(57)【要約】本発明は、ゲートウェイのデータをワードごとに伝送する直列バスを接続する通信モジュールであって、通信モジュールは、直列バスに接続された通信プロトコルユニットと、メッセージ記憶装置と通信プロトコルユニットとの間で、およびメッセージ記憶装置とバッファとの間でメッセージを転送するためのメッセージ転送ユニットと、ゲートウェイの付属するシステムバスに接続されている複数のインタフェースユニットであって、各インタフェースユニットはメッセージを一時格納する少なくとも１つの付属するバッファと接続されている複数のインタフェースユニットとを有しており、複数のシステムバスおよび付属するインタフェースユニットを介するインタフェースユニットのバッファからのデータワードの伝送およびインタフェースユニットのバッファへのデータワードの伝送は、同時に待ち時間なく行なわれる、通信モジュールに関する。【選択図】図３
2009538070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲートウェイ（１）のデータをワードごとに伝送する複数のシステムバス（５）にデータをパケットごとに伝送する直列バス（３）を接続するための通信モジュールであって：
その際、通信モジュール（２）は、
（ａ）データパケット（ＤＰ）と、複数のデータワード（ＤＷ）から構成されるメッセージ（ＭＳＧ）との間で変換するための前記直列バス（３）に接続された通信プロトコルユニット（２ｃ）と；
（ｂ）少なくとも１つのメッセージ記憶装置（２ｅ）と前記通信プロトコルユニット（２ｃ）との間で、および、前記少なくとも１つのメッセージ記憶装置（２ｅ）とバッファ（２ｆ、２ｇ）との間でメッセージ（ＭＳＧ）を転送するためのメッセージ転送ユニット（２ｄ）と；
（ｃ）前記ゲートウェイ（１）の付属するシステムバス（５−１、５−２）に接続されている複数のインタフェースユニット（２ａ、２ｂ）であって、その際、各インタフェースユニット（２ａ、２ｂ）は、メッセージ（ＭＳＧ）を一時格納する少なくとも１つの付属するバッファ（２ｆ、２ｇ）と接続されている複数のインタフェースユニット（２ａ、２ｂ）と；
を有しており、
（ｄ）複数のシステムバス（５−１、５−２）およびその付属するインタフェースユニット（２ａ、２ｂ）を介する、前記インタフェースユニット（２ａ、２ｂ）の前記バッファ（２ｆ、２ｇ）からのデータワード（ＤＷ）の伝送、および、前記インタフェースユニット（２ａ、２ｂ）の前記バッファ（２ｆ、２ｇ）へのデータワード（ＤＷ）の伝送は、同時に待ち時間なく行なわれる、
ゲートウェイ（１）のデータをワードごとに伝送する複数のシステムバス（５）にデータをパケットごとに伝送する直列バス（３）を接続するための通信モジュール。
【請求項２】
前記直列バス（３）は、フィールドバスに相当する、請求項１に記載の通信モジュール。
【請求項３】
前記フィールドバスは、ＣＡＮバスに相当する、請求項２に記載の通信モジュール。
【請求項４】
前記フィールドバスは、ＦｌｅｘＲａｙバスに相当する、請求項２に記載の通信モジュール。
【請求項５】
前記フィールドバスは、ＭＯＳＴバスに相当する、請求項２に記載の通信モジュール。
【請求項６】
前記フィールドバスは、ＬＩＮバスに相当する、請求項２に記載の通信モジュール。
【請求項７】
前記直列バス（３）は、イーサネットバスに相当する、請求項１に記載の通信モジュール。
【請求項８】
各システムバス（５−１、５−２）は、付属するシステムバス・マスタ（４−１、４−２）を有する、請求項１に記載の通信モジュール。
【請求項９】
前記メッセージ転送ユニット（２ｄ）は、システムバス（５−１、５−２）を介してワードごとに伝送されるメッセージ（ＭＳＧ）の受信を、前記システムバスの前記システムバス・マスタ（４−１、４−２）に信号で知らせる、請求項８に記載の通信モジュール。
【請求項１０】
前記メッセージ転送ユニットは、前記システムバス・マスタ(４−１、４−２)が情報を問い合わせた後に、前記システムバス・マスタ（４−１、４−２）に、伝送されるべきメッセージ（ＭＳＧ）の獲得を信号で知らせる、請求項８に記載の通信モジュール。
【請求項１１】
