KR20040028917A

KR20040028917A - 정보를 변환하는 통신 제어기 및 방법

Info

Publication number: KR20040028917A
Application number: KR10-2004-7000375A
Authority: KR
Inventors: 하일한스-페테르; 조나스마르크
Original assignee: 모토로라 인코포레이티드
Priority date: 2001-07-11
Filing date: 2002-06-03
Publication date: 2004-04-03
Also published as: JP2004534488A; TW576057B; CN100385427C; WO2003007164A1; EP1410224A1; CN1526102A; US20030014579A1

Abstract

본 적어도 하나의 통신 버스(12, 14) 상에서의 통신을 위한 통신 제어기(20)에 있어서, 각각의 통신 버스는 통신 프로토콜에 따라서 데이터 스트림을 전송하며, 상기 통신 제어기는 상기 데이터 스트림의 변환들을 수행하기 위해서 프로그래밍 가능하도록 적응된 상기 적어도 하나의 통신 버스에 연결된 통신 핸들러(17)를 포함한다. 상기 통신 제어기는 비트-레벨로 프로그래밍이 가능하며 상기 하드웨어를 변화시키지 않고 존재하는 시스템들에서 상기 통신 프로토콜의 업데이트들/변화들을 허용한다. 그것은 또한 여러 개의 버스들/통신 프로토콜들(도 1b)에 대한 하나의 통신 제어기 타입을 사용하는 것을 또한 허용한다.

Description

정보를 변환하는 통신 제어기 및 방법{Communication controller and method of transforming information}

통신 네트워크에서 정보는 적어도 하나의 통신 버스에 의해 연결된, 여러 개의 통신 유닛들 사이에서 전송된다. 보통 그러한 채널은 데이터 스트림이 통신 프로토콜에 따라서 전송되는 시리얼 통신 버스이다. 특히 현재 자동화된 산업 현장에서, 사용되는 여러 개의 상이한 시리얼 채널들이 있으며, 그 중 일부는 동일한 통신 유닛에 연결될 수도 있다. 상이한 통신 유닛들 사이에서 교환되는 정보는 특별한 의미를 가지는, 논리 비트들 및 바이트들의 형태이다. 통신 유닛들은 이 의미에 대하여 정보를 처리한다. 한편, 안전한 통신이 가능할 수 있도록 전기적 형태로 정보 비트들을 나타내는, 전기 신호들이 통신 네트워크내에서 전송된다. 통신 제어기는 시간-의존성을 가진 전기 신호들을 논리 비트들을 나타내는 전기적 상태들로 변환하는 디바이스이다. 종래 기술에 따른 통신 제어기들은 사용된 통신 프로토콜 또는 프로토콜들에 대하여 하드웨어에 특화되어 있다.

하나의 제어기가 상이한 통신 프로토콜들을 가지고 상이한 채널들 상에서 통신하는, 자동화된 산업 현장내에서와 같은 상황에서는, 반도체 제조업자들이 상이한 채널들에 대해 상이한 통신 제어기들을 제공하는 것은 부담이 된다. 그러한 통신 제어기는 또한 마이크로제어기의 일부분이 될 수도 있고 이 경우에 동일한 마이크로제어기 처리 유닛 및 상이한 통신 제어기들을 가진 마이크로제어기들의 세트가 제공되어야만 한다. 이 다수의 버전들은 마이크로제어기를 불필요하게 비싸게 만든다. 또한, 프로토콜 세부사항들은 매우 자주 변해서 실제 프로토콜 버전에 따른 하드웨어의 적응이 필요할 수 있다.

본 발명은 여러 개의 통신 유닛들을 가진 통신 네트워크내에서 전송되는 정보를 통신 프로토콜에 따라 변환하기 위한 수단 및 방법에 관한 것이다.

도 1a 및 도 1b는 하나의 시리얼 버스 또는 여러 개의 시리얼 버스들에 대한 본 발명을 따른 통신 제어기의 단순화된 개략도;

도 2는 본 발명에 따른 통신 제어기에서 사용된 통신 핸들러의 단순화된 개략도;

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 통신 제어기의 단순화된 개략도;

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 통신 제어기를 사용하는 마이크로제어기의 단순화된 개략도;

도 5는 통신 버스 상에 데이터 표현을 시각화하는 개략도;

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 방법의 흐름도;

도 7은 통신 버스 상에서 연속 데이터를 수신하는 본 발명의 실시예에 따른 방법의 흐름도; 및

도 8은 통신 버스 상에서 연속 데이터를 전송하는 본 발명의 실시예에 따른 방법의 흐름도.

많은 이미 존재하는 또는 새로운 통신 프로토콜들을 처리할 수 있고(serve) 통신 프로토콜들의 수정에 적응될 수 있는, 통신 제어기에 대한 필요성이 있다.

통신 프로토콜과는 하드웨어 독립적이며, 여러 개의 통신 프로토콜들을 처리하도록 소프트웨어에 의해서 수정될 수 있는 통신 제어기를 제공하는 것은 본 발명의 장점이다. 본 발명에 따른 통신 제어기가 미래(future) 통신 프로토콜들에 적응될 수 있는 것은 본 발명의 다른 장점이다. 더 많은 양의 계산 작업은 통신 제어기에 의해서 처리되고 마이크로제어기의 중앙 처리 유닛에게는 다른 작업들을 위해서 더 많은 시간을 벌어주기 때문에 본 발명에 따른 통신 제어기를 사용하는 마이크로제어기 유닛들은 현재의 마이크로제어기보다 훨씬 더 큰 계산 성능 및/또는 더 적은 에너지 소비를 가질 수 있다. 본 발명의 다른 장점은 통신 제어기의 통신 핸들러가 비트-레벨 상에서 데이터 스트림을 변형하도록 프로그래밍될 수 있다는 것이다.

