JP4601456B2 - データ処理モジュール及びその受信メッセージの格納位置決定方法 - Google Patents

Description

本発明は、データ処理モジュール及びその受信メッセージの格納位置の決定方法に関する。

近年、通信プロトコルとして、マルチマスタの通信プロトコルが注目されている。マルチマスタのプロトコルでは、バスが解放されているとき、バスに接続されている複数の通信ノードのいずれもがデータをバス上に送信することができ、システムの柔軟性が高い等の特徴を持っている。このようなマルチマスタの通信プロトコルとして、自動車内のＥＣＵ（電子制御ユニット）間のシリアル通信プロトコルとして用いられている、特開昭６１−１９５４５３号公報に記載されたマルチマスタのＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ、以下、ＣＡＮという）プロトコル（ＩＳＯ１１８９８、ＩＳＯ１１５１９シリーズで規格化）が知られている。このようなマルチマスタの通信プロトコルは、通信ノードの増減が簡単にできる等システムの柔軟性が高いため、上記した自動車分野に止まらず、ＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）、船舶、医療機器といった分野の通信プロトコルとしても有望視されている。

図７は、通信ノードとしてのＣＡＮの概略構成を表した図である。サブネットワークを構成するＣＡＮバス（図示せず）に接続されるＣＡＮトランシーバ６０を有するＣＡＮモジュール１１、１ｎ、１６を接続することが可能となっており、各ＣＡＮモジュール１１、１ｎ、１６がＣＰＵ Ｉ／Ｆ（インタフェース）４０を介して、メッセージを送受信することが可能となっている。また、図７のＣＡＮモジュール１９は、メッセージの受信のみを行うことが可能となっている。
特開昭６１−１９５４５３号公報

ＣＡＮプロトコルでは、特許文献１の３４頁右上欄５）−３ データ交換ＤＰＲＡＭ以下に示されたとおりメッセージを受信した場合、メッセージの優先度を取得するため受信サーチプロセスが行われる。また、メッセージ送信に先だっては、送信候補メッセージを決定する送信サーチプロセスが行われる。そして、同３５頁左下欄５）−３．６ 探索プロセス及び同公報図２０に示されたとおり、メッセージバッファの探索は、分割不可能な動作として実施される。

図８は、従来技術を示す一例として、上述した受信サーチを実現するための構成と動作を説明するための図である。図８に示されたとおり、受信メッセージに適合するアドレスを得るためにＣＡＭ（Ｃｏｎｔｅｎｔ Ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ Ｍｅｍｏｒｙ）マクロが用いられている。ＣＡＭは、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）モードでは、アドレスを入力すると、内容である識別子（ＩＤ）を出力し、ＣＡＭモードでは、内容である識別子（ＩＤ）を入力すると、その識別子（ＩＤ）が格納された先頭アドレスを出力する。例えば、図９のように動作し、ＣＡＭに識別子（ＩＤ）を入力することにより、次クロックで該当するＣＡＭ上のアドレスを得、さらに、所定値ｋを乗ずることによって、メッセージバッファの各メッセージの先頭アドレスを割り出すことができる。

また、従来技術では更にメッセージバッファを構成するＲＡＭマクロが必要であり、上記ＣＡＭから得たアドレスからメッセージバッファのメッセージの先頭アドレスを用いて実際のデータの読み書きをしていた。

このように、従来の受信サーチ用アドレス生成処理を実現するため構成では、ＣＡＭマクロと、ＲＡＭマクロの２つのハードマクロが必要である。このうちのＣＡＭマクロは、図８に示されたとおり、高速に（１クロックで）アドレスを出力することを可能とするものであり、そのために、内部に膨大な組合せ回路を設ける必要があり、また、回路面積規模も大きくならざるを得ないという事情がある。従って、従来技術には、上記ＣＡＭを必要とすることにより、開発期間の長期化、回路レイアウトの自由度の制約、回路面積規模の巨大化といった潜在的な問題点があった。