前記システムバス（５−１、５−２）により受信されたメッセージは、バッファ（２ｆ、２ｇ）で一時格納され、前記転送ユニット（２ｄ）によって前記メッセージ記憶装置（２ｅ）へと転送され、かつ、前記直列バス（３）を介する送信の準備を信号で知らせるための少なくとも１つのフラッグビットを有する、請求項１に記載の通信モジュール。
【請求項１２】
データをパケットごとに伝送する直列バスと、データをワードごとに伝送するシステムバスとの間で双方向にデータを伝送する方法であって：
（ａ）前記直列バス（３）を介して伝送されるデータパケット（ＤＰ）を、複数のデータワード（ＤＷ）を有するメッセージへと変換する工程と；
（ｂ）バッファ（２ｆ、２ｇ）に前記メッセージを一時格納する工程と；
（ｃ）複数のシステムバス（５−１、５−２）を介して、前記バッファ（２ｆ、２ｇ）からデータワード（ＤＷ）を同時に待ち時間なく伝送する工程、および、前記バッファ（２ｆ、２ｇ）へとデータワード（ＤＷ）を同時に待ち時間なく伝送する工程と；
を含む、データをパケットごとに伝送する直列バスとデータをワードごとに伝送するシステムバスとの間で双方向にデータを伝送する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直列バスを接続するための通信モジュール、特に、複数の直列フィールドバスが接続されているゲートウェイのための通信モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
通信接続、特にバスおよび対応する通信モジュールから構成されるネットワークまたは通信システムを利用した制御装置、センサおよびアクチュエータのネットワーク化は、近年、近代的な車両において、または機械工学、特に工作機械分野において、さらにオートメーション化領域においても急激に増加している。その際、複数の加入者、特に制御装置に機能を分散させることによって、相乗効果を達成することが可能である。すなわちここでは、〔機能〕分散型システムが関わっている。したがって、このように分散されたシステムまたはネットワークは、加入者と、この加入者を接続するバスシステムまたは複数の接続するバスシステムとから構成される。異なる局の間での、または異なる加入者の間での通信は、ますます伝送されるデータがメッセージで伝達される際の媒体となるこのような通信システム、バスシステム、またはネットワークを介して行われるようになっている。バスシステム上での通信、アクセスおよび受信のしくみ、ならびにエラー処理は、対応するプロトコルを介して制御される。その際、各プロトコルの名称が、多くの場合、したがって本明細書においても、ネットワークまたはバスシステム自体の同義語として利用される。
【０００３】
プロトコルとして、例えば、車両分野では、ＣＡＮ（Controller  Area  Network）バスが確立されている。このプロトコルは、イベント駆動型プロトコルである。すなわち、メッセージ送信等のプロトコル動作は、通信バスシステムの外で発生するイベントによって開始される。通信システムまたはバスシステムへの一義的なアクセスは、優先順位に基づくビットアビトレーションによって解決される。そのための前提条件は、伝送されるデータ、したがって各メッセージに、優先順位が割り当てられていることである。ＣＡＮプロトコルは、非常に可変的である。すなわち、優先権（メッセージ識別子）が空いている限り、更なる別の加入者およびメッセージの追加が問題なく可能である。優先順位が付けられた、ネットワーク内で送信されるべき全メッセージ、およびメッセージの送信加入者もしくは受信加入者、または対応する通信モジュールの集合が、リストに、すなわち通信マトリックスに格納される。
【０００４】
イベント駆動型の自発的な通信に対する代替的なアプローチとして、理論的に純粋な時間駆動型アプローチが挙げられる。バス上での全通信動作は、厳密に周期的である。メッセージ送信等のプロトコル動作は、バスシステムで有効な時間を更新することによって起動される。この媒体へのアクセスは、送信者が排他的な送信権を有する時間領域の割り当てに基づいている。その際、メッセージの順序は、通常、駆動開始前に設定される必要がある。すなわち、反復レート、冗長性、デットライン等に関するメッセージの要請を満たすタイムテーブルが作成される。すなわち、バススケジュールが関わっている。このようなバスシステムとして、例えばＴＴＰ／Ｃ仕様が挙げられる。