본 발명의 세부사항은 자동화된 산업 현장의 CAN 통신 프로토콜 표준이라 불리는 실시예들에 대하여 설명될 것이다. 다른 통신 프로토콜은 다른 세부사항들을 가질 수 있지만 본 기술 분야의 숙련된 당업자들은 특정한 개조들을 쉽게 할 수 있다. 시리얼 통신 버스는 데이터 정보가 직렬로 도착하고 1개의 배선 버스, 두 개의 배선 버스, 또는 추가적인 제어 라인을 가진 버스와 같은 다른 구현들을 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 도 1a에서 하나의 시리얼 버스 또는 도 1b에서 여러 개의 시리얼 버스들을 위한 본 발명을 따른 매우 단순한 통신 제어기를 도시한다. 도 1a는 통신 프로토콜에 따라서 데이터 스트림을 전송하는 시리얼 통신 버스(12)상에서의 통신을 위한 통신 제어기(10)를 도시한다. 통신 제어기(10)는 선택된 통신 프로토콜에 따른 데이터 스트림의 변환을 수행하기 위해서 프로그래밍되도록 적응된, 통신 핸들러(16)를 포함한다. 더 구체적으로는, 통신 핸들러(16)는 다른 프로토콜들에 따른, 통신 버스(12)의 데이터 스트림을 변환하도록 프로그래밍된 채널 핸들러(18)를 포함한다. 채널 핸들러(18)는 패러럴(parallel) 외부 버스(30)에 연결된다. 채널 핸들러(18)는 통신 제어기(10)의 외부로 연장된, 명령 버스(19)에 또한 결합된다.

통신 프로토콜들에 특정한 프로그램 명령들은 통신 핸들러(16)의 외부에서 채널 핸들러로 직접 명령 버스(19)를 통해서 빠르게 로딩될 수 있다. 프로그램 명령들은 영구 또는 비-영구 메모리/레지스터에 저장될 수 있다.

통신 버스(12)상에 통신 제어기(10)에 도착하는 시리얼 데이터 스트림은 전형적으로 플랭크(flank) 상의 두 전압 레벨들 사이에서 변하는 시간-의존적인 전압 신호이며, 여기서 플랭크들간 시간 간격들은 실제 통신 프로토콜에 따라서 부호화된 형태의 정보를 포함한다. 플랭크들의 시간 간격들은 통신 프로토콜 표준에 의해서 주어진 경계들 사이에서 달라지는 것이 허용된 개별적인 내부 클록들을 가진 상이한 통신 유닛들에 의해서 발생되기 때문에 플랭크들의 시간에서의 거리들은 오직 개략적으로 정의된다. 채널 핸들러(18)는 시간-의존적인 전압 신호를 스캔하고 실제 통신 프로토콜에 특정한 프로그램 명령들에 따라서 정보의 논리 비트들을 식별한다. 채널 핸들러(18)는 또한 데이터 비트들, 보통 바이트들의 관련 그룹들을 식별하며, 상기 그룹들을 패러럴 외부 버스(30)로 전송한다.

패러럴 외부 채널(30)상의 통신 핸들러(10)에 도착하는 패러럴 데이터 스트림은 채널 핸들러(18)에 의해서 변환된다. 이 채널 핸들러(18)는 실제 통신 프로토콜에 특정한 명령들에 따라서 데이터 스트림으로부터 시간-의존적 전압 신호를 발생하고 시리얼 통신 버스(12)에 인가한다. 따라서, 시리얼 통신 버스(12)에 놓여진 신호는 실제 통신 프로토콜을 따른다.

도 1b는 통신 프로토콜에 따른 데이터 스트림을 전송하는 시리얼 통신 버스들(12, 14)의 각각 상의 통신을 위한 통신 제어기(20)를 도시한다. 통신 제어기(10)는 선택된 통신 프로토콜에 따른 데이터 스트림의 변형을 수행하기 위해서 프로그래밍되도록 적응된, 통신 핸들러(17)를 포함한다. 더 명확하게는, 통신 핸들러(17)는 상이한 프로토콜들에 따라서, 각각, 시리얼 통신 버스들(12, 14)의 데이터 스트림들을 변환하도록 프로그래밍된 채널 핸들러(22, 24)를 포함한다. 통신 제어기(10)는 내부 버스(28)에 의해서 채널 핸들러들(22, 24)에 연결되고 패러럴 외부 버스(30)에 결합된 데이터 I/O 인터페이스(26)를 또한 가진다.

동일한 참조 번호들(12 및 30)을 가진 버스들은 도 1a 및 도 1b 모두에서 동일하다. 통신 핸들러(16)와 통신 핸들러(17) 사이의 한가지 차이는 후자는 시리얼 통신 버스들(12, 14) 상에서, 각각, 데이터를 동시에 전송할 수 있는, 두 채널 핸들러들(22, 24)을 가진다는 점이다. 데이터 I/O 인터페이스(26)는 내부 버스(28)로의 엑세스를 한번에 시리얼 통신 버스들(12, 14)에 부여하여, 버스(30) 상에 데이터가 데이터 흐름의 임의의 방향에서 시리얼 통신 버스들(12, 14)의 정확한 하나에 할당되게 한다. 데이터는 필요하다면 일시적으로 버퍼링될 수 있다. 통신 핸들러(16)와 통신 핸들러(17)사이의 다른 차이는 통신 핸들러(17)는 데이터 I/O 인터페이스(26) 및 내부 버스(28)를 통하여 외부 버스(30)로부터 그것의 명령들을 얻는다는 점이다.

