KR101079525B1 - 데이터 통신 방법 - Google Patents

Abstract

수신자 주기 간격 내의 비-겹침(non-overlapping) 시간 구간에서 데이터를 전송하고, 계획 단계의 고정된 전송 시간 슬롯들이 상기 수신자 주기 간격 내에 할당되는 데이터 버스의 수신자들에 대해 주기적이고 충돌없는 데이터 통신을 수행하는 방법은, 상기 수신자 주기 간격 내의 적용 시간 간격 내에서 하나의 수신자가 배타적으로 수행하는 태스크 처리 단계를 포함한다. 상기 계획 단계에서, 각각의 수신자에 대한 전송 시간 슬롯들은, 상기 적용 시간 간격과 구분되는 전송 시간 간격 내의 값으로서, 상기 수신자 주기 간격 내에서 선택되고, 그리고 상기 선택된 수신자에 대한 전송 시간 슬롯들은 다음의 초기화 단계에 개시된다.

Description

데이터 통신 방법{METHOD FOR DATA COMMUNICATION}

본 발명은 데이터 버스의 수신자들에 대해 주기적이고 충돌없는 데이터 통신을 수행하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 수신자 주기 간격 내의 비 겹침(non-overlapping) 시간 구간에서 데이터를 전송하고, 계획 단계에서 고정된 전송 시간 슬롯들을 상기 수신자 주기 간격 내에 할당한다.

시간 구동 데이터 버스(time-driven data bus)들은 전동차 및 다른 운송 수단(예, 비행기, 기차, 배 등)에 점점 더 많이 응용되고 있다. 사건 구동 데이터 버스들과 달리, 시간 구동 데이터 버스들은 높은 신뢰성과 적은 변동 초과 시간(지터, jitter)을 가지도록 하며, 규칙적인 간격(interval)으로 제어 장치들 사이에서보안 관련 데이터가 교환되도록 한다. 이러한 특징을 가지는 시간 구동 데이터 버스들의 주요 장점은 제어 장치의 오동작에 의한 데이터 버스의 지속적인 점유를 방지한다는 것이다.

시간 구동 데이터 버스를 거쳐 다양한 수신자들과 통신하는 방법이 독일 특허 102 00 201 A1에 기술되어 있다. 이 방법에서, 수신자들은 주기적인 메시지를 데이터 버스를 통해 고정된 전송 시간 슬롯으로 보낸다. 메시지를 전송하는 시간 구간 (이하, “ 수신자 주기 시간”이라 함)은 버스 주기 시간(즉, 버스 주기 간격 의 길이)과 동일하다. 그러나 전송 시간 슬롯은 서로 다른 수신자들에 의해 서로 다른 버스 주기 간격들에 사용될 수 있다. 따라서 사용자 주기 시간이 버스 주기 시간에 비해 증가한다. 그리하여 종래 기술에 따르면, 수신자 주기 시간이 감소 될 수도 있다. 이러한 현상은 버스 주기 간격 내의 다수의 전송 시간 슬롯들(multiple transmission time slots)이 동일한 메시지에 의해 점유될 때 발생한다.

종래 기술에 의하면, 데이터 버스를 거쳐 전송되는 모든 메시지들이 반복되는 시간 간격에 대해, 일정 처리 동작(scheduling process)에서 모든 수신자들의 기능 의존성(functional dependency)을 고려한 시스템 와이드 시퀀스(system wide sequence, 즉, 스케줄(schedule))를 특정한다. 그리하여 모든 수신자들은 각각 확정적으로 지정된 전송 시간 슬롯에서 데이터 버스를 거쳐 충돌없이 통신을 수행한다. 이러한 일정 처리 동작에서, 적용 시간 구간들(application time periods)은 전송 시간 슬롯들과 조화되도록 명시된다. 특정한 적용 시간 간격들에 대한 제어 장치들은 전송 시간 슬롯들에 근거하여 시간에 대해 절대적이거나 상대적으로 구성될 수 있다.

이러한 설정(특정)은 종종 다수의 수신자들에 대한 전송 시간 슬롯들과 적용 시간 간격들 사이에 밀접한 연결성(interlinking)을 만든다. 이러한 연결성은 차례로 다양한 수신자들에 대한 적용들 사이에 강한 시간적 의존성을 야기한다. 기능적 변경 또는 제어 장치의 변경은 스케줄의 변화를 필요로 한다. 상술한 의존성(dependency)의 결과로, 개별적인 수신자들이 아닌 캐주얼 체인으로 서로 연결되는 다수의 수신자들에 대해 이러한 스케줄 변경이 종종 적용된다. 따라서 하나의 기능 변경이 다수의 수신자들 및 제어 장치들에 영향을 미칠 수 있다.

안전 관련 적용 시 모든 변경 사항을 정확히 제어해야하는 자동차 산업과 같은 산업 영역의 개발 부서에서 이루어지는, 장치에 대한 모든 변경은 광범위한 확인 작업들을 유발한다. 따라서 개발 시간이 길어지고 장치와 장치에 관계되는 부속품들에 대한 개발 비용이 증가한다.

상술한 종래 기술과 같이 통신 및 적용이 하나의 버스 시스템에 서로 밀접하게 연결되는 경우에, 제어 장치의 변경은 승인이 필요한 다른 제어 장치들을 변경하도록 한다. 또한, 일반적으로 종래기술에 따르면 종래의 단일 버스 시스템에 따른 방법에 의해 승인된 제어 장치의 사용이 제한을 받는다. 만일 제어 장치가 다양한 버스 시스템에 및 기능적으로 이에 집적된 장치에 사용되는 경우에, 규정과 같이 동일한 전송 시간 슬롯들이 모든 버스 시스템에 존재하는 제어 장치들에 할당될 수는 없다. 종래 기술에 의하면, 일반적으로 다른 버스 시스템 상에 수신자들 대한 적용 시간 간격 및 제어 장치들에 관련된 적용 시간 간격이 서로 달라진다.

