KR102190750B1 - 프로토콜 예외 상태를 이용하는 데이터 전송 - Google Patents

프로토콜 예외 상태를 이용하는 데이터 전송 Download PDF

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Abstract

청구항 제1항: 버스 시스템을 통해 서로 연결된 가입자들 간의 데이터 교환 방법이며, 이 방법에서는 데이터를 포함하는 메시지가 제1 통신 프로토콜에 따라 교환되고, 상기 메시지는 비트의 시퀀스로 구성되며, 사전 설정된 위치를 갖는 적어도 하나의 제어 비트가 제1 통신 프로토콜에 따라 교환될 메시지 내에 사전 설정된 값을 가져야 하며, 각각의 메시지에 대해 일측 가입자는 송신자의 역할을 하고, 적어도 하나의 타측 가입자는 수신자로서 메시지를 수신하여 그 메시지에 대한 에러 모니터링을 수행하며, 상기 방법은, 사전 설정된 값으로부터 편차가 있는 값을 갖는 제어 비트의 송신을 통해, 적어도 하나의 제1 수신자가 프로토콜 예외 상태로 전환됨으로써 상기 수신자는 에러 모니터링을 중단하며, 송신자는 사전 설정된 값으로부터 편차가 있는 값을 갖는 제어 비트의 송신 후에, 제2 통신 프로토콜에 따른 추가 데이터를 적어도 하나의 제2 수신자에게 전송하는 단계를 개시하는 것을 특징으로 한다.

Description

프로토콜 예외 상태를 이용하는 데이터 전송{DATA TRANSMISSION USING A PROTOCOL EXCEPTION STATE}
본 발명은 버스 시스템을 통해 서로 연결된 가입자들 사이의 데이터 교환 방법에 관한 것이며, 데이터를 포함하는 메시지가 제1 통신 프로토콜에 따라 교환되며, 메시지는 비트의 시퀀스로 구성되며, 사전 설정된 위치를 갖는 적어도 하나의 제어 비트가 제1 통신 프로토콜에 따라 교환되는 메시지 내에 사전 설정된 값을 가져야 하며, 각각의 메시지에 대해 가입자가 송신자의 역할을 가지며, 적어도 하나의 다른 가입자가 수신자로서 메시지를 수신하고 메시지에 대한 에러 모니터링을 실행한다.
이러한 유형의 방법은 예를 들어, CAN(Controller Area Network)의 통신 컨트롤러에서 사용된다. 이는 예를 들어, Robert Bosch GmbH 웹사이트 http://www.semiconductors.bosch.de에서 다운받을 수 있는 보쉬 CAN 스페시피케이션 2.0에서 설명된다. 여기서, 버스 시스템은 통상, 예를 들어 연선 동 케이블과 같은 페어 케이블이다. CAN 프로토콜은 예를 들어 자동차 산업, 산업 자동화 또는 건물 배선에서 광범위하게 사용된다. CAN 프로토콜 내에서 전송되는 메시지는 헤더 부분, 데이터 필드 및 트레일러 부분을 포함하며, 전송되는 데이터는 데이터 필드 내에 포함된다. 메시지의 헤더 부분은 프레임 시작 비트(Start-Of-Frame-Bit), 중재 필드 및 제어 필드를 포함한다. 중재 필드는 메시지의 우선 순위를 결정하는 식별자를 포함한다. CAN은 11비트("표준 포맷" 또는 "베이스 포맷") 및 29비트 ("확장 포맷")의 식별자 길이를 지원한다. 제어 필드는 데이터 필드의 길이를 사전 설정하는 데이터 길이 코드(data length code)를 포함한다. 메시지의 트레일러 부분은 CRC 필드, 응답 필드 및 프레임 종료 필드(End-Of-Frame field)를 포함한다. CAN 프로토콜은 이하 "표준 CAN"으로 표시된다. 표준 CAN을 통해 1Mbit/s까지의 비트 레이트가 달성된다.
전송될 메시지에 있어서 송신자와 수신자의 역할은 중재 프로세스를 통해 메시지의 헤더 부분으로부터 메시지를 가입자들에게 할당하는 것이다. 이와 관련하여, 중재 프로세스는 메시지에 포함된 식별자를 이용하여, 복수의 가입자가 메시지 송신을 동시에 시도하는 경우, 어느 가입자가 버스에 대한 송신 액세스를 획득하는 지를 중재하는 것을 의미하며, 정확히 하나의 가입자에게 식별자가 명확히 할당된 경우 송신 액세스가 중재 프로세스를 통해 인정된다. 본 발명에서 전제된 적어도 하나의 제어 비트는 CAN에서 헤더 부분 내에 포함되며, 예를 들어 중재 필드 또는 제어 필드 내에서, 사전 설정된 값으로 예를 들어 항상 우성으로 전달되어야 하는 예비 비트이다.
복수의 다른 통신 시스템은 항상 고정된 값으로 전송되는 유사 예비 비트를 인식한다. 이하, 본 발명의 구상이 CAN을 참조하여 설명된다. 그러나 본 발명은 CAN 버스 시스템으로 한정되는 것이 아니라, 청구한 방법의 전제부의 특징을 충족시키는 모든 버스 시스템을 기초로 하여 실시된다.
점차 더 강력하게 네트워킹되는 어플리케이션, 예를 들어 차량 내 어시스턴트 시스템 또는 산업 설비 내의 네트워킹 제어 시스템의 도입으로 인해, 병렬 통신을 위한 대역 폭이 증가되어야 한다는 일반적인 요건이 대두된다.
두 개의 팩터는 표준 CAN 네트워크 내의 효과적인 데이터 레이트를 한정하는데, 즉, 한편으로 비트 지속 시간, 즉, CAN 버스 중재 프로세스의 기능을 통해 하향 제한되는 비트의 시간적 길이, 그리고 다른 한편으로 데이터 비트와 제어 비트의 수, 즉, CAN 메시지 내의 가입자 데이터를 포함하지 않는 비트를 한정한다.
"CAN with Flexible Data Rate" 또는 CAN FD로 불리는 다른 프로토콜도 알려져 있다. 상기 프로토콜은, CAN에 의해 식별된 버스 중재 프로세스를 이용하나, 짧은 비트 지속 시간으로의 전환을 통해 중재의 종료 후에 비트 레이트를 비트 CRC 구분자까지 증가시킨다. 또한, 효율적인 데이터 레이트는 긴 데이터 필드의 허용을 통해 증가된다. 또한, CAN FD는 버스 시스템을 통해 서로 연결되는 가입자들 사이의 데이터 교환 방법이며, 데이터를 포함하는 메시지가 제1 통신 프로토콜에 따라 교환되며, 메시지는 비트의 시퀀스로 이루어지며, 데이터를 포함하는 각각의 메시지 내에는, 비트의 시퀀스 내의 사전 설정된 위치를 갖는 적어도 하나의 제어 비트가 사전 설정된 값을 가져야 한다.
CAN FD는 일반적인 통신에서, 그러나 특정 작동 방식으로, 예를 들어 소프트웨어 다운로드 또는 라인 종단 부호 프로그래밍 또는 보수 작업을 위해 사용될 수 있다.
CAN FD는 중재 위상에 대한 비트 지속 시간 및 데이터 위상에 대한 추가의 비트 지속 시간을 정의하는 두 세트의 비트 클록-구성 레지스터를 필요로 한다. 중재 위상을 위한 비트 지속 시간은 표준 CAN 네트워크와 같은 한정을 가지며, 데이터 위상을 위한 비트 지속 시간은 선택된 트랜스시버의 성능 및 CAN FD 네트워크의 요구와 관련하여 짧게 선택될 수 있다.
트랜스시버 또는 버스 접속 유닛은, 네트워크 내에서, 통신 컨트롤러의 논리 신호를 제공된 물리적 전송 계층에 상응하여 각각의 전송 매체 상에서 해당 물리적 신호로 변환시키는 과제를 갖는다. 예를 들어 CAN에 대해서도 종종, 논리적 신호의 표시가 수행되는데, 이 경우에, 물리적 신호로서 적절한 전압차가 생성되거나 전송된다. 이는 이하 CAN에 대한 예에서 도식으로 설명된다.
CAN에 있어서, 논리적 신호 "0" 및 "1"의 표시가 통상 버스 시스템의 두 개의 금속(예를 들어 구리) 선들 사이의 전압 차로서 통상적으로 수행된다. 이때, 트랜스시버는 통상 "0"의 표시에 대해 예를 들어 2볼트의 사전 설정된 제1 전압 레벨 편차를 활성화 설정하며, 이 경우에, 전압은 예를 들어 적절한 전류원에 의해 흐를 수 있기 때문에, 원하는 전압 차가 설정된다. 작동되는 제1 전압 레벨 편차는 다른 버스 가입자에 의해 겹쳐 쓰기될 수 없다. 따라서, 상기 레벨 및 상응하는 버스 상태는 "우성"으로서 표시된다.
