JP7779620B2 - イーサネット物理層の保護 - Google Patents

Description

イーサネットは、ローカルエリアネットワーク、メトロポリタンエリアネットワーク、及びワイドエリアネットワークにおいて、コンピュータを互いに接続するための通信プロトコルである。イーサネットを介して通信するシステムは、データのストリームを、フレームと呼ばれる一層短い部分に分割する。各フレームは、送信元アドレスと宛先アドレス、及びエラーチェックデータを含む。

物理層（ＰＨＹ）は、ネットワークノードを接続する物理データリンクを介して生データビットを伝送する媒体を定義する。ＰＨＹによって実施される主要な機能及びサービスには、物理伝送媒体を介してビット毎又は記号毎のデータ送達を実施すること、及び、標準化されたインタフェースを伝送媒体に提供することが含まれる。

自動車用電気システムは、インフォテインメント、先進運転支援システム（ＡＤＡＳ）、パワートレイン、及びボディエレクトロニクスの進歩によって、より複雑になってきている。これらのシステムは、大量のリアルタイムデータ及びファームウェア／ソフトウェアが、車両内の様々な電子制御ユニット（ＥＣＵ）間で共有されているため、高速通信ネットワークを必要とする。

自動車用イーサネットは、構成要素間の高速通信を容易にするために有線ネットワークを用いて車内の構成要素を接続するために用いられる通信ネットワークである。イーサネット技術は、車内（in-vehicle）通信、測定及び較正データの搬送、診断、並びに、電気自動車と充電ステーションとの間の通信に用いられる。

さらに、自動車の動作に関連する不可欠な機能は、自動車用イーサネットを使用する電子部品によって制御される。これらの電子部品が故障した場合、これらの電子部品は、車の動作及び機能と干渉する恐れがある。自動車用電子部品の故障は、運転者、乗客、並びに、他の運転者及び近くの歩行者にとって危険な状況につながる恐れがある。こういった障害は、反転したデータビット又は他の破損したデータによって引き起こされる可能性がある。データ破損の考えられる多くの要因には、ソフトウェアグリッチ、静電放電（ＥＳＤ）事象、アルファ線の影響、又は他の何らかのその他の要因が含まれる。

このようなデータ破損が生じた場合、マイクロコントローラが、データを修復するための是正措置をとることが望ましい。しかしながら、こういった是正措置をとるには、まずデータの破損を検出する必要がある。データエラーの検出及び訂正のために、付加的な安全対策が自動車用イーサネットＰＨＹデバイスにおいて実装される必要がある。

第１の開示される実施例は、イーサネットＰＨＹデバイスを含み、イーサネットＰＨＹデバイスは、マイクロコントローラに結合されるように適合されたシリアル通信インタフェースと、レジスタを有するレジスタセットと、レジスタセットに結合され、レジスタの少なくとも幾つかの現在のチェックサムを計算するように構成されたチェックサム生成器とを含む。実施例はまた、チェックサム生成器に結合され、現在のチェックサムを格納するように構成されたチェックサムレジスタを含む。実施例はまた、チェックサムチェッカを含み、チェックサムチェッカは、チェックサム生成器、チェックサムレジスタ、及びマイクロコントローラに結合され、チェックサムの以前の値を現在のチェックサムと比較し、以前の値が現在のチェックサムとは異なっていることに応答して、エラーレポートをマイクロコントローラに送るように構成される。実施例は更に、入力を有し、チェックサム生成器に結合された出力を有する、トリガ回路を含み、トリガ回路は、入力においてアクティブ信号を受信することに応答して、チェックサムスタート信号をチェックサム生成器に送るように構成される。

別の例示の実施例が、イーサネットＰＨＹデバイスにおけるデータ破損を検出するための方法を含み、この方法は、イーサネットＰＨＹデバイスに電源投入し、イーサネットＰＨＹデバイスを初期化し、レジスタイメージをイーサネットＰＨＹデバイスのレジスタにロードし、イーサネットＰＨＹデバイス内のチェックサム生成器にレジスタを読ませてレジスタの初期チェックサムを生成させ、初期チェックサムがチェックサムレジスタに格納されることを含む。この方法は更に、レジスタを読み出すチェックサム生成器によるレジスタの検査を開始することと、レジスタの現在のチェックサムを生成することとを含む。現在のチェックサムは、初期チェックサムと比較され、これらのチェックサムが一致するかどうか検証される。

