明の更なる目的は、前記メモリの使用を最適化する、論理的表現と物理メモリとの間における関連付けを規定する方法を明らかにすることである。

この目的は、本発明に従い、
−メッセージコンテンツの記憶に関するメッセージオブジェクトメモリの設定可能な数とこれらのデータ容量とに関する論理的／仮想的メモリ表現と、
−特定の数のセグメントに分割される物理メモリと
を備えるメッセージメモリであって、
個別のメッセージオブジェクトメモリの長さ、及び前記物理メモリのセグメントとの関連付けが設定可能であるような物理メモリと
によって達成される。この文脈において、設定可能（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ）とは、アプリケーションの動作時間の間にパラメータが規定されるということを意味する。

このメッセージメモリは、メモリの物理構造の基づき、プロトコル制御器すなわちＣＰＵによって用いられる制限された数の論理的／仮想的表現を利用可能にする。メッセージメモリは、これにより、特定のデータ容量を有する特定の数のメッセージオブジェクトメモリに分割される。物理的に存在するメモリにおいて当然常に再現可能である必要があるこの分割は、メッセージオブジェクトの数量とそのデータ容量とに関してアプリケーションにおける特定の使用のために最適化された設定が常に選択されるすなわち設定されることが可能であるように、柔軟に組織されるべきである。

これにより、メッセージオブジェクトメモリは、多重メモリセグメントのクラスタの形を取る。個別のセグメントの長さは、例えば８バイト長のように、可能な限り短い。８バイトより多い長さｏのメッセージコンテンツがアプリケーションにおいて転送される場合、対応する数ｐのメモリセグメントは、ｏバイト＜ｐ×８バイトであるように作成される。

既定の設定は、アプリケーションソフトウェアにおいて規定されることが好ましい。

１つのチップ実装に関して未使用なメモリが可能な限り最も少ないように維持されるので、メッセージオブジェクトメモリと物理メモリとの間の柔軟な関連付けが、メモリ容量の最適な活用を可能にする。これにより、数量及び長さに関して最適化されたメッセージオブジェクトメモリは、長さの設定が可能なデータフィールドを備える通信プロトコルに関するシステムの動作時間において利用可能にされる。この文脈において、最適化とは、物理メモリが可能な限り効率的に利用されること、すなわち可能な限り最も少ない空きセグメントのみが存在するということを意味する。

論理的／仮想的メモリ表現の設定は、メモリ位置の論理的アドレスを物理的アクセスアドレスに変換するアドレス処理ユニットにより引き受けられる。

したがって、種々異なる変換アルゴリズム又は手順が用いられ得る。設定の選択肢の柔軟性がメッセージオブジェクトの数量及びメモリ容量（すなわちデータフィールド長）が比例的に且つ２の指数でのみ設定され得るという意味で制限される場合、アドレス変換は、以下の実施例において示されるような、簡単な移動演算によって（設定可能な数のアドレスビットによって）実現され得る。

更に、メッセージオブジェクトメモリの開始アドレスを指示する指示子配列（アドレス指示子を有するメモリフィールド）の使用、すなわちセグメント化されたアドレス処理のような、より柔軟なアドレス変換の仕組みは、メッセージメモリの更なる柔軟なセグメント化、すなわち論理的／仮想的メモリ表現と物理メモリとの間の更なる複雑な関連付けを可能にし得る。アドレス変換手順の選択は、設定柔軟性に関する所与の要件と同様に回路実現化とこれに関連する費用との必要な複雑性を踏まえて、異なるアプリケーションと整合していなければならない。

更に、本発明の目的は、
−メッセージコンテンツの記憶に関して設定可能な数のメッセージオブジェクトメモリ及びこれらメモリのデータ容量に関する論理的／仮想的メモリ表現と、
−特定の数のセグメントに分割される物理メモリと
を備えるメッセージメモリに関する論理的表現と物理メモリとの間の関連付けを規定する方法であって、
・メッセージコンテンツのバイト長を決定するステップと、
・メッセージオブジェクトメモリを形成するクラスタ毎のメッセージセグメントの数をメッセージコンテンツのバイト長の関数として選択するステップと
を備える方法を用いることで達成される。

メッセージコンテンツの長さの決定は、オフラインで又は代わりにオンラインで行われ得る。この場合、オフラインとは、論理的表現と物理メモリとの間の関連付けが、アプリケーションソフトウェアのプログラミング時において、メッセージメモリに関して既知であり、メッセージのデータフィールド長さに一致するということを意味する。メッセージオブジェクトメモリの数及びデータ容量は、演繹的に既知である。この場合のオフラインとは、通信インターフェイスにおけるメッセージのデータフィールド長が、通信の発生を監視することによってシステムの動作時間におけるまで確立されずにいて、メッセージメモリに関して論理的表現と物理メモリとの間における関連付けを規定することによって、データフィールド長が、これに一致させられることを意味する。

