JP5563165B2 - 切り替え可能なデータレートによる直列データ伝送のための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、バスシステムの少なくとも２つの加入者間でデータを伝送する方法及び装置であって、伝送されるビットの時間的長さが少なくとも２つの異なる値の間で切り替えられる、上記方法及び装置に関する。

例えば、独国特許出願公開第１００００３０５号明細書には、「コントローラ・エリア・ネットワーク」（ＣＡＮ：Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）と、「タイム・トリガ型ＣＡＮ」（ＴＴＣＡＮ：Ｔｉｍｅ Ｔｒｉｇｇｅｒｅｄ ＣＡＮ）と呼ばれるＣＡＮの拡張版と、が記載されている。ＣＡＮで利用される媒体アクセス制御方法は、ビットごとのアービトレーションに基づいている。ビットごとのアービトレーションの場合は、複数の加入者局がバスシステムのチャネルを介してデータを同時に伝送することが可能であり、これにより、データ伝送が妨げられることはない。さらに、加入者局は、チャネルを介したビットの送信の際に、当該チャネルの論理的状態（０又は１）を定めることが出来る。送信されるビットの値が、チャネルの定められた論理的状態と一致しない場合には、加入者局はチャネルへのアクセスを終了する。ＣＡＮの場合、ビットごとのアービトレーションは通常、チャネルを介して伝送されるデータフレーム内のアービトレーションフィールドにおいて行われる。加入者局がアービトレーションフィールドを完全にチャネルに送信した後で、当該加入者局は、自身がチャネルに対する排他的アクセス権を有することが分かる。従って、アービトレーションフィールドの伝送の終わりは、加入者局がチャネルを排他的に利用できる許可区間の始まりに相当する。ＣＡＮのプロトコル仕様によれば、他の加入者局は、送信加入者局がデータフレームの検査フィールド（ＣＲＣフィールド）を伝送してしまうまでチャネルにアクセスしてはならず、即ち、チャネルにデータを送信してはならない。従って、ＣＲＣフィールドの伝送の終了時点は、許可区間の終了に相当する。

ビットごとのアービトレーションによって、チャネルを介した、データフレームの破壊されない伝送が達成される。これにより、ＣＡＮの良好な実時間性能が得られるが、これに対して、加入者局により送信されるデータフレームが、他の局により送信された更なる別のデータフレームとの衝突のために、チャネルを介した伝送の間に破壊される可能性がある媒体アクセス制御方法の場合には、明らかに不都合な実時間動作を有する。なぜならば、衝突及び当該衝突により必要となるデータフレームの新たな伝送のために、データ伝送の遅延が生じるからである。

ＣＡＮプロトコルは、実時間条件下で短いメッセージを伝送するために特に適している。しかしながら、より大きなデータブロックがＣＡＮドメインを介して伝送される場合には、チャネルの比較的小さなデータレートは、制限を加える要因となる。ビットごとのアービトレーションの正しい機能を保証するために、ビットの伝送のために、第一に、バスシステムの寸法（Ａｕｓｄｅｈｎｕｎｇ）と、チャネル上での信号前処理速度と、バス加入者のインタフェースモジュール内での本来の処理時間と、に依存する最小時間が保たれる必要がある。なぜならば、全てのバス加入者は、バス状態（０又は１）についての均一なイメージを有し、当該バス状態に対する同等のアクセス権を有する必要があるからである。従って、ビットレートは、個々のビットの時間の短縮によっては簡単に上げることが出来ない。

それにもかかわらず、制御ユニットのプログラミングのために必要な比較的大きなデータブロックを、本来はＣＡＮドメインへの接続のために設けられた通信インタフェースを介して十分に高速に伝送しうるために、独特特許出願公開第１０１５３０８５号明細書は、データブロックの伝送のための通信インタフェースを、ビットごとのアービトレーションが実施されず比較的高いビットレートが可能な他の通信モードに一時的に切り替えることを提案している。但し、この場合、ある程度の時間ＣＡＮプロトコルによる通信を中断する必要がある。例えばエラーのためにＣＡＮプロトコルに準拠したバスシステムの駆動がもはや開始されえない場合には、バスシステムの故障が起こる。さらに、比較的大きなデータブロックの伝送によって、ＣＡＮプロトコルに従って行われる後続の伝送が著しく遅延することになり、ＣＡＮの実時間性能が損なわれる。