논리적 "1"의 표시를 위해 전류가 더 공급되지 않는다. 버스 시스템의 두 개의 라인들 사이의 예를 들어 버스 라인의 종단부에 제공된 하나 이상의 종단 저항을 통해 전류가 흐르기 때문에, 논리적 "1"에 상응하는 제2 전압 레벨 편차가 설정된다. 제2 전압 레벨 편차는 0일 수 있으나, 적절한 전압 공급원을 통해 0으로부터 상이한 값으로 설정될 수 있다. 설정된 제2 전압 레벨 편차는 우성 레벨을 갖는 다른 버스 가입자에 의해 겹쳐쓰기 될 수 있다. 따라서, 제2 레벨 및 상응하는 버스 상태는 "열성"으로서 표시된다.
또한, 트랜스시버는, 우성 또는 열성 버스 레벨이 현재 존재하는 지의 여부를, 예를 들어 임계값들과의 비교를 통해 결정하기 위해, 두 개의 선들 사이의 전압 차를 실시간으로 결정한다.
CAN FD 메시지는 표준 CAN 메시지와 동일하나 상세하게는 구별되는 요소들로 구성된다. CAN FD 메시지 내에서 데이터 필드 및 CRC 필드는 더 길 수 있다. 예를 들어 표준 CAN 메시지 및 CAN FD 메시지는 도 1에 도시된다.
CAN FD는 CAN 프로토콜의 두 개의 식별자 길이, "베이스 포맷"으로도 불리는 11 비트 길이 "표준 포맷" 및 29 비트 길이 "확장 포맷"을 지원한다. CAN FD 메시지는 표준 CAN 메시지와 같은 구조를 갖는다. 표준 CAN 메시지와 CAN FD 메시지 사이의 구별은, 표준 CAN 내에서 항상 우성적으로 전송되며 명칭 "r0" 또는 "r1"을 가지며 제어 필드 내에서 데이터 길이 코드 이전에 위치하는 예비 비트를 통해 수행된다. CAN FD 메시지 내에서 상기 비트는 열성적으로, 즉 EDL로 전송된다. 표준 CAN 메시지와 비교하여 CAN FD 메시지 내에는 추가의 제어 필드 비트, 예를 들어 비트 BRS가 이어지는데, 비트 BRS는, BRS 비트가 상응하는 값을 포함하는 경우, CAN FD 메시지 내의 비트 지속 시간이 더 짧은 값으로 전환되는 위치를 나타낸다. 이는, 도 2에 화살표로 표시되는데, 화살표는 높은 비트 레이트 또는 짧은 비트 지속 시간이 사용되는 표시 "CAN FD 데이터 위상"을 갖는 섹션 및 더 낮은 비트 레이트 또는 더 긴 비트 지속 시간이 명칭 "CAN FD 중재 위상"을 갖는 두 개의 섹션에 데이터를 분배한다.
데이터 필드 내의 바이트의 수는 데이터 길이 코드로 표시된다. 상기 코드는 4 비트 폭이며 제어 필드 내에서 전송된다. CAN FD에서의 암호화는 표준 CAN에서와 다르다. 처음 9개의 코드(0x0000 내지 0x1000)는 동일하나, 그 다음 코드(0x1001 내지 0x1111)는 CAN FD 메시지의 더 큰 데이터 필드, 예를 들어 12, 16, 20, 24, 32, 48 및 64 비트에 상응한다.
표준 CAN 트랜스시버는 CAN FD를 위해 사용될 수 있고, 특별 트랜스시버는 선택적이며 경우에 따라 데이터 위상 내의 비트 레이트의 추가의 증가에 기여할 수 있다.
CAN FD 프로토콜은 이하에서 CAN FD Specification으로 표시되며, Robert Bosch GmbH의 웹 사이트 http://www.semiconductors.bosch.de에서 다운 받을 수 있는 제목 "CAN with Flexible Data-Rate Specification"의 프로토콜 Specification에서 설명된다.
수정되지 않은 표준 CAN 컨트롤러가 사용되는 경우, 표준 CAN 가입자 및 CAN FD 가입자의 복합 네트워크는 단지 표준 CAN 포맷 내에서만 통신할 수 있다. 즉, 네트워크 내의 모든 가입자는 CAN FD 통신을 실행하기 위해, 하나의 CAN FD 프로토콜 컨트롤러를 포함해야 한다. 그러나 모든 CAN FD 프로토콜 컨트롤러는 표준 CAN 통신에 참여할 수 있다.
복합 네트워크 내의 느린 통신으로의 후퇴에 대한 원인은, 예를 들어 CAN 버스 시스템 내의 높은 전송 보안에 대해 공동 책임이 있는 통신 가입자에 의한 통신의 모니터링이다. 수정되지 않은 표준 CAN 컨트롤러가 CAN FD 메시지의 더 빠른 데이터 비트를 정확히 수신할 수 없기 때문에, 상기 표준 CAN 컨트롤러가 에러 메시지(이른바 에러 프레임)를 통한 상기 메시지를 파괴할 수도 있다. 유사한 방법으로, CAN FD 컨트롤러는, 성공적인 중재 후에 예를 들어 CAN FD Specification에 비해 다시 짧아진 비트 지속 시간의 사용 하에 또는 다른 비트 암호화 또는 편차가 있는 프로토콜의 사용 하에, 전송을 시도할 수도 있는 에러 프레임을 통한 메시지를 파괴할 수도 있다. 전송 속도는 통상 네트워크 내의 느린 가입자 중 하나를 통해, 또는 그의 모니터링 메커니즘을 통해 제한될 수 있다.
특히, 예를 들어 빠르고 편차가 있는 통신 프로토콜을 위해 제공된 특정된 두 가입자들 사이에서 데이터 전송이 수행되어야 할 경우에, 상기와 같은 제한은 항상 필요한 것이 아니며, 이는 특히, 편차가 있거나 빠른 메시지의 파괴를 야기할 수도 있는 모니터링 메커니즘이 상기 통신 프로토콜에서 포기될 수 있을 경우에 바람직하지 못하다.
적어도, 특정 응용의 경우에, 에러 프레임을 통한 메시지의 파괴에 작용하는 모니터링 메커니즘이 특정 전제 조건 하에 적절한 메커니즘으로 대체되는 경우, 기본적으로 높은 전송 속도가 달성될 수 있다.
본 발명은, 고속 전송 메시지가 다른 버스 가입자에 의해 파괴되는 일 없이, 제공된 버스 시스템의 라인들을 이용하여 더 빠른 통신 또는 다르게 수정된 통신으로 전환되고 실행될 수 있음으로써 상기 단점을 극복하는 방법을 제공한다.
본 발명의 대상은 버스 시스템을 통해 서로 연결된 가입자들 사이의 데이터 교환 방법이며, 데이터를 포함하는 메시지가 제1 통신 프로토콜에 따라 교환되며, 메시지는 비트의 시퀀스로 구성되며, 제1 통신 프로토콜에 따라 교환되는 메시지 내에서 사전 설정된 위치를 갖는 적어도 하나의 제어 비트가 사전 설정된 값을 가져야 하며, 각각의 메시지에 대해 가입자가 송신자의 역할을 가지며, 적어도 하나의 다른 가입자가 수신자로서 메시지를 수신하고 메시지에 대한 에러 모니터링을 실행한다. 상기 방법은, 송신자가 사전 설정된 값으로부터 편차가 있는 값을 갖는 제어 비트의 전송을 통해 적어도 하나의 제1 수신자를 프로토콜 예외 상태로 전환함으로써, 수신자가 에러 모니터링을 중단하며, 송신자는 사전 설정된 값으로부터 편차가 있는 값을 갖는 제어 비트의 송신 후에, 제2 통신 프로토콜에 따른 추가 데이터를 적어도 하나의 제2 수신자에게 전송하는 것을 특징으로 한다. 편차가 있는 값을 갖는 제어 비트는, 버스 라인에 대한 통신이, 에러 모니터링이 중단될 수 있는 예를 들어 빠르고 편차가 있는 통신 프로토콜로 변환되도록 신호화된다. 따라서, 본 발명에 따른 방법을 통해, 적어도 하나의 수신자의 에러 모니터링이 더 빠른 데이터 전송에 대한 사용을 방해 또는 저지하지 않는 장점이 달성될 수 있다.
