JP6121563B2 - プロトコル例外状態を用いたデータ伝送プロトコル - Google Patents

Description

本発明は、バスシステムによって互いに接続された加入者間でデータを交換する方法であって、データを含むメッセージは、第１の通信プロトコルに従って交換され、メッセージは、ビットの連なりで構成され、第１の通信プロトコルに従って交換されるメッセージ内の予め設定された位置にある少なくとも１つの制御ビットは、予め設定された値を有する必要があり、メッセージごとに、１の加入者が送信者の役割を有し、少なくとも１つの他の加入者が、受信者としてメッセージを受信して、メッセージのためのエラー監視を実行する方法から出発する。

このような方法は、例えば、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ：Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の通信コントローラ内で見出される。このような方法は、例えば、ロバート・ボッシュ社のウェブサイトｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ.ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ.ｂｏｓｃｈ.ｄｅからダウンロードが可能な、ボッシュＣＡＮ仕様２．０に記載されている。ここでは、バスシステムは通常、例えば銅撚線のような導線ペアである。ＣＡＮプロトコルは、例えば、自動車産業において、産業自動化において、又は、建物内のネットワーク化においても広く普及している。ＣＡＮプロトコルで伝送されるメッセージは、ヘッダ部と、データフィールドと、終端部と、を有し、伝送されるデータは、データフィールド内に含まれている。メッセージのヘッダ部は、スタートオブフレームビット（Ｓｔａｒｔ−Ｏｆ−Ｆｒａｍｅ−Ｂｉｔ）と、調停フィールド（Ａｒｂｉｔｒａｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄ）と、制御フィールド（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｆｉｅｌｄ）と、を含む。調停フィールドは、メッセージの優先度を決定する識別子を含む。ＣＡＮは、１１ビット（「標準フォーマット」（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｆｏｒｍａｔ）又は「基本フォーマット」（Ｂａｓｅ Ｆｏｒｍａｔ））と、２９ビット（「拡張フォーマット」（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｆｏｒｍａｔ））と、の識別子の長さをサポートする。制御フィールドは、データフィールドの長さを予め設定するデータ長コード（Ｄａｔａ Ｌｅｎｇｔｈ Ｃｏｄｅ）を含む。メッセージの終端部は、ＣＲＣフィールド(ＣＲＣ Ｆｉｅｌｄ)と、アクノリッジフィールド（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ Ｆｉｅｌｄ）と、エンドオブフレームフィールド（Ｅｎｄ−Ｏｆ−Ｆｒａｍｅ Ｆｉｅｌｄ）と、を有する。このＣＡＮプロトコルは、以下では「規格ＣＡＮ」（Ｎｏｒｍ ＣＡＮ）と呼ばれる。規格ＣＡＮを介して、１Ｍｂｉｔ／ｓまでのビットレートが実現される。

伝送されるメッセージのための送信者及び受信者の役割は、加入者の間で、調停過程によって、メッセージのヘッダ部からの情報を用いて割り当てられる。この文脈において、調停過程とは、複数の加入者が同時にメッセージを送信しようと試みる場合に、メッセージに含まれる識別子を用いて、どの加入者がバスへの送信権を獲得するのかを交渉することを意味し、その際に、識別子が一意に割り当てられている状況において、調停過程によって、厳密に１つの加入者に送信権が与えられる。本発明の前提となる少なくとも１つの制御ビットは、ＣＡＮではヘッダ部に含まれ、例えば、調停フィールド又は制御フィールド内の予約ビットであって、予め設定された値を有して、例えば常にドミナントで（ｄｏｍｉｎａｎｔ）伝送される必要がある上記予約ビットである。

数多くの他の通信システムが、常に固定の値で伝送される類似した予約ビットを知っている。以下、本発明の構想は、ＣＡＮから出発して提示される。しかしながら、このことによって、本発明は、ＣＡＮバスシステムに限定されず、請求される方法の上位概念の特徴を満たす全てのバスシステムから出発して実施が可能である。

例えば、車両内の補助システム、又は、産業装置のネットワーク化された制御システムのような、益々ネットワーク化が進んだ適用の導入によって、直列通信の帯域幅を大きくしなければならないという一般的な要請が生じる。

２つの要因によって、規格ＣＡＮネットワーク内での有効なデータレートが制限されており、即ち、一方では、ビット時間、即ち、ＣＡＮバス調停過程の機能により短めに制限されるビットの時間的長さによって制限され、他方では、ＣＡＮメッセージ内でのデータビット数と、制御ビット数、即ちユーザデータを含まないビットの数と、の関係によって制限される。