本発明の第１の視点によれば、上述したＣＡＮに代表されるマルチマスタ方式のネットワークに接続されたデータ処理モジュールにおいて、上記ＣＡＭマクロを用いずに、受信サーチに必要なアドレスを生成することによって受信サーチ処理を実行する受信メッセージの格納位置の決定方法が提供される。この方法によれば、データ処理モジュール（ＣＡＮモジュール）のメッセージハンドリング部は、メッセージバッファ上に所定間隔で並んだバッファの各先頭位置を特定する上位アドレスと、受信メッセージと各バッファの照合に必要な情報が格納された位置を示す下位アドレスとを別個に生成し、これら上位アドレスと下位アドレスを用いてメッセージバッファに格納された内容を読み出し、受信メッセージの識別子（ＩＤ）と比較する。上記アドレス生成と比較処理を繰り返し、メッセージバッファのすべてのバッファとの照合が完了した段階で、前記受信メッセージの格納位置として、識別子（ＩＤ）が一致したバッファの上位アドレスが読み出し可能に保持される。

また、本発明の第２の視点によれば、上述したＣＡＮに代表されるマルチマスタ方式のネットワークに接続されたデータ処理モジュールにおいて、上記ＣＡＭマクロを用いずに、送信サーチに必要なアドレスを生成することによって送信サーチ処理を実行する送信候補メッセージの決定方法が提供される。この方法によれば、データ処理モジュール（ＣＡＮモジュール）のメッセージハンドリング部は、メッセージバッファ上に所定間隔で並んだバッファの各先頭位置を特定する上位アドレスと、各バッファの識別子（ＩＤ）の基本部分（ＭＩＤＬ）と拡張部分（ＭＩＤＨ）の格納位置を示す下位アドレスを別個に生成し、これら上位アドレスと下位アドレスを用いてメッセージバッファに格納された内容を読み出し、識別子（ＩＤ）を比較する工程と、を繰り返す。メッセージバッファのすべてのバッファの比較が完了した段階で、送信候補メッセージを示す情報として、最も優先度の高い前記識別子（ＩＤ）が与えられたバッファの上位アドレスが読み出し可能に保持される。

また、本発明の第３の視点によれば、上述の受信メッセージの格納位置の決定方法、及び、送信候補メッセージの決定方法を実施するために適した構成、回路構成を備えたデータ処理モジュールが提供される。

本発明によれば、ＣＡＭマクロを備えることに伴う開発期間の長期化、回路レイアウトの自由度の制約、回路面積規模の巨大化といったデメリットを解消することが可能となる。

続いて、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施の形態に係るＣＡＮモジュール（データ処理モジュール）とＣＰＵ５１、ＲＡＭ５２、周辺回路５３を１チップで構成したＣＡＮデバイス１００の概略構成を表した図である。例えば、周辺回路５３は、Ｉ／Ｏ回路を含み、ＣＡＮデバイス１００の外部に設けられた各種センサ及び表示装置と接続され外部と内部との間のインターフェースを行い、ＣＰＵ５１は、各種センサからのデータをＩ／Ｏを介して取り出すと共にＲＡＭを利用して所望の処理を実行してメッセージバッファに書き込む処理及びメッセージバッファに書き込まれたメッセージを取り出し所望の処理を実行した後Ｉ／Ｏを介して外部に接続された表示装置にデータを送信する処理等を行う。

ＣＡＮモジュールは、メッセージハンドリング部２と、メッセージバッファ３と、ＣＡＮプロトコル送信層４、マスクセット５を備えている。メッセージハンドリング部２は、図２に示したとおり、それぞれ回路で構成されたアドレス生成部２０、比較器２３、送信候補番号レジスタ、その他図示しない送信サーチ用のアドレス生成部や比較器を含んで構成される。