独国特許出願公開第１０３１１３９５号明細書には、非対称な直列通信を、代替的に非対称な物理的なＣＡＮプロトコルを介して、又は、対称的な物理的ＣＡＮプロトコルを介して行うことが可能なシステムが記載されており、これによって、非対称な通信のためのより高いデータ伝送レート又はデータ伝送安全性が実現されうる。

独国特許出願公開第１０２００７０５１６５７号明細書は、伝送するデータ量を増大させるために、ＴＴＣＡＮプロトコルの排他的なタイムスロットにおいて、ＣＡＮに準拠しない非対称で高速のデータ伝送を利用することを提案している。

Ｇ．ＣｅｎａとＡ．Ｖａｌｅｎｚａｎｏは、「Ｏｖｅｒｃｌｏｃｋｉｎｇ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋｓ」（Ｅｌｅｃｔｒｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ．３５、Ｎｏ．２２（１９９９）、Ｓ．１９２４）で、理論的な側面から、効率良く獲得されるデータレートに対する、データフレームの部分範囲内のバス周波数のオーバークロックの作用について論じているが、方法の詳細、並びに、バス加入者の様々な状態及び状態移行について述べていない。

引用した文献から、先行技術は、あらゆる点で満足できる結果を提供しないことが分かる。

本発明の課題は、ＣＡＮネットワーク内でより短時間でデータフレームを伝送することが可能であると同時に、エラー検出及びエラー処理並びにネットワーク全体でのデータの一貫性のような、ＣＡＮの基本的な特性を保持する方法を示すことである。このために、ＣＡＮプロトコルに対して、ＩＳＯ１１８９８−１〜４（以下、規格ＣＡＮ（Ｎｏｒｍ−ＣＡＮ）と呼ぶ）に従って修正されたデータ伝送方法（以下、ＦａｓｔＣＡＮと呼ぶ）が提案される。

上記の課題は、請求項１に記載の特徴を備えた本伝送方法によって、及び、従属請求項に記載される装置によって解決される。

上記の課題は、本発明に基づいて、データフレーム内の時間的ビット長が少なくとも２つの異なる値を取ることが可能であり、データフレーム内の予め設定可能な範囲について、時間的ビット長がバス上の全ての加入者について同一のままであり、時間的ビット長の変更が同じデータフレーム内に含まれる標識によってシグナリングされ、時間的ビット長の変更が少なくとも２つの異なる倍率の利用により、バス時間単位と最小時間単位との間又はバス時間単位と稼働時の発振クロックとの間で実現されることによって解決される。

本発明の利点は、本発明ではＣＡＮプロトコルの修正が最小限にとどめられ、特に、ＣＡＮデータフレームの構造が、少なくともＳＯＦとＣＲＣデリミタ（ＣＲＣ−Ｄｅｌｉｍｉｔｅｒ）との間の範囲について保持されることである。アプリケーションプログラムへのインタフェースは変更されない。ＦａｓｔＣＡＮコントローラは、規格ＣＡＮネットワーク内でも使用することが可能である。ＦａｓｔＣＡＮコントローラを備えた加入者のみ含むネットワーク内では、全ての加入者がアービトレーション後に高速モードに切り替わり、従って、同期化及びエラー検出の全て仕組みが、引き続きそのタスクを満たすことが可能である。

本発明の更なる別の利点は、ＦａｓｔＣＡＮコントローラとして動作できるために、規格ＣＡＮコントローラを最小限にのみ変更すればよいことである。規格ＣＡＮコントローラとしても動作しうるＦａｓｔＣＡＮコントローラは、本質的なことではないが、規格ＣＡＮコントローラよりも大きい。アプリケーションプログラムは変更する必要がなく、ＣＡＮコンフォーマンステスト（ＣＡＮ−Ｃｏｎｆｏｒｍａｎｃｅ−Ｔｅｓｔ）（ＩＳＯ１６８４５）の広範な部分が引き継がれうる。