例示の実施例はまた、トランシーバ入力においてプロセッサに結合されるように適合された自動車用ネットワークトランシーバを含み、トランシーバは、トランシーバ入力に結合され、プロセッサに格納されたデータのコピーを格納するように適合されたレジスタを含む。チェックサム生成器がレジスタに結合され、チェックサム生成器は、チェックサム出力を有し、レジスタの一部に対してチェックサム動作を実施するように構成される。チェックサムレジスタがチェックサム出力に結合され、チェックサムチェッカが、チェックサム生成器及びチェックサムレジスタに接続され、チェックサムチェッカは、チェックサム出力を以前のチェックサム出力と比較し、チェックサム出力が以前のチェックサム出力とは異なっていることに応答してエラーを生成するように構成される。

ＰＨＹレジスタ内の未検出データ破損からイーサネットＰＨＹを保護するのを助けるために用いられ得る代替方式の３つの例を示す。

ＰＨＹレジスタコンテンツのチェックサムを用いて、ＰＨＹレジスタ内のデータ破損を検出するための例示のシステムを示す。

ＰＨＹレジスタコンテンツのチェックサムを用いて、ＰＨＹレジスタ内でチェックサム生成が行われるＰＨＹレジスタにおけるデータ破損を検出するための例示のシステムを示す。

チェックサムトリガ回路を示す。

ＰＨＹレジスタコンテンツのチェックサムを用いて、ＰＨＹレジスタにおけるデータ破損を検出する方法を示す。

図面において同じ参照番号は、（機能及び／又は構造が）同じ又は同様の特徴を示すために用いられる。本開示の１つ又は複数の実装の詳細が、添付の図面及び以下の説明に記載されている。図面は一定の縮尺で描画されておらず、単に本開示を例示するために提供される。本開示の理解を提供するために、特定の詳細、関係、及び方法が記載されている。本記載及び図面から、並びに特許請求の範囲から、他の特徴及び利点も明らかとなり得る。

イーサネットＰＨＹは、デジタル処理回路（メディアアクセスコントローラ、プロセッサ、ゲートアレイ、及び／又はストレージデバイスなど）とアナログ伝送媒体（バス、ワイヤ、及び／又は光ケーブルなど）との間のトランシーバとして機能する。ＰＨＹは、ハードウェア及びソフトウェアを用いて実装され得る。イーサネットＰＨＹは、場合によっては２０００を超える、多くのレジスタを有することができる。一部のレジスタは、ＰＨＹの内部パラメータをトリミングして、適切な機能、及びイーサネット仕様への準拠を維持するためのものである。ＡＳＩＬ（Automotive Safety Integrity Level）規格は、ＰＨＹの適切な動作を保証するために、有効なレジスタ構成がロード及び検証されることを必要とする。しかしながら、動作中にＰＨＹレジスタのデータ値が破損する可能性がある。ビットフリップや偶発的な書き込み操作などによるレジスタ構成変更を検出することが重要である。自動車用ＰＨＹのレジスタ変更が検出されず、適切な是正措置がとられない場合、ＰＨＹの動作及び機能が損なわれる可能性があり、これは、潜在的な安全性の危険をもたらす。

ＰＨＹレジスタのコンテンツが変更されたかどうかを判定するための１つの可能な方法は、マイクロコントローラ（ＭＣＵ）に、管理データ入力／出力（ＭＤＩＯ）を介してＰＨＹレジスタを定期的に読み出しさせ、ＰＨＹレジスタ内の現在の値をレジスタイメージのためのＭＣＵメモリ内の値と比較させることである。このレジスタ読み出しアプローチの欠点は、ＭＣＵの時間とリソースのコストである。ＰＨＹが２０００個のレジスタを有し、各読み出し動作が１０～２０ミリ秒かかる場合、すべてのレジスタの読み出しには、２０～４０秒のＭＣＵ時間が必要となり得る。また、このレジスタ読み出しアプローチでは、ＭＣＵ上の限られたメモリと処理能力を使用する必要がある。

図１は、ＰＨＹレジスタ内の未検出データ破損からイーサネットＰＨＹを保護するのを助けるために用いられ得る、代替実施例の３つの例を示す。表１００は、列１１０、１２０、１３０、及び１４０を有するＰＨＹレジスタブロックを示す。列１１０は、ＰＨＹ内の各レジスタの名前及び／又はアドレスを示す。列１２０は、レジスタロックを用いて保護されるように選択されたＰＨＹレジスタを表す。列１３０は、チェックサムを用いて保護されるように選択されたＰＨＹレジスタを表す。列１４０は、パリティビット又は誤り訂正符号（ＥＣＣ）を用いて保護されるように選択された物理レジスタを表す。