アドレス生成部２０は、メッセージバッファに格納された各メッセージの先頭アドレスを示す上位アドレスを生成するメッセージ番号カウンタ２１と、識別子（ＩＤ）や使用するマスクセット等を示すバッファタイプ等を含んだ制御情報の値（ＭＣＴＲＬ）のうち受信サーチで用いられる項目の格納位置に相当する下位アドレスを生成する詳細カウンタ２２を含んで構成されている。該構成にてメッセージハンドリング部２は、受信したメッセージの識別子に従ってメッセージバッファ３の適当な位置に該メッセージをストアする処理や、メッセージバッファ３にストアされた送信要求メッセージの識別子に従って次送信候補フレームとして送信する送信候補メッセージの番号を送信候補番号レジスタ２５にセットする処理等を行う。

メッセージバッファ３は、メッセージ優先度を表す識別子（ＩＤ；基本部分（ＭＩＤＬ）と拡張部分（ＭＩＤＨ）とから構成される）、送信要求メッセージであるか否かやメッセージ本文長を指定するコントロールフィールド（制御情報）、メッセージ本文の順で所定数のメッセージをバッファ可能となっている。図３は、ｎ個のメッセージをバッファ可能なメッセージバッファの構成を表したものであり、上位アドレス（＃ｍ）を指定して対応するメッセージ番号のバッファを特定可能であり、また、上位アドレス（＃ｍ）と下位アドレス（ｘｘ、ｙｙ、ｚｚ）とを組み合わせることで、任意のバッファの下位アドレスに対応する項目を読み出すことが可能となっている。

ＣＡＮプロトコル送信層４は、ＣＡＮプロトコルに従ってＣＡＮトランシーバとデータの送受信を行う。マスクセット５は、メッセージの所定部分（例えばＩＤの一部）をマスクする際に用いられ、例えば、ＩＤが２進数４ビットのデータであるとして、０〜３１個のバッファのｎ番目のバッファに識別子（ＩＤ）の１１００が割り振られていた場合において、上位２ビットにマスクをかけることによって１１００以外に００００、０１００、１０００を有するメッセージが同バッファに格納されることになるよう用いられる。

図４は、本実施の形態に係るサーチ処理の流れを表した図であり、図５は、その詳細を説明するための図である。図４を参照すると、ＣＡＮモジュールのメッセージハンドリング部２は、メッセージバッファ３のｎ番目のバッファからサーチを開始すべく、メッセージ番号カウンタ２１により上位アドレス（例えばアドレスの上位５ビット）を生成する（ステップＳ００１）。また、メッセージハンドリング部２は、詳細カウンタの値を所定の読み出しスタート位置にセットする。

続いて、メッセージハンドリング部２は、詳細カウンタ２２により、次に読み出す比較項目の下位アドレス（例えばアドレスの下位２ビット）を生成する（ステップＳ００２）。下位アドレスは、メッセージバッファ上の格納順序に従って、現カウンタ値に所定値を加えることによって生成され、例えば、識別子（ＩＤ）の拡張部分（ＭＩＤＨ）、バッファタイプ、識別子（ＩＤ）の基本部分（ＭＩＤＬ）の順で生成される。

続いて、メッセージハンドリング部２は、比較器２３により、前記上位アドレスと下位アドレスを組み合わせたアドレス（＃ｍ＋ｘｘ、＃ｍ＋ｙｙ、＃ｍ＋ｚｚ等）で指定されるバッファの特定の位置の内容を読み出し比較する（ステップＳ００３）。

続いて、メッセージハンドリング部２は、下位アドレスが所定値に達しているか否かを判定し、所定値（カウンタエンド値）に達していない場合は、更にカウンタ値を進めるべく、ステップＳ００２に戻る（ステップＳ００４のＮＯ）。例えば、上述のように、識別子（ＩＤ）の拡張部分（ＭＩＤＨ）、バッファタイプ、識別子（ＩＤ）の基本部分（ＭＩＤＬ）の順で比較を行う場合であれば、現在の下位アドレスが識別子（ＩＤ）の拡張部分（ＭＩＤＨ）、バッファタイプであれば、ステップＳ００２に戻って、詳細カウンタが進められる。