따라서 다른 변경이 발생할 때마다, 그에 맞는 승인 단계를 진행해야 한다.

본 발명의 목적은 요청되는 승인 횟수와 더불어 시간 구동 데이터 버스의 개별적 제어 장치들을 교환 및 변경하는 빈도를 감소시키는 방법을 제공하는 것이다.

이러한 본 발명의 목적은 시간 예비(reserve)를 시스템적으로 사용하여 다양 수신자들의 스케줄을 분리하는 방법에 의해 달성될 수 있다. 분리된(즉, 겹쳐지지 않은) 기능 구동 시간 간격들에 각각의 독립적인 수신자들에 대한 전송 시간 슬롯 및 응용 시간 간격을 독립적으로 명시함으로써 스케줄을 분리할 수 있다. 전송 시간 슬롯들 및 적용 시간 간격은 서로 영향을 미치지 않는 기능 구동 시간 간격 내에서 탄력적으로 설정 및 변경될 수 있다.

본 발명의 가장 중요한 장점은 전송 및 적용 시간들의 분리 결과로 제어 장치는 다른 제어 장치들에 대한 변경에 의해 영향을 받지 않으며, 이러한 변경은 개별적인 기능 구동 시간 간격들 내에서 발생된다는 것이다.

본 발명을 사용하면, 버스 시스템 개발 단계에서 주요한 기능적 변경이 하나의 장치에만 영향을 미친다. 마찬가지로, 본 발명의 사용에 의해, 승인된 제어 장치가 재승인할 필요 없이 다양한 버스 시스템이 유연하게 적용될 수 있다. 필요한 승인 수단의 개수가 이러한 두 가지 요소에 의해 현저히 감소한다. 수단의 개수가 감소하면, 많은 경우에 시간 구동 버스 시스템을 개발하는 데 필요한 시간 및 비용을 현저하게 감소시킬 수 있다.

본 발명의 주요한 개념이 이하에 기술된다.

데이터 통신은 타임 구동 데이터 버스를 거쳐 주기적으로 반복되는 버스 주기 간격(bus cycle intervals) 내에서 이루어진다. 이러한 버스 주기 간격의 길이를 이하에서 “버스 주기 시간(bus cycle time)"이라 한다. 버스 주기 간격은 버스 주기 간격 내에서 메시지를 교환하는 시간 간격을 정확히 기술하기 위한 개별적인 전송 시간 슬롯들로 나뉜다.

엔진, 보안 또는 안전 특징들을 제어, 조절 또는 모니터링 하는 데 이용되는 다양한 제어 창치들은 일반적으로 이러한 시간 구동 데이터 버스에 연결된다. 제어 장치들은 주기적인 시퀀스(sequence)로 데이터 버스를 통해 메시지를 교환하고 이러한 메시지를 처리한다. 시간 구동 버스에 대한 제어 장치의 통신 특성은 둘 이상의 메시지를 주기적으로 수신 및 전송하는 것을 포함한다. 예를 들면, 제 1 단계에서 메시지가 수신되고, 제 2 단계에서 수신된 메시지의 내용이 처리되며, 그리고 제 3 단계에서 처리 결과가 메시지로 전송된다. 일반적으로 단일 제어 장치는 이러한 복수의 캐주얼 시퀀스에 참여한다.

다음의 논점에서, 초기부터 제어 장치는 하나 이상의 논리적 수신자들을 포함하며 전송 처리 및 태스크(task) 처리가 교대로 그리고 주기적으로 반복되는 것으로 가정한다. 또한, 초기부터 전송 처리 및 태스크 처리는 서로 다른 시간 간격에서 이루어지는 것을 가정한다. 따라서 수신자에 대한 전송 시간 슬롯들은 수신자의 적용 시간 구간과 겹쳐지지 않는다.

따라서 제어 장치에 의한 다양한 태스크 처리는 각각의 논리적 수신자가 태스크 처리를 위한 연속적인 시간 구간(time period)을 요청하는 방식으로 논리적 수신자들에 할당된다. 시간 구간은 전송 처리와 마찬가지로 제공된다. 정의에 의해, 메시지의 지정된 개수가 이러한 시간 간격에 전송될 수 있다. 상술한 특징의 실질적 구현 및 이러한 정의를 만족하지 않는 경우에 대한 본 발명 사상의 확장이 이하에 기술된다.

수신자 주기 시간은 수신자 통신 및 태스크 처리 주기에 대한 요청에 따라 각각의 수신자들에 대해 명시된다. 주요하게, 이러한 수신자 주기 시간은 복수개의 버스 주기 시간이거나 버스 주기 시간의 일부일 수 있다. 본 발명과 관련된 전송 시간 슬롯들 및 적용 시간 구간들의 밀접한 시간적 연결의 분해에 기인하여 아이들 시간(Idle times)이 종종 캐주얼 시퀀스(casual sequence)에 삽입될 수 있다. 그러나 이러한 아이들 시간은 수신자 주기 시간의 적합한 선택에 의해 기능적으로 허용 가능한 한계치 내에 유지될 수 있다.

수신자 주기 시간과 동일한 길이를 가지는 수신자 주기 간격 내에, 본 발명에 따라 두 개의 분리된 기능 구동 시간 간격들이 존재한다. 하나는 수신자에 의한 메시지 전송에 대한 배타적으로 제공되는 전송 시간 간격이고, 다른 하나는 수신자에 대한 태스크 처리에 배타적으로 제공되는 적용되는 적용 시간 간격이다. 초기에, 두 개의 기능 구동 시간 간격은 함께 전체 수신자 주기 간격에 걸쳐 지속된다. 이러한 경우에도 단일 시간 간격의 정의는 만족하는데 이는 제 2 시간 간격이 수신자 주기 간격에서 제 1 시간 간격을 빤 값으로부터 자동적으로 기인하기 때문이다. 이러한 제한에서 벗어나는 사항들도 동일한 방법으로 언급된다. 그러나 두 개의 기능 구동 시간 간격들의 정의는 변함이 없다.