本発明に従う通信システムは、安全性関連処理を制御するための、自動車分野における応用例において用いられることが好ましい。

本発明は、本発明が制限されない図面に記載の実施例を参照にして更に説明される。

図２は、論理的／仮想的メモリ表現２と物理メモリ３との間において柔軟な関連付けを備えるメッセージメモリ１の設定の例を示す。物理メモリ３は、（ａ＋ｂ＋２）×８バイトの構造を有する。メッセージオブジェクトメモリの最大数は、
ｉ）送信方向：８バイトのデータフィールドを有する（ａ＋１）個のメッセージオブジェクトメモリ
受信方向：８バイトのデータフィールドを有する（ｂ＋１）個のメッセージオブジェクトメモリ
である第１設定ｉ）を示す。

送信プロトコルがメッセージの交換に関してより大きなデータを用いる場合、物理メモリ３がより大きなクラスタに分割されるので、利用可能なメッセージオブジェクトメモリの数は小さくなる。第２設定ｉｉ）は、
ｉｉ）送信方向：３２バイトのデータフィールドを有する（ｍ＋１）個のメッセージオブジェクトメモリ
受信方向：３２バイトのデータフィールドを有する（ｎ＋１）個のメッセージオブジェクトメモリ
である一例を示し、ここで、ｍ＜ａ及びｎ＜ｂである。

第３設定ｉｉｉ）は、
ｉｉｉ）送信方向：６４バイトのデータフィールドを有する（ｘ＋１）個のメッセージオブジェクトメモリ
受信方向：６４バイトのデータフィールドを有する（ｙ＋１）個のメッセージオブジェクトメモリ
であるような更なる一例として示され、ここで、ｘ＜ｍ＜ａ及びｙ＜ｎ＜ｂである。

物理メモリ３は、例えば、外部メモリ又は「オンチップ」メモリであり得る。ＣＰＵインターフェイスＣＰＵ＿ＩＦ及びプロトコル制御器ＰＣの両方は、メッセージメモリ１の論理的／仮想的表現２を介して物理メモリ３にアクセスする。

アルゴリズムは、メッセージのデータフィールドのサイズに応じて、適切な設定を選択する。論理的メモリ表現２の設定及び変換手順は、例を参照にして、３つの設定の例ｉ）、ｉｉ）及びｉｉｉ）に関して以下に説明される。例は、物理メモリ３の以下の特性である、
−容量は２５６バイトであることと、
−アドレス処理は、バイト指向的及び上昇的であり、アドレス領域は、バイナリ表記で与えられ、００００００００_２…１１１１１１１１_２であることと、
−物理アドレスは、ｐｈｙａｄｒに省略されることと
に基づく。

そして論理的メモリ２の設定は、設定の例に関して以下の様に
ｉ）３２×８バイト、すなわち８バイトのデータ容量を有する３２個のメッセージオブジェクトメモリ（Ｎ０−Ｎ３１）
ｉｉ）８×３２バイト、すなわち３２バイトのデータ容量を有する８個のメッセージオブジェクトメモリ（Ｎ０−Ｎ７）
ｉｉｉ）４×６４バイト、すなわち６４バイトのデータ容量を有する４個のメッセージオブジェクトメモリ（Ｎ０−Ｎ３）
となる。

メッセージオブジェクトメモリのデータ容量は、特定の長さのデータフィールドを記憶する能力である。

変換手順は、以下の様である。
物理アドレスｐｈｙａｄｒは、メッセージオブジェクトＭＯ及びデータバイトＤＢの２つの部分からなり、ｐｈｙａｄｒ＝ＭＯ｜ＤＢであり、
ここで、
ＭＯａｄｒ：メッセージオブジェクトメモリの論理的アドレス（０００００_２−１１１１１_２）
ＤＢａｄｒ：メッセージオブジェクトメモリにおける論理的、相対的バイトアドレス（００００００_２−１１１１１１_２）
である。

ＭＯａｄｒ及びＤＢａｄｒに関して、実装において選択されるべきアドレスビットの数は、様々な調整可能な設定から導出し得るアドレス空間の最大上限によってこの設定例に関して決定される。所与の設定例において、ＭＯａｄｒを表すのに５ビットが必要とされ、ＤＢａｄｒを表すのに６ビットが必要とされる。