특히 바람직한 일 실시예에서, 버스 시스템에 대한 비트의 값이 물리적 신호에 의해 표시되며, 제2 통신 프로토콜에 따른 전송을 위해, 제1 통신 프로토콜에 따른 전송을 위한 물리적 신호와 구별되는 물리적 신호가 사용된다. 이는, 수신 측에서 제1 프로토콜에 따른 통신이 제2 프로토콜에 따른 통신으로부터 분리되며 두 프로토콜의 상대적인 방해를 최소화하거나 방지하는 것을 단순화한다.
바람직하게는, 적어도 하나의 제1 수신자는 제1 통신 프로토콜의 사용을 위한 재시작 조건이 충족될 때까지 프로토콜 예외 상태로 유지된다. 재시작 조건 및 제2 통신 프로토콜의 양호한 선택을 통해 재시작 조건의 바람직하지 못한 발생이 방지될 수 있기 때문에, 제1 및 제2 통신 프로토콜 사이가 목표한 대로 상호 전환될 수 있다.
제2 통신 프로토콜에 따른 전송 중에 제1 통신 프로토콜의 사용을 위한 재시작 조건이 충족되지 않도록 선택된 물리적 신호가 제2 통신 프로토콜에 따른 전송을 위해 사용될 수 있는 경우, 제2 프 로토콜에 따른 전송이 재시작 조건이 발생하지 않으면서 제한없이 수행될 수 있다. 이에 대한 특히 바람직한 특징은, 제1 통신 프로토콜과 관련하여, 재시작 조건의 발생을 방지하는 제1 통신 프로토콜에 따른 전송의 특정된 물리적 신호와 같이 해석되는 물리적 신호가 제2 통신 프로토콜에 따른 전송을 위해 사용되는 경우가 해당한다. 이에 의해, 제2 통신 프로토콜에 따른 통신의 종료 이전에 재시작이 발생하지 않는 것이 보장된다.
또한, 송신자가 상기 통신 프로토콜에 따라 추가 데이터를 적어도 하나의 제2 수신자에게 전송을 개시하기 전에, 송신자는 사전 설정된 값으로부터 편차가 나는 값을 갖는 적어도 하나의 제어 비트의 송신 후에, 어떤 통신 프로토콜에 따라 추가 데이터가 송신되는지에 대한 정보를 전송하는 경우 바람직할 수 있다. 특히, 송신자 및/또는 제공된 수신자가 복수의 다양한 통신 프로토콜의 사용을 위해 제1 통신 프로토콜에 추가로 제공되는 경우, 상기 통신 프로토콜 중 어떤 프로토콜이 후속되는 전송을 위해 사용되는지가 전송의 개시 이전에 보고되어, 수신자가 예를 들어, 적절한 수신 유닛을 활성화하거나, 또는 제2 통신 프로토콜에 따라, 적절한 통신 장치의 수신된 신호를 공급하는 전환 메커니즘을 실행하는 것은 바람직할 수 있다.
방법을 위해, 적어도 하나의 제1 수신자가 프로토콜 예외 상태를 취하여, 수신자가 프로토콜 제어 유닛 또는 프로토콜 기계의 재시작을 실행하는 것은 바람직할 수 있다. 제1 통신 프로토콜의 사용을 위한 재시작 조건으로서, 사전 설정된 값을 갖는 사전 설정되거나 사전 설정 가능한 비트 수 또는 버스 상에서 누락된 통신의 사전 설정되거나 또는 사전 설정 가능한 지속 시간이 정의되는 것은 더 바람직하다. 이는, 수신자 내의 프로세스의 구현부를 위한 비용을 절감시키는데, 그 이유는 상응하는 메커니즘이 통상 문제없이 제공되는 재시작을 실행하기 때문이다. 이 경우, 예를 들어 CAN과 같은 대부분의 버스 시스템 내에서, 구성된 버스 통신을 다시 동기화하기 위해, 통상 사전 설정된 값을 갖는 복수의 비트의 발생, 특히 열성 비트를 대기한다.
바람직하게는, 제1 통신 프로토콜에 따라 전송되는 메시지는 헤더 부분, 데이터 필드 및 트레일러 부분을 포함하며, 메시지의 헤더 부분 내에 포함된 식별자에 의해, 복수의 송신자가 메시지를 동시에 송신하는 것을 시도하는 경우, 어느 가입자가 버스에 대한 송신 액세스를 획득하는 지가 결정되며, 적어도 하나의 제어 비트가 헤더 부분 내에 포함된다. 이에 의해, 버스에 대한 액세스가 각각의 메시지에 대해 명백하게, 정의된 가입자에게 할당되고, 충돌된 두 개의 메시지들의 파괴를 야기하는 메시지들의 충돌이 발생하지 않는다.
제2 통신 프로토콜에 따라, 예를 들어 바이트 또는 16, 32, 또는 64 비트 단위의 순서로서, 또는 UART 포맷 또는 플렉스레이 포맷 또는 이더넷 MAC 포맷 내에서 데이터 유닛 임의의 정의된 순서로서, 적절한 개시 신호에 따라 추가 데이터가 전송되는 경우, 데이터가 빠르게 전송될 수 있다. 또한, 상기 알려진 메시지 포맷의 사용은 사용된 하드웨어 및 소프트웨어의 보안 레벨을 증가시킨다.
청구한 방법 중 하나를 실행하는 수단을 포함하는 장치에 대해 바람직하게는 동일한 장점이 적용된다.
제1 통신 프로토콜의 사용을 위한 재시작 조건으로서, 바람직하게는 사전 설정된 값을 갖는 사전 설정되거나 또는 사전 설정 가능한 비트의 수가 정의되거나, 또는 버스 상에 누락된 통신의 사전 설정되거나 또는 사전 설정 가능한 값이 결정된다. 특히, 적어도 하나의 수신자가 재시작 후에, 사전 설정된 값을 갖는 비트의 발생에 대한 카운터 및 에지 검출을 이용하여 재시작 조건의 발생을 모니터링할 수 있으며, 카운터는 에지의 발생 시에 다시 시작된다. 이는, 제1 통신 프로토콜을 지배하는 구현부를 기초로 하여 프로세스의 변환 비용을 더 절감시키는데, 그 이유는 가입자가 통상 이러한 방식으로, 에러가 있는 재시작 후에 또는 데이터 전송의 개시 때 버스 통신에 대해 동기화하기 때문이다.
바람직하게는, 제1 통신 프로토콜에 따라 전송되는 메시지는 헤더 부분, 데이터 필드 및 트레일러 부분을 포함하며, 전송되는 데이터는 데이터 필드 내에 포함되며, 적어도 하나의 제어 비트는 헤더 부분 내에 포함된다. 이에 의해, 메시지 내에서 제어 비트의 판독 후에 프로토콜 예외 상태가 조기에 획득될 수 있고, 경우에 따라 송신자가 편차가 나는 통신 프로토콜로 전환될 수 있다.
가입자 중 송신자 및 수신자의 역할이 중재 프로세스를 통해 할당되는 경우, 메시지의 헤더 부분 내에 포함되는 식별자에 의해, 복수의 송신자가 메시지를 동시에 송신하는 것을 시도하는 경우, 어느 가입자가 버스에 대한 송신 액세스를 획득하는 지가 결정되며, 버스 통신 내의 충돌이 발생하지 않는 것이 바람직하게 보장된다. 이에 의해, 특히, CAN 표준 ISO 11898-1에 따른 중재 프로세스가 실행되며, 메시지의 헤더 부분이 프레임 시작 비트, 중재 필드, 제어 필드를 포함하며, 메시지의 트레일러 부분이 CRC 필드, 응답 필드 및 프레임 종료 필드를 포함하는 것이 달성될 수 있다.
청구항 제1항의 대상 또는 종속 청구항의 대상과 마찬가지로 방법의 실행을 위한 적절한 수단을 포함하는 장치는 상응하는 장점을 포함한다. 특히, 이러한 유형의 장치는 바람직하게는 복합 네트워크에 사용되어 빠르고 원활한 데이터 전송에 기여한다.
도 1a는 표준 CAN 및 CAN FD 메시지의 공통의 기본 구조를 도시한다. 메시지 섹션(프레임 시작 비트, 중재 필드, 제어 필드, 데이터 필드, CRC 필드, 응답 필드 및 프레임 종료 필드)의 순서 및 표시가 표시된다. 메시지의 전후에서 버스가 데이터 전송 없는 상태로 위치하며, 이는 용어 "인터프레임 스페이스"로 표시된다. 통상, ISO 11898에서 결정된 바와 같이 영문 표기가 사용된다. CAN FD 메시지에서 수행될 수 있는 비트율 전환은 "표준 비트 레이트" 및 "선택적인 고 비트 레이트"를 갖는 섹션으로 표시된다.