ビット長の短縮は、事象制御型の通信のために、アービトレーションによって、当該アービトレーションが成功した後に初めて行われる。なぜならば、先に記載したように、アービトレーションのためにバス全体でのデータの一貫性が必要とされるからである。さらに、ＦａｓｔＣＡＮプロトコルとＴＴＣＡＮプロトコルとを組み合わせることも可能である。なぜならば、ＴＴＣＡＮでも、全てのデータが、その原則的な構造がＩＳＯ１１８９８−１の規定に対応するＣＡＮデータフレームで伝送されるからである。この場合には、少なくとも、ＴＴＣＡＮマトリックス（ＴＴＣＡＮ−Ｍａｔｒｉｘ）の、アービトレーションが行われずにバスアクセス権が排他的に付与される排他的タイムスロットにおいて、アドレスフィールド及びコントロールフィールド（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｆｉｅｌｄ）も、完全又は部分的に、短縮されたビット長により送信されうるであろう。

さらに、異なるビット長の間の移行を、容易に実現可能な移行条件が付いた簡単な状態モデルによって記述できることは有利である。

同様に、ビット長の切り替えを、例えばボーレート分周器（Ｂａｕｄ Ｒａｔｅ Ｐｒｅｓｃａｌｅｒ）を用いて、発振周期又は最小時間単位と、バス時間単位と、の間での倍率（Ｓｋａｌｉｅｒｕｎｇｓｆａｋｔｏｒ）の簡単な適合によって行えることは有利である。当然のことながら、その場合の前提は発振周期が十分に短いことである。

以下では、本発明が図面を用いてより詳細に解説される。
本発明に係る方法に関してＦａｓｔＣＡＮコントローラが取りうる様々な状態と、移行条件と、が示された状態図を概略的に示す。 ビットタイミングの、伝送レートに依存する様々な設定の一例を示す。 本発明に基づき様々なビット長の範囲に分割され、予約ビットにより標識が付けられた標準フォーマット及び拡張フォーマットにおけるＣＡＮデータフレームの構造を示す。 システムマトリックス（Ｓｙｓｔｅｍ Ｍａｔｒｉｘ）により示された、本方法とＴＴＣＡＮプロトコルの時間駆動型伝送方法とを組み合わせた場合の、短縮されたビット長の範囲の拡張の一例を示す。 様々なビット長の範囲への、排他的ＴＴＣＡＮタイムスロット内のデータフレームの分割のための可能性を示す。 先行技術に対して拡張された、ＣＲＣデリミタ又はアクノリッジビットの許容基準を示す。

以下では、本発明に係る方法及び装置の実施例が記載される。この具体例は実現を解説するために使用されるが、本発明の思想の範囲を限定するものではない。

まず、第１の実施例において図１〜３を用いて、本発明に係るＦａｓｔＣＡＮコントローラの状態、及び、対応するデータ伝送特性、並びに、状態の移行及びそのために必要な移行条件が記載される。

図１は、ＦａｓｔＣＡＮコントローラの３つの駆動状態、即ち、規格ＣＡＮ（Ｎｏｒｍ−ＣＡＮ）１０１、ＦａｓｔＣＡＮアービトレーション（Ｆａｓｔ−ＣＡＮ−Ａｒｂｉｔｒａｔｉｏｎ）１０２、及び、ＦａｓｔＣＡＮデータ（Ｆａｓｔ−ＣＡＮ−Ｄａｔａ）１０３を示している。駆動状態「規格ＣＡＮ１０１」では、ＦａｓｔＣＡＮコントローラは、規格ＣＡＮプロトコルに従って動作する。駆動状態「ＦａｓｔＣＡＮアービトレーション１０２」では、ＦａｓｔＣＡＮコントローラは、規格ＣＡＮコントローラのように振る舞うが、状態「ＦａｓｔＣＡＮデータ１０３」に変化することも可能である。状態「ＦａｓｔＣＡＮデータ１０３」では、ＦａｓｔＣＡＮコントローラは、規格ＣＡＮコントローラのように動作するが、より短いビット時間（Ｂｉｔ−Ｔｉｍｅ）により動作する。ＦａｓｔＣＡＮコントローラは、アプリケーションプログラムにより要求された場合には、ＦａｓｔＣＡＮアービトレーションモード１０２で作動された後の状態にある。アプリケーションプログラムにより要求されない場合には、規格ＣＡＮモード１０１で作動された後の状態にある。