「ＣＡＮ ｗｉｔｈ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｄａｔａ−Ｒａｔｅ」（可変的なデータレート対応のＣＡＮ）又は「ＣＡＮ ＦＤ」と呼ばれる更なる別のプロトコルが公知である。ＣＡＮ ＦＤは、ＣＡＮで公知のバス調停方法を利用するが、調停の終了後にビットＣＲＣデリミタ（ＣＲＣ Ｄｅｌｉｍｉｔｅｒ）まで、より短いビット時間に切り替えることによって、ビットレートを上げる。さらに、より長いデータフィールドが許容されることにより、有効なデータレートが上げられる。ＣＡＮ ＦＤの場合も、バスシステムにより互いに接続された加入者間でデータを交換する方法が関わっており、その際、データを含むメッセージは、第１の通信プロトコルに従って交換され、メッセージはビットの連なりで構成され、データを含む各メッセージ内では、上記ビットの連なりの中の予め設定された位置にある少なくとも１つの制御ビットは、予め設定された値を有する必要がある。

ＣＡＮ ＦＤは、一般的な通信のために利用され、又は、例えばソフトウェアダウンロード若しくはラインの末端でのプログラミングのため、若しくはメンテナンスのための、特定の動作モードでも利用されうる。

ＣＡＮ ＦＤは、調停フェーズのビット時間と、データフェーズの更なる別のビット時間と、を定める２式のビットクロック設定レジスタを必要とする。調停フェーズのビット時間には、規格ＣＡＮネットワークと同様の制限があり、データフェーズのビット時間は、選択されたトランシーバ（Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ）の性能、及び、ＣＡＮ ＦＤネットワークでの要請に鑑みて、より短く選択されうる。

ＣＡＮ ＦＤメッセージは、規格ＣＡＮメッセージと同じ要素で構成されるが、詳細には異なっている。即ち、ＣＡＮ ＦＤメッセージ内では、データフィールドとＣＲＣフィールドとは、より長くてもよい。規格ＣＡＮメッセージとＣＡＮ ＦＤメッセージとの例が、図１ｂに示されている。

ＣＡＮ ＦＤは、ＣＡＮプロトコルの識別子の２つの長さをサポートし、即ち、「基本フォーマット」（Ｂａｓｅ Ｆｏｒｍａｔ）とも呼ばれる１１ビット長の「標準フォーマット」（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｆｏｒｍａｔ）と、２９ビット長の「拡張フォーマット」（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｆｏｒｍａｔ）と、をサポートする。ＣＡＮ ＦＤメッセージは、規格ＣＡＮメッセージと同じ構造を有する。規格ＣＡＮメッセージとＣＡＮ ＦＤメッセージとは、規格ＣＡＮでは常にドミナントで送信され「ｒ０」又は「ｒ１」という名前を有しデータ長コード（Ｄａｔａ Ｌｅｎｇｔｈ Ｃｏｄｅ）の前の制御フィールド内に存在する予約ビットによって区別される。ＣＡＮ ＦＤメッセージでは、この予約ビットはリセッシブで伝送され、ＥＤＬと称される。ＣＡＮ ＦＤメッセージでは、規格ＣＡＮメッセージに比べて、追加的な制御フィールドビット、例えばビットＢＲＳが後に続き、このビットＢＲＳは、当該ＢＲＳビットが対応する値を有する限りにおいて、ＣＡＮ ＦＤメッセージ内でのビット時間がより短い値に切り替えられる位置を示している。このことが、図１ｂでは、高いビットレート又は短いビット時間が利用される「ＣＡＮ ＦＤデータフェーズ（Ｄａｔｅｎ−Ｐｈａｓｅ）」と称される１区間と、より低いデータレート又はより長いビット時間が利用される「ＣＡＮ ＦＤ調停フェーズ（Ａｒｂｉｔｒａｔｉｏｎ Ｐｈａｓｅ）」という名前の２区間と、にメッセージを分ける矢印によって表されている。

データフィールド内のバイト数は、データ長コード（Ｄａｔａ Ｌｅｎｇｔｈ Ｃｏｄｅ）によって表示される。このコードは４ビット幅であり、制御フィールドで伝送される。ＣＡＮ ＦＤの場合、符号化が規格ＣＡＮとは異なっている。最初の９個のコード（０ｘ００００〜０ｘ１０００）は同じであるが、後続のコード（０ｘ１００１〜０ｘ１１１１）は、ＣＡＮ ＦＤメッセージのより大きなデータフィールド、例えば、１２、１６、２０、２４、３２、４８、及び６４ビットに対応する。

規格ＣＡＮトランシーバ（Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ）は、ＣＡＮ ＦＤのために利用することが可能であり、特別なトランシーバは必須ではなく、場合によって、データフェーズ内でデータレートをさらに上げるために寄与しうる。

ＣＡＮ ＦＤプロトコルは、「ＣＡＮ ｗｉｔｈ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｄａｔａ−Ｒａｔｅ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ」という表題のプロトコル仕様書に記載されており、ロバート・ボッシュ社のウェブサイトｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ.ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ.ｂｏｓｃｈ.ｄｅからダウンロードすることが可能である。