다음의 사전조건들이 기능 구동 시간 간격을 구체화하기 위해 고려된다. 즉,

- 수신자들의 요청 태스크를 수행하기 위해 각각의 수신자에 의해 요청되는 전송 시간 슬롯들의 길이는 수신자 주기 간격 내인 것으로 가정한다. 전송 시간 간격의 길이는 그에 맞는 길의 전송 시간 슬롯들에 맞도록 충분히 크게 선택된다.

- 수신자 요청 태스크를 수행하기 위해 각각의 수신자들이 요청하는 태스크 처리 동작을 위한 시간 구간의 길이도 마찬가지로 수신자 주기 간격 내인 것으로 가정한다. 적용 시간 간격의 길이는 그에 맞는 길의 시간 간격에 맞도록 충분히 크게 선택된다.

- 수신자의 관점에서, 수신 주기 간격 내의 기능 구동 시간 간격들을 명시함으로써, 전송 시간 간격 내의 수신자 전송 시간 슬롯들의 위치 및 적용 시간 간격 내의 적용 시간 구간의 위치가 유연하게 선택될 때에 수신자는 요청된 태스크를 버스 시스템에서 수행할 수 있다.

- 모든 수신자 주기 시간 및 전송 시간 간격이 반드시 명시됨으로써, 기본적으로 충돌 없이 개별적인 수신자들에 대해 데이터 버스 상 및 전송 시간 간격 내에서 모든 전송 시간 슬롯들을 계획하는 것이 가능하다.

수신자에 대한 적용 시간 간격(application time interval)이 적용 시간 구간(application time period)의 길이 보다 큰 경우에, 수신자 적용을 변경하기 위한 시간 예비치(time reserve)가 존재한다. 수신자에 대한 전송 시간 간격이 전송 시간 슬롯들의 길이 보다 크면, 전체 전송 시간 일정 처리(global transmission time scheduling)에 대한 유연성이 커진다. 상술한 조건들 모두가 전송 시간 및 적용 시간 간격들의 다양한 길이를 만족할 때, 적용 시간 간격 또는 전송 시간 간격을 가능한 크게 선택하여 상술한 본 발명의 장점들이 최대한 발휘되도록 하여야 한다.

계획 단계(planning phase)에서, 먼저, 시스템 전체(system-wide, global) 전송 시간 스케줄러는 모든 수신자들에 대한 전송 시간 슬롯들을 선택하여, 한편으로 하나의 수신자에 대한 전송 시간 슬롯들이 개별적인 전송 시간 간격 내에 위치하고, 다른 한편으로는 모든 수신자에 대한 전송 시간 간격들이 충돌 없이 데이터 버스에 명시되도록 한다.

전송 시간 일정 처리(scheduling)의 결과로, 개별적인 수신자들에 대한 전송 시간 슬롯들의 할당(즉, 슬롯 할당 테이블(slot assignment table)은 이어지는 초기화 단계에서 수신자들에게 보내진다. 정의에 의해, 개별적인 전송 시간 간격 내에의 전송 시간 슬롯들이 수신자들에 할당될 때, 모든 수신자들은 요청된 태스크를 수행할 수 있다. 이는 상술한 일정처리 작업에 의해 이루어진다.

분리된 기능 구동 시간 간격들로 분할됨으로써, 적용 시간 구간들은 할당된 전송 시간 슬롯들에 독립적이 된다. 적용 시간 간격들 내에서의 적용 일정 처리 동작(scheduling)은 개별적인 수신자에게만 영향을 미치며 따라서 수신자 스스로(지역적으로) 적용 일정 처리 동작을 수행할 수 있다.

제어 장치가, 전송 시간 스케줄러에 의해 명시되는 정확한 전송 시간 슬롯들에 대해 구체화되지는 않으나 전송 시간 간격 내의 소정 시간에 전송이 가능하도록 설계되는 경우에, 전송 시간 일정 처리 동작 또는 계획 단계의 새로운 시퀀스를 변경하는 것은 본질적으로 수신자들 모두에 대한 변경을 필요로 하지는 않는다. 단지 내용면에서 적용이 변경된 수신자들만 변경되며, 필요한 경우에 재승인 된다. 이는 또한 교환되는 메시지의 내용이 모든 관련 수신자들에 대해 변경되는 일반적인 경우에도 해당되므로, 통신 내용(content)의 변경은 개별적인 수신자들에 대한 적용에도 영향을 미친다.

태스크 처리 동작의 종료 및 수신자에 대한 전송 시간 슬롯들의 시작 사이의 시간은 전송 시간 슬롯들과 적용 시간 구간들의 분리된 명시 내용에 따라 변화된다. 예를 들어 태스크 처리 동작의 종료 시에 수신자 송신에 의해 전송되는 데이터가 적용 시간 간격의 종료 전에 또한 전송 시간 구간이 시작되기 전에 전송 유닛에 전달되면, 기술적으로 문제가 되지 않는다.

시간 구동 데이터 버스에 대한 제어 장치의 개발 및 유연성 있는 사용에 대한 본 발명의 장점들이 이하에 기술된다.

본 발명의 제 1 장점은 하나의 수신자의 적용 및 전송 동작에 대한 시간상 변화가 다른 수신자에게 영향을 미치지 않으며, 변화가 특정한 기능 구동 시간 간격들 내에서 발생하고 또한 이러한 변화 후에 기능 구동 시간 간격들을 명시하는 데 필요한 모든 조건들을 만족한다는 것이다. 이러한 변화 이유는 개별적인 수신자들에 사전에 제공되는 태스크 처리 동작이 특정한 태스크를 수행하는 데 적합하지 않거나, 또는 많은 량의 데이터가 전송되어야 하기 때문에 이전에 제공된 것보다 많은 수의 전송 시간 슬롯들을 필요로 하기 때문이다. 수신자에 대한 이러한 변경 후에, 새로운 계획 단계에서 새로운 전송 시간 슬롯들을 명시화 하는 것이 필요하며, 또한 이러한 내용을 새로운 초기화 단계에서 수신자들에게 전송하는 것이 필요하다. 다른 수신자들 및 제어 장치들에 대해서는 변경이 필요치 않다.