バス時間単位（「ｔｉｍｅ ｑｕａｎｔｕｍ」、タイム・クァンタム）と最小時間単位（「ｍｉｎｉｍｕｍ ｔｉｍｅ ｑｕａｎｔｕｍ」）との間、又は、バス時間単位と稼働時の発振クロックとの間での倍率の変更（Ｐｒｅｓｃａｌｅｒ、前置分周器）による、時間的ビット長の変更が構想されている。これにより、バス時間単位の長さ、従って、ビットの長さが調整される。その長さがバス時間単位により測定されるビット時間セグメント（Ｂｉｔ−Ｔｉｍｅ−Ｓｅｇｍｅｎｔ）に変更はなく、同様に、再同期化についての規則、及び、サンプルポイント（Ｓａｍｐｌｅ−Ｐｏｉｎｔ）の位置にも変更はない。状態「ＦａｓｔＣＡＮアービトレーション１０２」及び「規格ＣＡＮ１０１」では、長いバス時間単位が利用され、状態「ＣａｓｔＣＡＮデータ１０３」では、短いバス時間単位が利用される。代替的に、ビット時間セグメントの設定を、状態及び利用されるバス時間単位に従って変更することも可能であり、このことが、図２との関連でより詳細に記載される。

状態「ＦａｓｔＣＡＮアービトレーション１０２」では、例えば標識として、ＣＡＮフレーム内でデータ長コード（ＤＬＣ：Ｄａｔａ Ｌｅｎｇｔｈ Ｃｏｄｅ）の前に存在する「予約ビット」（ｒｅｓｅｒｖｅｄ ｂｉｔ）Ｒ０が、レセッシブで（ｒｅｚｅｓｓｉｖ）送信される。規格ＣＡＮプロトコルでは、この予約ビットはドミナントで（ｄｏｍｉｎａｎｔ）送信されなければならないことが規定されている。ＦａｓｔＣＡＮコントローラが、この予約ビットをドミナントで受信する場合には、規格ＣＡＮ状態へと永続的に変化する（状態変化Ｔ１又はＴ２）。これにより、ＦａｓｔＣＡＮコントローラと規格ＣＡＮコントローラを、同じネットワーク内で使用することが可能であり、２つのコントローラが規格ＣＡＮプロトコルにより動作することが保証される。規格ＣＡＮプロトコルで固定値が規定された他のビットを、標識として選択することも可能である。

標識として例えばＤＬＣの前の「予約ビット」Ｒ０をレセッシブで受信し又は予約ビットをレセッシブで送信することに成功した、状態「ＦａｓｔＣＡＮアービトレーション１０２」にあるＦａｓｔＣＡＮコントローラは、倍率を切り替えることで、この予約ビットのサンプリングポイントから、より短いバス時間単位に切り替え、状態「ＦａｓｔＣＡＮデータ１０３」に変化する（状態変化Ｔ３）。状態変化はまた、少なくとも近似的に一定の時間間隔で、又は、サンプリングポイントの後で所定数のバス時間単位が経過した後にも起こりうる。

状態「ＦａｓｔＣＡＮデータ１０３」にあるＦａｓｔＣＡＮコントローラは、以下の２つの条件のうちの１つに該当するまでは、状態「ＦａｓｔＣＡＮデータ１０３」のままである。即ち、
（Ａ）ＦａｓｔＣＡＮコントローラに、ＣＡＮエラーフレーム(ＣＡＮ−Ｅｒｒｏｒ−Ｆｒａｍｅ)を開始する理由が分かる、又は、
（Ｂ）ＣＡＮフレーム内でＣＲＣデリミタ（ＣＲＣ−Ｄｅｌｉｍｉｔｅｒ）に到達する。
（Ａ）又は（Ｂ）が満たされた場合には、コントローラは、状態「ＦａｓｔＣＡＮアービトレーション１０２」へと戻って切り替わる（状態変化Ｔ４）。

ＤＬＣとＣＲＣデリミタとの間の範囲では、ＣＡＮプロトコルによれば、エラーフレームを開始する理由が２つある。即ち、（Ａ１）送信機にビットエラー（Ｂｉｔ−Ｅｒｒｏｒ）が分かり、又は（Ａ２）受信機にスタッフビット（Ｓｔｕｆｆ−Ｂｉｔ）が分かる。場合により重畳されるエラーフラグ（Ｅｒｒｏｒ−Ｆｌａｇ）の終わりで、即ちエラーデリミタ（Ｅｒｒｏｒ−Ｄｅｌｉｍｉｔｅｒ）の開始時には、ネットワーク内の全てのコントローラが、状態「ＦａｓｔＣＡＮアービトレーション１０２」にある。