一方、下位アドレスが所定値（カウンタエンド値）に達している場合は、ステップＳ００５に進み、上位アドレスが所定値（メッセージ番号＝０）に達したか否かを判定する(ステップＳ００５)。ここで、上位アドレスが所定値（メッセージ番号＝０）に達していない場合は、メッセージバッファ３のすべてのバッファの比較が終っていないため、ステップＳ００１に戻って、次のバッファが読み出し可能となるよう、上位カウンタのカウントダウン処理を実行する（ステップＳ００５のＮＯ）。

そして、上位アドレスが所定値（カウンタエンド値）に達した場合は、メッセージバッファ３のすべてのバッファの内容との比較処理が完了したことになり（ステップＳ００５のＹＥＳ）、受信メッセージを格納すべき位置として、比較器２３に残された上位アドレスが保持される（ステップＳ００６）。

図５は、上記した受信サーチにおいて、例えば、受信メッセージの識別子（ＩＤ）と、ｐ（ｎ≧ｐ≧０）番目のバッファの識別子（ＩＤ）が一致した場合の動作を表したタイミングチャートである。同図に示されたとおり、メッセージ番号カウンタが一つ進むと、各バッファに対して必要な箇所を読み出すべく、詳細カウンタが進められ、その都度比較が行われる。そして、メッセージバッファのすべてのバッファの比較が終わった段階で、最終的に残ったメッセージ番号の上位アドレス(メッセージ番号カウンタ値)が保持される。

以上のとおり、上位カウンタと、更に必要な部分だけを読み出すための下位カウンタを組み合わせる構成としたことにより、ＣＡＭを用いずに、また、不要な項目を読み出すなどの冗長なアクセスを発生させない受信サーチが実行可能となる。

なお、図５と図９とを対比すると、本実施の形態の方が従来のＣＡＭを用いた構成より高速ではないことになるが、それでもこの種の通信マクロに要求される速度を十分に満たしているうえ、よりコンパクトな回路面積で受信サーチを実行できるという利点がある。換言すれば、従来のＣＡＭを用いた構成は、必要以上の回路を要する構成であり、それによって得られるメリットも、必要以上の高速性に過ぎなかったともいえる。

同様の仕組みは、送信候補メッセージを決定するための送信サーチにも等しく適用可能である。以下、上述した受信サーチに係る実施の形態において、既に説明した事項と重複する部分は省略して、本発明を送信サーチに適用した第２の実施の形態について説明する。図６は、本実施の形態に係るメッセージハンドリング部の詳細構成を表した図である。図６を参照すると、メッセージハンドリング部２は、それぞれ回路で構成されたアドレス生成部２０、比較器２３、送信候補番号レジスタ２５、その他図示しない受信サーチ用のアドレス生成部や比較器を含んで構成される。また、メッセージバッファ３の各バッファには、ＴＲＱフラグを格納する送信要求レジスタ（ＴＲＱレジスタ）３１が設けられ、送信メッセージが保持されているか否かを識別可能となっている。

アドレス生成部２０は、メッセージバッファに格納された各メッセージの先頭アドレスを示す上位アドレスを生成するメッセージ番号カウンタ２１と、送信サーチで用いられる識別子（ＩＤ）の基本部分（ＭＩＤＬ）と拡張部分（ＭＩＤＨ）の格納位置に相当する下位アドレスを生成する詳細カウンタを含んで構成されている。

上記構成によって、ＣＡＮモジュールのメッセージハンドリング部２は、上述した受信サーチの流れと同様、メッセージバッファ３のｎ番目のバッファからサーチを開始すべく、ＴＲＱフラグにて送信メッセージを識別しながら、メッセージ番号カウンタ２１により上位アドレスを生成し（図４のステップＳ００１）、次いで、詳細カウンタ２２により、次に読み出す比較項目の下位アドレスを生成し（図４のステップＳ００２）、これら上位アドレスと下位アドレスを組み合わせたアドレス（＃ｍ＋ｘｘ、＃ｍ＋ｚｚ等）の内容を比較していく処理を繰り返す（図４のステップＳ００３）。