変更されていない規格ＣＡＮコントローラが利用される限り、規格ＣＡＮ加入者とＣＡＮ ＦＤ加入者とが混ざったネットワークは、規格ＣＡＮフォーマットでのみ通信することが可能である。即ち、ネットワーク内の全ての加入者は、ＣＡＮ ＦＤ通信を行うために、ＣＡＮ ＦＤプロトコルコントローラを有する必要がある。しかしながら、全てのＣＡＮ ＦＤプロトコルコントローラは、規格ＣＡＮ通信に参加することが出来る。

混ざったネットワーク内で、より遅い通信へとこのように逆戻りする原因は、例えばＣＡＮバスシステム内での高い伝送信頼性に対して共に責任を担う通信加入者による通信の監視である。変更されていない規格ＣＡＮコントローラは、ＣＡＮ ＦＤメッセージのより速いデータビットを正確には受信できないため、当該ＣＡＮ ＦＤメッセージを、エラーメッセージ（所謂エラーフレーム（Ｅｒｒｏｒ Ｆｒａｍｅ））によって破壊するであろう。同じように、ＣＡＮ ＦＤコントローラは、調停が行われた後で例えばＣＡＮ ＦＤ仕様に対し更に短縮されたビット時間を利用して又は他のビット符号化若しくは異なるプロトコルを利用して伝送しようと試みられたメッセ―ジを、エラーフレームによって破壊するであろう。即ち、伝送レートは一般に、ネットワーク内のより通信速度が遅い加入者のうちの１つによって、又は、その監視の仕組みによって制限されうる。

特に、異なる通信プロトコル、例えばより高速の通信プロトコルのために構成された２つの特定の加入者の間でデータ伝送が行われる場合に、上記の制限は、必ずしも必要ではなく、さらに、異なる又はより速いメッセージの破壊を招くであろう監視の仕組みを、上記異なる通信プロトコルで設けなくてもよい場合には特に、欠点となる可能性がある。

エラーフレームによりメッセージの破壊をもたらす監視の仕組みが、特別な前提条件において適切な仕組みによって中断される場合には、少なくとも特定の適用ケースにおいて、基本的により高い伝送レートが実現されうる。

本発明は、より高速の通信又は他の形態に変更された通信への切り替えが、既存のバスシステムの導線を用いて、より速く伝送されるメッセージが他のバス加入者によって破壊されることなく、可能となることで上記の欠点を解消する方法を提供する。

本発明の主題は、バスシステムによって互いに接続された加入者間でデータを交換する方法であって、データを含むメッセージは、第１の通信プロトコルに従って交換され、メッセージはビットの連なりで構成され、第１の通信プロトコルに従って交換されるメッセージ内の予め設定された位置にある少なくとも１つの制御ビットは、予め設定された値を有する必要があり、メッセージごとに、１の加入者が送信者の役割を有し、少なくとも１つの他の加入者が受信者としてメッセージを受信して、メッセージのためのエラー監視を実行する、上記方法である。本方法は、予め設定された値と異なる値を有する少なくとも１つの制御ビットが存在する場合には、少なくとも１つの受信者は、プロトコル例外状態に入り、当該プロトコル例外状態では、少なくとも１つの受信者は、第１の通信プロトコルの利用の再開条件が満たされるまで、エラー監視を中断することを特徴とする。バス線上での通信が、第１の通信プロトコルに従って進行するのではなく、バス線が他の目的のために利用されるということが、異なる値を有する制御ビットによってシグナリングされるということから出発する場合には、少なくとも１つの受信者によるエラー監視が他の目的のための利用を妨害せず又は妨げないという利点が、本発明に係る挙動によって達成される。

有利な実施形態において、予め設定された値と異なる値を有する少なくとも１つの制御ビットの存在によって、送信者は、自身が伝送するメッセージを、異なる通信プロトコルを利用して送信することが表される。少なくとも１つの受信者がプロトコル例外状態に入ることによって、当該受信者が、異なる通信プロトコルに従って伝送されるメッセージを、エラー監視によって、又は、エラーフレーム等のエラー監視から導かれた処置によって破壊することが防止される。

特に有利な実施形態において、異なる通信プロトコルは、伝送されるメッセージの一部分において、第１の通信プロトコルに対して短縮されたビット時間を有する。このことは、例えば、伝送されるメッセージが、ＣＡＮ ＦＤプロトコルに従って伝送されるメッセージである場合が該当しうる。当該実施形態によって、送信者は、より高いデータレートで又はより短時間で、データを伝送できるようになる。

少なくとも１つの受信者が、自身がプロトコル制御ユニット又はプロトコルステートマシンの再起動を実行することで、プロトコル例外状態に入る場合にも有利である。このような仕組みは通常、いずれにせよプロトコル実装（Ｐｒｏｔｏｋｏｌｌｉｍｐｌｅｍｅｎｔｉｅｒｕｎｇ）の中に設けられており、従って、本発明に基づく方法は、第１の通信プロトコルを扱う実装から出発して、比較的低コストで実施可能である。