（Ａ１）及び（Ａ２）においても、（Ｂ）においても、状態「ＦａｓｔＣＡＮアービトレーション１０２」への変化Ｔ４が起こり、従って、上記条件に該当するサンプルポイントで、又は、当該サンプルポイントに対して近似的に一定の時間間隔で、倍率の切り替えが行われる。状態変化は、サンプルポイントの後で所定数のバス時間単位が経過した後にも起こる可能性があり、例えば、位相バッファセグメント（Ｐｈａｓｅ Ｂｕｆｆｅｒ Ｓｅｇｍｅｎｔ）２の終わりで起こりうる（図２参照）。

図２は、その長さがバス時間単位で測定されるビット時間セグメントへの、各伝送されるビットの分割を示している。この設定は、通常では各バス加入者内で構成され、バス上での信号移動時間、及び、利用されるクロックジェネレータ又は発振器での許容差（Ｔｏｌｅｒａｎｚ）を補正するために役立つ。本発明に係るＦａｓｔＣＡＮコントローラでは、ビット時間セグメントの設定を、状態及び／又は現在利用されるバス時間単位に従って個別に行うことが構想される。このために、構成設定が格納された対応するレジスタを二重に設ける必要がある。記載される例では、バス時間単位が２００ｎｓの、１ビット２１０の個々のセグメントと、バス時間単位が５０ｎｓの、連続する４ビットのセグメント２２０と、が示されている。ビット２１０については、伝播時間セグメント（Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｓｅｇｍｅｎｔ）は、１バス時間単位分の長さがあり、位相バッファセグメント１及び２は、それぞれ４バス時間単位を占める。これに対して、２２０の各ビットの場合は、伝播時間セグメントと、位相バッファセグメント１及び２とは、それぞれ３バス時間単位となる。

状態「ＦａｓｔＣＡＮアービトレーション１０２」及び「規格ＣＡＮ１０１」では、長いバス時間単位が利用され、ビット時間セグメントは、示されるビット２１０のビット時間セグメントに対応し、状態「ＦａｓｔＣＡＮデータ１０３」では、短いバス時間単位が利用され、ビット時間セグメントは、示されるビット２２０のビット時間セグメントに対応する。

特に、本発明に係るケースでは特に状態「ＦａｓｔＣＡＮデータ」で伝送レートが高い場合に重要となりうる発振器の許容差を、ＣＡＮ再同期化の仕組みにより可能な限り良好に補正しうるために、状態「ＦａｓｔＣＡＮデータ」において、伝播時間セグメントを可能な限り小さく選択し、例えば１バス時間単位分の長さを選択することは有利でありうる。

以下では、図３を用いて、利用されるデータフレームの構造、異なるビット長を有する範囲、コントローラの各状態に対するビット長の依存性、及び、本発明に係る標識が解説される。

図３は、ＩＳＯ１１８９８−１に準拠したＣＡＮデータフレームの構造を、２つの可能なバリエーション、即ち、標準フォーマットと拡張フォーマットで示す。２つのバリエーションについて、本発明に基づき状態「ＦａｓｔＣＡＮアービトレーション１０２」と「ＦａｓｔＣＡＮデータ１０３」との間で切り替えられる範囲が示される。同様に、これに伴うビット長の切り替え、及び、倍率の対応する変更も示される。最後にさらに、本発明に係る標識の、本実施例で選択された位置が、ＤＬＣの前に伝送される「予約ビット」Ｒ０で示される。

データ伝送レートのための、第１の実施例で記載される方法の効果によれば、以下の計算が示される。即ち、１１ビットのアドレスを有する標準フォーマットでのデータフレームの、データフィールドの長さは８バイトであり、ボーレートは５００ｋＢｉｔ／ｓであることから出発する。さらに、倍率が「予約ビット」Ｒ０の後に４倍に上げられると仮定する。このケースでは、ビット長は「予約ビット」Ｒ０の後で、３マイクロ秒から０．５マイクロ秒に短縮される。可能なスタッフビットを無視した際に、本例では、データフレームごとに、通常のビット長による２７ビット（ＳＯＦ、識別子、ＲＴＲ、ＩＤＥ、ｒ０、ＡＣＫフィールド、ＥＯＦ、インターミッション）と、短縮されたビット長による８４ビット（ＤＬＤ、Ｄａｔａ、ＣＲＣ、ＣＲＣデリミタ）と、が伝送され、これにより、９６マイクロ秒間に１１ビットという効率の良い伝送パフォーマンスが獲得される。これは、同一のバス負荷を仮定した際に、修正されていない規格ＣＡＮ伝送に対して２．３倍上げられたデータ伝送レートに相当する。

