JP2015524226A

JP2015524226A - 通信コントローラ

Info

Publication number: JP2015524226A
Application number: JP2015517715A
Authority: JP
Inventors: マルドメーラー，クリスチャン; ホフライト，トルステン
Original assignee: Renesas Electronics Europe Ltd
Current assignee: Renesas Electronics Europe Ltd
Priority date: 2012-06-18
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2015-08-20
Also published as: CN104541479B; CN104541479A; US9979620B2; US20150304192A1; EP2677692B1; WO2013189897A1; EP2677692A1

Abstract

通信コントローラ（２５）について記載する。通信コントローラは、第１および第２の通信チャネル（Ａ，Ｂ）を介してデータをやり取りし得る。第１のモードでは、第１の通信チャネルを介して送信されたデータは、第２の通信チャネルを介して復号されることができない。第２のモードでは、第１の通信チャネルを介して送信されたデータは、ループバック機能を提供するように第２の通信チャネルを介して復号可能である。

Description

発明の分野
本発明は、ＦｌｅｘＲａｙ通信コントローラなどの通信コントローラに関する。

背景
ＦｌｅｘＲａｙは、自動車用途で用いられる通信プロトコルである。ＦｌｅｘＲａｙは、ノード（または「電子制御ユニット」）が２つの独立した通信チャネルを介してシリアルバスネットワークを通じてデータをやり取りすることができるスケーラブルな、高速の（１０メガビット／秒まで）、決定性の、フォールトトレラントな通信システムを規定する。

各々のＦｌｅｘＲａｙノードは、通信コントローラと、物理インターフェースコンバータとを含んでいる。通信コントローラは、（アプリケーションソフトウェアを実行する中央処理装置の形態の）ホストとのインターフェースを扱い、シリアルデータストリームのフォーマット変換を行う。物理インターフェースコンバータは、シリアルデータストリームを物理リンクの要件に適合させる。

通信コントローラは、２つの主要なデータ経路、すなわち送信経路と受信経路とを含んでいる。送信経路は、ホストによって提供されたデータを符号化して、符号化されたデータを物理インターフェースコンバータに渡して送信するための機能を提供する。受信経路は、物理インターフェースコンバータが受信したデータを復号して、復号されたデータをホストに渡すための機能を提供する。

安全性関連のアプリケーションは、チェックを行って、インターフェースからシリアルバスまでを含むノードの全ての部分が正しく動作していることを保証する必要がある。これらのチェックは、電源投入中に、すなわちノードの通常動作が開始する前に、または通常動作中に行われ得る。通常動作が開始する前にチェックを行うことを本明細書では「電源投入時チェック」と呼び、通常動作中にチェックを行うことを本明細書では「モニタリング」と呼ぶ。

電源投入時チェックは、通常動作中に見られるテスト条件にできる限り近いテスト条件に基づいて最大機能カバレッジをテストしようとする（すなわち、最も幅広い範囲の機能をテストしようとする）。このようなチェックは、理想的には他のノードに見えないようにすべきである。すなわち、好ましくは、当該チェックの結果、ノードがデータを他のノードに送信することになってはならない。

シリアルインターフェースの電源投入時チェックのためにループバック機能が使用可能である。理想的には、通信コントローラの送信経路で生成されたデータは、ノード内で、同一の通信コントローラの受信経路にルーティングされるべきである。この状況では、送信経路および受信経路をそれぞれ「データソース」および「データシンク」と呼ぶ。しかし、ＦｌｅｘＲａｙにおけるループバック機能の使用は制限される。

ＦｌｅｘＲａｙは、半二重通信プロトコルである。したがって、既存のＦｌｅｘＲａｙ通信コントローラは、１つのチャネルを介してデータを物理インターフェースコンバータに渡し、同一のチャネルを介してデータを物理インターフェースコンバータから受信することができない。したがって、物理層コンバータを介した電源投入時チェックのためのループバックは、単に送信経路および受信経路を接続するだけでは実現されることができない。

これにもかかわらず、通信コントローラ内で特別なループバック論理回路を提供し、そのためある程度のループバックを提供することが可能である。しかし、ループバック機能によってチェックされる経路の範囲は制限される。例えば、ループバックは、通信コントローラの一部をカバーせず、物理インターフェースコンバータとの接続をカバーしない。