第１の通信プロトコルの利用の再開条件として、有利に、予め設定され又は予め設定可能な数のビットであって、予め設定された値を有する上記ビットが定義され、又は、予め設定され又は予め設定可能な時間の間の通信停止が定義される。特に、少なくとも１つの受信者は、上記再起動後に、エッジ検出部と、予め設定された値を有するビットの発生についてのカウンタと、を利用して、再開条件の発生を監視することが可能であり、その際に、カウンタは、エッジの発生時に新たに開始される。このことによって、第１の通信プロトコルを扱う実装から出発して本方法を実施するためのコストが更に削減される。なぜならば、加入者は通常このやり方で、エラーによる再起動の後又はデータ伝送の開始時に、バス通信に対して同期されるからである。

有利に、第１の通信プロトコルに従って伝送されるメッセージは、ヘッダ部、データフィールド、及び終端部を有し、伝送されるデータはデータフィールド内に含まれ、少なくとも１つの制御ビットはヘッダ部内に含まれる。これにより、メッセージ内では早期に、制御ビットの読出しの後でプロトコル例外状態に入ることが可能であり、場合によっては、送信者が、異なる通信プロトコルに切り替わることが可能である。

送信者及び受信者の役割が、加入者の間で調停過程によって割り当てられ、その際に、複数の加入者が同時にメッセージを送信しようと試みる場合にメッセージのヘッダ部内に含まれる識別子によってどの加入者がバスへの送信権を獲得するのかが設定される限り、有利に、バス通信において衝突が発生しないことが保証される。このことは特に、ＣＡＮ規格ＩＳＯ１１８９８−１に準拠して調停過程が実行され、メッセージのヘッダ部が、スタートオブフレームビットと、調停フィールドと、制御フィールドと、を含み、メッセージの終端部が、ＣＲＣフィールドと、アクノリッジフィールドと、エンドオブフレームフィールドと、を有することによって達成されうる。

請求項１又は請求項１に従属する従属請求項の主題の方法を実施するために適切な手段を有する装置は、対応する利点を有する。特に、このような装置は有利に、混ざったネットワークで使用することが可能であり、他の目的のためのバス線の利用を妨害せず又は異なる通信プロトコルを利用して送信者が送信するメッセージを、不当な監視の仕組みにより妨害せず又は破壊しないことで、より高速でスムーズなデータ伝送に寄与しうる。

規格ＣＡＮメッセージとＣＡＮ ＦＤメッセージに共通の基本構造を示す。メッセージ区間の順番及び名称（スタートオブフレームビット（Ｓｔａｒｔ−Ｏｆ−Ｆｒａｍｅ−Ｂｉｔ）、調停フィールド（Ａｒｂｉｔｒａｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄ）、制御フィールド（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｆｉｅｌｄ）、データフィールド（Ｄａｔａ Ｆｉｅｌｄ）、ＣＲＣフィールド（ＣＲＣ Ｆｉｅｌｄ）、Ａｃｋフィールド（ＡＣＫ Ｆｉｅｌｄ）、及びエンドオブフレームフィールド(Ｅｎｄ−Ｏｆ−Ｆｒａｍｅ Ｆｉｅｌｄ)）が示されている。メッセージの前及びメッセージの後は、バスは、データ伝送が行われていない状態にあり、このことが「インタフレーム スペース」（Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）という概念によって示される。通常では、規格ＩＳＯ１１８９８で設定されているように英語の名称が利用される。ＣＡＮ ＦＤメッセージの場合に行うことが可能なビットレート切り替えは、「標準ビットレート」（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｂｉｔ Ｒａｔｅ）と、「任意の高速ビットレート」（ｏｐｔｉｏｎａｌ Ｈｉｇｈ Ｂｉｔ Ｒａｔｅ）と、によって示される。 標準又は基本フォーマットと、拡張フォーマットと、のそれぞれによる、規格ＣＡＮプロトコル及びＣＡＮ ＦＤプロトコルに準拠したメッセージのヘッダ部であって、スタートオブフレームビットと、調停フィールドと、制御フィールドと、を含む上記ヘッダ部を示す。ＣＡＮ ＦＤメッセージでは、データフェーズ（ＤＡＴＡ−Ｐｈａｓｅ）において、ビットレートの切り替えを行うことが可能である。 第１の加入者２００と、第２の加入者２５０と、から成る混ざったネットワークを示す。加入者は、例えば２線式の銅線として構成可能なバスシステム１００を介して接続されている。メッセージの反射を防止するために、導線の末端は、例えば適切な終端抵抗によって終端されてもよい。リング型、スター型、又はツリー型等の他の配線トポロジも構想されうる。第１の加入者は、第１のインタフェース２０１によってバスシステムと接続され、第２の加入者は、第２の通信インタフェース２５１によってバスシステムと接続されている。上記インタフェースは、例えばＣＡＮトランシーバのようなバス接続ユニットと、ＣＡＮコントローラ又はＣＡＮ−ＦＤコントローラのような通信ユニットと、を備える。また、上記インタフェースは、全体的に又は部分的に、加入者の他の構成要素に組み込まれていてもよい。通常の組み合わせは、例えば、通信ユニットを、加入者の、同じように既に存在するマイクロプロセッサに組み込むことである。 第１の加入者は、本発明に基づいて、プロトコル例外状態に入れることにより卓越しており、第２の加入者は、第２の通信プロトコルを利用でき又は第２の通信プロトコルに切り替われることにより卓越している。記載する方法の邪魔とならない限り、更なる別の加入者がネットワークに接続されてもよい。図２に示される加入者の幾つかは、例えば保守作業又はプログラミング作業の際などの特別な場合にのみ接続される任意の加入者であってもよい。 インタフェース２０１を有する第１の加入者２００の概略的なブロック図を例示的に示す。上記インタフェースは、バス接続ユニット２１０と、本発明に係る方法を実行するよう構成された通信コントローラ２２０と、を備える。通信コントローラ２２０は、カウンタ２２１と、エッジ検出部２２２と、を備える。