所与のレジスタが、レジスタロック１２０、チェックサム１３０、及び／又はＥＣＣ１４０によって保護されるべきかどうかの判定は、設計時（例えば、ＰＨＹが設計及び／又は製造されるとき）に成され得る。幾つかの例では、この判定は、実行時に（例えば、ＰＨＹが実際に動作しているときに）幾つかのレジスタに対してでも行われ得る。レジスタ関与（participation）判定が設計時に成される場合、レジスタのすべてが選択されてもよく、又は、選択ビットをレジスタに付加し、実行時に第２の選択点を提供してもよく、本保護方法においてレジスタのサブセットを含める機会も提供される。任意の所与のレジスタが、保護方式１２０、１３０、及び１４０の１つ、２つ、又は３つすべてによって保護され得る。

ＰＨＹレジスタセットには、構成レジスタと状態レジスタの２つのタイプのレジスタがある。一般に、状態レジスタが変更されることが予想されるので、構成レジスタのみが、保護されるか又はデータ破損についてチェックされる必要があり、これにより、状態レジスタが含まれる場合、方式１２０～１４０の各々を用いるのが一層煩雑になり得る。

レジスタロック１２０は、ＰＨＹの機能性にとって最も重要であり、上書きされることから保護される必要がある、ＰＨＹレジスタのために使用することができる。ロックビットを各所与の構成レジスタに付加することができ、レジスタに余分なビットを与える。このロックビットは、レジスタロックにのみ用いられる。ロックビットの値（０又は１）によって、レジスタがロックされるべきか否かが決まる。ロックビットは、レジスタ内のスタティックビットとしてハードコーディングすることができ、それにより、レジスタコンテンツが書き込まれた後にレジスタが常にロックされ、或いは、ロックビットは実行時に構成することができる。レジスタロックビットがアクティブに設定されると、構成に応じてハードウェアリセット又はソフトウェアリセットのいずれかのリセットによってのみ、レジスタロックを解除するか又はレジスタコンテンツを書き換えることができる。

幾つかの実装において、鍵を使用することによってのみレジスタロックが解除されるか又はレジスタコンテンツが書き換えられ得る。鍵を使用することにより、所望の保護を維持しながら、リセットサイクルを経ずにレジスタを書き換えることができる。レジスタロックのための鍵は、場合によっては８ビット鍵又は１６ビット鍵にすることができ、レジスタロックを解除するためにレジスタに書き込む必要がある。レジスタロックは、レジスタのコンテンツがソフトウェアによって偶発的に上書きされることを防ぐ。

パリティ又はＥＣＣ１４０は、ソフトウェアグリッチ、ノイズ、ＥＳＤスパイク、ソフトエラー（ＳＥＲ）を導入する放射、又は同様の問題によって上書きされ得る、ＰＨＹ内の重要な構成レジスタの保護のために用いられ得る。パリティは、ビットの所与のセット内の１の値を有するビットの数の偶数性又は奇数性を指し、したがって、すべてのビットの値によって判定される。パリティビットは、ストリング内の１ビットの総数が偶数パリティに対して偶数であるか、奇数パリティに対して奇数であるかを検査する。パリティは、ビットの排他的論理和（ＸＯＲ）和によって計算することができ、偶数パリティの場合は０、奇数パリティの場合は１が得られる。このように保護されるべき各レジスタに１つ又は２つのパリティビットを付加することによって、不正確なレジスタコンテンツを検出することができる。すべてのビットに依存し、任意の単一ビットに変化がある場合に値が変化するというパリティのこの特性のため、パリティはエラー検出に有用である。

パリティチェックは、データ破損を検出するが、データのエラーは修正しない。ＥＣＣは、データ破損を検出して修正する。ＥＣＣは、レジスタ内のデータの関数である冗長ビットを必要とし、アルゴリズムを用いて達成される。ハミング符号、単一誤り訂正及び二重誤り検出（ＳＥＣＤＥＤ）、多次元パリティ、及びリードソロモン符号化など、多数のタイプのＥＣＣアルゴリズムがある。所与のレジスタがパリティ又はＥＣＣ１４０によって保護されるかどうかの選択は、設計時又は実行時に成され得る。この選択はまた、１ビットパリティ、２ビットパリティ、又はＥＣＣアルゴリズムが用いられるかどうかも含み得る。ＥＣＣが用いられる幾つかのケースにおいて、データビットシーケンスを記述するコードが、計算され、データと共に格納される。データが読み出されると、読み出されたデータに対するＥＣＣコードが、計算され、元のＥＣＣコードと比較される。コードが一致する場合、そのデータは破損していないと見なされる。コードが一致しない場合、格納されたＥＣＣコードを用いてレジスタ内のデータを書き換える。ＥＣＣコードに対応するには、ＰＨＹレジスタに付加的なビットを付加する必要がある。ＥＣＣコードを計算するために用いられる回路要素は、ＰＨＹの内部にあっても外部にあってもよい。