본 발명의 또 다른 장점은 기능 구동 시간 간격을 명시하는 데 필요한 것으로 언급되는 모든 조건들이 각각의 버스 시스템을 만족하면서 승인된 제어 장치들이 다양한 버스 시스템에서 사용될 수 있다는 것이다. 본 발명에 따르면, 제어 장치를 버스 시스템에 도입(introduction)하는 것은 마찬가지로 계획 단계에서 명시된 전송 시간 슬롯들을 필요로 하며, 초기화 단계에서 수신자들에 이를 송신하는 것을 필요로 한다. 다른 제어 장치들은 변경할 필요가 없다.

또한 본 발명에 따르면 승인된 제어 장치들은 종래 기술에 따라 설계된 수신자들을 가지는 제어 장치들을 포함하는 버스 시스템(즉, 전송 시간 슬롯들과 적용 시간 구간들이 고정되어 명시되는 (후방 호환성:backward compatibility) 버스 시스템) 에서도 변경(modification) 없이 사용할 수 있다는 것이다. 이러한 경우는 상술한 예에서 각각의 수신자들에 대한 전송 시간 간격은 특별한 경우로 생각 수 있다. 즉, 실제로 필요한 정확한 전송 시간 슬롯들을 포함하고 각각의 수신자에 대한 적용 시간 간격은 정확한 적용 시간 구간을 포함하는 경우로부터 유추할 수 있다. 이러한 정의에 의하면, 모든 수신자들에 대한 전송 시간 슬롯들은 상술한 바와 같이 계획 단계에서 명시될 수 있으며, 기능 구동 시간 간격들을 명시하는데 언급되는 모든 필요조건들을 만족하고 또한 이러한 전송 시간 슬롯들은 초기화 단계에서 본 발명에 따른 수신자들에 전송된다. 이러한 결과, 제어 장치들에는 아무런 변경을 할 필요가 없다.

본 발명에 따르면 데이터 버스의 수신자 인터페이스는 수신자 주기 시간 및 수신자에 대한 전송 시간 간격에 의해 결정되기 때문에, 그러한 인터페이스에 대한 규약(convention)을 도입하는 것은 적합한 일정 처리 동작의 개발과 마찬가지로 다양한 수신자들의 상호 호환성을 촉진한다.

이하에서 몇 가지 규약이 제안된다.

(본 발명의) 이론들을 시스템적으로 실행하는 데 있어, 각각이 소정의(given) 수신자 주기 시간 및 수신자 주기 간격 내의 전송 시간 간격을 명시하여 특성화되는 수신자들의 클래스들을 형성하는 것이 유용하다.

수신자 클래스 및 그에 따른 전송 시간 요청에 대한 대표자(representative)의 개수에 따라, 버스 대역(bandwidth)이 잘 사용될 수 있도록 클래스들을 명시한다. 이는 예를 들면, 기본 주기 시간(base cycle time)의 이진 배수로써 수신자 클래스들에 대한 수신자 주기 시간을 선택하고 수신자 주기 간격 내에서 전송 간격을 대응되도록 명시할 수 있다.

본 발명의 이론(원리)을 시스템적으로 실행하는 데 사용되는 이러한 또는 다른 특징들은 하나 이상의 전체 동기 시간에서 데이터 버스에 나타나는 모든 수신자들에 대한 수신자 주기 간격을 동시에 시작하도록 하거나 이에 의해 지지된다.

(본 발명의) 원리(이론)를 시스템적으로 실행하기 위해, 적용 시간 간격에 대한 전송 시간 간격(즉, 수신자 주기 간격)의 길이를 고정 비율로 명시하는 것이 필요하다.

전송 시간 및 적용 시간이 분리된 결과, 일반적으로 어떠한 수신자도 특정한 적용 시간 간격 내에서 시간 계획을 할 수 있다(지역적 적용 일정 처리: local application scheduling). 가장 간단한 경우를 생각하면, 적용 시간 간격이 시작된 후 가능한 이른 시점에 태스크 처리 동작이 시작된다. 또는, 수신자에 대한 태스크 처리 작업 시간을 계획할 수 있으므로 태스크 처리 동작은 적용 시간 간격 종료 전 가능한 늦은 시점에 종료된다. 즉, 적용 시간 간격으로부터 최소 시간 간격이 준수된다. 상술한 전제 조건과 다른 방법으로서, 수신자에 대한 전송 시간 간격 및 적용 시간 간격 사이에 소정의 시간 구간을 제공함으로써 전송 시간 간격 및 적용 시간 구간 사이의 최소 시간 간격을 얻을 수 있다.

도 1은 다수의 수신자에 대한 시간 구동 데이터 버스를 나타내는 도면;

도 2는 종래 기술에 따른 일정 처리(scheduling process)를 설명하는 타임 시퀀스로써, 도 1 에 도시된 데이터 버스의 세 명의 수신자에 대한 통신 및 태스크를 처리에 대한 타임 시퀀스를 나타내는 도면;

도 3은 하나의 수신자에 대한 적용 변경 후에 변경된 타임 시퀀스를 나타내는 도면;

도 4는 본 발명에 따라 도 1 에 도시된 데이터 버스의 세 수신자에 대한 기능 구동 시간 간격, 전송 시간 슬롯, 그리고 적용 시간 구간을 나타내는 도면;

도 5는 본 발명에 따라 수신자들 중 하나에 대한 적용 변경 후에 기능 구동 시간 간격 및 변경된 타임 시퀀스를 나타내는 도면;

도 6은 본 발명에 따라 두 수신자 간 통신의 변경 후에 기능 구동 시간 간격 및 변경된 타임 시퀀스를 타나내는 도면;

도 7은 종래 기술에 따른 수신자의 공통 사용에 대한 타임 시퀀스 및 본 발명에 따른 버스 시스템의 수신자들을 나타내는 도면;

도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따라 다수의 수신자 클래스들에 대한 기능 구동 시간 간격을 나타내는 도면; 그리고

도 9 은 다수의 논리적 수신자들에 대한 기능 구동 시간 간격으로써, 전송 처리 및 태스크 처리 동작 사이의 주기적인 변화를 넘어 확장되는 다양한 캐주얼 체인을 나타내는 도면이다.