それ以外は同じ条件で、２９ビット長のアドレスを有する拡張フォーマットから出発すると、データフレームごとに、通常のビット長による４７ビットと、短縮されたビット長による８４ビットと、が伝送され、これにより、１３６マイクロ秒間に１３１ビットという効率の良い伝送パフォーマンスが獲得される。これは、同一のバス負荷を仮定した際に、通常の伝送パフォーマンスに対して１．９倍上げられたデータ伝送レートに相当する。

以下では、更なる別の実施例が図４及び図５を用いて示される。

図４は、ＩＳＯ１１８９８−４に準拠した、そこに記載された基本サイクル及びタイムスロットを有するＴＴＣＡＮネットワークのシステムマトリックスを示す。「メッセージＡ」（Ｍｅｓｓａｇｅ Ａ）、「メッセージＣ」（Ｍｅｓｓａｇｅ Ｃ）等と表示され、特定のデータフレームの伝送のために排他的に提供されるタイムスロットが存在する一方、「アービトレーション」（Ａｒｂｉｔｒａｔｉｏｎ）と表示された他のタイムスロットでは、通常のＣＡＮアービトレーションにより、バスアクセス権が付与される。

これ以外の何も記載されないデータフレームは全て、第２の実施例では、第１の実施例の方法に従って処理される。さらに、前もって定められた、排他的に付与される特定のタイムスロットについては、ビット長の短縮は倍率の調整によって、既に早期に、例えばＳＯＦビットから行われ、例えばＣＲＣフィールドの終わりまで維持される。このように修正されて伝送されるデータフレームの例が、図５に示される。目前に迫る高速伝送のための標識として、例えば、先行する基準メッセージの予約ビットを援用することが可能である。この予約ビットの設定によって、記載される例では、後続の基本サイクルで排他的なタイムスロットで伝送されるデータフレームが、既にＳＯＦビットからＣＲＣフィールドの終わりまで加速され、即ち短縮されたビット長により伝送されることがシグナリングされるであろう。

好適な実施形態において、各基本サイクルで、即ち反復因数１により伝送される排他的なデータフレームが、本方法によってさらに加速されることが構想されうる。この場合が図４に示される。例示的に示されるシステムマトリックスでは、「メッセージＡ」及び「メッセージＣ」と表示されたデータフレームが、解説された方法によって、各先行する基準メッセージ内の対応する標識によって、加速されて伝送されるであろう。

第２の実施例で示される方法については、標識を省略して、全ての排他的なタイムスロット内でデータフレームが、例えばＳＯＦビットからＣＲＣフィールドの終わりの間のように基本的に固定の範囲で、短縮されたビット長により伝送されることを定めることも可能である。この理由から、図４では、標識に「任意」（ｏｐｔｉｏｎａｌ）という参考情報が付けられている。

示される第２の実施例における本方法の効果は、第１の例よりも高い。なぜならば、排他的なタイムスロット内のアービトレーションフィールド及びコントロールフィールドのビットも、高速伝送されるからである。実際に実現されるデータ伝送レートは、少なくとも、排他的なタイムスロットの割合及びアドレス指定形式に依存する。

ＩＳＯ１１８９８−１で規定された方法に対して修正された方法は、図６で詳細に解説するように、ＦａｓｔＣＡＮコントローラ内で、送信確認（ＣＲＣデリミタ及びアクノリッジスロット（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ−Ｓｌｏｔ））の処理のために必要となる可能性がある。

図６の「Ａ」には、内部での処理時間又は信号移動時間が非常に短い場合の、状態「ＦａｓｔＣＡＮデータ」から「ＦａｓｔＣＡＮアービトレーション」への移行の理想的な推移が示されている。送信者は、１個のレセッシブビットとしてＣＲＣデリミタを送信し、先に記載された本発明の実施例に従って、例えば、当該ＣＲＣデリミタビットのサンプルポイントで、又は、位相バッファセグメント２を過ぎた後で、状態「ＦａｓｔＣＡＮアービトレーション」に変化する。受信者も、例えばこのビット位置で、状態「ＦａｓｔＣＡＮアービトレーション」に変化する。倍率のリセットによるこの状態移行Ｔ４は、例えば信号移動時間又は内部の処理時間に基づいて、様々なバス加入者内で、正確には一致しない時点に起こる。即ち、関与するバス加入者は、正確には一致しない時点に、バス時間単位のためのその倍率を再び初期状態に設定する。これによって、バス加入者のために、次のビットの様々な開始時点が得られる。