チェックサム１３０は、ＰＨＹデバイスの機能又は性能にとって重要であるＰＨＹレジスタに用いられ得る。チェックサムに含めるレジスタの決定は、設計時又は実行時に成され得る。選択ビットをレジスタに付加すると、構成又は実行時に関与レジスタを選択できるようになる。チェックサム生成器がチェックサムを実行するとき、チェックサム生成器は、チェックサム保護に関与するように選択されたレジスタのみのチェックサムを提供する。

現在のＰＨＹレジスタコンテンツのチェックサムとの比較のために後に用いられるＰＨＹレジスタチェックサムを生成するための２つの例は、１）コンパイル時にチェックサム生成器ソフトウェアを用いてＰＨＹの外部にチェックサムを生成すること、又は２）ＰＨＹレジスタコンテンツを読み出し、レジスタがロードされた後の起動中にチェックサムを生成するために、ＰＨＹデバイス内にハードウェアチェックサム回路を提供することを含む。

図２は、ＰＨＹレジスタコンテンツのチェックサムを用いて、ＰＨＹレジスタ内のデータ破損を検出するための例示のシステムを示す。図２の例では、チェックサム生成は、コンパイル時にチェックサム生成ソフトウェアツールを用いてＰＨＹの外部で実施される。

ＰＨＹ構成レジスタのコンテンツは、マイクロコントローラにロードされるコードをコンパイルする前に、設計及び特性評価によって判定される。ＰＨＹ構成レジスタのコンテンツが判定されると、データは、ＰＨＹレジスタイメージ２４０としてチェックサム生成器２４４にロードされる。チェックサム生成器２４４は、例えば、巡回冗長検査（ＣＲＣ）などの、適切なチェックサムアルゴリズムを用いて、ＰＨＹレジスタイメージ２４０のチェックサム２５０を計算する。

レジスタイメージ２４０は、システム初期化の前に、マイクロコントローラ２１０のメモリ２１２にロードされる（図示せず）。マイクロコントローラ２１０は、デジタル信号プロセッサ、マイクロプロセッサ、又はシステムオンチップであり得る。チェックサム２５０もまた、システム初期化の前にマイクロコントローラ２１０にロードされる。ＰＨＹデバイス２３０は、ＭＤＩＯインタフェース２２０によってマイクロコントローラ２１０に結合される。マイクロコントローラ２１０は、起動に続くシリアルＭＤＩＯインタフェース２２０を介するシステム初期化の間、ＰＨＹレジスタイメージをＰＨＹレジスタ２３２にロードする。チェックサム２５０もまた、起動時に、初期化プロセスの一部として、マイクロコントローラ２１０からＰＨＹデバイス２３０内の専用チェックサムレジスタ２３８にロードされる。

すべてのＰＨＹレジスタがロードされた後、レジスタロック１２０によって保護されるように選択されたレジスタは、必要に応じてロックされ得、ロックされたレジスタが、キーの使用又はリセットの実行なしにソフトウェアによって書き換えられることを防止する。方法１２０～１４０の各々は互いに独立して実装され得るので、レジスタセットのチェックサムはロックされたレジスタとロックされていないレジスタの両方を含み得る。

チェックサムチェッカ２３４が、レジスタセット２３２に結合される。実行時間の間、チェックサムチェッカ２３４は、選択されたレジスタ又は完全なレジスタセット２３２を読み出し、それらのレジスタのチェックサムの現在の値を計算し、現在のチェックサムをチェックサムレジスタ２３８内の保存されたチェックサムと比較することによって、ＰＨＹレジスタコンテンツを検証することができる。ＰＨＹデバイス２３０の内部及び外部の両方の幾つかの異なる事象トリガソース２３６が、チェックサムの検査を実施することをトリガすることができる。チェックサム障害が検出された場合、その障害がマイクロコントローラ２１０に報告され得、マイクロコントローラは、例えば、システムリセット、又はＭＤＩＯ２２０を介してＰＨＹレジスタセット２３２を再ロードすることなど、是正措置をとることができる。

図３は、ＰＨＹがハードウェアチェックサム生成器回路要素を含み、チェックサム生成がチェックサム生成器を用いてＰＨＹ内で行われる、ＰＨＹレジスタ内のデータ破損を検出するためにＰＨＹレジスタコンテンツのチェックサムを用いるための例示のシステムを示す。

ＰＨＹ構成レジスタのコンテンツは、初期化の前に設計及び特性によって判定される。ＰＨＹ構成レジスタのコンテンツが判定されると、それらは、ＰＨＹレジスタイメージとしてマイクロコントローラ３１０のメモリ３１２にロードされる。マイクロコントローラ３１０は、デジタル信号プロセッサ、マイクロプロセッサ、又はシステムオンチップであり得る。