【０００５】
上述の両バス形態の利点を統合したものが、時間駆動型ＣＡＮ、すなわちＴＴＣＡＮ（Time  Triggered  Controller  Area  Network）による解決方法である。このＴＴＣＡＮは、時間駆動型通信に基づく上記の要請、および、ある程度の可変性に対する要請を満たす。ＴＴＣＡＮは、特定の通信加入者の周期的なメッセージのための排他的なタイムフレームにおいて、および、複数の通信加入者の自発的なメッセージのための仲裁するタイムフレームにおいて通信周期を構成することによって、この要請を満たす。その際、ＴＴＣＡＮは、基本的に時間駆動型の周期的な通信に基づいている。時間駆動型の周期的な通信は、基準時間を与える加入者または通信モジュール、すなわち、タイムマスタによって、時間基準メッセージを用いて同期される。
【０００６】
異なる伝送形態を統合するための更なる別の可能性は、ＦｌｅｘＲａｙプロトコルによって提供される。ＦｌｅｘＲａｙプロトコルによって、特に車両に組み込むための、高速で、決定論的でフォールト・トレラントなバスシステムが記載される。このプロトコルは、時分配多重アクセス（ＴＤＭＡ）方式に基づいて機能する。その際、加入者または伝送されるべきメッセージに対して、固定のタイムスロットが割り当てられる。固定のタイムスロットにおいて、加入者または伝送されるべきメッセージは、通信接続、すなわちバスに対する排他的使用権を有する。タイムスロットは所定のサイクルで繰り返されるので、メッセージがバスを介して伝送される時点が正確に事前予告されることが可能であり、バスアクセスも決定論的に行われる。バスシステム上でメッセージ伝送のための帯域幅を最適に利用するために、サイクルは、静的部分と動的部分とに分割される。その際、固定のタイムスロットは、バスサイクルの先頭にある静的部分に存在する。動的部分においては、タイムスロットが動的に与えられる。動的部分では、排他的なバスアクセス権が短時間の間与えられる。アクセスが行われない場合には、アクセス権は次の加入者のために解放される。この期間はミニスロットと呼ばれ、第１加入者によるアクセスが予期される。
【０００７】
上記に記載されるように、複数の異なる伝送テクノロジーがあり、したがって複数の異なるバスシステム形態およびネットワーク形態が存在する。多くの場合、同一形態、または異なる形態の複数のバスシステムが、互いに接続される必要がある。そのために、バスインタフェースユニット、すなわちゲートウェイが役立つ。ゲートウェイは、同形態または異なる形態でありうる異なるバスを繋ぐインタフェースである。その際、ゲートウェイは、１つのバスから１つまたは複数の他のバスへとメッセージを転送する。公知のゲートウェイは、複数の独立した通信モジュールから構成されており、その際、メッセージ交換は、各加入者のプロセッサインタフェース（ＣＰＵインタフェース）を介して、または、各通信モジュールの対応するインタフェースモジュールを介して行われる。その際、加入者自体に伝送されるメッセージに加えて、このデータ交換によって、このＣＰＵインタフェースに対して強い負荷がかかる。したがって、その結果生じる伝送構造と共に比較的低いデータ伝送速度が生じる。さらに、構造的な短所を補うために共通のメッセージ記憶装置、すなわちメッセージＲＡＭを共有する組み込まれた通信制御部または通信モジュールが設けられている。いずれにせよ、このように組み込まれた通信モジュールは、したがって、データ伝送に関する可変性が非常に低く、かつ、特に特定数のバス接続に、および多くの場合同一バスシステムに固定されている。
【０００８】
図１は、図２に示されるような従来のゲートウェイのための従来の通信モジュールまたは通信制御部ＣＣを示している。通信モジュールＣＣは、ゲートウェイの内部周辺バスまたは内部システムバスのためのインタフェース、および、外部直列バスのための更なる別のインタフェースを有している。システムバスは、アドレスバスと、データバスと、制御バスとを含み、ゲートウェイ内の内部データ伝送に役立つ。システムバスには、通信モジュールの他に、データ記憶装置ＲＡＭを有するホストＣＰＵと、ゲートウェイユニットとが接続されている。ホストＣＰＵは、内部データ処理の役目を果たし、ゲートウェイユニットは、一方の通信モジュールＣＣから他方の通信モジュールＣＣへの内部データ転送を制御する。通信モジュールＣＣは、マスタ／スレーブの原則に基づいて、ホストＣＰＵおよびゲートウェイユニットと通信する。その際、通信モジュールは、スレーブユニットに相当し、ホストＣＰＵおよびゲートウェイユニットはそれぞれ、マスタユニットを形成する。