도 1은 다수의 수신자들(N개)에 대한 시간 구동 데이터 버스 4를 간략히 나타낸다. 초기에, 종래기술에 의한 각각의 수신자들에 대한 전체 일정 처리 동작에 따라 고정 전송 시간 슬롯(fixed transmission time slot) 및 이에 맞춰진 적용 시간 구간(application time period)이 할당된다.

도 2는 종래 기술에 따라 도 1에 도시된 데이터 버스의 세 수신자들에 대한 통신 및 태스크 처리 동작의 타임 시퀀스(time sequence)의 일 실시예를 나타낸다. 수신자 1 및 수신자 2는 인과적으로 서로 연결(linked)된다. 종래 기술에 따르면, 이러한 관계는 전송 시간 슬롯들 및 적용 시간 구간의 밀접한 연결 동작(interlinking)에 반영된다. 예를 들어, 수신자 1에 대한 전송 시간 슬롯 바로 전에 수신자 1에 대한 태스크 처리 동작이 종료 되면, 수신자 2에 대한 태스크 처리 동작이 곧바로 시작된다.

도 3은 수신자들 중 하나에 대한 적용 변경 후의 수신자 1에 대한 변경된 타임 시퀀스를 나타낸다. 도 2에 따라 수신자 1에 대한 적용 시간 구간을 확장하면, 결과적으로 다음의 메시지(message)가 이전 시간 슬롯들로 더 이상 전송될 수 없다. 따라서 가입자 1에 대한 시간 슬롯들이 쉬프트 되어야 한다. 이러한 적용 변경 때문에, 수신자 1은 재구성(reconfigure) 및 재인증(re-certify) 되어야 한다.

수신자 1이 전송하는 데이터가 나중에 수신자 2에 이용가능하게 되므로, 수신자 2에 대한 태스크 처리 동작을 사전에(at previous time)에 시작할 수 없다. 수신자 2 에 대한 태스크 처리 동작은 따라서 전보다 더 뒤에 시작되어야 한다. 수신자 2에 대한 태스크 처리 동작이 더 늦게 종료되므로, 수신자 2가 전송하는 데이터는 이전 전송 시간 슬롯의 시작 시점에서 이용가능하지 않다. 따라서 수신자 2에 대한 전송 시간 슬롯은 쉬프트 되어야 한다. 변경된 적용 시간 구간 때문에, 수신자 2는 재구성 및 재인증되어야 한다.

더 이상의 기능적 종속성을(도시 되지 않음) 해치지 않도록, 수신자 2에 대한 전송 시간 슬롯들을 약간만 뒤로 쉬프트 한다. 그러나 도 2에 따르면 수신자 2에 필요한 전송 시간 슬롯들은 수신자 3에 의해 부분적으로 이용된다. 따라서 수신자 3에 대한 전송 시간 슬롯도 쉬프트 되어야 한다. 수신자 3에 대한 태스크 처리 동작이 수신자 3에 대한 전송 시간 슬롯들과 일시적으로 동일한 시간에 이루어지므로, 수신자 3에 대한 태스크 처리 동작 (시간) 구간도 마찬가지로 쉬프트 된다. 변경된 적용 시간 구간 때문에, 수신자 3은 재구성 및 재인증 된다.

종래 기술에 따른 전송 시간 슬롯들과 적용 시간 구간들은 밀접하게 연결되므로, 단일 수신자(예, 수신자 1)에 대한 적용 변경은 추가적인 다수의 수신자들(예, 수신자 2, 수신자 3)에 대한 적용 시간 구간에 영향을 미친다. 예를 들면, 변경에 의한 승인 동작은 수신자 1 뿐 아니라 수신자 2 및 수신자 3에게도 모두 필요하다.

수신자 1에 대한 전송 시간 슬롯을 확장해도 유사한 효과가 있다.

도 4는 본 발명에 따라, 전송 시간 간격과 적용 시간 간격, 그리고 타임 구동 데이터 버스 4‘ 의 세 수신자 1’, 2‘,3’에 대한 일정 처리 동작(scheduling)에서의 전송 시간 슬롯과 적용 시간 구간을 나타내는 도면이다. 기 능 구동 시간 간격(function-driven time interval)은 모든 수신자들이 범용 전송 시간 스케줄러(global transmission time scheduler)로 제공하는 인터페이스의 일부로 이해될 수 있다. 또한, 전송 시간 슬롯들은 수신자들에 대한 범용 전송 시간 스케줄러의 역할로 이해될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 범용 전송 시간 스케쥴러는 개별적인 전송 시간 간격 내에 포함되는 전송 시간 슬롯들을 명시한다. 수신자가 직접 설정한 전송 시간 슬롯들에 독립적으로, 적용 시간 구간(application time period)들이 적용 시간 간격(application time interval) 내에 명시된다.

도 5, 6, 7에 도시된 바와 같이 이러한 절차는 다양한 이점을 가진다.

도 5는 도 4의 수신자 1‘에 대한 적용(application)이 변경된 버스 다이어그램을 나타낸다. 태스크 처리 동작에 필요한 시간 구간이 확장된다. 기능 구동 시간 간격(function-driven time interval)을 명시할 때 시간 예비(time reserve)를 하여, 적용 시간 간격 내에서 변경이 발생하도록 할 수 있다. 단지 수신자 1’만이 적용 변경을 이유로 재구성되고 재확인되어야 한다. 본 발명에 따른 태스크 처리 작업 및 통신이 분리된 상태(decoupled state)에서 이루어지므로, 데이터 버스의 다른 수신자들은 수신자 1‘의 일정처리 동작(scheduling)의 적용 변경에 의한 영향을 받지 않는다. 따라서 다른 수신자들은 반드시 재구성 및 재확인을 할 필요가 없다.