なお、送信候補メッセージを決定する送信サーチでは、受信サーチと異なりバッファタイプによるマスク選択等は不要であるため、バッファタイプを読み出すための下位アドレスの生成は必須ではない。

そして、メッセージバッファ３のすべてのバッファの内容同士の比較処理が完了した時点で（図４のステップＳ００５のＹＥＳ）、最も優先度の高い識別子が与えられた内容を保持するバッファの先頭位置に相当する上位アドレスが、送信候補メッセージが格納された位置として、送信候補番号レジスタ２５が保持される（図４のステップＳ００６）。

以上、本発明の各実施の形態を説明したが、その原理からも明らかなとおり、本発明の技術的範囲は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、上位アドレスと下位アドレスをそれぞれ生成してメッセージバッファの必要な部分のみを読み出し照合するという本発明の要旨を逸脱しない範囲で、各種の変形・置換をなしうることが可能であることはいうまでもない。もちろん、上記した受信サーチと送信サーチの双方をなしうるように、アドレス生成部２０及び比較器２３を共通化することによって、受信サーチと送信サーチを同時に行うことが可能となり、回路面積規模をコンパクトにできる構成が得られることはいうまでもない。

本発明の一実施の形態に係るＣＡＮデバイスの概略構成を表した図である。 本発明の一実施の形態に係るメッセージハンドリング部の詳細構成を表した図である。 本発明の一実施の形態に係るメッセージバッファの詳細構成を表した図である。 本発明の一実施の形態に係る受信サーチ処理の流れを表した図である。 本発明の一実施の形態の受信サーチ処理の動作を表したタイミングチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係るメッセージハンドリング部の詳細構成を表した図である。 ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の概略構成を表した図である。 ＣＡＭを用いた従来技術を説明するための図である。 ＣＡＭを用いた従来技術の動作を表したタイミングチャートである。

符号の説明

２ メッセージハンドリング部
３ メッセージバッファ
４ ＣＡＮプロトコル送信層
５ マスクセット
１１、１ｎ、１６、１９ ＣＡＮモジュール（ＣＡＮ コントローラ）
２０ アドレス生成部
２１ メッセージ番号カウンタ
２２ 詳細カウンタ
２３ 比較器
２５ 送信候補番号レジスタ
３１ 送信要求レジスタ（ＴＲＱレジスタ）
４０ ＣＰＵ Ｉ／Ｆ
５１ ＣＰＵ
５２ ＲＡＭ
５３ 周辺回路
６０ ＣＡＮトランシーバ
１００ ＣＡＮデバイス

Claims (8)