以下では、第１の加入者と第２の加入者とがそれぞれ異なる通信プロトコルを利用する複数の実施例が記載される。

例１：ＣＡＮ ＦＤメッセージに対するＣＡＮ実装（ＣＡＮ−Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｉｅｒｕｎｇ）の許容性
規格ＣＡＮネットワークから出発した本発明の一実施形態の例が、以下では、図２及び図３によって示される。この場合、図２に示されるネットワークの第１の加入者２００は、例えば、本発明に係る装置を、即ち図３に示されるように、変更された規格ＣＡＮが実装された通信コントローラ２２０を、インタフェース２０１の一部として有する制御装置である。規格ＣＡＮ実装は、本発明に係る方法を実行するように変更されている。図２に示されるネットワークの第２の加入者２５０はここでは、例えば、ＣＡＮ ＦＤが実装された通信コントローラを有する制御装置である。

実装（Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｉｅｒｕｎｇ）とは、通信プロトコルのハードウェアによる実現又はソフトウェアによる実現を意味し、即ち、例えば、ＣＡＮ通信コントローラ、又は、当該ＣＡＮ通信コントローラを備えより大きな半導体モジュールに組み込むことが可能なＩＰモジュールを意味している。

本発明に係る変更によって、定義によればＣＡＮ ＦＤメッセージを送信及び受信することが出来ない規格ＣＡＮ実装が、第２の異なる通信プロトコルに従って実行される通信を許容出来るようになる。ここで示す実施形態では、上記第２の異なる通信プロトコルはＣＡＮ ＦＤである。異なる通信プロトコルを許容するとは、当該本発明に基づき変更された規格ＣＡＮ実施が、第２の通信プロトコル、即ちこの場合ＣＡＮ ＦＤに従って進行する通信を無視し、当該通信を、例えばエラーフレームを生成することで妨害しないということを意味している。このことには、規格ＣＡＮプロトコルから、より高速の第２のプロトコル、即ちＣＡＮ ＦＤへの切り替えが、同じバス線を利用したままで可能になるという利点がある。第２の通信プロトコルＣＡＮ ＦＤに準拠した高速通信の終了後には、第１の通信プロトコル、即ち規格ＣＡＮの利用の再開条件が満たされる限りにおいて、元の規格ＣＡＮプロトコルへと戻して切り替えられる。

本発明のために、ここで記載する実施例では、ＣＡＮプロトコルの２つの既存の機能が組み合わされ、このように変更された規格ＣＡＮ実装は、ＣＡＮ ＦＤを許容するようになる。第１に、規格ＣＡＮ実装がバス通信に対して同期される場合には、１１個の連続するレセッシブビットの発生を検出するために、規格ＣＡＮ実装内に設けられたカウンタ２２１が利用される。このことは規格ＣＡＮでは、例えば、再起動後に、又は、所謂「バス・オフ・リカバリ・シーケンス」（Ｂｕｓ Ｏｆｆ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）（ＣＡＮ仕様２．０の「障害隔離（Ｆａｕｌｔ Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ）」の第７章、ルール１２参照）の進行中に行われる。第２に、ＣＡＮバス時間単位ごとに一度ＣＡＮバス側の入力口のエッジを検査するエッジ検出部２２２が利用され、検出されたエッジが、バス同期の基礎として利用される（ＣＡＮバスの場合、ビット長は、複数のバス時間単位、例えば８〜２５バス時間単位又は「タイムクォンタム」（Ｔｉｍｅ Ｑｕａｎｔｕｍ）から成り、この「タイムクォンタム」の長さ自体は、各バス加入者の内部発振器のクロックから導出される。詳細はＣＡＮ仕様２．０参照）。