도 2는 본 발명에 따라서 통상적인 통신 제어기에서 사용되는 채널 핸들러(40)를 개략적으로 도시한다. 채널 핸들러(40)는, 수신부에서, 외부 시리얼 버스 라인(Rx)에 연결된 비트 수신기(42), 비트 수신기(42)에 연결된 디코더(44), 디코더(44) 및 내부의 패러럴 버스(48)에 연결된 비트 엔진(Rx)(46), 및 비트 수신기(42), 디코더(44) 및 비트 엔진(Rx)(46)에 연결된 패턴 검출기(50)를 포함한다. 채널 핸들러(40)는, 전송부에서, 내부 패러럴 버스(48) 및 비트 엔진(Rx)(46)에 연결된 비트 엔진(Tx)(52), 엔진(Tx)(52)에 연결된 인코더(54), 및 인코더(54) 및 외부 시리얼 버스 라인(Tx)에 연결된 비트 전송기(56)를 포함한다. 채널 핸들러(40)는 또한 비트 수신기(42) 및 비트 전송기(56)에 연결된 비교 유닛(58)을 포함한다. 다른 제어 라인들은 간단화의 이유로 생략된다.

채널 핸들러(40)는 다음과 같이 작동한다. 통신 버스 상의 시리얼 데이터 스트림은 외부 시리얼 버스 라인(Rx)상에 도착한다. 통신 버스와 버스 라인(Rx)사이에는 보통 아웃고잉 데이터로부터 인커밍 데이터를 분리하고 높은 전압 정점(peak)의 통신 제어기(10)를 보호하는 라인 인터페이스(도시되지 않음)가 있다. 그러한 라인 인터페이스는 광학 버스가 사용된다면 광학 신호들과 전기 신호들 사이의 변환을 또한 수행할 수 있다. Rx에 도착할 때 시리얼 데이터 스트림은 통상적으로 플랭크들 상의 두 전압 레벨들 사이에서 변하는 시간-의존적인 전압이다. 채널 핸들러(40)의 비트 수신기(42)는 프로그래밍이 가능하며 Rx에서 시간-의존적인 전압을 스캔하고 실제 통신 프로토콜에 특정한 프로그램 명령들에 따라서 정보의 논리 비트들을 식별한다. 비트 수신기(42)는 라인 인터페이스로부터 비트들을 샘플링할 수 있는 비동기/동기 수신기이다. 이것은 내부 보드(baud) 레이트 발생기 또는 전용 클록 라인(도시되지 않음)을 사용하는 것에 의해서 행해질 수 있다. 비동기 모드에서 디바이스는 데이터 라인 천이(transition) 상에서 어렵거나(hard) 쉬운(soft) 동기화를 행할 수도 있다. 동기화하는 어떠한 천이들을 동기화할 것인지에 관한 결정은 비트 수신기(42) 대신에 비트 엔진(Rx)(46)에 의해서 행해질 수 있다. 비트 수신기(42)의 출력은 샘플링된 비트들을 포함한 클록 시리얼 비트 스트림이다. 화살표들은 정보의 흐름을 도시한다.

디코더(44)는 여기에서 NRZI 마크 또는 비트 스터핑(stuffing)과 같은 다양한 일반적인 부호화 방법을 복호화하도록 프로그래밍될 수 있는 프로그래밍이 가능한 모듈이다. 모듈의 입력 및 출력은 클록 시리얼 비트 스트림이고 출력은 복호화된 시리얼 비트 스트림이다.

패턴 검출기(50)는 프리앰블(preamble)이나 프레임의 시작 검출기가 될 수 있는 프로그래밍이 가능한 모듈이고 프레임 프리앰블이나 프레임 시작 마커(Start-of-Frame marker)를 검출하는 것을 책임진다.

비트 엔진(Rx)(46)은 클록 시리얼 비트 스트림을 프로토콜에 의해서 정의된 위치에서 미리 규정된 논리 의미의 데이터 필드들로 변환하는 것을 책임진다. 그것은 정보 라인(60)을 통해서 제공되는 패턴 검출기(50)의 프리앰블 또는 프레임의 시작 정보를 사용한다. 비트 엔진(Rx)(46)은 또한 일정한 버스 조건들 및 오차에 관하여 재활동한다. 데이터 필드들은 통신 제어기의 내부 패러럴 버스(48)상으로 출력된다.

패러럴 데이터는 내부 평행 버스(48) 상으로 비트 엔진(Tx)(52)에 도착한다. 비트 엔진(Tx)(52)은 패러럴 데이터를 클록 시리얼 비트 스트림으로 변환한다.

인코더(54)는 여기에서 NRZI 표시 또는 비트 스터핑과 같은 일반적인 부호화 방법을 가지고 클록 시리얼 비트 스트림들을 부호화하도록 프로그래밍될 수 잇는 프래그래밍 가능한 모듈이다. 모듈의 입력은 클록 시리얼 비트 스트림의 모듈이고 출력은 부호화된 시리얼 비트 스트림이다.

비트 전송기(56)는 비트 수신기(42)의 대응부(counterpart)이고 인코더(54)에서 통신 프로토콜에 따른 라인 인터페이스(도시되지 않음)에 대한 비동기 또는 동기 Tx 신호까지 오는 클록 시리얼 비트 스트림을 변환해야 한다. 비트 전송기는 전송기의 자체 보드 레이트 발생기를 가질 수 있으며, 또한 비트 수신기에 의해서 발생된 보드 레이트를 사용할 수 있다.

비교 유닛(58)은 전송된 데이터와 인커밍 데이터를 비교하는 것을 책임진다. 이 업무는 모든 노드들이 CAN에서와 같이, 일반 버스를 사용하는 프로토콜들에 대해서 매우 자주 필요해진다. 비교 유닛을 가지고 버스 실패, 중재 손해 등을 검출하는 것이 가능하다.