도 1b는, 프레임 시작 비트, 중재 필드 및 제어 필드를 포함하며, 표준 CAN 프로토콜 및 CAN FD 프로토콜에 따라 각각 표준 포맷 또는 베이스 포맷 및 확장 포맷 내의 메시지의 헤더 부분을 도시한다. 데이터 위상에서, CAN FD 메시지에서 비트 레이트 전환이 수행될 수 있다.
도 2는 제1 가입자(200) 및 제2 가입자(250)의 복합 네트워크를 도시한다. 가입자는, 예를 들어 이심 동 케이블로 구성될 수 있는 버스 시스템(100)을 통해 연결된다. 케이블 단부는, 메시지의 반사를 방지하기 위해 예를 들어 적절한 종단 저항을 통해 폐쇄될 수 있다. 또한, 예를 들어 원형, 스타 형태 또는 나무 형태의 토폴로지와 같은 다른 케이블 토폴로지도 가능하다. 제1 및 제2 가입자는 제1 및 제2 인터페이스(201, 251)를 통해 버스 시스템과 연결된다. 인터페이스는 예를 들어 CAN 컨트롤러 또는 CAN FD 컨트롤러와 같은 예를 들어 CAN 트랜스시버 및 통신 유닛과 같은 예를 들어 버스 접속 유닛을 포함한다. 인터페이스는 전체 또는 부분적으로 가입자의 추가의 구성 요소와 일체되어 표시될 수 있다. 통상의 조합은 예를 들어 마찬가지로 존재하는 가입자의 마이크로프로세서 내로의 통신 유닛의 일체이다.
제2 가입자가 제2 통신 프로토콜을 사용하거나 제2 통신 프로토콜로 전환될 수 있는 것을 특징으로 하는 반면, 제1 가입자는 본 발명에 따라 프로토콜 예외 상태를 취할 수 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 추가의 가입자는, 설명된 방법을 방해하지 않는 한, 네트워크에 연결될 수 있다. 또한, 도면에서 두 개로 도시된 가입자 중 하나는, 예를 들어 보수 작업 또는 프로그래밍 작업 시에 연결된 선택적인 가입자일 수 있다.
도 3은 인터페이스(201)를 갖는 제1 가입자(200)의 개략적인 블록 선도의 예시를 보여준다. 인터페이스는 버스 접속 유닛(210) 및 통신 컨트롤러(220)를 포함한다. 통신 컨트롤러(220)는 카운터(221) 및 에지 검출기(222)를 포함한다.
도 4는 인테페이스(251)를 갖는 제2 가입자(250)의 개략 블록 선도를 예시적으로 도시한다. 인터페이스는 버스 접속 유닛(260) 및, 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위해 설치된 통신 컨트롤러(270)를 포함한다. 이를 위해, 통신 컨트롤러(270)는 제1 프로토콜 제어 유닛(271) 및 제2 프로토콜 제어 유닛(272)을 포함한다. 또한, 두 개의 별도의 통신 컨트롤러가 제공될 수 있는데, 이는 프로토콜 제어 유닛의 각각 하나를 포함한다.
도 5는 물리적 신호에 대한 예를 도시하며, 상기 물리적 신호는 본 발명에 따른 방법의 사용 시에, 그리고 적절한 버스 접속 유닛의 사용 시에, 제1 통신 프로토콜로부터 제2 통신 프로토콜로의 버스 라인의 전환 시에 송신자를 통해 송신된다. 제1 시간 영역(410) 내에서 버스로 송신되는 물리적 신호, 여기서는 전압(R, D)은 제2 시간 영역(420) 내에서 송신되는 물리적 신호(D, M)와 구별된다.
하기에서는 제1 가입자 및 제2 가입자가 각각 상이한 통신 프로토콜을 사용하는 복수의 실시예가 설명된다.
CAN FD 메시지에 대한 CAN 구현부들의 공차를 위한 프로토콜 예외 상태:
이하, 표준 CAN 네트워크에 기반하는 프로토콜 예외 상태에 대한 예가 도 2 및 도 3을 참조로 설명된다. 이 경우에, 도 2에 도시된 네트워크의 제1 가입자(200)는 예를 들어, 인터페이스(201)의 부분으로서 수정된 표준 CAN 구현부를 갖는 통신 컨트롤러(220)를 가진 제어 장치이다. 도 2에 도시된 네트워크의 제2 가입자는 예를 들어 인터페이스(251)의 부분으로서 CAN FD 구현부를 갖는 통신 컨트롤러를 구비한 제어 장치이다.
구현부란 통신 프로토콜의 하드웨어적인 또는 소프트웨어적인 구현부, 즉, 예를 들어 CAN 통신 컨트롤러, 또는 CAN 통신 컨트롤러를 내포하며 대형 반도체 모듈에 일체될 수 있는 IP 모듈들을 의미한다.
상기 수정을 통해, 즉 정의에 따라 CAN FD 메시지의 송신 및 수신을 위한 상태에 있는 표준 CAN 구현부들이, 편차가 나는 제2 통신 프로토콜에 따라 실행되는 통신을 허용하는 상태로 전환되지 않는다. 여기에 설명된 실시예에서, 편차가 나는 상기 제2 통신 프로토콜은 CAN FD이다. 편차가 나는 통신 프로토콜을 허용한다는 것은, 수정된 표준 CAN 구현부가 제2 통신 프로토콜, 즉, 이 경우 CAN FD에 따라 실행되는 통신을 무시하고, 예를 들어 에러 프레임을 생성함으로써 상기 통신을 방해하지 않음을 의미한다. 이는, 표준 CAN 프로토콜로부터, 더욱이 동일한 버스 코어의 사용 하에, 더 빠른 제2 프로토콜, 즉, CAN FD로의 전환을 가능케 하는 장점이 있다. 제2 통신 프로토콜 CAN FD에 따른 빠른 통신의 종료 후, 제1 통신 프로토콜, 즉, CAN 표준의 사용을 위한 재시작 조건이 충족되는 한, 원래의 표준 CAN 프로토콜로의 재전환이 수행된다.
여기에 설명된 프로토콜 예외 상태에서, 상기와 같이 수정된 표준 CAN 구현부가 CAN FD를 허용하도록 하기 위해, CAN 프로토콜의 존재하는 두 개의 기능이 조합된다. 한편으로, 표준 CAN 구현부가 버스 통신에 대해 동기화되는 경우, 연속되는 11개의 열성 비트의 발생을 검출하기 위해, 표준 CAN 구현부 내에 제공된 카운터(221)가 사용된다. 이는, 표준 CAN 내에서 또는 이른바 "Bus Off Recovery Sequence" (CAN Specification 2.0, 규칙 12, 제7장 "Fault Confinement" 참조)의 예를 들어 재시작 후에 또는 실행 시에 이루어진다. 두 번째로, 검출된 에지를 비트 동기화를 위한 기초로 사용하기 위해, 에지에 대한 CAN 버스 시간 단위마다 한번 CAN 버스 측 입력부를 검사하는 에지 검출기(222)가 사용된다. (비트의 길이는 CAN 버스에서 복수의 예를 들어 8 내지 25 CAN 버스 시간 단위 사이에서 형성되거나, 또는 그 길이가 다시 각각의 버스 가입자의 내부 발진기 클록으로부터 도출되는 "Time Quanta"로 이루어진다. 상세한 설명은 CAN Specification 2.0을 참조한다).
설명된 실시예에 따라 수정된 CAN 구현부는 이하의 메커니즘을 사용한다: 수정된 CAN 구현부는 먼저 평상시와 같이 통신에 관여하며, 즉, 송신을 위한 메시지가 존재하는 경우 중재의 범주 내에서 메시지 헤더 부분의 송신을 통해 버스에 대한 액세스 요구를 시도한다. 송신할 것이 없거나, 수정된 CAN 구현부가 중재를 잃었을 경우, 상기 수정된 CAN 구현부는 수신자로서 버스 통신을 관찰한다. 표준 포맷을 갖는 수신된 표준 CAN 메시지 내의 비트 위치(r0)에서의 열성 비트의 검출 직후에, 또는 확장 포맷을 갖는 수신된 표준 CAN 메시지 내의 비트 위치(r1)에서의 열성 비트의 검출 후에, [CAN FD 메시지의 EDL 비트의 위치에 상응하게(도 1a 및 도 1b 참조)] 수정된 표준 CAN 구현부가 프로토콜 디코딩을 담당하는 상태 기계(프로토콜 상태 기계)를, 또는 프로토콜 디코딩을 위해 제공된 프로토콜 제어 유닛, 예를 들어 하드웨어로 구현되는 프로토콜 제어 유닛을 에러 카운터를 변경하거나 에러 프레임을 송신하는 일 없이 재시작한다. 이러한 방식으로 프로토콜 제어 유닛은, 재시작 조건의 발생을 대기하는 프로토콜 예외 상태를 취한다. 재시작 조건의 발생 시, 하기에 더 상세히 기술되는 바와 같이, 재시작 프로세스가 실행된다.