도 6에서, 도 5에서 살펴본 바와 같이 태스크 처리 동작 시간 (구간)을 확장하는 것에 더하여, 수신자 1‘ 및 수신자 2’ 사이에 전송되는 데이터의 내용을 변 경하고, 이어서 수신자 1‘가 보내는 메시지에 대한 전송 시간 슬롯을 길이를 늘이는 방법이 도시된다. 변경된 필수 구성에 의하여, 계획 단계의 전송 시간 슬롯이 범용 전송 시간 스케줄러에 의해 전체적으로 다시 할당된다. 새로운 전송 시간 슬롯들은 초기 단계에서 수신자들에게 송신된다. 전송 시간 슬롯들은 제공된 전송 시간 간격에서 정지되므로, 변경 후에도, 다른 수신자들에 대한 적용을 변경할 필요가 없다. 수신자 2’는 내용이 변경된 수신자 1‘로부터의 데이터를 이용하므로, 수신자 2’에 대한 적용을 변경할 필요가 없다. 반면에, 이러한 데이터에 독립적인 수신자 3‘에 대한 적용은 변경되지 않고 남게 된다. 따라서 수신자 3’은 재구성될 필요가 없으며 대응하는 제어 장치도 재승인 될 필요가 없다.

도 4 및 도 6은 상술한 실시예들 이외에, 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다. 도 4는 버스 시스템 A'에 포함되는 수신자 3‘의 나타내며, 도 4에 따라 전송 및 적용 시간들을 가지는 수신자들 1’ 및 2‘를 나타낸다. 동일한 수신자 3’가 변경 없이 버스 시스템 B'에 포함되며 도 6에 따른 전송 및 적용 시간들을 가지는 수신자들 1‘ 및 2’도 포함되는 경우에, 제 2 의 타임 시퀀스(도 6의 버스 다이어그램에 도시됨)가 범용 전송 시간 스케줄러에 의해 명시된다. 수신자 3‘는 두 개의 네트워크 A 및 B에 다른 타임 시퀀스를 가지나 두 개의 네트워크 모두에 포함된다. 이러한 본 발명의 특징에 의하면, 수신자들은 재구성될 필요가 없으며 제어 정치를 재승인 할 필요가 없다.

도 7은 종래 기술과 비교할 때 수신자들에 대해 보다 유연하게 적용될 가능성이 있는 실시예를 나타낸다. 수신자들 1 및 2는 종래 기술에 따른 일반적인 수신 자들이다. 고정적으로 명시된 전송 시간 슬롯들에서 통신이 이루어지며, 태스크 처리 동작도 고정적으로 명시된 적용 시간 구간에서 이루어진다. 본 발명은 이러한 수신자들을 고려하여 전송 시간 간격이 명시된 전송 시간 슬롯과 동일하고 적용 시간 간격이 성정된 적용 시간 구간과 동일하도록 한다. 수신자 3‘에 대한 제어 장치(도 4, 6을 참조하여 설명된 버스 시스템 A, B 에 포함됨)는 이러한 수신자들과 함께 버스 시스템 C에 포함된다. 수신자 3’가 전송하는 메시지가 수신자 3‘에 대한 전송 시간 간격 내에 보내질 수 있다고 하면, 이러한 전송 시간 간격내의 전송 시간 슬롯은 계획 단계(planning phase)에서 수신자 3’에 할당된다. 따라서 수신자 3‘는 버스 시스템 C에 포함되기 위해 변경될 필요가 없으므로 더 높은 레벨의 제어 장치를 재승인할 필요가 없다.

버스 시스템 C가 점유하지 않은 전송 시간 슬롯에서 다른 버스 시스템과 수신자 3이 통신을 하는 경우에만, 버스 시스템 C의 수신자 3 (종래 기술에 따라 설계된 것과 마찬가지로)은 다른 버스 시스템에 대하여 변경 없이 사용될 수 있다. 이런 가능성은 본 발명에 따라 계획 단계에서 요구되는 전송 시간 슬롯들을 수신자를 위한 전송 시간 간격 내에 할당되게 할 가능성에 비해 현저하게 낮다. 두 개 이상의 수신기들이 본 발명에 따라 종래 기술에 의한 수신자들을 포함하는 버스 시스템에 포함되는 경우에, 7에 도시된 실시예에 따른 개별적인 수신자들이 변경 없이 포함될 가능성은 다수의 수신자들의 결합 유연성에 따라 증가한다.

본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 의도적으로 단순화하여 설명되었다. 따라서 동일한 수신자 주기 시간(cycle time)은 모든 수신자들을 상술한 실시예들 에 적용한다. 수신자들의 필요성에 따라, 본 발명에 따른 실시예는 다양한 수신자 주기 시간을 가질 수 있다. 전송 시간 슬롯들과 적용 시간 구간이 밀접하게 연결됨에 따라 아이들 타임(idle time)이 캐주얼 시퀀스에 종종 포함되기 때문에, 상기한 본 발명의 특징은 매우 유용하다. 그러나 이러한 아이들 타임은 수신자 주기 시간의 적절한 선택에 의해 기능적으로 허용 가능한 제한 범위 내 존재하도록 할 수 있다.

지정된 수신자 주기 시간이 임의의 값이 아닌 이산(discrete) 값으로 명시될 때 승인된 제어 장치들의 호환성이 더 커진다. 사용된 값에 따라, 수신자 클래스들이 정의된다. 도 8은 가능한 수신 주기 시간이 기본 주기 시간 TC의 이진 배수로 명시되는 본 발명의 일 실시예에 따라 다수의 수신자 클래스들에 대한 기능 구동 타임 간격들을 나타낸다. 이러한 설정에서, 기본 주기 시간 TC는 가장 작은 수신자 주기 시간 T0 이다. 따라서 버스 주기 시간의 일부가 수신자 주기 시간(cycle time)으로서 버스 시스템에도 사용되는 경우에, 기본 주기 시간(base cycle time)은 버스 주기 시간(bus cycle time)보다 작을 수도 있다.