ＣＲＣデリミタの受信後に、各受信者は、自身のＣＲＣ検査（ＣＥＣ−Ｃｈｅｃｋ）がポジティブ（ｐｏｓｉｔｉｖ）であった場合には、１個のドミナントなアクノリッジビット（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ−Ｂｉｔ）を送信する。例えば受信者がバスの離れた末端に接続されているために、このアクノリッジビットの送信が比較的遅く行われる場合には、レセッシブなＣＲＣデリミタビットは、１ビットよりも長く出現する可能性がある。このケースが図６の「Ｂ」に示される。アクノリッジビットの重畳によってさらに、図６の「Ｃ」に示すように、アクノリッジスロットが１ビットよりも長く出現する可能性がある。このアクノリッジビットの、位相がずれた送信時点を場合によっては補正するために、ＦａｓｔＣＡＮコントローラ内での上記ビットの処理は、状態「ＦａｓｔＣＡＮアービトレーション」において、ＣＲＣデリミタの直後又は１ビット遅く開始する１又は２ビット長のドミナントなアクノリッジスロットが、有効な確認応答（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ）として承認される程度にまで変更されうる。

引き続いて、アクノリッジビットの立下りエッジによって、バス加入者は、通常の再同期化の仕組みの枠組みにおいて再同期化される。送信者によって、ＣＲＣデリミタの第１ビットの後に、１個だけではなく、２個の更なる別のリセッシブなビットが受信される場合には、これは、送信者にとってはアクノリッジエラー（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ−Ｅｒｒｏｒ）である。第２のドミナントなアクノリッジビットの後に、第３のドミナントなビットが受信された場合には、これは、全バス加入者にとってフォーマットエラー（Ｆｏｒｍａｔ−Ｅｒｒｏｒ）である。規格ＣＡＮのように、アクノリッジスロットの後には、１ビット長のレセッシブなアクノリッジデリミタが続く。規格ＣＡＮのように、ＣＲＣエラーを検知したＦａｓｔＣＡＮ受信者は、エラーフレーム（Ｅｒｒｏｒ Ｆｒａｍｅ）を、アクノリッジデリミタの後のビットで初めて開始する。

以上、提示された方法によって、ＣＡＮネットワーク内でデータフレームをより短時間で伝送することが可能であると同時に、エラー検出及びエラー処理並びにデータの一貫性に関するＣＡＮの基本的な特徴を保持する方法を記載するという、提示した課題への解決策が示される。

Claims (19)