上記のように、ＦｌｅｘＲａｙにより、ノードは２つの通信チャネルを介してデータをやり取りすることができる。しかし、ＦｌｅｘＲａｙ通信コントローラは、一方のチャネルを介してデータを送信して、他方のチャネルを介して当該データを取り出すことはできない。

ループバック機能を提供する１つの方法は、第２の通信コントローラを設けることである。しかし、この構成は依然として最大機能カバレッジに及ばない。なぜなら、通常動作中に用いられるコントローラとは異なるコントローラが、電源投入時チェック中に用いられるからである。

第２の通信コントローラは、モニタリングにも使用可能である。しかし、第２の通信コントローラは、他のノードに見えない（すなわち、データを送信すべきでない）だけでなく、第１の通信コントローラの通常の機能に悪影響を及ぼすべきではないことを保証するように注意深く構成されるべきである。

概要
本発明の第１の局面によれば、第１および第２の独立した通信チャネルを介してデータをやり取りするための通信コントローラが提供される。第１のモードでは、第１の通信チャネルを介して送信されたデータは、第２の通信チャネルを介して復号されることができない。第２のモードでは、第１の通信チャネルを介して送信されたデータは、ループバック機能を提供するように第２の通信チャネルを介して復号可能である。

第１のモードは、通常動作モードであり得て、第２のモードは、専用のテストモードであり得る。

データは、データフレームおよび／または記号を備え得る。各データフレームは、巡回冗長コードを備える部分を含み得る。第１および第２の通信チャネルのための巡回冗長コードは、第１および第２の定数に依存して生成され得て、第１のモードでは、第１および第２の定数は異なっており、第２では、第１および第２の定数は同一である。

本発明の第２の局面によれば、ＦｌｅｘＲａｙ通信コントローラが提供される。第１のモードでは、第１の通信チャネルを介して送信されたデータは、第２の通信チャネルを介して復号されることができない。第２のモードでは、第１の通信チャネルを介して送信されたデータは、ループバック機能を提供するように第２の通信チャネルを介して復号可能である。

第１のモードでは、第１の通信チャネルは第１のフレーム巡回冗長コード（cyclic redundancy code：ＣＲＣ）初期化値を用い得て、第２の通信チャネルは第２の異なるフレームＣＲＣ初期化値を用い得る。第２のモードでは、第１の通信チャネルは第１のフレームＣＲＣ初期化値を用い得て、第２の通信チャネルは第１のフレームＣＲＣ初期化値を用い得る。

第１の通信チャネルはチャネルＡであり得て、第１の通信チャネルはチャネルＢであり得る。第１の通信チャネルはチャネルＢであり得て、第１の通信チャネルはチャネルＡであり得る。

第１のモードでは、通信コントローラは、ＦｌｅｘＲａｙに準拠して動作可能であり得る。第２のモードでは、通信コントローラは、ＦｌｅｘＲａｙに準拠して、または、ＦｌｅｘＲａｙに準拠せずに動作可能であり得る。

本発明の第３の局面によれば、シリアルバスとのインターフェースのための物理層コンバータと通信コントローラとを備える集積回路が提供される。物理層コンバータは、バスドライバを含み得る。シリアルバスは、ワイヤバスであり得る。

集積回路は、マイクロコントローラであり得る。マイクロコントローラは、少なくとも１つの中央処理装置をさらに備え得る。マイクロコントローラは、タイマおよび通信コントローラなどの周辺モジュールをさらに含み得る。