예를 들어, CAN에 의해서 요구되는 바와 같이, 확인 응답을 위해서 사용될 수 있는 제어 라인(62)은 매우 빠른 응답을 전송하는 것을 허용한다.

이 실시예에서 모든 요소들은 프로그래밍이 가능한 각각의 요소에 의해서 달성된 탄력성의 장점들을 보여주기 위해서 프로그래밍이 가능한 것으로 설명된다. 그러나, 당 기술 분야에서 숙련된 당업자들은 모든 요소들이 프로그래밍이 가능할 필요는 없다는 것을 알 것이다. 그러한 요소들 중 적어도 하나가 프로그래밍이 가능하다면 본 발명은 유용하다. 이것은 통신 제어기의 생산 이후에 프로토콜 특정 데이터 변환의 구현을 허용한다. 통신 핸들러는 이벤트(event)-트리거링(trigger)되거나 시간-트리거된 프로토콜들을 지원하는 데 적당하며, 여기에서 제어기는 필요한 타이밍 정보를 엑세스하거나 제공할 수 있다.

도 3은 통신 프로토콜에 따른 데이터 스트림을 전송하는 각각의 시리얼 통신 버스(72a...72e)상에서 통신을 위한 본 발명에 따른 통신 제어기(70)를 도시한다. 통신 제어기(70)는 명령 메모리(75) 및 통신 핸들러(76)에 연결된 제어 유닛(74)을 포함한다. 통신 핸들러(76)는 선택된 통신 프로토콜에 따른 데이터 스트림의 변환을 수행하기 위해서 프로그래밍이 가능하도록 적응된다. 더 명확하게는, 통신 핸들러(76)는 상이한 프로토콜들에 따라서, 각각 통신 버스들(72a...72e)의 데이터 스트림들을 변환하도록 프로그래밍된 채널 핸들러들(78a...78e)을 포함한다. 통신 제어기(70)는 RAM(82), 타이머(84), 및 외부 디버그 인터페이스(87)에 연결된 디버그 유닛(85), 및 외부 어드레스 데이터-버스(89)에 연결된 어드레스-데이터 I/O 인터페이스를 또한 포함한다. 내부 어드레스-데이터-버스(88)는 제어 유닛(74), 통신 핸들러(76)의 채널 핸들러들(78a...78e), DMA 제어기(80), 타이머(84), 디버그 유닛(85), 및 어드레스 데이터 I/O 인터페이스(86)에 서로 연결된다.

통신 프로토콜들에 특정한 프로그램 명령들은 외부 어드레스-데이터-버스(89)를 통하여 RAM(82)으로 및 거기에서부터 또는 외부에서 통신 핸들러(76)의 채널 핸들러로 곧바로 로딩될 수 있다.

이 실시예에서, 도 1의 개별 명령 버스(19) 및 데이터 라인(28) 대신에 명령들 및 데이터 모두에 대한 일반적인 내부 어드레스-데이터-버스(88)이다. 채널 핸들러들은 상기 설명한 바와 같이 원칙적으로 작동한다. 채널 핸들러들(78a...78e)은 시간-의존적 전압 신호들을 수신하고 실제 통신 프로토콜에 특정한 프로그램 명령들에 따라서 거기에서부터 및 역으로 데이터 필드들을 내부 어드레스-데이터 버스(88)로 제공한다.

제어 유닛(74), 여기에서는 RISC 처리기는 통신 핸들러(76)의 프로그래밍 및 작업을 제어한다. 또한, 제어 유닛(74)은 데이터 스트림의 데이터를 변환한다. 명확하게는, 제어 유닛(74)은 데이터 흐름의 양방향으로, 통신 핸들러(76)에 의해서 제공된 데이터 필드들과 통신된 메시지를 나타내는 데이터 프레임들간의 변환을 수행한다.

연결된 디버그 유닛(85)은, 채널 핸들러들을 위한 프로그램들 및 RISC 처리기를 위한 프로그램들을 포함하면서, 외부 디버그 인터페이스(87)를 통하여 외부로부터 연관된 프로그램들을 곧바로 디버그하는 것을 허용한다.

통신 제어기는 비트 레벨로 프로그래밍이 가능하고 하드웨어를 바꾸지 않고 존재하는 시스템에서 통신 프로토콜의 업데이트/변화를 허용한다. 그것은 또한 여러 개의 버스들/통신 프로토콜들을 위한 하나의 통신 제어기 타입을 사용하는 것을 허용한다.

DMA 제어기 및 RAM은 정보의 저장을 중재하는 것을 허용한다. 보통, 내부 어드레스-데이터-버스(88) 상에 데이터 처리 및 데이터 전송은 시리얼 데이터 버스들 상에서보다 매우 빠르다. 이것은 상이한 데이터 스트림들 및 상이한 통신 프로토콜들을 가지고 동시에 상이한 통신 채널들을 동작하는 것을 허용한다.

도 4는 통신 프로토콜에 따른 데이터 스트림을 전송하는 각각의 시리얼 통신 버스들(102a...102e)상의 통신을 위해서 CPU(92), 입력-출력 유닛(94), 플래쉬 메모리(96), RAM(97), EEPROM(98) 및 통신 제어기(100)를 포함한 마이크로제어기 유닛(90)을 도시한다. 통신 제어기(100)는 통신 핸들러(106)에 연결된 제어 유닛(104)을 포함한다. 통신 핸들러(106)는 선택된 통신 프로토콜에 따른 데이터 스트림의 변환을 수행하기 위해서 프로그래밍될 수 있도록 적응된다. 보다 명확하게는, 통신 핸들러(16)는 상이한 프로토콜들에 따라서, 각각, 통신 버스들(102a...102e)의 데이터 스트림들을 변환하도록 프로그래밍될 채널 핸들러들(108a...108e)을 포함한다. 통신 제어기(100)는 또한 마이크로제어기 어드레스-데이터-버스(110)에 연결된 어드레스-데이터 I/O 인터페이스(107)를 포함한다. 내부 어드레스-데이터-버스(112)는 통신 핸들러(106), 및 어드레스-데이터 I/O 인터페이스(107)를 서로 연결한다.