본 발명의 일 실시예(FlexRay 에 적용)에서, 버스 주기 시간의 반이 기본 주기 시간으로 쓰인다. 이러한 낮은 제한은 각각의 버스 주기 간격이 사건 구동 통신(event-driven communication)의 필수 요소들을 만족하는 동적 세그먼트(dynamic segment)를 포함한다는 사실에 근거한다. 전송 시간 간격에 대한 명시에서, 동적 세그먼트는 초기에 점유된다. 그러나 수신자들에 대한 전송 시간 간격이 버스 주기 간격의 동적 세그먼트와 부분적으로만 겹쳐지는 경우에, 버스 용량에 사용 예비 분이 있는 경우에는, 범용 전송 시간 스케쥴러는 가능한 동적 세그먼트 밖에서 주기적인 통신의 필수요소들(cyclic communication requirements)을 계획한다. 만일 개별적인 전송 시간 간격이 버스 주기 간격의 동적 세그먼트에서 완전히 벗어나는 경우, 사건 구동 통신의 필수요소들 대부분은 지속적으로 동적 세그먼트를 이용할 수 있다. 버스 주기 시간의 절반이 최소 수신자 주기 시간으로 이용되면, 기능 구동 시간 간격을 이러한 내용을 보증하도록 하는 것이 가능하다.

다양한 수신자 주기 시간이 하나의 버스 시스템에서 사용되는 경우에, 모든 메시지들이 반복적인 정수인 한, 하나의 시간 간격을 범용 전송 시간 스케쥴러에 대한 시간의 기준 범위로 이용하여야 한다. 이 경우에, 이러한 간격을 버스 할당 간격이라 한다. 가능한 가장 작은 버스 할당 간격의 길이는 사용되는 모든 수신자 주기 시간에 대해 수학적으로 정의되는 최소 공배수(smallest common multiple)이다. 기본 주기 시간의 이진 배수가 수신자 주기 시간을 사용되는 경우에, 상술한 실시예에 대응하도록, 계산하여 결정할 수 있는 최소 버스 할당 간격은 사용되는 수신자 주기 간격 중 최대 간격의 길이이다. 시스템 표준에 의하면, 버스 할당 간격은 버스 주기 간격의 지정(given) 개수로 설정될 수도 있다. 수신자 주기 시간에 대한 명세서 내용에 대비되도록, 명세서에서 상한선(upper limit)이 명시된다.

지금까지 설명된 실시예들에서, 이해를 돕기 위해 전송 시간 간격은 적용 시간 간격과 동일한 길이를 가지는 것으로 가정하였다. 그러나 기능 구동 시간 간격을 만족하도록 초기에 인용된 조건을 제공하는 범위에서, 서로에 대한 시간 간격의 길이 비는 필요에 따라 변경될 수 있다. 전송 시간 간격이 수신자에 대한 외부 제 공 인터페이스의 일부이므로, 수신자 주기 시간과 전송 시간 간격은 수신자 클래스를 지정 동작을 고려하여야 한다.

본 발명의 실시예에서, 기능 구동 시간 간격들 서로 간의 길이 비는 통신 및 태스크 처리 동작에 관한 실제 버스 시스템에서 필요로 하는 시간의 정적 비(statically determined ratio)로 명시된다. 전송 시간 슬롯에 대한 수신자 주기 간격의 세분(subdivision)화에 의한 양자화에 의해 정적 비의 범위를 조금 벗어날 수 있다.

본 발명의 개념을 쉽게 설명하기 위해, 정확히 하나의 전송 시간 간격 및 하나의 적용 시간 간격이 수신자 주기 간격에 포함되는 것으로 가정한다. 이러한 두 개의 시간 간격의 결합은 전체 수신자 주기 간격에 걸쳐 지속되며, 시간 간격들 중 하나는 전체 동기화 시간에 동기 되어 시작된다. 복잡한 캐주얼 의존성(complex casual dependency)을 고려하므로, 본 발명의 개념은 이러한 규칙을 벗어나는 수신자 주기 간격 내에서 더 복잡한 시간 간격 구조로 확장될 수 있다. 한편, 어떠한 전송 시간 간격의 임의의 개수 및 적용 시간 간격의 임의의 개수는 하나의 수신자 주기 간격에 포함될 수 있다. 마찬가지로, 임의의 시간 쉬프트를 포함하는 모든 시간 간격은 하나의 범용 동기화 시간에 시작될 수 있으며, 다수의 수신자 주기 간격 간의 바운더리로 확장될 수 있다. 그러나 다양한 시간 간격 구조가 제한된 수로 사용되는 때에만, 서로 다른 버스 시스템 내 수신자의 유용성이 보장된다. 대응하는 수신자 클래스는 변수의 개수에 대한 각각의 경우마다 정의될 수 있다.

두 개 이상의 전송 시간 간격 및 하나의 적용 시간 간격을 포함하는 시간 간 격 구조를 사용하지 않고, 시간 간격을 지정하는 본 발명에 따라 전송 동작 및 태스크 처리 동작 사이의 주기적 변화를 넘어 확장되는 제어 장치를 잇는 캐주얼 체인(casual chain)을 고려할 수 있다.