【０００９】
図１から分かるように、システムバスへの、通信モジュールＣＣの内部インタフェースは、２層のインタフェースによって、すなわち、カスタマインタフェースおよび汎用インタフェースによって形成される。カスタマインタフェースは、システムバスを汎用インタフェースと接続する。その際、カスタマインタフェースは、製造者に固有であり、容易に交換可能である。汎用インタフェースは、カスタマインタフェースを介して、複数のカスタマ固有のシステムバスに接続可能である。さらに、図１に示す従来技術に基づく通信モジュールＣＣは、転送されるべきデータを一時格納するためのバッファを含んでいる。バッファは、例えば、ＲＡＭレジスタまたはデータレジスタによって形成される。さらに、通信モジュールＣＣは、少なくとも１つのメッセージ記憶装置と、通信プロトコルユニットとの間でメッセージを転送するためのメッセージ転送ユニット、または、メッセージハンドラを含んでいる。メッセージ記憶装置、または、メッセージＲＡＭは、メッセージ記憶装置としての役目を果たし、転送されるべきメッセージオブジェクトと、構成データおよび状態情報データとを一時格納する。メッセージ転送ユニットは、全バッファと、通信プロトコルユニットと、メッセージ一時記憶装置との間でのデータフローを制御する。図１に示す従来の通信モジュールＣＣの通信プロトコルユニット（ＲＲＴ）は、使用されるデータ伝送プロトコルに基づいて通信を実現する。その際、通信プロトコルユニットＰＲＴは、外部直列バスを介して伝送されるデータパケットＤＰと、通信モジュール内部で利用されるメッセージＭＳＧとの間での変換を行なう役目を果たす。その際、メッセージ転送ユニット、または、メッセージハンドラによって転送されるメッセージＭＳＧは、少なくとも、１つのデータワードＤＷから構成される。その際、データワードＤＷのワード長またはビット数は、例えば、ゲートウェイの内部に設けられたデータバスのバス幅に対応する。例えば、システムバスが３２ビット幅の内部データバスを有する場合に、データワードＤＷも同様に３２ビットである。メッセージＭＳＧは、所定数のデータワードＤＷから構成されることが可能である。バッファの記憶容量は、例えば、所定数のデータワードＤＷを含むメッセージのデータ容量に対応する。データフローのアービトレーションは、メッセージ転送ユニット、または、メッセージハンドラによって行なわれる。
【００１０】
図２に示す従来のゲートウェイは、複数のマスタユニット、すなわち、ホストＣＰＵおよびゲートウェイユニットを含んでいる。両マスタユニットは、同一のシステムバスまたは周辺バスを介して、および、共通のインタフェースを介して、通信モジュールＣＣ内のデータにアクセスするので、アクセスの衝突が発生する可能性がある。例えば、異なるマスタユニットが同時に、通信モジュールＣＣのシステムバス・インタフェースを介して、通信モジュールＣＣのデータにアクセスしようとすることが起こりうる。この場合、マスタユニットは、他のマスタユニットがデータアクセスを終了するまで、データアクセスを待つ必要がある。このデータアクセスは、書き込み、および、通信モジュールＣＣのバッファからのデータの読出しに相当しうる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の課題は、異なるマスタユニットによる同時のデータアクセスの際の待ち時間を最小限に抑える、ゲートウェイのための通信モジュールを創出することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本課題は、本発明に基づいて、特許請求の範囲に記載の請求項１に示される特徴を有する通信モジュールによって解決される。
【００１３】
本発明は、複数の他の通信モジュールにデータをパケットごとに伝送し、かつ、ゲートウェイの複数のシステムバスにデータをワードごとに転送する、直列バスを接続するための通信モジュールであって、その際、通信モジュールは、