ＰＨＹデバイス３３０は、ＭＤＩＯインタフェース３２０によってマイクロコントローラ３１０に結合される。マイクロコントローラ３１０は、起動に続くシリアルＭＤＩＯインタフェース３２０を介するシステム初期化の間、ＰＨＹレジスタイメージを初期化テーブルとしてＰＨＹレジスタ３３２にロードする。

ＰＨＹレジスタ３３２は、チェックサム生成器３６０に結合される。レジスタがロードされた後、チェックサム生成器３６０は、例えば巡回冗長検査（ＣＲＣ）などの、適切なチェックサムアルゴリズムを用いて、ＰＨＹレジスタ３３２のコンテンツのチェックサムを計算する。チェックサムは、チェックサム生成器３６０に結合されたチェックサムレジスタ３３８に格納される。チェックサムチェッカ３３４が、チェックサム生成器３６０に結合された第１の入力と、チェックサムレジスタ３５０に結合された第２の入力とを有する。チェッカ３３４は、マイクロコントローラ３１０に結合された出力を有する。

レジスタイメージは、ＰＨＹ３３０の初期化の間、マイクロコントローラ３１０内のメモリ３１２からＭＤＩＯ３２０を介してＰＨＹレジスタ３３２にロードされる。チェックサム生成器３６０は、ＰＨＹレジスタ３３２のコンテンツを読み出し、チェックサムを生成する状態機械である。生成されたチェックサムは、後続のチェックサムとの後の比較のためにチェックサムレジスタ３３８に格納されて、チェックサムが変化したかどうかを検証する。

チェックサム生成器は、チェックサムトリガ回路３３６に結合される。実行時間の間、チェックサム生成器３６０は、チェックサムトリガ３３６から信号を受信し得、それに、ＰＨＹレジスタ３３２を読み出して、チェックサムレジスタ３３８に格納されたチェックサムと比較されるチェックサムを生成するように指示することができる。

チェックサム生成器３６０は、チェックサムトリガ回路３３６からの信号を受信すると、チェックサムの一部として選ばれたＰＨＹレジスタ３３２を読み出し、現在のＰＨＹレジスタコンテンツのチェックサムを生成する。新しいチェックサムは、チェックサム生成器３６０によってチェックサムチェッカ３３４に送られる。チェックサムチェッカ３３４は、保存されたチェックサムをチェックサムレジスタ３３８から読み出し、現在のチェックサムを保存されたチェックサムと比較する。現在のチェックサムと保存されたチェックサムとが一致しない場合、これは、ＰＨＹレジスタ３３２内の構成データが破損していることを示す。チェッカ３３４は、データ破損をマイクロコントローラ３１２に報告し、マイクロコントローラ３１２は、メモリ３１２内のレジスタイメージをＰＨＹレジスタセット３３２に再ロードすることを含み得る、適切な是正措置をとることができる。

図４は、入力としてトリガ入力４１０～４２０を含み、出力としてチェックサム開始信号４４０を含む、チェックサムトリガ回路３３６を示す。有効な信号のための所定の基準を満たすトリガ入力４１０～４２０のいずれも、チェックサム生成器信号３６０に送られるチェックサム初期化信号となる。チェックサム生成器信号３６０に送られるチェックサム初期化信号は、チェックサム生成器３６０が、ＰＨＹレジスタ３３２のコンテンツを読み出し、チェックサムを生成するプロセスを開始し、チェックサムは、チェックサムレジスタ３３８に格納されたチェックサムと比較されて、ＰＨＹレジスタコンテンツが有効であるかどうかを判定する。

ソフトウェアトリガ入力４１０は、ユーザによって開始されるチェックサムチェックのために用いることができる。これは、問題又は性能の問題が発生した可能性があるとユーザが疑う場合に実施され得る。ソフトウェアトリガ入力４１０は、システムの完全性を確認するための安全対策として、定期的なチェックサム検査を実施するために用いることもできる。ソフトウェアトリガ入力４１０は、マイクロコントローラ３１０から送られる単一ビットであり、ＰＨＹレジスタセットにおいて何も変化していないことを保証するための自発的チェックである。

リンク損失トリガ４１２は、イーサネットシステムにおける深刻な障害をシグナリングすることができる。リンク損失トリガ４１２は、ＰＨＹ３３０によって内部的に生成され、ＰＨＹが、ＰＨＹとＰＨＹが通信しているシステムとの間のリンクの損失を検出したときトリガされる。ＰＨＹは、それが通信しているシステムのＰＨＹと同期するために、リンクとして知られるトリガパルス及びデータを絶えず送受信している。ＰＨＹは、リンクが存在することを確認するため定期的に検査する。ＰＨＹは、リンクが失われたことを感知すると、リンク損失トリガビット４１２を設定する。