本発明のここで記載する例に従って変更されたＣＡＮ実装は、以下の仕組みを利用し、即ち、変更されたＣＡＮ実装は、最初に通常どおり通信に参加し、即ち、送信するメッセージが存在する限り、メッセージのヘッダ部を送信して、調停の枠組みにおいてバスへのアクセス権を獲得しようと試みる。送信するものがなく又は調停で負けた場合には、受信者としてバストラフィックを監視する。標準フォーマットによる、受信された規格ＣＡＮメッセージのビット位置ｒ０でのレセッシブビット、又は、拡張フォーマットによる、受信された規格ＣＡＮメッセージのビット位置ｒ１でのレセッシブビット（ＣＡＮ ＦＤメッセージのＥＤＬビットの位置に対応、図１ｂ参照）を検出した直後に、変更された規格ＣＡＮ実装は、プロトコル復号を行う自身のステートマシン（プロトコルステートマシン）又はプロトコル復号のために設けられたプロトコル制御ユニット、例えばハードウェアで実現されたプロトコル制御部を再起動し、その際に、自身のエラーカウンタを変更したり、エラーフレームを送信したりはしない。このようにして、規格ＣＡＮ実装はプロトコル例外状態に入り、当該プロトコル例外状態において、再開条件の発生まで待機する。再開条件が発生した際には以下に詳細に記載するように再開過程が進行する。

代替的に、標準フォーマットでのｒ０ビットの箇所又は拡張フォーマットでのｒ１ビットの箇所で、プロトコル例外状態を導入するために、固定値を有する他のビット、例えば拡張フォーマットでのｒ０ビットも、規格ＣＡＮメッセージ内で利用されてもよい。

プロトコル例外状態：
プロトコル例外状態では、最初に、プロトコルステートマシン又はプロトコル制御ユニットの再起動が実行される。再起動後に、加入者は、本例では１１個の連続するリセッシブビットの連なりを、このために設けられたカウンタ２２１であって、予め設定された値を有するビットをカウントする上記カウンタ２２１を利用しながら待つ。上記の連なりではレセッシブからドミナントへのエッジが発生してはならず、当該連なりでレセッシブからドミナントへのエッジが発生する場合には、カウンタ２２１は新たにカウントを開始する。このことは、既存のエッジ検出部２２２によって監視される。

再開過程：
例えば、カウンタ２２１及びエッジ検出部２２２を利用して再開条件が検出され、即ち本例では、１１個の連続するリセッシブビットの連なりが検出される場合には、加入者は、プロトコル例外状態を脱して、バス通信に対して同期される。これにより、加入者は、規格ＣＡＮメッセージを送信及び受信する体勢が再び整い、当該規格ＣＡＮメッセージの開始が、ドミナントなスタートオブフレームビットによってシグナリングされる。

提示された仕組みの利点は、変更された規格ＣＡＮ加入者が、ＣＡＮ ＦＤメッセージが伝送されてしまう間（又は、ＣＡＮ ＦＤ加入者によってエラーが検出された場合に、エラーフレームによってＣＡＮ ＦＤメッセージの伝送が中断される間）待機するよう保証されていることである。なぜならば、ＣＡＮ ＦＤメッセージの伝送中には、１１個の連続するリセッシブビットという要件は決して満たされず、変更された規格ＣＡＮ加入者では、先に記載したような再開過程が進行しない。このようにして、記載される方法によって、変更された規格ＣＡＮ実装が全てのＣＡＮメッセージを許容することが可能となる。

ＣＡＮ ＦＤメッセージのデータフェーズ（ＤＡＴＡ−Ｐｈａｓｅ）内のビット時間が、ＣＡＮ ＦＤ調停フェーズ（Ａｒｂｉｔｒａｔｉｏｎ−Ｐｈａｓｅ）のＣＡＮバス時間単位より短くないことは有利である（図１ｂ参照）。ＣＡＮ ＦＤメッセージのデータフェーズ内のビット時間が、ＣＡＮ ＦＤ調停フェーズのＣＡＮバス時間単位より短ければ、変更された規格ＣＡＮ加入者によって、ＣＡＮ ＦＤメッセージ内で、１１個の連続するリセッシブビットが稀なケースに偶然読み出されるということが起こりうるであろう。

ＣＡＮ ＦＤメッセージの検出によって、エラーカウンタの増分は引き起こされず、変更されたＣＡＮ実装は、より速いＣＡＮ ＦＤメッセージの終了直後に、規格ＣＡＮプロトコルに準拠したバス通信を続行することが可能である。