통신 프로토콜들에 특정한 프로그램 명령들은 어드레스-데이터 I/O 인터페이스(107)를 통하여 마이크로제어기 어드레스-데이터 버스(110)를 경유하여 통신 핸들러(106)의 채널 핸들러들(108a...108e) 또는 제어 유닛(104)으로 로딩될 수 있다. 제어 유닛(104), 여기에서 RISC 처리기는 통신 핸들러(106)의 프로그래밍 및 업무를 제어한다. 또한, 제어 유닛(104)은 데이터 스트림의 데이터를 변환한다. 명확하게는, 제어 유닛(104)은 데이터 흐름의 양방향으로, 통신 핸들러에 의해서 제공된 데이터 필드들과 통신된 메시지를 나타내는 데이터 프레임들 사이의 변환을 수행한다. 통신 제어기(100)는 정보의 저장을 중재하는 것을 허용하는 메모리(도시되지 않음)를 또한 가진다. 통신 핸들러(106) 및 제어 유닛(104)에 의한 데이터 처리 및 내부 어드레스-데이터-버스(112)상에서의 데이터 전송은 시리얼 데이터 버스들상에서보다 매우 빠르다. 이것은 상이한 데이터 스트림 및 상이한 통신 프로토콜들을 가진 상이한 통신 채널들을 동시에 동작하는 것을 허용한다.

여기에서, 광학/전기 시리얼 통신 버스들(102a...102e)의 라인 인터페이스들(114a..114e)은 신호들 사이의 변환을 수행하고 아웃고잉 데이터로부터 인커밍 데이터를 분리하는 것으로 도시된다. 채널 핸들러들은 원칙적으로 상기 설명한 바와 같이 작동한다.

통신 버스들(102a...102e)상의 광학/전기적 신호들의 형태로 도착하는 인커밍 메시지들은 라인 인터페이스들(114a..114e)에 의해서 버스 섹션들(116a..116e)상의 시간-의존적인 전압 신호들로 변환된다. 채널 핸들러들(108a..108e)은 시간-의존적인 전압 신호들을 수신하고 실제 통신 프로토콜에 따른 패러럴 내부 어드레스-데이터-버스(112)를 통하여 데이터 필드들을 제어 유닛(104)으로 제공한다. 제어 유닛(104)은 데이터 필드들을 변환하며 통신된 메시지를 나타내는 데이터 프레임들로부터 발생시킨다. 제어 유닛(104)은 어드레스-데이터 I/O 인터페이스(107)를 경유하여 메시지를 사용하며 실행하는 CPU(92)로 전송한다.

통신 버스들(102a...102e)의 선택된 하나를 위한 아웃고잉 메시지들은 데이터 프레임들의 형태로 CPU(92)에 의해서 발생된다. CPU(92)는 어드레스-데이터 I/O 인터페이스(107)를 통하여 데이터 프레임들을 제어 유닛(104)으로 전송한다. 제어 유닛(104)은 데이터 프레임들로부터 데이터 필드들을 분리하고 통신 버스들(102a..102e)의 선택된 하나와 관련된 채널 핸들러들(108a..108e)의 개별적인 것들에 데이터 필드들을 전송한다. 채널 핸들러(108a..108e)는 실제 통신 프로토콜에 특정한 프로그램 명령들에 따라서 데이터 필드들을 시간-의존적인 전압 신호들로 변환한다. 선택된 버스상의 라인 인터페이스(114a..114e)는 시간-의존적인 전압 신호들을 광학/전기적 신호들로 다시 바꾸고 이것들을 선택된 버스 상에 전송한다. 따라서 아웃고잉 메시지가 전송된다.

CPU(92)는 통신 제어기(100)에 의해서 많은 통신-연관 계산에서 자유로워진다. 이것은 더 낮은 클록 레이트에 의한 에너지 절감 및/또는 통신 관련된 계산을 위해서 더 이상 필요하지 않은 추가적인 CPU 계산 능력을 사용하는 것에 의해서 더 높은 수행능력을 허용할 수 있다.

본 기술 분야에서 숙련된 당업자들은 본 발명이 많은 다양한 구현들을 가지는 것을 알 것이다. 통신 버스들의 개수 및 종류는 변할 수 있으며(광학, 전기적,1-배선, 2-배선...), 버스들은 서로 독립적이다. 메시지는 통신 제어기 또는 마이크로 제어기에 의해서 하나의 버스 상에서 수신되고 다른 버스 상으로 전송된다. 내부 버스들의 상이한 종류들이 사용될 수 있다. 내부 버스들의 상이한 종류들이 사용될 수 있다. 마이크로제어기는 제어 유닛없이 프로그래밍이 가능한 통신 제어기를 포함한다.

도 5는 CAN 프로토콜에 따르면 시리얼 버스 상에 데이터의 데이터 표현의 예를 준다. 통신 버스는 전기 장치들 사이에서 명기된 컨텐츠를 전송하도록 사용된다. 명기된 정보 컨텐츠는 통신 프로토콜에 따라서 버스 상에서 전송되는, 데이터 단위들, 즉 메시지들로 부호화된다. 메시지는 통신 프토콜에서 명기된 바와 같이 상이한 명기된 길이의 논리 컨텐츠를 가진 상이한 필드들을 가진다. 이것들은 교환될 수 있는 정보 컨텐츠의 전체 또는 일부분을 포함하는 데이터 필드 및 정확한 데이터 전송을 제공하기 위한 여러 개의 전송-특정 데이터 필드들이다. 통신 제어기는 통신의 전송-특정한 작업을 다루는 것을 책임진다.