リンクの損失は、多くの潜在的な原因を有し得る。しかしながら、修正されたレジスタ値、特に、ＰＨＹの性能、タイミング、及び同期化に関係するレジスタの値の結果として、リンク損失が発生する可能性がある。幾つかの事例では、リンク損失トリガ４１２に続いてＰＨＹレジスタ値を再ロードすることがリンク損失問題を解決し得る。リンク損失が検出された場合、リンク損失トリガ４１２が設定され、チェックサムの検査をトリガする。

信号品質は、実行中、ＰＨＹにおいて絶えず監視される。信号品質インジケータ（ＳＱＩ）信号４１４は、ＰＨＹ３３０によって内部的に生成され得、信号品質が所定の閾値を下回ったことを示すインジケータである。ＳＱＩレベルが或る閾値を下回る場合、それは、平均二乗誤差（ＭＳＥ）が許容できないレベルまで上昇したことを示し得る。この場合、伝送は依然として存在し得るが、エラーを伴う。

低いＳＱＩの潜在的な原因は、定義された信号形状を維持することに関連するレジスタ設定が、変更又は上書きされた可能性があることであり得る。幾つかの事例では、ＳＱＩトリガ４１４に続いてＰＨＹレジスタ値を再ロードすることが、ＳＱＩを改善し得、問題を解決し得る。ＳＱＩにおける劣化の早期検出及び修正によって、後続のリンク損失を防ぎ得る。このため、ＳＱＩが、許容可能ＳＱＩ閾値を下回ると、ＳＱＩトリガ４１４が設定され得、チェックサムチェックがトリガされる。

静電放電（ＥＳＤ）事象トリガ４１６を、内部ＥＳＤ事象感知検出器によって送ることができる。ＥＳＤ事象感知検出器の例示の実装は米国特許番号第１０，７４９，３３７号に見ることができ、その全体が本明細書に参照として援用される。ＥＳＤ事象によって、レジスタビットが反転したり、ＰＨＹ構成レジスタに格納されているデータがその他の方式で破損したりすることがある。そのようなデータ破損の早期検出が望まれる。ＥＳＤ事象が検出された場合、ＥＳＤ事象感知検出器はＥＳＤ事象トリガ４１６を生成し、チェックサム検査をトリガする。
米国特許番号第１０，７４９，３３７号

チェックサムトリガ３３６、チェックサム生成器３６０、及びチェックサムチェッカ３３４の適切な機能性を検証するために、自己テストモードをＰＨＹ回路に付加することができる。自己テストは、自己テストリガ信号４１８によって開始することができる。自己テストトリガ４１８は、マイクロコントローラ３１０によって、又はＰＨＹ内の回路要素によって送ることができる。自己テストモードでは、欠陥をイーサネットシステムの残りの部分に伝播させることなく、エラー検出ロジックをトリガするためにレジスタ設定にフェイルビットを挿入することができる。自己テストの一部として、例えば、誤ったチェックサムを生成し、その後、チェックサムエラーが捕捉されてマイクロコントローラ３１０に報告されたことを判定するために検査するメカニズムを実装することができる。この検証は、イーサネットシステムの動作に安全性を付加することができ、これは、自動車用用途において特に重要である。

図４に示すトリガソースのリストは、網羅的なリストではない。他の可能なトリガソース４２０も同様に実装することができる。これらの他のトリガソース４２０は、頻繁なレジスタ検査を開始するためのタイマーを含み得る。他のトリガソースは、個々のイーサネットシステム環境に対して適宜カスタマイズすることができる。

図５は、ＰＨＹレジスタコンテンツのチェックサムを用いて、ＰＨＹレジスタにおけるデータ破損を検出するための方法５００を示す。５１０において、システムが始動して、マイクロコントローラ３１０及びＰＨＹ３３０に電力が印加される。５２０において、ＰＨＹが初期化され、レジスタイメージファイルがマイクロコントローラメモリ３１２からＰＨＹレジスタ３３２にロードされる。

５３０において、チェックサム生成器は、レジスタのコンテンツを読み出し、５４０においてチェックサムレジスタに格納される初期のチェックサムを生成する。工程５５０において、チェックサムトリガソースが、チェックサム生成器３６０に、チェックサムレジスタ３３２の現在のコンテンツを読み出し、工程５６０において現在のチェックサムを生成する必要があることを通信する。チェックサムチェッカ３３４は、工程５７０において、チェックサム生成器からの現在のチェックサムと、チェックサムレジスタ３３８からの初期のチェックサムとを受け取る。５８０において初期チェックサム及び現在のチェックサムの値が等しい場合、プロセスはステップ５５０にループバックし、トリガソースが次のトリガを生成するのを待機する。５８０において初期チェックサム及び現在のチェックサムの値が等しくない場合、ＰＨＹはマイクロコントローラにエラーを報告し、マイクロコントローラは、レジスタイメージをレジスタセットに再ロードするなど、適切な是正措置をとる。