例２：拡張プロトコルに準拠したメッセージに対する、変更されたＣＡＮ ＦＤ実装の許容性
ＣＡＮ ＦＤネットワークから出発した、本発明の一実施形態の更なる別の例が、以下では、再び図２及び図３を参照しながら示される。この場合には、図２に示されるネットワークの第１の加入者２００は、例えば、本発明に係る装置を、即ち図３で示すように、変更されたＣＡＮ ＦＤ実装による通信コントローラ２２０を、インタフェース２０１の一部として有する制御装置である。図２に示されるネットワークの第２の加入者２５０は、本例では、更なる別の通信プロトコルの実装を含む通信コントローラを有する制御装置である。更なる別の通信プロトコルは例えば、ＣＡＮ ＦＤプロトコル拡張版であってもよく、例えばデータ長コードの内容に従って、ＣＡＮ ＦＤで設けられるより長いデータフィールドを許可する。さらに、例えばデータ保護を目的として、又は、加入者間で追加的な状態情報を伝送するために、制御フィールド内の追加的な制御ビットが考えられる。代替的又は追加的に、更なる別の通信プロトコルでは、ＣＲＣフィールドの内容についての変更された演算、及び／又は、ＣＲＣフィールドの異なる大きさが構想されてもよい。

開示された仕様書に準拠するＣＡＮ ＦＤプロトコルも、メッセージ内の予め設定された位置に、予め設定された値のビットを有する。図１ｂに示されるように、例えば、標準フォーマットによるＣＡＮ ＦＤメッセージと、拡張フォーマットによるＣＡＮ ＦＤメッセージと、はそれぞれ、アービトレーションフィールド内の最終ビットとして予約ビットｒ１と、制御フィールド内の、ＥＤＬビットの後に続く予約ビットｒ０と、を有する。

これに応じて、変更された規格ＣＡＮ実装について先に記載された仕組みが、変更されたＣＡＮ ＦＤ実装にも同じように適用される。変更されたＣＡＮ ＦＤ実装は、このために利用される２つの仕組みを含む必要があり、即ち、１つは、本例では１１個の連続するリセッシブビットのためのカウンタ２２１と、もう一つは、エッジ検出部２２２と、を含む必要がある。これらのカウンタ２２１とエッジ検出部２２２は、通常では既に存在している。他の実施例において、再起動後又はエラー検出後の通信の再開に役立ち本方法の実行のために更に利用可能な他の仕組みが利用されてもよい。

プロトコル例外状態のここで記載する例について変更されたＣＡＮ ＦＤ実装は、以下の仕組みを利用する。即ち、変更されたＣＡＮ ＦＤ実装は最初に通常通り通信に参加し、即ち、送信するメッセージが存在する限り、メッセージのヘッダ部を送信して、調停の枠組みにおいてバスへのアクセス権を獲得しようと試みる。送信するものが何もなく又は調停で負けた場合には、受信者としてバストラフィックを監視する。標準フォーマットによるＣＡＮ ＦＤメッセージ内のビット位置ｒ０でのリセッシブビット、又は、拡張フォーマットによるＣＡＮ ＦＤメッセージ内のビット位置ｒ０でのリセッシブビット（図１ａ及び図１ｂ参照）を検出した直後に、変更されたＣＡＮ ＦＤ実装は、プロトコル復号を行う自身のステートマシン（プロトコルステートマシン）又はプロトコル復号のために設けられたプロトコル制御ユニット、例えばハードウェアで実現されたプロトコル制御部を再起動し、その際に、自身のエラーカウンタを変更したり、エラーフレームを送信したりはしない。このようにして、変更されたＣＡＮ ＦＤ実装はプロトコル例外状態に入り、当該プロトコル例外状態において、再開条件の発生まで待機する。再開条件、及び、当該再開条件により開始される再開過程は、基本的に、既に先に第１の実施例について記載したのと同じである。ＣＡＮ ＦＤ実装は、通常は、類似した仕組みを有し、即ち特に、リセッシブビットのためのカウンタ２２１と、そのために利用することが可能なエッジ検出部２２２と、を有する。

代替的に、標準フォーマット又は拡張フォーマットのｒ０ビットの箇所で、プロトコル例外状態を導入するために、例えば調停フィールドの終りのｒ１ビットのような、固定値を有する他のビットもＣＡＮ ＦＤメッセージ内で利用されてもよい。

提示された仕組みの利点は、変更されたＣＡＮ ＦＤ加入者が、更なる別の通信プロトコルに準拠したメッセージが伝送されてしまう間（又は、エラーが検出された場合に、対応する仕組みによって場合によりメッセージの伝送が中断される間）待機するよう保証されていることである。その前提とは、伝送中に１１個の連続するリセッシブビットの要件が決して満たされず、これに対応して、変更されたＣＡＮ ＦＤ加入者で先に記載したような再開過程が進行しないように、更なる別の通信プロトコルが構成されることである。このようにして、記載される方法によって、変更されたＣＡＮ ＦＤ実装は、更なる別の通信プロトコルに従って伝送されるメッセージを許容できるようになる。