少なくとも１つの中央処理装置は、通信コントローラを第１のモードと第２のモードとの間で切り替えるように構成された中央処理装置を含み得る。

ここで、一例として、添付の図面の図５〜図７を参照して、本発明の特定の実施例について説明する。

ＦｌｅｘＲａｙ通信コントローラを含む従来のＦｌｅｘＲａｙ電子制御ユニットの概略ブロック図である。図１に示される従来のＦｌｅｘＲａｙ通信コントローラにおける限定された形態のループバックおよびループバックによってカバーされるチェック経路を示す図である。第１および第２のチャネルにおける符号化および復号化で用いられる第１および第２の巡回冗長コード（ＣＲＣ）初期化値を示す図である。２チャネルループバック機能を提供するように第１および第２のＦｌｅｘＲａｙ通信コントローラを含む従来のＦｌｅｘＲａｙ電子制御ユニットの概略ブロック図である。本発明に係るＦｌｅｘＲａｙ通信コントローラを含むＦｌｅｘＲａｙ電子制御ユニットの概略ブロック図である。第１および第２のチャネルにおける符号化および復号化で用いられる同一のＣＲＣ初期化値を示す図である。ＣＲＣ初期化値を選択して、当該ＣＲＣ初期化値をエンコーダおよびデコーダ回路に渡すための回路を示す図である。図７に示されるエンコーダおよびデコーダ回路をより詳細に示す図である。図５に示されるＦｌｅｘＲａｙ通信コントローラのためのチェック経路を示す図である。

特定の実施例の詳細な説明
以下の説明では、同様の部分は同様の参照数字によって示される。

従来のＦｌｅｘＲａｙ電子制御ユニット
図１を参照して、従来のＦｌｅｘＲａｙ電子制御ユニット１が示されている。電子制御ユニット１は、中央処理装置２と、バス３とを含み、バス３を通じて中央処理装置２はシリアルインターフェースユニット４と通信することができる。シリアルインターフェースユニット４は、各々が受信経路６と送信経路７とを備える第１および第２のチャネルＡ，Ｂを含む通信コントローラ５と、シリアルインターフェース９を駆動する物理インターフェースコンバータ８層とを備えている。

図２も参照して、制御ユニット１は、ループバックを可能にするために、受信経路６と送信経路７との間にループバック論理（図示せず）を備え得る。しかし、図２に示されるように、当該論理は、通信コントローラ５内で終了するチェック経路１０を提供する。したがって、通信コントローラ５の一部（ならびに、物理インターフェースコンバータ８との接続および物理インターフェースコンバータ自体）は、ループバックによってカバーされない。

大半のＦｌｅｘＲａｙ通信コントローラは、２つのチャネル、すなわちチャネルＡおよびチャネルＢを提供する。ＦｌｅｘＲａｙにより、pChannelsというパラメータを用いて３つのチャネル動作モード、すなわちpChannels＝Ａ：チャネルＡを用いたシングルチャネル通信、pChannels＝Ｂ：チャネルＢを用いたシングルチャネル通信、およびpChannels＝Ａ＆Ｂ：チャネルＡおよびＢを用いたデュアルチャネル通信を構成することができる。

デュアルチャネル動作が許可されるが、２つのチャネルは、一方のチャネルを介して送られたデータが他方のチャネルを介して受信および復号されることができないように、互いに独立して動作する。これは、符号化／復号化プロセスにおけるフレーム巡回冗長コード（ＣＲＣ）に基づいてフレームフィルタリングプロセスを通じて行われる。

フレームＣＲＣは、予め設定されたＣＲＣ多項式であるvCrcPolynomial（vCrcPolynomial＝cCrcPolynomial）と、初期化ベクトル（vCrcInit）とを用いて計算される。

図３に示されるように、チャネルＡについての初期化ベクトル１１であるvCrcInitは、vCrcInit［A］＝oxFEDCBAに設定される。チャネルＢについての初期化ベクトル１１であるvCrcInitは、vCrcInit［B］＝oxABCDEFに設定される。

安全性関連のアプリケーションのモニタリングのために、第２のＦｌｅｘＲａｙ通信コントローラが必要とされる。

図４を参照して、別の従来のＦｌｅｘＲａｙ電子制御ユニット１′が示されている。図４に示されるように、ユニット１′は、各々が第１および第２の送信経路６と第１および第２の受信経路７とを含む第１および第２のＦｌｅｘＲａｙ通信コントローラ５_１，５_２を含んでいる。図４に示されるように、第２の通信コントローラ５_２は、第１の通信コントローラ５_１の両方のチャネルを監視するために使用可能である。しかし、第２の通信コントローラ５_２は、第１の通信コントローラ５_１の１つの単一のチャネル、例えばチャネルＡのみを監視するために用いられてもよい。

第２の通信コントローラ５_２は、第１の通信コントローラ５_１の第１のチャネル（すなわち、チャネルＡ）におけるループバックチェックおよびモニタリングカバレッジを提供する。