1. 少なくとも２つの関与するデータ処理ユニットを有するネットワーク内でのデータ伝送のため方法であって、前記少なくとも２つの関与するデータ処理ユニットは、前記ネットワークを介してデータフレームを交換し、
   送信される前記データフレームは、ＣＡＮ仕様ＩＳＯ１１８９８−１に準拠した論理的構造を有し、
   データフレーム内の１ビットを送信する時間は、少なくとも２つの異なる値を取ることが可能であり、
   前記データフレーム内の第１の予め設定可能な範囲について、前記１ビットを送信する時間は、約１マイクロ秒の予め設定された最小値よりも大きく又は当該最小値と等しく、前記データフレーム内の少なくとも１つの第２の予め設定可能な範囲において、前記１ビットを送信する時間は、前記第１の予め設定可能な範囲に対して少なくとも半減される、前記方法において、
   前記１ビットを送信する時間の変更は、最小時間単位又は稼働時の発振クロックに対して相対的にバス時間単位を設定するための少なくとも２つの異なる倍率の利用によって実現されることを特徴とする、方法。
2. 前記第２の予め設定可能な範囲は、エラーフレームの開始の理由が検出された直後に、又は、切り替え復帰のために定められたビットに到達した直後に、バス加入者によって終了され、前記バス加入者内の倍率が、前記第１の予め設定可能な範囲の前記値に設定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. バスアクセス権は、ＩＳＯ１１８９８−１に記載されたアービトレーションによって付与され、前記データフレーム内の前記予め設定可能な第２の範囲は、早くともデータ長コードの第１のビットで始まり、遅くともＣＲＣデリミタビットで終わることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記１ビットを送信する時間の前記変更は、前記予め設定可能な第１の予め設定可能な範囲内に存在する標識によりシグナリング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. 前記標識は、前記データフレームのコントロールフィールド内の予約ビットであることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. バスアクセス権は、ＩＳＯ１１８９８−４に記載される時間制御型の手続きによって付与され、前記データフレーム内の前記予め設定可能な第２の範囲は、早くとも前記データフレームのスタートオブフレームビットで始まり、遅くともＣＲＣデリミタビットで終わることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
7. 前記データフレームのアドレスと、前記データフレーム内の、前記１ビットを送信する時間の変更が行われる範囲とが、時間制御型バス通信の設定の枠組みにおいて定められることを特徴とする、請求項１又は２又は６に記載の方法。
8. 前記１ビットを送信する時間の前記変更は、以前に送信された基準メッセージ内に存在する標識によってシグナリングされることを特徴とする、請求項１又は２又は６に記載の方法。
9. バス加入者内での前記第２の予め設定可能な範囲への移行は、切り替えのために定められた標識又は前記切り替えのために定められたビットが検出された直後に実行され、前記倍率が切り替えられることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
10. 送信するバス加入者が、前記仕様ＩＳＯ１１８９８−１に対して、１つ以上の受信者によるデータフレームの正しい受信の、１ビット分だけ遅い確認応答（アクノリッジ）、及び／又は、最大２ビット長のアクノリッジスロットを受け付け、エラーとして処理しない程度にまで、通信プロトコルが変更されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記第１の予め設定可能な範囲及び前記第２の予め設定可能な範囲では、ビット時間セグメントへのビットの分割のために様々な値が利用されることを特徴する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記１ビットを送信する時間は、前記第１の予め設定可能な範囲に対して半分よりも短いことを特徴する請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 少なくとも２つの関与するデータ処理ユニットと、データフレーム伝送のための接続線と、を有するネットワーク内でのデータ伝送のための装置であって、
    送信されるデータフレームは、ＣＡＮ仕様ＩＳＯ１１８９８−１に準拠した論理的構造を有し、
    少なくとも２つの異なる倍率が、最小時間単位又は発振クロックに対して相対的にバス時間単位を設定するために利用され、
    前記設定から得られる１ビットを送信する時間は、少なくとも１つの第１の設定では、約１マイクロ秒の予め設定された最小値よりも大きく又は当該最小値と等しく、少なくとも１つの第２の設定では、前記第１の設定に対して少なくとも半減される、前記装置において、
    前記設定の切り替えは稼働中に行われることを特徴とする、装置。
14. バス時間単位の設定のために利用される前記倍率の前記少なくとも２つの異なる値、又は、前記倍率の基準値、及び、少なくとも１つの対応する乗数及び／又は除数は、そのために提供された少なくとも１つのレジスタ又はデータフィールドへの書き込みによって設定されうることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
15. ビット時間セグメントの設定のために利用される前記少なくとも２つの異なる値は、そのために提供された少なくとも１つのレジスタ又はデータフィールドへの書き込みによって設定されうることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
16. 前記少なくとも２つの異なる倍率の切り替えは、請求項２〜９のいずれか１項に記載の方法に従って行われることを特徴とする、請求項１３〜１５に記載の装置。
17. エラーフレームの開始の理由が検出された際には、又は、様々な倍率を利用しないことをシグナリングする標識の値が受信された際には、バス加入者内の前記倍率が１つの値に設定され、従って、データフレーム全体のビット長は均一であり、規格ＩＳＯ１１８９８−１に従って許容される値に対応することを特徴とする、請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の装置。
18. 前記装置を用いて送信するバス加入者は、１つ以上の受信者によるデータフレームの正しい受信の、前記仕様ＩＳＯ１１８９８−１に対して１ビット分だけ遅れた確認応答（アクノリッジ）、及び／又は、最大２ビット長のアクノリッジスロットを受け付け、エラーとして処理しないことを特徴とする、請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の装置。
19. 前記設定から得られる前記１ビットを送信する時間は、少なくとも１つの第２の設定では、前記第１の設定に対して半分よりも短いことを特徴とする、請求項１３〜１８のいずれか１項に記載の装置。

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