대안적으로, 표준 포맷의 r0 비트의 위치에서 또는 확장 포맷의 r1 비트의 위치에서, 프로토콜 예외 상태의 도입을 위해, 표준 CAN 메시지 내에서 예를 들어 확장 포맷 내의 r0 비트와 같이 확정된 값을 갖는 다른 비트도 사용될 수 있다.
프로토콜 예외 상태:
프로토콜 예외 상태에서, 먼저 프로토콜 상태 기계 또는 프로토콜 제어 유닛의 재시작이 실행된다. 재시작 후에 가입자는, 사전 설정된 값으로 비트를 카운팅하고 재시작을 위해 제공된 카운터(221)를 사용하여, 본 실시예에서 서로 연속되는 11개의 열성 비트의 순서를 대기한다. 상기 순서 내에서 열성으로부터 우성으로의 에지가 발생해서는 안되며, 그렇지 않은 경우, 카운터(221)가 재시작한다. 이는 제공된 에지 검출기(222)를 통해 모니터링된다.
재시작 프로세스:
예를 들어 카운터(221) 및 에지 검출기(222)를 사용하여, 본 실시예에서, 재시작 조건, 즉, 서로 연속되는 11개의 열성 비트가 검출되는 경우, 가입자는 프로토콜 예외 상태를 벗어나고 버스 통신에 대해 동기화된다. 이로써, 가입자는, 그 시작이 우성 프레임 시작 비트를 통해 신호화되는 표준 CAN 메시지의 송신 및 수신을 위해 준비된다.
설명된 메커니즘의 장점은, CAN FD 메시지가 전송될 때까지 (또는 CAN FD 가입자를 통한 에러가 검출될 경우, 에러 프레임을 통해 차단될 때까지) 수정된 표준 CAN 가입자가 대기하는 것이 보장된다는 것이다. 그 이유는, CAN FD 메시지의 전송 중에, 연속되는 11개의 열성 비트의 순서의 요구가 전혀 충족되지 않고, 수정된 표준 CAN 가입자가 상술한 바와 같이 재시작 프로세스를 실행하지 않기 때문이다. 따라서, 상술한 방법은, 수정된 표준 CAN 구현부가 모든 CAN FD 메시지를 허용하는 것을 가능케 한다.
비트 지속 시간이 CAN FD 메시지(도 2 참조)의 데이터 위상 내에서 CAN FD 중재 위상의 CAN 버스 시간 단위보다 짧지 않은 것이 바람직하다. 그렇지 않은 경우, 연속으로 이어지는 11개의 열성 비트가 CAN FD 메시지 내의 수정된 표준 CAN 가입자를 통해 드물게 우연히 판독되는 경우가 발생할 수도 있다.
CAN FD 메시지의 검출이 에러 카운터의 증가를 유발하지 않기 때문에, 수정된 표준 CAN 구현부가 더 빠른 CAN FD 메시지의 종료 직후에, 버스 통신을 표준 CAN 프로토콜에 따라 속행할 수 있다.
개선된 프로토콜에 따른 메시지에 대해 수정된 CAN FD 구현부의 허용을 위한 프로토콜 예외 상태:
CAN FD 네트워크에 기반하는 프로토콜 예외 상태를 위한 추가의 실시예가 이하 도 2 및 도 3을 참조로 다시 설명된다. 이 경우에, 도 2에 도시된 네트워크의 제1 가입자(200)는, 예를 들어, 장치, 즉, 도 3에 도시된 인터페이스(201)의 부분으로서, 수정된 CAN FD 구현부를 갖는 통신 컨트롤러(220)를 포함하는 제어 장치이다. 도 2에 도시된 네트워크의 제2 가입자(250)는, 본 실시예에서, 추가의 통신 프로토콜의 구현부를 포함하는 통신 컨트롤러를 인터페이스(251)의 부분으로서 포함한다. 추가의 통신 프로토콜은 예를 들어 CAN FD 프로토콜의 개선일 수 있으며, 이는 예를 들어 데이터 길이 코드의 내용에 따라, CAN FD 내에 제공된 데이터 필드보다 더 긴 데이터 필드를 허용한다. 또한, 예를 들어, 데이터 보안의 목적으로 또는 가입자들에게 추가의 상태 정보를 전송하기 위해, 제어 필드 내의 추가의 제어 비트도 가능하다. 대안적으로 또는 추가로, 추가의 통신 프로토콜이 CRC 필드 및/또는 CRC 필드의 편차가 있는 값의 내용을 위해 수정된 계산을 제공할 수 있다. 또한, 복수의 통신 컨트롤러가 제공될 수 있으며, 그들 중 첫 번째 통신 컨트롤러가 CAN FD 통신을 실행하고, 두 번째 통신 컨트롤러가 다른 통신 프로토콜을 실행한다.
또한, 상기 공개된 설명서(Specification)에 따른 CAN FD 프로토콜은 메시지 내의 몇몇 사전 설정된 위치에서, 사전 설정된 값을 갖는 비트를 포함한다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 예를 들어 CAN FD 메시지는 표준 포맷 내에 그리고 확장 포맷 내에 각각 하나의 예비 비트(r1)를 중재 필드 내의 마지막 비트로서 포함하며, EDL 비트에 이어지는 예비 비트(r0)를 제어 필드 내에 포함한다.
따라서, 상기 수정된 표준 CAN 구현부에 관해 설명된 메커니즘은 수정된 CAN FD 구현부와 유사하게 적용될 수 있다. 수정된 CAN FD 구현부는, 이를 위해 사용된 두 개의 메커니즘을 포함하는데, 즉, 한편으로, 본 실시예에서 연속되는 11개의 열성 비트를 위한 카운터(221), 및 다른 한편으로, 에지 검출기(222)를 포함해야 한다. 이는 통상 제공된다. 다른 실시예에서, 다른 메커니즘이 사용될 수 있는데, 이는 재시작 후 또는 에러 검출 후, 통신의 재시작을 위해 사용되며 방법의 실행을 위해 재사용될 수 있다.
여기에 설명된 프로토콜 예외 상태의 예를 위해 수정된 CAN FD 구현부는 이하의 메커니즘을 이용한다: 수정된 CAN FD 구현부는 먼저 평상시와 같이 통신에 관여하며, 즉, 송신을 위한 메시지가 존재하는 경우 중재의 범주 내에서 메시지 헤더 부분의 송신을 통해 버스에 대한 액세스 요구를 시도한다. 송신할 것이 없거나, 수정된 CAN FD 구현부가 중재를 잃었을 경우, 상기 수정된 CAN FD 구현부는 수신자로서 버스 통신을 관찰한다. 표준 포맷을 갖는 CAN FD 메시지 내 비트 위치(r0)에서의 열성 비트의 검출 직후에, 또는 확장 포맷을 갖는 CAN FD 메시지 내 비트 위치(r0)에서의 열성 비트의 검출 후에(도 1a 및 도 1b 참조), 수정된 표준 CAN FD 구현부는, 에러 카운터를 변경하거나 에러 프레임을 송신하는 일 없이, 프로토콜 암호화를 위해 사용될 수 있는 상태 기계(프로토콜 상태 기계) 또는 그를 위해 제공된 프로토콜 제어 유닛, 예를 들어 하드웨어에서 구현되는 프로토콜 제어 유닛을 재시작한다. 이러한 방식으로, 수정된 CAN FD 구현부는 재시작 조건의 발생을 대기하는 프로토콜 예외 상태를 취한다. 재시작 조건 및 그를 통해 도입된 재시작 프로세스는 이전에 제1 실시예에서 설명된 바와 같이 실제로 동일하게 간주된다. CAN FD 구현부는 통상 유사한 메커니즘, 즉, 특히 열성 비트를 위한 카운터(221) 및 이를 위해 사용될 수 있는 에지 검출기(222)를 포함한다.
대안적으로, 표준 포맷 또는 확장 포맷의 r0 비트의 위치에서, 프로토콜 예외 상태의 도입을 위해, 예를 들어 중재 필드의 종료에서 r1 비트와 같은 결정된 값을 갖는 다른 비트가 표준 CAN FD 메시지 내에서 사용될 수 있다.