本開示の目的のために、本明細書で用いられるように、或る要素が別の要素に「結合される」と称される場合、その２つの要素間に機能的接続（例えば、直接接続、又は、１つ又は複数の介在要素が存在する間接接続）が存在することが意図される。第１の要素が第２の要素に「直接結合される」と称される場合、第１の要素と第２の要素との間に介在要素はない。「実質的に同じ」、「実質的に等しい」、「実質的に等しい」、「ほぼ等しい」、及び「ほぼ同じ」という用語は、２つのオブジェクトの間の定量的関係を表す。この定量的な関係は、これら２つのオブジェクトが設計により等しくなることが望ましいかもしれないが、製造プロセスによって一定量の変形が導入され得ることを予期している。

本明細書で使用するように、用語「端子」、「ノード」、「相互接続」、「リード」、及び「ピン」は、相互交換可能に用いられる。特に断りのない限り、これらの用語は一般に、デバイス要素、回路要素、集積回路、デバイス、又は他の電子機器もしくは半導体構成要素の間の、又はそれらの終端の相互接続を意味するために用いられる。

前述の説明における「接地」という語句の使用は、シャーシ接地、アース接地、浮動接地、仮想接地、デジタル接地、共通接地、及び／又は、本記載の教示に適用可能であるか又は本記載の教示に適した任意の他の形態の接地接続を含む。

動作は特定の順序で生じるものとして示されているが、これは、すべての例示された動作が実施されること、又は、そのような順序が１つ又は複数の特許請求の範囲に記載されていない限り、所望の結果を達成するためにそういった動作がこの順に実施されることが要求されること、を要求するものとして理解されるべきではない。幾つかの状況において、マルチタスキング及び並列処理が好都合であり得る。また、上述の実施例における様々なシステム構成要素の分離は、すべての実施例においてそのような分離を必要とするものとして理解されるべきではない。

Claims (20)