데이터 스트림 섹션(120)에 의해서 나타내지는, 데이터 스트림은 시간 축(122)을 따라서 진행한다. 도 5의 윗부분에서 데이터 스트림 섹션(120)은 데이터 프레임(124)으로 부호화된, 명기된 정보 컨텐츠를 가진 부분들을 가진 메시지로서 도시된다. 그러한 메시지는 전기 장치들 사이에서 교환될 수 있는 컨텐츠 정보, 및 통신 프로토콜에 따라서 추가적인 핸들링 정보를 포함한다. 도 5의 밑부분에서 전압 신호를 포함하는 시간-의존적인 전압 신호(140)는 단일 데이터 비트를 나타낸다. 데이터 스트림의 각각의 정보 비트는 전압 신호의 섹션으로 전송된다.그러한 전압 신호는 라인 인터페이스로부터 수신되거나 전송된다.

전압 신호와 메시지사이의 관계는 라인 인터페이스로부터 오는 전형적인 시간-의존적인 전압 신호들과 함께 시작하여, 인커밍 메시지에 의해서 설명된다. 전압은 플랭크들 상에 두 전압 레벨들 사이에서 변하며, 플랭크들 사이에 시간 간격들은 실제 통신 프로토콜에 따라서 부호화된 형태로 정보를 포함한다. 시간은 시간 양자로 불리는 단위로 분해된다. 도 5의 예에서, 각 비트는 18 시간 양자 길이인 전압 신호의 1-비트 섹션(142)에서 부호화된다. 1-비트 섹션(142)은 여러 개의 단편들, 즉 동기화 1 시간 양자 길이를 위한 Sync 단편(144), 1 시간 양자 길이인 Prop 단편(146), 및 8 시간 양자 길이인 위상 1 단편(148)과 8 시간 양자 길이인 위상 2 단편(150)을 포함한 데이터 단편을 포함한다. 정보 비트는 위상 1 및 위상 2 단편들 사이에서 데이터의 중간에 있는, 데이터 단편의 표본 지점에서 샘플링된다. 전압은 데이터 단편 전체에 걸쳐서 일정해야만 한다.

따라서, 도 2와 관련하여, 비트 수신기(42)는 정확한 표본 지점에서 일련의 전압 레벨들을 샘플링하며 클록 시리얼 비트 스트림으로 전압 레벨들을 출력한다. 패턴 검출기(50)는 프리엠블 또는 프레임의 시작 표시기를 지시하는 미리 규정된 패턴을 관찰한다. 비트 엔진(Rx)(46)은 부호화된 비트들을 모으고, 데이터 필드들을 식별하며 이것들을 패러럴 버스 상에 이것을 제공한다.

도 5로 돌아가서, 데이터 필드들은 SOF(Start-Of-Frame : 프레임 시작)필드(126), 중재 필드(128), 제어 필드(130), 컨텐츠 데이터 필드(132), CRC(Cyclic Redundancy Check : 순환 중복 검사)필드(134), ACK 필드(136), 및EOF(End-Of-Field : 필드 끝)필드(137)이다. SOF 필드(126)는 메시지의 시작을 식별하는 데 사용되며, 제어 필드(130)는 일정한 제어를 허용하며, 컨텐츠 데이터 필드(132)는 교환될 정보를 포함한다. CRC 필드(134) 및 ACK 필드(136)는 정확한 데이터 전송을 검사하도록 사용되며, EOF 필드(137)는 메시지의 끝을 식별하도록 사용된다. 프레임들 사이는 프레임간 공간(138)일 수 있으며, 프레임의 바로 뒤, (139)에서는, 프레임간 공간 또는 초과로딩된 프레임일 수 있다. 초과로딩된 프레임들은 컨텐츠 데이터가 하나의 컨텐츠 데이터 필드에 맞지 않는다면 사용된다.

이렇게, 도 2에 관해서, 데이터 필드는 직접적으로 출력될 수 있거나 제어 유닛(74) 또는 제어 유닛(104)과 같은 제어 유닛에 의해서 프레임으로 모여질 수 있다.

도 6은 적어도 하나의 통신 버스 상에서의 통신을 위해서 통신 제어기를 사용하는 방법의 흐름도를 도시하며, 각각의 통신 버스는 통신 프로토콜에 따라서 데이터 스트림을 전송하며, 통신 제어기는 데이터 스트림의 변환들을 수행하기 위해서 프로그래밍이 가능하도록 적응된 적어도 하나의 통신 버스에 연결된다. 메시지들은 이미 식별된 통신 버스상에 전송되어야 한다. 식별된 통신 버스상에서의 통신을 위해서 통신 프로토콜을 선택하는 단계, 단계(164)와 함께, (162)에서 시작한다. 그후, 선택된 통신 프토토콜에 따라서 데이터 스트림의 변환을 수행하는 명령들을 가지고, 통신 핸들러를 프로그래밍하는 것, 단계(166)가 뒤따라진다. 다음은, 신호들이 데이터 스트림의 데이터를 나타내는, 전기 신호들을 수신하는 것, 단계(168)이다. 이것은 정보 흐름의 두 방향, 즉 시리얼 버스 상에서 수신된 시간-의존적인 전압 신호들 및 시리얼 버스 상에서 전송된 패러럴 버스 상에서 신호들을 포함하는 넓은 의미에서 이해된다. 그후는, 프로그래밍된 명령들에 따라서 통신 핸들러에 의해서, 전기 신호들을 변환하는 것, 단계(170)이다.