설명된 메커니즘의 장점은, 추가 통신 프로토콜에 따라 메시지가 전송될 때까지 (또는 에러가 검출될 경우, 경우에 따라, 상응하는 메커니즘을 통해 메시지가 차단될 때까지) 수정된 CAN FD 가입자가 대기하는 것이 보장된다는 것이다. 이에 대한 전제는, 전송 중에 연속되는 11개의 열성 비트 시퀀스의 요구가 전혀 충족되지 않고, 그에 따라 수정된 CAN FD 가입자는 상술한 바와 같이 재시작 프로세스를 실행하지 않는 방식으로, 추가 통신 프로토콜이 구성되는 것이다. 따라서, 상술한 방법은, 수정된 CAN FD 구현이 추가의 통신 프로토콜에 따라 전송되는 메시지를 허용하는 것을 가능케 한다.
프로토콜 전환에 대해 수정된 표준 CAN 또는 CAN FD 구현부의 허용을 위한 프로토콜 예외 상태의 이용:
설명된 프로토콜 예외 상태는, 본 발명에 따라, 복합 네트워크 내에서, 제1 통신 프로토콜과는 다른 요구를 충족시키는 편차가 있는 통신 프로토콜로의 프로토콜 전환을 실행하기 위해 이용된다. 프로토콜 예외 상태 내의 제1 가입자의 허용을 기초로 하여, 제2 가입자가 상기 편차가 있는 통신 프로토콜을 사용하여, 제1 가입자에 의해 방해받지 않고 데이터를 교환하거나 또는 전송할 수 있다. 이에 대한 예시가 하기에 기술된다. 이러한 예는 CAN 네트워크 또는 CAN FD 네트워크에 기반하나, 본 발명은 청구항 제1항의 전제부의 특징을 충족하는 다른 네트워크에 기반해서도 구현될 수 있다.
표준 CAN 네트워크 또는 CAN FD 네트워크에 기반하는 본 발명의 실시예가 이하 도 2, 3, 및 4를 참조로 설명된다. 이 경우에, 도 2에 도시된 네트워크의 제1 가입자(200)는 예를 들어, 도 3에 도시된 인터페이스(201)의 부분으로서, 수정된 표준 CAN 구현부를 갖거나 수정된 CAN FD 구현부를 갖는 통신 컨트롤러(220)를 포함하는 제어 장치이다. 제1 가입자는 실제로 상술된 프로토콜 예외 상태에 대한 두 개의 예의 제1 가입자와 구별된다. 수정된 표준 CAN 구현부뿐만 아니라, 수정된 CAN FD 구현부도 제1 가입자로서 존재할 수 있다.
도 2에 도시된 네트워크의 제2 가입자(250)는 추가의 실시예에서, 본 발명에 따라 표준 CAN 통신 또는 CAN FD 통신과 적어도 하나의 추가의 통신 프로토콜 또는 통신 모드 사이에서 전환될 수 있고 인터페이스(251)의 부분으로서 통신 컨트롤러(270)를 포함하는 제어 장치이다. 이러한 유형의 가입자가 도 4에 개략 도시된다. 통신 컨트롤러(270)는 표준 CAN 프로토콜 또는 CAN FD 프로토콜을 위한 제1 프로토콜 제어 유닛(271) 및 적어도 하나의 추가 통신 프로토콜을 위한 제2 프로토콜 제어 유닛(272)을 포함한다. 도 4에 도시되지 않은 본 발명의 대안적인 양태에서 복수의 별도의 통신 컨트롤러가 제공될 수 있으며, 그 중 하나가 표준 CAN 통신 또는 CAN FD 통신을 실행하며 적어도 하나의 다른 통신 컨트롤러는 추가의 통신 프로토콜(들)을 실행한다. 이 경우에, 제1 및 제2 통신 프로토콜 또는 추가의 통신 컨트롤러 사이의 연결이 지속될 수 있기 때문에, 제2 또는 추가의 통신 컨트롤러의 이용을 위한 조건이 제시되는 경우, 제1 통신 컨트롤러가 제2 또는 추가의 통신 컨트롤러에 정보를 줄 수 있다.
본 발명의 범주 내에서 제2 통신 프로토콜이 언급되는 경우, 이는 복수의 추가의 통신 프로토콜 또는 통신 컨트롤러가 추가의 통신 프로토콜 중 하나로 이해된다.
추가의 통신 프로토콜은 CAN 통신을 위해 제공된 버스 케이블을 통해 전송 가능해야 하며, 수정된 표준 CAN 컨트롤러 또는 CAN FD 컨트롤러에 대해 연속되는 11개의 열성 비트의 순서와 같이 나타나는 섹션을 포함해서는 안된다. 추가 데이터는 적절한 시작 신호에 따라, 데이터 단위, 예를 들어 바이트 또는 16 비트, 32 비트 또는 64 비트 단위의 순서로서의 임의의 정의된 순서로서, 또는 UART 포맷 또는 플렉스레이 포맷 또는 이더넷 MAC 포맷 내에서 전송될 수 있다. 기본적으로, 이심 케이블에 대한 전압 레벨의 순서로서 나타날 수 있으며 상기 전제를 충족하는 각각의 통신 프로토콜이 사용될 수 있다.
제2 가입자(250)가 추가의 통신 프로토콜에 따라 데이터를 네트워크를 통해 전송하기를 원할 경우, 제2 가입자는 여기에 설명된 본 발명의 실시예에 따라 이하 메커니즘을 이용한다: 제2 가입자는 표준 CAN 프로토콜 또는 CAN FD 프로토콜에 따라 통신에 관여하며, 중재의 범주 내에서 표준 CAN 메시지 또는 CAN FD 메시지의 헤더 부분의 송신을 통해 버스에 대한 액세스를 요구하는 것을 시도한다. 충분히 높은 우선 순위에 상응하여, 충분히 낮은 등급의 식별자의 선택을 통해, 필요할 경우 버스에 대한 액세스가 허용되는 것이 보장될 수 있다. 버스 통신의 다른 가입자는 중재의 소멸 후에 수신자로서 역할을 한다.
메시지의 송신자인 제2 가입자는, 제1 가입자가 프로토콜 예외 상태로 전환되도록 하는 데이터를 메시지에 전송한다. 이는, 상술된 예에서 설명된 바와 같이 열성 비트가 표준 포맷을 갖는 CAN FD 메시지 내의 비트 위치(r0, r1)에 송신됨으로써, 또는 열성 비트가 확장 포맷(도 1a 및 도 1b 참조)을 갖는 CAN FD 메시지 내의 비트 위치(r0, r1)에 송신됨으로써 수행된다. 제1 가입자(200) 중에 수정된 표준 CAN 가입자가 있는 경우, 이는 CAN FD 메시지의 송신된 헤더 부분의 EDL 비트의 열성 레벨로 인해 이미 프로토콜 예외 상태를 취한다. 제1 가입자(200) 중 CAN FD 가입자는 r0 또는 r1 비트의 위치에서의 열성 레벨로 인해 프로토콜 예외 상태를 취한다.
모든 제1 가입자(200)가 프로토콜 예외 상태로 전환된 후, 메시지의 송신자인 제2 가입자가 추가의 통신 프로토콜을 사용하여 데이터 전송을 개시한다. 제2 가입자는 이를 위해 상술된 바와 같이 전환 가능한 통신 컨트롤러(270) 또는 제공된 복수의 통신 컨트롤러들 사이의 전환을 위한 전환 메커니즘을 포함한다. 도 5에서 예시적으로 도시된 바와 같이, 프로토콜 예외 상태로의 제1 가입자의 전환을 위해 요구되는 마지막 비트의 송신 직후에 전환이 수행될 수 있다. 전환은 예를 들어 사전 설정된 또는 사전 설정 가능한 수의 후속 비트로부터의 시간 오프셋일 수 있다. 이 경우에, 후속 비트는 비트 지속 시간 또는 물리적 구현과 관련하여, 제1 통신 프로토콜의 경계 조건에 따른 버스 케이블들 사이의 전압차로서 정의될 수 있다. 이러한 후속 비트의 제공을 통해 예를 들어 전환 후에 추가의 어느 통신 프로토콜에 따라 데이터가 전송되는 지를 나타내는 정보가 전송될 수 있다. 이는, 메시지의 송신자인 제2 가입자가 복수의 추가의 전송 프로토콜에 따라 데이터 전송을 위해 구성될 경우 특히 바람직하다.