1. マルチマスタ方式のネットワークに接続されたデータ処理モジュールにおける受信メッセージ格納位置の決定方法であって、
   前記データ処理モジュールのメッセージハンドリング部が、メッセージバッファ上に所定間隔で並んだバッファの各先頭位置を特定する上位アドレスを生成する工程と、
   前記データ処理モジュールのメッセージハンドリング部が、受信メッセージと各バッファの照合に必要な情報が格納された位置を示す下位アドレスを生成する工程と、
   前記データ処理モジュールのメッセージハンドリング部が、前記上位アドレスと下位アドレスにて特定されるアドレスを用いてメッセージバッファに格納された内容を読み出し、受信メッセージの識別子（ＩＤ）と比較する工程と、を繰り返し、
   前記識別子（ＩＤ）が一致したバッファの上位アドレスを前記受信メッセージの格納位置に決定すること、
   を特徴とする受信メッセージ格納位置の決定方法。
2. マルチマスタ方式のネットワークに接続されたデータ処理モジュールにおける送信候補メッセージの決定方法であって、
   前記データ処理モジュールのメッセージハンドリング部が、メッセージバッファ上に所定間隔で並んだバッファの各先頭位置を特定する上位アドレスを生成する工程と、
   前記メッセージハンドリング部が、各バッファの識別子（ＩＤ）の基本部分（ＭＩＤＬ）と拡張部分（ＭＩＤＨ）の格納位置を示す下位アドレスをそれぞれ生成する工程と、
   前記メッセージハンドリング部が、前記上位アドレスと下位アドレスにて特定されるアドレスを用いてメッセージバッファに格納された内容を読み出し、識別子（ＩＤ）を比較する工程と、を繰り返し、
   最も優先度の高い前記識別子（ＩＤ）が与えられたバッファの上位アドレスを送信候補メッセージに決定すること、
   を特徴とする送信候補メッセージの決定方法。
3. 送信メッセージ及び受信メッセージを記憶するメッセージバッファと、
   バス上のメッセージを受信し、前記メッセージのＩＤと対応する前記メッセージバッファ内の記憶番地に記憶するための受信サーチを実行するメッセージハンドリング部とを備え、
   前記メッセージハンドリング部は、前記メッセージバッファ内の前記記憶番地を示すアドレスを生成する第１のカウンタ及び前記記憶番地内での前記メッセージを構成するＩＤを保存するアドレスを生成する第２のカウンタを含むアドレス生成回路を備えること、
   を特徴とするデータ処理モジュール。
4. 前記第１のカウンタは前記メッセージバッファ内の前記記憶番地の上位アドレスを生成し、前記第２のカウンタは前記記憶番地の下位アドレスを生成すること、
   を特徴とする請求項３に記載のデータ処理モジュール。
5. 前記第２のカウンタはメッセージのＩＤを構成する基本ＩＤと拡張ＩＤ及び制御情報をそれぞれ記憶するための前記記憶番地内でのアドレスをそれぞれ生成すること、
   を特徴とする請求項３に記載のデータ処理モジュール。
6. マルチマスタ方式のネットワークに接続されるデータ処理モジュールにおいて、
   受信メッセージを複数バッファ可能なメッセージバッファと、
   前記メッセージバッファに所定間隔で並んだバッファの各先頭位置を特定する上位アドレスと、前記受信メッセージと各バッファの照合に必要な情報が格納された位置を示す下位アドレスと、を生成出力するサーチ用アドレス生成回路と、
   前記上位アドレスと下位アドレスにて特定されるアドレスの内容と、受信メッセージの識別子（ＩＤ）とを順次比較する比較器と、を備えて、前記受信メッセージの格納位置として、前記識別子（ＩＤ）が一致したバッファの上位アドレスを保持するメッセージハンドリング部と、を備えたこと、
   を特徴とするデータ処理モジュール。
7. 請求項６に記載のデータ処理モジュールにおいて、
   前記メッセージバッファの各バッファは、メッセージ番号にて特定可能であり、
   前記サーチ用アドレス生成回路は、
   前記上位アドレスを生成するメッセージ番号カウンタと、
   メッセージの識別子（ＩＤ）を構成する基本部分（ＭＩＤＬ）及び拡張部分（ＭＩＤＨ）と、制御情報の値（ＭＣＴＲＬ）にアクセスするための下位アドレスを生成する詳細カウンタと、を含むこと、
   を特徴とするデータ処理モジュール。
8. マルチマスタ方式のネットワークに接続されるデータ処理モジュールにおいて、
   送信メッセージを複数バッファ可能なメッセージバッファと、
   前記メッセージバッファに所定間隔で並んだバッファの各先頭位置を特定する上位アドレスと、各バッファの識別子（ＩＤ）の基本部分（ＭＩＤＬ）と拡張部分（ＭＩＤＨ）の格納位置を示す下位アドレスと、を生成出力するサーチ用アドレス生成回路と、
   前記上位アドレスと下位アドレスにて特定されるアドレスの内容を順次比較する比較器と、を備えて、前記送信候補メッセージとして、最も優先度の高い前記識別子（ＩＤ）が与えられたバッファの上位アドレスを保持するメッセージハンドリング部と、を備えたこと、
   を特徴とするデータ処理モジュール。

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