한편, 이러한 캐주얼 체인은 각각이 하나의 전송 시간 간격 및 하나의 적용 시간 간격을 포함하는 다수의 논리적 수신자들에게 할당될 수 있다. 여기서, 캐주얼 체인의 주기 시간은 수신자 주기 시간으로 이용되고, 단일한 논리적 수신자에 대한 전송 시간 간격(transmission time interval) 및 적용 시간 간격(application time interval)의 결합 지속성은 전체 수신자 주기 간격(subscriber cycle interval)에 걸친다. 본 발명의 실시예들 중 마지막으로 언급된 실시예가 선택되는 경우에 제 1 실시 가능성은 다음과 같다. 즉, 기능 구동 시간 간격들(function-driven time intervals)이 논리적 수신자에 대한 인터페이스에 고정되더라도, 기능 구동 시간 간격들은 선택된 수신자 주기 간격들에만 사용되며, 논리적 수신자로부터의 추가 정보에 제어를 받는다. 제 2 실시 가능성은 연속적인 캐주얼 체인들이 차례로 진행되는 것이 아니라 시간적으로 겹쳐지는 방법으로 진행되는 것이다. 이 경우에, 국부적인 적용 일정 처리 동작(scheduling)에서 다양한 논리적 수신자들에 대한 적용 시간 간격이 겹쳐지지 않아야 한다.

도 9a, 9b, 9c 및 9d는 본 발명의 일 실시예에 따라 제어 장치 내에 캐주얼 체인을 실행하기 위한 기능 구동 시간 간격들을 정의하는 다양한 방법들을 나타낸다. 도 9a에서, 시간 간격 구성은 두 개 이상의 전송 시간 간격과 두 개 이상의 적용 시간 간격을 가지도록 선택된다. 도 9b에서, 캐주얼 체인은 각각 하나의 전송 시간 간격과 하나의 적용 시간 간격을 가지도록 두 개의 논리적 수신자들에게 할당되며, 이러한 시간 간격들의 결합은 전체 수신자 주기 간격에 걸쳐 지속되지 않는다. 도 9c, 두 개의 논리적 수신자들에 대해 더 짧은 수신자 주기 시간이 선택되며, 이 경우에 모든 시간 간격들이 모든 수신자 주기 간격에 사용되는 것은 아니다. 도 9d에서는, 연속적인 캐주얼 체인들의 오버랩(overlap) 결과로 모든 시간 간격들이 이용된다.

Claims (15)

1. 데이터 버스의 수신자들에 대해 주기적이고 충돌없는 데이터 통신을 수행하는 방법에 있어서,

   상기 방법은 수신자 주기 간격 내의 비-겹침(non-overlapping) 시간 구간에서 데이터를 전송하고 작업을 수행하며,

   상기 방법의 제 1 단계에서 고정된 전송 시간 슬롯들이 상기 수신자 주기 간격 내에 할당되며,

   수신자를 위한 태스크 처리는 상기 수신자 주기 간격 내의 적용 시간 간격 내에서 배타적으로 수행되며,

   상기 제 1 단계에서, 각각의 수신자에 대한 전송 시간 슬롯들은, 상기 적용 시간 간격과 구분되는 전송 시간 간격 내의 값으로서, 상기 수신자 주기 간격 내에서 선택되고, 그리고

   상기 선택된 전송 시간 슬롯들은 다음의 제 2 단계에서 상기 수신자들에게 전송되는 것을 특징으로 하는 데이터 통신 수행 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 수신자에 대한 상기 전송 시간 간격은 상기 전송 시간 슬롯들의 길이보다 크게 선택되는 것을 특징으로 하는 데이터 통신 수행 방법.
3. 제 1 항 및 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 수신자에 대한 상기 적용 시간 간격은 상기 태스크 처리 단계의 지속기간 보다 크게 선택되는 것을 특징으로 하는 데이터 통신 수행 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   개별적인 수신자 주기 시간이 상기 수신자들 각각에 대해 선택되는 것을 특징으로 하는 데이터 통신 수행 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 수신자의 수신자 주기 시간 및 전송 시간 간격에 따라, 수신자를 수신자 클래스에 할당하는 것을 특징으로 하는 데이터 통신 수행 방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 수신자 클래스에 대한 상기 수신자 주기 시간은 기본 주기 시간의 이진 배수로 선택되는 것을 특징으로 하는 데이터 통신 수행 방법.
7. 제 4 항, 제 5 항, 및 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   다양한 수신자들에 대한 상기 수신자 주기 간격들은 동시에 시작되도록 지정되는 것을 특징으로 하는 데이터 통신 수행 방법.
8. 제 4 항에 있어서,

   상기 수신자에 대한 상기 전송 시간 간격의 길이는 상기 수신자 주기 시간에 관한 지정 비율 내에서 선택되는 것을 특징으로 하는 데이터 통신 수행 방법.
9. 제 4 항에 있어서,

   상기 수신자에 대한 상기 전송 시간 간격은 상기 수신자 주기 간격 내에 지정 위치를 가지는 것을 특징으로 하는 데이터 통신 수행 방법.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 수신자에 대한 상기 태스크 처리 단계는 상기 적용 시간 간격의 시작 시점에 시작되는 것을 특징으로 하는 데이터 통신 수행 방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 수신자에 대한 상기 적용 시간 간격은 상기 전송 시간 간격 직후에 지정되는 것을 특징으로 하는 데이터 통신 수행 방법.
12. 제 1 항에 있어서,

    상기 수신자에 대한 태스크 처리 단계는 상기 적용 시간 간격의 종료 시점에 완료되는 것을 특징으로 하는 데이터 통신 수행 방법.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 수신자에 대한 상기 적용 시간 간격은 상기 전송 시간 간격의 바로 전에 지정되는 것을 특징으로 하는 데이터 통신 수행 방법.
14. 제 1 항에 있어서,

    상기 수신자에 대한 적용 시간 간격은 상기 전송 시간 간격으로부터 특정 시간 간격을 두고 지정되는 것을 특징으로 하는 데이터 통신 수행 방법.
15. 제 10 항 및 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 수신자에 대한 상기 태스크 처리 단계는 상기 적용 시간 간격의 시작 및 종료 시점으로부터 특정 시간 간격을 두고 수행되는 것을 특징으로 하는 데이터 통신 수행 방법.

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