Claims (13)

1. バスシステム（１００）によって互いに接続された加入者（２００、２５０）間でデータを交換する方法であって、
   データを含むメッセージは、第１の通信プロトコルに従って交換され、
   前記メッセージは、ビットの連なりで構成され、
   前記第１の通信プロトコルに従って交換される前記メッセージ内の予め設定された位置にある少なくとも１つの制御ビットは、予め設定された値を有する必要があり、
   メッセージごとに、１の加入者が送信者の役割を有し、少なくとも１つの他の加入者が、受信者として前記メッセージを受信して、前記メッセージのためのエラー監視を実行する、前記方法において、
   前記予め設定された値と異なる値を有する少なくとも１つの制御ビットが存在する場合には、少なくとも１つの受信者は、プロトコル例外状態に入り、前記プロトコル例外状態では、前記少なくとも１つの受信者は、前記第１の通信プロトコルの利用の再開条件が満たされるまで、前記エラー監視を中断し、
   前記少なくとも１つの受信者は、自身がプロトコル制御ユニット又はプロトコルステートマシンの再起動を実行することで、前記プロトコル例外状態に入ることを特徴とする、方法。
2. 前記予め設定された値と異なる値を有する前記少なくとも１つの制御ビットの存在によって、前記送信者は、自身が伝送するメッセージを、異なる通信プロトコルを利用して送信することが表されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記異なる通信プロトコルは、伝送される前記メッセージの一部分において、前記第１の通信プロトコルに対して短縮されたビット時間を有することを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記第１の通信プロトコルの利用の再開条件として、予め設定され又は予め設定可能な数のビットであって、予め設定された値を有する前記ビットが定義されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記第１の通信プロトコルの利用の再開条件として、前記バスシステム上での予め設定され又は予め設定可能な時間の間の通信停止が定義されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記少なくとも１つの受信者は、前記再起動後に、エッジ検出部（２２２）と、予め設定された値を有するビットの発生についてのカウンタ（２２１）と、を利用して、前記再開条件の発生を監視し、前記カウンタは、エッジの発生時に新たに開始されることを特徴とする、請求項４又は５に記載の方法。
7. 前記第１の通信プロトコルに従って伝送される前記メッセージは、ヘッダ部、データフィールド、及び終端部を有し、伝送されるデータは、前記データフィールド内に含まれ、前記少なくとも１つの制御ビットは、前記ヘッダ部内に含まれることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 送信者及び受信者の役割は、加入者の間で調停過程によって割り当てられ、複数の加入者が同時にメッセージを送信しようと試みる場合には、前記メッセージの前記ヘッダ部内に含まれる識別子によって、どの加入者が前記バスシステムへの送信アクセス権を獲得するのかが設定されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
9. 前記調停過程は、ＣＡＮ規格ＩＳＯ１１８９８−１に準拠して実行され、前記メッセージの前記ヘッダ部は、スタートオブフレームビット、調停フィールド、制御フィールドを含み、前記メッセージの前記終端部は、ＣＲＣフィールド、アクノリッジフィールド、及びエンドオブフレームフィールドを有することを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. バスシステムによって互いに接続された加入者間でデータを交換する装置であって、
    前記装置は、データを含むメッセージが第１の通信プロトコルに従って交換されるように手段を有し、
    前記メッセージは、ビットの連なりで構成され、
    前記第１の通信プロトコルに従って交換される前記メッセージ内の予め設定された位置にある少なくとも１つの制御ビットは、予め設定された値を有する必要があり、
    前記装置は、受信者として、前記メッセージを受信して前記メッセージのためのエラー監視を実施するために手段を有する、前記装置において、
    前記装置は、受信されたメッセージ内に、前記予め設定された値とは異なる値を有する少なくとも１つの制御ビットが存在する際には、プロトコル例外状態に入り、前記プロトコル例外状態では、前記装置は、前記第１の通信プロトコルの利用の再開条件が満たされるまで、前記エラー監視を中断し、
    前記装置は、自身がプロトコル制御装置又はプロトコルステートマシンの再起動を実行することで、前記プロトコル例外状態に入ることを特徴とする、装置。
11. 前記第１の通信プロトコルの利用の前記再開条件の確認のために、予め設定され又は予め設定可能な数のビットであって、予め設定された値を有する前記ビットを検出するための手段が設けられることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
12. 前記第１の通信プロトコルの利用の前記再開条件の確認のために、前記バスシステム上での予め設定され又は予め設定可能な時間の間の通信停止を検出するための手段が設けられることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の装置。
13. 前記再開条件の確認のために、エッジ検出のための手段（２２２）と、予め設定された値を有するビットの発生についてのカウンタ（２２１）と、が設けられ、前記カウンタは、エッジの発生時に改めて開始されることを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の装置。

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