발명의 바람직한 실시예에 따라서, 방법은 단계(164)에서 선택된, 이전에 선택된 통신 프로토콜과는 다른, 재선택된 통신 프로토콜에 따라서 데이터 스트림의 변환을 수행하는 것이 가능하게 하는 명령들을 가지고 통신 핸들러를 재프로그래밍하는 것, 단계(172)를 또한 포함한다. 그후 신호들이 데이터 스트림의 데이터를 나타내는, 전기 신호들을 수신하는 것, 단계(174), 및 전기 신호들을 프로그래밍된 명령들에 따라서 통신 핸들러에 의해서 변환하는 것, 단계(176)가 수행될 수 있다. 통신 핸들러의 재프로그래밍에 의해서 존재하는 시스템은 수정된 프로토콜로 업데이트되거나 상이한 프로토콜로 변해질 수 있다.

도 7에서 시리얼 버스상의 인커밍 데이터에 대해서 상세히 본 발명의 실시예에 따른 방법을 도시한다. 방법은 식별된 통신 버스상에서 통신을 위한 통신 프로토콜을 선택하는 단계, 단계(184)를 가진 도 6의 흐름도(180)와 유사한 (182)에서 시작한다. 다음은, 신호들이 데이터 스트림의 데이터를 나타내는, 전기 신호들을 수신하는 것, 단계(190)이다. 그후는 프로그래밍된 명령들에 따른 통신 핸들러에 의해서 전기 신호들을 변환하는 것, 단계(190)이다. 전기 신호들의 변환은 다음과 같은 하부 단계들을 포함한다.

통신 프로토콜에 따른 통신 버스상에 수신된 전압 레벨들 사이의 천이들을 가진 전압 신호로부터 논리 비트들을 나타내는 전기 신호를 발생하는 것,단계(192);

데이터 스트림의 데이터를 디코딩하는 것, 단계(194);

데이터 스트림의 데이터에서 미리 규정된 패턴을 검출하는 것, 단계(196);

통신 버스 상에서 직렬로 수신된 논리 비트들의 데이터 필드를 식별하고 제공하는 것, 단계(198) 및/또는 패러럴 데이터를 제공된 논리 비트들의 통신 버스 그룹들 상에서 직렬로 전송하기 위해서 제공하는 것;

논리 비트들의 데이터 필드들로부터 메시지를 나타내는 데이터 프레임을 식별하고 제공하는 것, 단계(200) 및/또는 메시지를 나타내는 데이터 프레임으로부터 논리 비트들의 필드들을 식별하고 제공하는 것.

단계들(192, 194, 196, 198, 200)은 상기 설명한 바와 같이 도 2의 입장에서 보여지는 바와 같이 본 발명에 따라서 발명의 독립적인 개선들이다. 단계들(192, 194, 196) 및 작은 데이터 필드들을 위한 단계(198)는 바람직하게 통신 핸들러에 의해서 수행된다. 큰 데이터 필드들을 위한 단계(198) 및 단계(200)는 바람직하게 통신 핸들러의 외부에서 수행된다.

도 8은 시리얼 버스 상에서의 아웃고잉 데이터에 대해서 상세히 본 발명의 실시예에 따른 방법의 흐름도(210)를 도시한다. 방법은 식별된 통신 버스 상에서 통신을 위해서 통신 프로토콜을 선택하는 단계, 단계(214)를 가진 도 6의 흐름도(180)에 유사한 (212)에서 시작된다. 그후, 선택된 통신 프로토콜에 따른 데이터 스트림의 변환을 수행하는 명령들을 가지고 통신 핸들러를 프로그래밍하는 것, 단계(216)가 뒤따른다. 다음은, 신호들이 데이터 스트림의 데이터 프레임을나타내는, 전기 신호들을 수신하는 것, 단계(218)이다. 그후는, 프로그래밍된 명령들에 따라서 통신 핸들러에 의해서 전기 신호들을 변환하는 것, 단계(220)이다. 전기 신호들의 변환은 다음의 하부 단계들을 포함한다.

논리 비트들 및 관련된 포맷 데이터의 그룹들을 나타내는 전기 신호를 발생하는 것, 단계(222);

데이터 스트림의 데이터를 부호화하는 것, 단계(224);

통신 프로토콜에 따라서 논리 비트들을 나타내는 전기 신호로부터 발생하는 통신 버스상에서 전압 레벨들간 천이들을 가진 전압 신호를 전송하는 것, 단계(226).

단계(222, 224, 226)는 상기 설명된 바와 같이, 도 2의 입장에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 독립적인 개선들이다. 단계들(218 내지 226)의 실제 의미는 물리적 구현에 의존한다. 즉, 통신 제어기가 도 3 또는 4의 제어 유닛들(74 또는 104)과 같은 제어 유닛을 각각, 가진다면, 제어 통신기는 단계(218)에서 데이터 프레임을 수신할 수 있으며 데이터 프레임을 단계(220)에서 필드들로 분해할 수 있는 반면에, 통신 제어기가 도 1의 통신 제어기들(10 또는 20)처럼, 어떤 제어 유닛도 가지지 않는다면, 통신 제어기는 단계(218)에서 데이터 필드를 수신한다. 도 2 및 도 5와 관련해서 방법 단계(222)는 비트 엔진(Tx)(52)이 SOF 필드(126), CRC 필드(134), ACK 필드(136) 및 EOF 필드(137)를 발생하며, 반면에 필드들(128, 130, 및 132) 통신 핸들러 외부로부터 제공되는 것을 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 설명한 방법 중 일부는 마이크로제어기내부의 통신 제어기에 의해서 수행된다.