1. イーサネットＰＨＹデバイスであって、
   マイクロコントローラに結合されるように適合されるシリアル通信インタフェースと、
   ＰＨＹ構成に関するレジスタイメージを格納する１つ又はそれ以上のレジスタを有するレジスタセットと、
   前記レジスタセットに結合され、前記レジスタイメージのために前記レジスタの少なくとも１つの現在のチェックサムを計算するように構成されるチェックサム生成器と、
   前記チェックサム生成器に結合され、前記現在のチェックサムを格納するように構成されるチェックサムレジスタと、
   前記チェックサム生成器と前記チェックサムレジスタと前記マイクロコントローラとに結合されるチェックサムチェッカであって、
   前記チェックサムの以前の値を前記現在のチェックサムと比較し、
   前記以前の値が前記現在のチェックサムとは異なっていることに応答してエラーレポートを前記マイクロコントローラに送る、
   ように構成される、前記チェックサムチェッカと、
   入力と、前記チェックサム生成器に結合される出力とを有するトリガ回路であって、入力においてアクティブ信号を受信することに応答してチェックサムスタート信号を前記チェックサム生成器に送るように構成される、前記トリガ回路と、
   を含む、イーサネットＰＨＹデバイス。
2. 請求項１に記載のデバイスであって、
   前記シリアル通信インタフェースが、管理データ入力／出力（ＭＤＩＯ）によって前記マイクロコントローラに結合されるように更に適合される、デバイス。
3. 請求項１に記載のデバイスであって、
   前記トリガ回路の入力の１つに静電放電（ＥＳＤ）トリガ信号を提供するように構成されるＥＳＤ事象感知検出器を更に含む、デバイス。
4. 請求項１に記載のデバイスであって、
   前記トリガ回路の入力が、ソフトウェアトリガ入力を含む、デバイス。
5. 請求項１に記載のデバイスであって、
   前記トリガ回路の入力が、リンク損失が検出された場合にアクティブ信号を提供するように構成されるリンク損失トリガ入力を含む、デバイス。
6. 請求項１に記載のデバイスであって、
   前記トリガ回路の入力が、信号品質インジケータ（ＳＱＩ）がＳＱＩ閾値を下回った場合にアクティブ信号を提供するように構成されるＳＱＩ入力を含む、デバイス。
7. 請求項１に記載のデバイスであって、
   前記トリガ回路の入力が、自己テストシーケンスを開始するように構成される自己テストトリガを含む、デバイス。
8. 請求項７に記載のデバイスであって、
   前記自己テストシーケンスが、
   前記トリガ回路によって前記チェックサム生成器に送られるチェックサムスタート信号と、
   前記チェックサムスタート信号に応答して前記チェックサム生成器によって生成される自己テストチェックサムであって、フェイルビットが付加された前記レジスタのチェックサムである、前記自己テストチェックサムと、
   前記自己テストチェックサムが前記現在のチェックサムと一致しないことを示す、チェックサムチェッカによって送られる障害表示と、
   を含む、デバイス。
9. イーサネットＰＨＹデバイスにおけるハードウェアを用いてデータ破損を検出するための方法であって、
   前記イーサネットＰＨＹデバイスの電源を入れることと、
   前記イーサネットＰＨＹデバイスを初期化し、前記イーサネットＰＨＹデバイス内の１つ又はそれ以上のレジスタにＰＨＹ構成に関するレジスタイメージをロードすることと、
   前記イーサネットＰＨＹデバイスにおけるチェックサム生成器を用いて前記レジスタを読み出すことと、
   前記チェックサム生成器を用いて前記レジスタイメージの初期チェックサムを生成することと、
   前記イーサネットＰＨＹデバイスにおけるチェックサムレジスタに初期チェックサムを格納することと、
   前記レジスタを読み出す前記チェックサム生成器による前記レジスタの検査を開始することと、
   前記チェックサム生成器により前記レジスタイメージの現在のチェックサムを生成することと、
   前記現在のチェックサムを前記初期チェックサムと比較してそれらが一致するかどうか検証することと、
   を含む、方法。
10. 請求項９に記載の方法であって、
    前記現在のチェックサムと前記初期チェックサムとが一致しない場合に前記デバイスに結合されるマイクロコントローラユニットにエラーが報告される、方法。
11. 請求項９に記載の方法であって、
    前記現在のチェックサムと前記初期チェックサムとが一致しない場合に前記レジスタイメージが前記レジスタに再ロードされる、方法。
12. 請求項９に記載の方法であって、
    前記現在のチェックサムと前記初期チェックサムとが一致しない場合にイーサネットＰＨＹデバイスのリセットが実施される、方法。
13. 請求項９に記載の方法であって、
    前記レジスタの検査を開始することが、リンク損失に応答する、方法。
14. 請求項９に記載の方法であって、
    前記レジスタの検査を開始することが、静電放電（ＥＳＤ）事象に応答して成される、方法。
15. 請求項９に記載の方法であって、
    前記レジスタの検査を開始することが、信号品質インジケータ（ＳＱＩ）の低減に応答して成される、方法。
16. トランシーバ入力においてプロセッサに結合されるように適合される自動車用ネットワークトランシーバであって、
    前記トランシーバ入力に結合され、前記プロセッサに格納されたデータのコピーを格納するように適合されるレジスタであって、前記データがＰＨＹ構成に関するレジスタイメージを含む、前記レジスタと、
    前記レジスタに結合されるチェックサム生成器であって、チェックサム出力を有し、前記レジスタの一部に対して前記データのチェックサム動作を実施するように構成される、前記チェックサム生成器と、
    前記チェックサム出力に結合されるチェックサムレジスタと、
    前記チェックサム生成器と前記チェックサムレジスタとに接続されるチェックサムチェッカであって、
    前記チェックサム出力を以前のチェックサム出力と比較し、
    前記チェックサム出力が前記以前のチェックサム出力と異なっていることに応答してエラーを生成する、
    ように構成される、前記チェックサムチェッカと、
    を含む、自動車用ネットワークトランシーバ。
17. 請求項１６に記載の自動車用ネットワークトランシーバであって、
    入力と、前記チェックサム生成器に結合される出力とを有するトリガ回路であって、入力においてアクティブ信号を受信することに応答してチェックサムスタート信号を前記チェックサム生成器に送るように構成される、前記トリガ回路を更に含む、自動車用ネットワークトランシーバ。
18. 請求項１７に記載の自動車用ネットワークトランシーバであって、
    前記トリガ回路の入力が、リンク損失が検出された場合にアクティブ信号を提供するように構成されるリンク損失トリガ入力を含む、自動車用ネットワークトランシーバ。
19. 請求項１７に記載の自動車用ネットワークトランシーバであって、
    前記トリガ回路の入力が、信号品質インジケータ（ＳＱＩ）がＳＱＩ閾値を下回った場合にアクティブ信号を提供するように構成されるＳＱＩ入力を含む、自動車用ネットワークトランシーバ。
20. 請求項１７に記載の自動車用ネットワークトランシーバであって、
    前記トリガ回路の入力が、ソフトウェアトリガ入力を含む、自動車用ネットワークトランシーバ。