物理アドレスｐｈｙａｄｒは、以下の様な設定例に関して、対応する移動演算又はビット選択に従い２つの構成要素ＭＯ及びＤＢから構成され、
ｉ）ＭＯは、５ビット（ＭＯａｄｒの最下位桁５ビット）を有する
ＤＢは、３ビット（ＤＢａｄｒの最下位桁３ビット）を有する
例：メッセージオブジェクト４、データバイト０：ＭＯａｄｒ＝００１００_２、ＤＢａｄｒ＝００００００_２
＞＞ＭＯ＝００１００_２、ＤＢ＝０００_２；ｐｈｙａｄｒ＝００１００｜０００_２
ｉｉ）ＭＯは、３ビット（ＭＯａｄｒの最下位桁３ビット）を有する；
ＤＢは、５ビット（ＤＢａｄｒの最下位桁５ビット）を有する；
例：メッセージオブジェクト７、データバイト３１：ＭＯａｄｒ＝００１１１_２、ＤＢａｄｒ＝０１１１１１_２
＞＞ＭＯ＝１１１_２、ＤＢ＝１１１１１_２；ｐｈｙａｄｒ＝１１１１１｜１１１_２
ｉｉｉ）ＭＯは、２ビット（ＭＯａｄｒの最下位桁２ビット）を有する；
ＤＢは、６ビット（ＤＢａｄｒの最下位桁６ビット）を有する；
例：メッセージオブジェクト３、データバイト６３：ＭＯａｄｒ＝００１１１_２、ＤＢａｄｒ＝１１１１１１_２
＞＞ＭＯ＝１１_２、ＤＢ＝１１１１１１_２；ｐｈｙａｄｒ＝１１｜１１１１１１_２
となる。

有利な点は、メッセージメモリ１へのプロトコル制御器ＰＣの又はＣＰＵインターフェイスＣＰＵ＿ＩＦのアクセスは、同じアドレスタプル（ＭＯａｄｒ、ＤＢａｄｒ）を用いた設定とは独立して、常に論理的／仮想的メモリ表現２を介して行われ得る。

提案された設定可能なメッセージメモリ１は、送信および受信バッファの両方として用いられ得る。どちらが特定のメッセージオブジェクトメモリに対するメッセージの配置を決定するかは、従われるフィルタ処理手順とは独立している。

代替的に、メッセージオブジェクトメモリに関する状態情報及び制御情報は、
ａ）スケーラブルなメッセージオブジェクトメモリの一部として見なされ得る、又は
ｂ）例えばレジスタフィールドにおいて、個別に記憶され得る。

代替案ａ）及びｂ）は、メッセージ情報のこの部分に関するハードウェア実現部によってサポートされるべきアクセスモードに依存する。

基本粒度（ｂａｓｉｃ ｇｒａｎｕｌａｒｉｔｙ）すなわちメッセージオブジェクトメモリのデータ容量に関する設定可能インクリメント、及びメッセージオブジェクトメモリの最小サイズは、一般的なアプリケーション要件、利用可能な物理メモリ構造（アドレス処理可能性、ブロックアクセス）、及び論理的メモリから物理的メモリへのアドレス変換に関する所望の又は許容できる複雑性に応じて選択され得る。

図１は、従来技術による通信インターフェイスを示す。 図２は、メッセージオブジェクトメモリと物理メモリとの間において柔軟な関連付けを備えるメッセージメモリの設定の例を示す。

Claims (5)

1. −メッセージコンテンツの記憶に関する設定可能な数のメッセージオブジェクトメモリ及びこれらのデータ容量のための論理的／仮想的メモリ表現と、
   −特定の数のセグメントに分割される物理メモリと
   を備えるメッセージメモリにおいて、
   個々の前記メッセージオブジェクトメモリの前記データ容量と、前記物理メモリの前記セグメントとの関連付けとが設定可能である
   ことを特徴とするメッセージメモリ。
2. 請求項１に記載のメッセージメモリにおいて、メッセージオブジェクトが多重メモリセグメントのクラスタの形を取ることを特徴とするメッセージメモリ。
3. 請求項１又は２の何れか一項に記載のメッセージメモリにおいて、既定の設定が、アプリケーションソフトウェアにおいて規定されることを特徴とするメッセージメモリ。
4. −メッセージコンテンツの記憶に関する複数のデータフィールドを有するメッセージオブジェクトメモリに関する論理的／仮想的メモリ表現と、
   −特定の数のセグメントに分割される物理メモリと
   を備えるメッセージメモリに関して論理的表現と物理メモリとの間の関連付けを規定する方法において、
   ・メッセージコンテンツのバイト長を決定するステップと、
   ・メッセージオブジェクトメモリを形成するクラスタ毎のメモリセグメントの数を前記メッセージコンテンツの前記バイト長の関数として選択するステップと
   を特徴とする方法。
5. 請求項１ないし３の何れか一項に記載のメッセージメモリの、自動車分野における又はデータ処理における応用例においての使用。

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