제1 가입자(200)는 재시작 조건이 발생할 때까지 프로토콜 예외 상태에 머무른다. 이에 의해, 메시지의 송신자인 제2 가입자는, 추가 데이터 프로토콜에 따라, 하나 이상의 추가의 가입자가 추가의 통신 프로토콜을 위해 구성된 경우, 하나 이상의 추가의 가입자가 수신할 수 있는 데이터를 송신할 수 있다. 송신자가 아닌 추가의 제2 가입자는 추가의 통신 프로토콜에 따라, 전송된 데이터를 수신한다. 추가의 제2 가입자는 추가의 통신 프로토콜에 따라 마찬가지로, 데이터 전송의 종료 후에, 제1 가입자와 같이 제1 통신 프로토콜에 따라 통신을 위한 재시작 조건을 대기할 수 있다. 그러나 추가의 제2 가입자는 전송된 데이터 내에 포함된 정보를 통해, 제1 통신 프로토콜에 따라 통신을 위해 다시 활성화로 전환될 수 있다. 여기서, 추가의 통신 프로토콜을 이용하여, 통신 중에 재시작 조건, 즉, 예를 들어 연속되는 11개의 열성 비트의 순서가 발생하지 않는다는 것이 전제된다. 통신이 추가의 통신 프로토콜에 의해 차단되는 경우, 버스 케이블은 데이터 없이 유지되기 때문에, 재시작 조건이 발생하고 제1 가입자 및 제2 가입자는 다시 표준 CAN 프로토콜 또는 CAN FD 프로토콜에 따라 통신을 획득할 수 있다.
설명된 방식으로, 네트워크의 몇몇 가입자는 빠른 통신을 위해 구성되나, 다른 가입자, 즉, 네트워크의 제1 가입자(200)는 상술된 바와 같이 최소로 변경되어야 한다. 예를 들어 통신 제어를 위한 광범위한 소프트웨어를 포함하는 중앙 게이트웨이 또는 중앙 제어 장치가, 예를 들어 네트워크 내의 다른 가입자에 의해 방해받지 않으면서 데이터를 교환하거나 또는 그로부터 데이터를 수신하도록 연결된 적어도 하나의 프로그램 장치, 서비스 장치 또는 입력 장치를 구비할 수도 있다. 또한, 이를 위해 구성된 제어 장치가 상술한 메커니즘을 통해, 데이터를 교환하거나 또는 그로부터 데이터를 수신하도록 연결된 적어도 하나의 프로그램 장치, 서비스 장치 또는 입력 장치를 구비할 수도 있다. 이 경우에, 데이터는 연속하여 또는 섹션 별로 연속하여 또는 교대로 또는 병렬로, 예를 들어 서로 분리된 복수의 주파수 대역을 통해, 사용된 추가의 통신 프로토콜에서 전송될 수 있다. 또한, 추가로 제2 통신 프로토콜에 따른 데이터로서 중복의 목적으로 또는 암호화의 목적으로, 제1 통신 프로토콜에 따라 교환되는 메시지로부터의 데이터를 전송하기 위해, 상기 방법을 사용하는 것이 가능할 수도 있다. 중복으로 인해 선택된 특정 메시지가 추가로 편차가 있는 포맷 내에서 송신될 수 있거나 또는 암호화과 관련되어 데이터(예를 들어 코딩 또는 암호화된 데이터 또는 암호화 정보)가 송신될 수 있다.
통신 중에, 추가의 통신 프로토콜을 이용하여 재시작 조건, 즉, 예를 들어 연속되는 11개의 열성 비트의 순서가 발생하지 않는 것이 보장되도록, 추가의 통신 프로토콜 또는 추가의 통신 프로토콜들의 물리적 전송 계층이 제1 통신 프로토콜에 대한 전송 계층에 대해 적응될 수 있다.
이를 위해, 예를 들어 새로운 유형의 트랜스시버(260)가 사용될 수 있는데, 이 트랜스시버는, 제1 통신 프로토콜의 물리적 신호에 대해 추가로, 적어도 하나의 추가의 통신 프로토콜의 추가의 물리적 신호를 생성하고 결정할 수 있도록 구성되며, 상기 물리적 신호는, 재시작 조건의 반응이 효과적으로 방지되도록 구성된다. 이는, 예를 들어, 제2 통신 프로토콜에 따른 전송을 위해, 예를 들어 전압차 레벨과 같은 물리적 신호가 사용됨으로써 달성될 수 있는데, 상기 물리적 신호는 제1 통신 프로토콜과 관련하여, 예를 들어 제1 통신 프로토콜을 위해 제공된 통신 컨트롤러 내에서, 재시작 조건의 발생을 방지하는 제1 통신 프로토콜에 따른 전송의 특정 물리적 신호와 같이 해석된다. 상술된 바와 같이, 재시작 조건이 사전 설정된 값을 갖는 사전 설정되거나 또는 사전 설정 가능한 비트 수, 예를 들어 연속되는 열성 비트 수로서 정의되는 경우, 제2 통신 프로토콜에 따른 전송이 예를 들어, 제1 통신 프로토콜과 관련하여, 그로부터 편차가 있는 비트로서, 즉, 우성 비트로서 해설되는 물리적 신호를 사용한다. 이는, 도 5를 참조로 이하의 실시예에서 상세히 설명된다.
예를 들어, 통상의 CAN 트랜스시버를 기초로 하여, 새로운 유형의 트랜스시버가 CAN에 의해 보고된 두 개의 레벨 "열성" 및 "우성"을 인지할 뿐만 아니라, 적어도 하나의 추가의 레벨(예를 들어 "최대")을 인지하는 것이 실행될 수도 있다. 예를 들어:
- 열성 레벨(R): 송신자의 트랜스시버는 전류를 공급하지 않는다. 버스 케이블들 사이의 전압차는 예를 들어 0볼트이다.
- 우성 레벨(D): 송신자의 트랜스시버가 적절한 수단, 예를 들어 전원을 이용하여 전류를 공급함으로써, 정상의 표준 CAN 전압차가 설정된다. 버스 케이블들 사이의 전압차는 2볼트이다.
- 최대 레벨(M): 송신자의 트랜스시버는 적절한 수단, 예를 들어 전원을 이용하여 강한 전류를 공급함으로써, 더 높은 전류차가 설정된다. 버스 케이블들 사이의 전압차는 예를 들어 4볼트이다.
두 개의 제1 레벨은 모든 관련 표준 CAN-, CAN FD 및 새로운 유형의 트랜스시버에 의해 열성(R) 또는 우성(D)으로 인식된다. 제3 레벨은 모든 통상의 CAN- 및 CAN FD 트랜스시버에 의해 우성(D)으로서 인식되고 새로운 유형의 트랜스시버에 의해 최대(M)로서 인식된다.
도 5는 제1 통신 프로토콜로부터 제2 통신 프로토콜로의 전환 시에 송신자의 새로운 유형의 트랜스시버에 의해 버스 케이블 상에 형성될 수 있는 물리적 신호에 대한 예를 도시한다. 제1 섹션(410)에서 제1 통신 프로토콜에 따른 통신이 수행된다. 물리적 신호는, 열성 레벨(R) 또는 우성 레벨(D)에 상응하는 0 또는 2볼트의 전압차 값이다. 제2 섹션(420)에서 제2 통신 프로토콜에 따른 통신이 수행된다. 물리적 신호는 최대 레벨(M) 또는 우성 레벨(D)에 상응하는 2 또는 4볼트의 전압차 값이다.
새로운 유형의 트랜스시버(260)는 예를 들어 추가의 출력부를 포함하는데, 이는 본 발명에 따라 수정된 통신 컨트롤러에 또는 경우에 따라, 추가의 통신 컨트롤러(들)을 실행시키는 추가의 컨트롤러에 연결된다. 예를 들어, 범용 비동기화 송수신기(UART: Universal Asynchronous Receiver Transmitter) 또는 플렉스레이가 프로토콜로서 사용될 수도 있으나, 기본적으로 각각 다른 직렬 전송 프로토콜, 예를 들어 이더넷 MAC 포맷도 사용될 수 있다. 버스 레벨은 "최대"(M) 또는 "우성"(D)으로서 결정되는지의 여부와는 무관하게, 통신 컨트롤러에 상이한 논리 신호를 전달한다. 메시지의 송신자인 제2 가입자가 제1 송신자(200)를 프로토콜 예외 상태로 전환하는 경우, 단지 두 개의 레벨 "최대" 및 "우성" 내에서만 전송된다. 이에 의해, 표준 CAN 컨트롤러 또는 CAN FD 컨트롤러가 트랜스시버의 수신-출력부에서 항상 단지 하나의 우성 버스 레벨을 결정한다. 이러한 방식으로 데이터가 전송되는 경우, 연속되는 11개의 열성 비트의 재시작 조건이 발생하지 않는다. 이는, 제2 통신 프로토콜의 가능한 전달되는 데이터 포맷 내에서 어떠한 제한도 없는 경우에 적용된다. 또한, 물론, 예를 들어 "최대 1" 및 최대 2" 등과 같은 복수의 추가의 레벨이 결정될 수 있다. 새로운 유형의 트랜스시버가 상기 레벨을 확실히 구별하는 경우, 복수의 레벨을 갖는 상응하는 암호화가 전송을 위해 사용될 수 있다. 상응하는 방법들이 예를 들어 이더넷 네트워크에 의해 공지되어 있다.