第２の通信コントローラ５_２は、第１の通信コントローラ５_１の第２のチャネル（すなわち、チャネルＢ）におけるループバックチェックおよびモニタリングカバレッジを提供する。

ＦｌｅｘＲａｙ電子制御ユニット
図５を参照して、本発明に係るＦｌｅｘＲａｙ電子制御ユニット２１の実施例が示されている。

電子制御ユニット１は、中央処理装置２２と、バス２３とを含み、バス２３を通じて中央処理装置２２はシリアルインターフェースユニット２４と通信することができる。シリアルインターフェースユニット２４は、各々が受信経路２６と送信経路２７とを備える第１および第２のチャネルＡ，Ｂを含む通信コントローラ２５と、シリアルインターフェース２９を駆動する物理インターフェースコンバータ２８とを備えている。ＦｌｅｘＲａｙ電子制御ユニット２１は、ＦｌｅｘＲａｙ通信コントローラ２５を１つだけ含んでいる。

通信コントローラ２５は、一方のチャネル、例えばチャネルＡが通信に用いられ、他方のチャネル、すなわちチャネルＢが監視、例えばモニタリングおよびループバックチェックに用いられることができるように構成されている。したがって、第２の通信コントローラの必要性を回避することができ、そのためモニタリングおよびループバックチェック機能を可能にするＦｌｅｘＲａｙ電子制御ユニット２１の複雑さを減少させることができる。

前に説明したように、ＦｌｅｘＲａｙにより、３つのチャネル動作モード、すなわちpChannels＝Ａ、pChannels＝ＢおよびpChannels＝Ａ＆Ｂが可能になる。pChannels＝ＡまたはpChannels＝Ｂであるときの設定によって、監視機能が利用可能である。

図５は、制御ユニット２１を示す。制御ユニット２１では、通信コントローラ２５は、チャネルＡを介して通信することができ、すなわちチャネルＡが使用されるチャネルであり、チャネルＢを用いてチャネルＡを介した通信をモニタリングすることができる、すなわちチャネルＢが監視チャネルである。

図６も参照して、監視モードでは、監視チャネルは、同一のＣＲＣ計算規則、特に同一の初期化ベクトル３１を、使用されるチャネルとして用いる。したがって、監視チャネルは、監視のために別個の専用のＦｌｅｘＲａｙ通信コントローラを用いる場合と同様に、使用されるチャネルを介した全ての通信を復号することができる。

図６に示されるように、チャネルＡのＣＲＣ初期化値が両方のチャネルで用いられる。しかし、その代わりに、チャネルＢのＣＲＣ初期化値が両方のチャネルで用いられてもよい。

図７および図８も参照して、各チャネル（すなわち、チャネルＡおよびチャネルＢ）は、それぞれのエンコーダ／デコーダ３２を備えている。

コントローラ−ホストインターフェース３３は、それぞれの構成信号３４によって、各々のエンコーダ／デコーダ３２に与えられる初期化ベクトル３１を選択するためのスイッチ３５を制御する。

図８に示されるように、初期化ベクトル３１は、受信および送信回路２６，２７内のフレームＣＲＣ論理回路３６，３７に供給され、フレーム復号化およびフレーム符号化回路３８，３９をそれぞれ制御する。受信経路では、ＣＲＣシフトレジスタ４０がベクトル３１で初期化される。送信経路では、ＣＲＣシフトレジスタ４１が同一のベクトル３１で初期化される。いくつかの実施例では、受信および送信回路は、同一のＣＲＣ論理回路およびシフトレジスタを共有し得る。すなわち、受信回路および送信回路の両方の回路が同時にアクセスできるＣＲＣ論理回路およびシフトレジスタが１つだけ設けられ得る。

両方のチャネルのためのエンコーダ／デコーダ３２は、cCrcInit［A］（すなわち、oxFEDCBA）またはcCrcInit［B］（すなわち、oxABCDEF）であり得る同一の初期化値３１を用いる。したがって、監視チャネル（例えば、チャネルＡ）において用いられるエンコーダ／デコーダ３２は、使用されるチャネル、例えばチャネルＢのエンコーダ／デコーダ３２によって物理インターフェース２９に送信された及び物理インターフェース２９から受信されたビットストリームを復号することができる。