바람직한 실시예의 앞선 상세한 설명에서, 참조는 본 발명의 일부를 형성하며, 본 발명이 실현되는 특정 실시예의 예시의 방법을 통해서 도시되는, 수반된 도면들에 대하여 행해진다. 이 실시예들은 본 기술 분야에서의 당업자들이 본 발명을 구현하는 것이 가능하도록 충분히 자세히 설명되었으며, 다른 실시예들이 사용될 수 있으며 논리적, 기계적 및 전기적 변형들이 본 발명의 정신 및 범위에서 벗어나는 것 없이 행해질 수 있음을 이해해야 한다. 그러므로, 앞선 상세한 설명은 제한된 의미로서 받아들여지는 것이 아니라, 본 발명의 범위는 오직 첨부된 청구항에 의해서 정의된다.

Claims

적어도 하나의 통신 버스 상에서 통신을 위한 통신 제어기에 있어서,

각각의 통신 버스는 통신 프로토콜에 따라서 데이터 스트림을 전송하며, 상기 통신 제어기는 상기 데이터 스트림의 변환을 수행하기 위해서 프로그래밍되도록 적응될 수 있는 적어도 하나의 통신 버스에 연결된 통신 핸들러를 포함하는, 통신 제어기.
제 1 항에 있어서,

상기 통신 핸들러는 프로그래밍이 가능한 디코더 및/또는 인코더를 포함하는, 통신 제어기.
제 1 항에 있어서,

상기 통신 핸들러는 적어도 하나의 프로그래밍이 가능한 비트 엔진을 포함하는, 통신 제어기.
제 1 항에 있어서,

상기 통신 제어기는 프로그래밍이 가능한 비트 수신기 및/또는 프로그래밍이 가능한 비트 전송기를 포함하는, 통신 제어기.
제 1 항에 있어서,

상기 통신 핸들러는 프로그래밍이 가능한 패턴 검출기를 포함하는, 통신 제어기.
제 1 항에 있어서,

상기 통신 핸들러는 비트-레벨상의 데이터 스트림의 변환들을 수행하기 위해서 프로그래밍이 가능하도록 적응된, 통신 제어기.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 통신 핸들러를 제어하기 위한 통신 제어 유닛을 포함하는, 통신 제어기.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

여러 개의 통신 프로토콜들에 따라서 상기 데이터 스트림의 변환들을 수행하는 명령들을 저장하기 위한 메모리를 포함하는, 통신 제어기.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

디버그 유닛을 포함하는, 통신 제어기.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

관습적인 프로토콜들에 따라서 상기 데이터 스트림의 변환들을 수행하는 명령들을 빠른 로딩을 위한 주변 채널 연결을 포함하는, 통신 제어기.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 상기 통신 제어기를 포함하는, 마이크로제어기 유닛.
제 11 항에 있어서,

여러 개의 통신 버스들을 동시에 통신하도록 적응된 마이크로제어기 유닛에 있어서,

각각의 통신 버스는 각각의 통신 프로토콜에 따른 데이터 스트림을 전송하는, 마이크로 제어기 유닛.
적어도 하나의 통신 버스 상에서의 통신을 위한 통신 제어기를 사용하는 방법에 있어서,

각각의 통신 버스는 통신 프로토콜에 따른 데이터 스트림을 전송하며, 상기 통신 제어기는 상기 데이터 스트림의 변환들을 수행하기 위해서 프로그래밍되도록 적응된 적어도 하나의 통신 버스에 연결된 통신 핸들러를 포함하며, 상기 방법은,

a. 통신 프로토콜을 선택하는 단계;

b. 상기 선택된 통신 프로토콜에 따라서 상기 데이터 스트림의 변환들을 수행하는 명령들을 가지고 상기 통신 핸들러를 프로그래밍하는 단계;

c. 상기 데이터 스트림의 데이터를 나타내는 전기 신호들을 수신하는 단계;

d. 상기 프로그래밍된 명령들에 따라서 상기 통신 핸들러에 의해서 상기 스트림의 데이터를 나타내는 상기 전기 신호들을 변환하는 단계를 포함하는, 방법.
제 13 항에 있어서,

상기 이전에 선택된 통신 프로토콜과 상이한 재선택된 통신 프로토콜에 따른 상기 데이터 스트림의 변환들을 수행하는 것이 가능한 명령들을 가진 상기 통신 핸들러를 재프로그래밍하는 상기 단계를 더 포함하는, 방법.
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,

상기 통신 버스 상에서 수신된 전압 레벨들 사이에서의 천이들을 가진 전압 신호로부터 논리 비트들을 나타내는 전기 신호를 발생하며 상기 통신 프로토콜에 따라서, 논리 비트들을 나타내는 전기 신호로부터 발생된 상기 통신 버스 상에서 전압 레벨들 사이에서의 천이들을 가진 전압 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는, 방법
제 13 항, 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,

상기 데이터 스트림의 데이터를 복호화/부호화하는 상기 단계를 더 포함하는, 방법.
제 13 항, 제 14 항, 제 15 항, 또는 제 16 항에 있어서,

상기 데이터 스트림의 상기 데이터에서 미리 규정된 패턴을 검출하는 상기 단계를 더 포함하는, 방법.
제 13 항, 제 14 항, 제 15 항, 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,

상기 통신 버스 상에서 직렬로 수신된 논리 비트들의 데이터 필드를 식별하고 패러럴 데이터로서 제공하고/하거나 패러럴 데이터로서 제공된 논리 비트들의 상기 통신 버스 그룹들 상에서 직렬로 전송하기 위해서 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법
제 18 항에 있어서,

논리 비트들의 데이터 필드들로부터 메시지를 나타내는 데이터 프레임을 식별하며 제공하고/제공하거나 메시지를 나타내는 데이터 프레임으로부터 논리 비트들의 필드들을 식별하고 제공하는 상기 단계를 더 포함하는, 방법.
제 13 항, 제 14 항, 제 15 항, 제 16 항, 제 17 항, 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,

마이크로제어기내에서 통신 제어기에 의해서 수행되는, 방법.