적어도 두 개의 작동되는 레벨 "우성"(D)과 "최대"(M) 사이의 상술된 전환은, 짧은 비트 지속 시간을 갖는 전송된 비트가 전송될 수 있는 추가의 장점을 갖는데, 그 이유는 에지의 경사도가, 어떻게 전압 레벨이 종단 저항을 통해 설정되는지와는 더 이상 관련이 없기 때문이다.
다만, 버스 가입자가 추가의 통신 프로토콜을 사용하는 새로운 유형의 트랜스시버를 구비하는 것이 필요하다. 나머지 버스 가입자는 종래의 트랜스시버를 사용할 수 있다. 우성과 "최대" 레벨 사이의 전환 대신에, CAN 버스를 우성 레벨에 유지하고 ASC 데이터를 적절한 수단을 통해 모듈화할 수도 있다.

Claims (20)

  1. 버스 시스템을 통해 서로 연결된 가입자들 간의 데이터 교환 방법이며,
    데이터를 포함하는 메시지가 제1 통신 프로토콜에 따라 교환되고,
    상기 메시지는 비트의 시퀀스로 구성되며,
    사전 설정된 위치를 갖는 적어도 하나의 제어 비트가 제1 통신 프로토콜에 따라 교환될 메시지 내에 사전 설정된 값을 가져야 하며,
    각각의 메시지에 대해 일측 가입자는 송신자의 역할을 하고, 적어도 하나의 타측 가입자는 수신자로서 메시지를 수신하여 그 메시지에 대한 에러 모니터링을 수행하는, 가입자들 간 데이터 교환 방법에 있어서,
    사전 설정된 값으로부터 편차가 있는 값을 갖는 제어 비트의 송신을 통해, 적어도 하나의 제1 수신자가 프로토콜 예외 상태로 전환됨으로써, 상기 수신자는 제1 통신 프로토콜의 이용을 위한 재시작 조건이 충족될 때까지, 에러 모니터링을 중단하며,
    송신자는 사전 설정된 값으로부터 편차가 있는 값을 갖는 제어 비트의 송신 후에, 제2 통신 프로토콜에 따른 추가 데이터를 적어도 하나의 제2 수신자에게 전송하는 단계를 개시하고,
    적어도 하나의 제1 수신자는 메시지가 제2 통신 프로토콜에 따라 전송될 때까지 프로토콜 예외 상태에서 대기하는 것을 보장하도록, 제2 통신 프로토콜에 따른 전송 중에는 제1 통신 프로토콜의 이용을 위한 재시작 조건이 충족되지 않는 것을 특징으로 하는, 가입자들 간 데이터 교환 방법.
  2. 제1항에 있어서, 버스 시스템 상에서의 비트의 값들은 물리적 신호로 표시되며, 이때 제2 통신 프로토콜에 따른 전송을 위해, 제1 통신 프로토콜에 따른 전송을 위한 신호와 상이한 물리적 신호가 사용되는 것을 특징으로 하는, 가입자들 간 데이터 교환 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제2 통신 프로토콜에 따른 전송을 위해, 제1 통신 프로토콜과 관련하여 재시작 조건의 발생을 방지하는, 제1 통신 프로토콜에 따른 전송의 특정 물리적 신호처럼 해석되는 물리적 신호가 사용되는 것을 특징으로 하는, 가입자들 간 데이터 교환 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 송신자는, 사전 설정된 값으로부터 편차가 있는 값을 갖는 적어도 하나의 제어 비트의 송신 후에, 어느 통신 프로토콜에 따라 추가 통신 프로토콜을 전송할지에 대한 정보를 전송하고 나서 상기 통신 프로토콜에 따라 추가 데이터의 전송을 시작하는 것을 특징으로 하는, 가입자들 간 데이터 교환 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 하나의 수신자는 프로토콜 제어 유닛 또는 프로토콜 상태 기계의 재시작을 수행하는 프로토콜 예외 상태를 취하는 것을 특징으로 하는, 가입자들 간 데이터 교환 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 통신 프로토콜의 이용을 위한 재시작 조건으로서, 사전 설정된 값을 갖는 사전 설정된 수 또는 사전 설정 가능한 수의 비트가 정의되는 것을 특징으로 하는, 가입자들 간 데이터 교환 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 통신 프로토콜의 이용을 위한 재시작 조건으로서, 버스 상에서 누락된 통신의 사전 설정된 또는 사전 설정 가능한 지속 시간이 정의되는 것을 특징으로 하는, 가입자들 간 데이터 교환 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 통신 프로토콜에 따라 전송될 메시지는 헤더 부분, 데이터 필드 및 트레일러 부분을 포함하며, 메시지의 헤더 부분에 포함된 식별자에 따라, 복수의 가입자가 메시지를 동시에 메시지 송신을 시도할 경우 어느 가입자가 버스에 대한 송신 액세스를 획득하는 지가 결정되며, 이때 적어도 하나의 제어 비트가 헤더 부분 내에 포함되는 것을 특징으로 하는, 가입자들 간 데이터 교환 방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제2 통신 프로토콜에 따라 추가 데이터가 시작 신호에 따라 데이터 단위의 임의의 정의된 순서로서, 또는 UART 포맷 또는 플렉스레이 포맷 또는 이더넷 MAC 포맷에서 전송되는 것을 특징으로 하는, 가입자들 간 데이터 교환 방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 추가 데이터는 제2 통신 프로토콜에 따라 서로 분리 가능한 복수의 주파수 대역의 사용 하에 동시에 복수의 수신자에게 전송되는 것을 특징으로 하는, 가입자들 간 데이터 교환 방법.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 방법에 의해, 제1 통신 프로토콜에 따라 교환되는 메시지들의 데이터가 중복(redundancy) 또는 암호화의 목적으로, 추가로 제2 통신 프로토콜에 따른 데이터로서 전송되는 것을 특징으로 하는, 가입자들 간 데이터 교환 방법.
  14. 버스 시스템을 통해 서로 연결된 가입자들 간의 데이터 교환을 위한 장치이며,
    데이터를 포함하는 메시지가 제1 통신 프로토콜에 따라 교환되게 하는 수단으로서,
    상기 메시지는 비트의 시퀀스로 구성되고,
    사전 설정된 위치를 갖는 적어도 하나의 제어 비트가 제1 통신 프로토콜에 따라 교환될 메시지 내에 사전 설정된 값을 가져야 하는, 수단을 가지는, 가입자들 간 데이터 교환을 위한 장치에 있어서,
    상기 장치는, 사전 설정 가능한 값으로부터 편차가 있는 값을 갖는 제어 비트의 송신을 통해 적어도 하나의 제1 수신자를 프로토콜 예외 상태로 전환하여 제1 통신 프로토콜의 이용을 위한 재시작 조건이 충족될 때까지, 메시지에 대한 에러 모니터링을 중단하게 하는 수단을 갖고,
    사전 설정된 개수의 연속적인 열성 비트의 발생이 재시작 조건으로 정의되고,
    상기 장치는, 사전 설정된 값으로부터 편차가 있는 값을 갖는 제어 비트의 존재 시, 제2 통신 프로토콜에 따라 추가 데이터를 전송하기 위한 수단을 포함하고,
    적어도 하나의 제1 수신자는 메시지가 제2 통신 프로토콜에 따라 전송될 때까지 프로토콜 예외 상태에서 대기하는 것을 보장하도록, 제2 통신 프로토콜에 따른 전송 중에는 제1 통신 프로토콜의 사용을 위한 재시작 조건이 충족되지 않는 것을 특징으로 하는, 가입자들 간 데이터 교환을 위한 장치.
  15. 삭제
  16. 제14항에 있어서, 상기 장치는, 수신자로서 사전 설정 가능한 값으로부터 편차가 있는 값을 갖는 제어 비트의 수신 시, 제2 통신 프로토콜에 따라 추가 데이터를 수신하기 위한 수단을 갖는 것을 특징으로 하는, 가입자들 간 데이터 교환을 위한 장치.
  17. 제14항 또는 제16항에 있어서, 상기 장치는, 사전 설정 가능한 값으로부터 편차가 있는 값을 갖는 제어 비트의 송신 후에, 어느 제2 통신 프로토콜에 따라 추가 데이터가 전송될지에 대한 정보를 전송하기 위한 수단을 갖는 것을 특징으로 하는, 가입자들 간 데이터 교환을 위한 장치.
  18. 삭제
  19. 삭제
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