図９も参照して、監視チャネルは、チェック経路４２を介して、（物理層コネクタにおいて接続される）ＦｌｅｘＲａｙバスのアクティビティ、（通信コントローラ２５の送信インターフェースに接続される）送信経路、および（通信コントローラ２５の受信インターフェースに接続される）受信経路をモニタリングすることができる。利用可能なフィルタ機構を用いることによって、監視チャネルによって中央処理装置２２に提供される情報を制限することができる。監視チャネルが独立したデコーダ２２（図８）を有しているので、復号されたデータおよび復号状態は、独立した監視通信コントローラの受信側と同一である。

通信コントローラ２２を１つだけ備える制御ユニット２１は、監視モードにおいて、２つの通信コントローラを備える制御ユニットと同一のテストカバレッジを提供することができる。

特定の実施例では、制御ユニット２１は、ＦｌｅｘＲａｙ仕様外で動作するように特別なテストモードに切り替えられ得る。

本発明の特定の実施例では、ＦｌｅｘＲａｙ通信の機能を拡張して、実質的な追加のハードウェア、すなわち追加の通信コントローラを必要とすることなくシングルチャネルＦｌｅｘＲａｙクラスタのチャネル監視を行うことができる。安全上のアプリケーションでは、使用されるチャネルのビットストリームを監視するために通信コントローラの未使用のチャネルを用いることができる。これは、電源投入時セルフテストで使用可能であり、任意に通常動作中に使用可能である。

以上で説明した実施例に対して多くの変更がなされ得ることが理解されるであろう。
いくつかの実施例では、パラメータpChannelsは、２つの追加の値、例えばAsubおよびBsubを有するように拡張されてもよく、または新たなパラメータ、例えばpSupervisionが規定されてもよい。

特定の実施例では、制御ユニットは、チャネル監視に用いられない別の通信コントローラを含んでいてもよい。

Claims

第１および第２の独立した通信チャネルを介してデータをやり取りするための通信コントローラであって、前記通信コントローラは、第１のモードでは、前記第１の通信チャネルを介して送信されたデータが前記第２の通信チャネルを介して復号されることができず、第２のモードでは、前記第１の通信チャネルを介して送信されたデータがループバック機能を提供するように前記第２の通信チャネルを介して復号可能であるように構成される、通信コントローラ。
前記データは、データフレームを備える、請求項１に記載の通信コントローラ。
各データフレームは、巡回冗長コードを備える部分を含む、請求項２に記載の通信コントローラ。
前記第１および第２の通信チャネルのための前記巡回冗長コードは、第１および第２の定数に依存して生成され、前記第１のモードでは、前記第１および第２の定数は異なっており、前記第２では、前記第１および第２の定数は同一である、請求項３に記載の通信コントローラ。
ＦｌｅｘＲａｙ通信コントローラである、請求項１から４のいずれか１項に記載の通信コントローラ。
前記第１のモードでは、前記第１の通信チャネルは第１のフレームＣＲＣ初期化値を用い、前記第２の通信チャネルは異なる第２のフレームＣＲＣ初期化値を用い、前記第２のモードでは、前記第１の通信チャネルは前記第１のフレームＣＲＣ初期化値を用い、前記第２の通信チャネルは前記第１のフレームＣＲＣ初期化値を用いる、請求項５に記載の通信コントローラ。
前記第１の通信チャネルはチャネルＢであり、前記第２の通信チャネルはチャネルＡである、請求項６に記載の通信コントローラ。
前記第１のモードでは、前記通信コントローラは、ＦｌｅｘＲａｙに準拠して動作可能である、請求項５から７のいずれか１項に記載の通信コントローラ。
前記第２のモードでは、前記通信コントローラは、ＦｌｅｘＲａｙに準拠せずに動作可能である、請求項５から８のいずれか１項に記載の通信コントローラ。
請求項１から９のいずれか１項に記載の通信コントローラと、
シリアルバスとインターフェースをとるための物理層コンバータとを備える、集積回路。
前記シリアルバスはワイヤバスである、請求項１０に記載の集積回路。
少なくとも１つの中央処理装置をさらに備えるマイクロコントローラである、請求項１０または１１に記載の集積回路。
前記少なくとも１つの中央処理装置は、前記通信コントローラを前記第１のモードと第２のモードとの間で切り替えるように構成された中央処理装置を含む、請求項１２に記載のマイクロコントローラ。