−データパケットと、複数のデータワードから構成されるメッセージとの間で変換するための、直列バスに接続された通信プロトコルユニットと、
−少なくとも１つのメッセージ記憶装置と通信プロトコルユニットとの間で、および、少なくとも１つのメッセージ記憶装置とバッファとの間でメッセージを転送するためのメッセージ転送ユニットと、
−ゲートウェイの付属するシステムバスに接続されている複数のインタフェースユニットであって、その際、各インタフェースユニットは、メッセージを一時格納する少なくとも１つの付属するバッファと接続されている、複数のインタフェースユニットと、
を有しており、
−複数のシステムバス、およびその付属するインタフェースユニットを介する、インタフェースユニットのバッファからのデータワードの伝送、および、インタフェースユニットのバッファへのデータワードの伝送は、同時に待ち時間なく行なわれる、複数の他の通信モジュールにデータをパケットごとに伝送し、かつ、ゲートウェイの複数のシステムバスにデータをワードごとに転送する、
直列バスを接続するための通信モジュールを創出する。
【００１４】
本発明に基づく通信モジュールの実施形態において、直列バスは、フィールドバスに相当する。
【００１５】
本発明に基づく通信モジュールの実施形態において、フィールドバスは、ＣＡＮバスによって形成される。
【００１６】
本発明に基づく通信モジュールの代替的な実施形態において、フィールドバスは、ＦｌｅｘＲａｙバスに相当する。
【００１７】
本発明に基づく通信モジュールの更なる別の実施形態において、フィールドバスは、ＭＯＳＴバスに相当する。
【００１８】
本発明に基づく通信モジュールの更なる別の代替的な実施形態において、直列バスは、イーサネットバスによって形成される。
【００１９】
本発明に基づく通信モジュールの実施形態において、各システムバスは、特に付属するシステムバス・マスタを有する。
【００２０】
本発明に基づく通信モジュールの実施形態において、メッセージ転送ユニットは、システムバスのシステムバス・マスタに、システムバスを介してワードごとに伝送されるメッセージの受信を信号で知らせる。
【００２１】
本発明に基づく通信モジュールの代替的な実施形態において、メッセージ転送ユニットは、システムバス・マスタが情報を問い合わせた後に、システムバス・マスタに、伝送されるべきメッセージの獲得を信号で知らせる。
【００２２】
本発明に基づく通信モジュールの更なる別の実施形態において、システムバスにより受信されたメッセージは、バッファで一時格納され、転送ユニットによってメッセージ記憶装置へと転送され、かつ、直列バスを介する送信の準備を信号で知らせるための少なくとも１つのフラッグビットを有する。
【００２３】
さらに、本発明は、データをパケットごとに伝送する直列バスと、データをワードごとに伝送するシステムバスとの間で双方向にデータを伝送する方法であって、
−直列バスを介して伝送されるデータパケットを、複数のデータワードを有するメッセージへと変換する工程と、
−バッファにメッセージを一時格納する工程と、
−複数のシステムバスを介して、バッファからデータワードを同時に待ち時間なく伝送する工程、および、バッファへとデータワードを同時に待ち時間なく伝送する工程と、
を含む、データをパケットごとに伝送する直列バスと、データをワードごとに伝送するシステムバスとの間で双方向にデータを伝送する方法を創出する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図３から分かるように、マルチプロセッサ・ゲートウェイ１は、直列バス３−ｉに接続可能な本発明の一実施形態に基づく複数の通信モジュール２−ｉを有する。直列バス３−ｉは、例えば、フィールドバス、または、イーサネットバスが関わっている。直列バス３−ｉを介して、データはパケットごとに伝送される。伝送されるデータパケットＤＰは、制御データまたはヘッダデータと、ユーザデータまたはペイロードデータとを含んでいる。マルチプロセッサ・ゲートウェイ１は、複数のマスタユニット、またはプロセッサ４−１、４−２を有する。このマスタユニットは、異なる機能を遂行することが可能である。図３に示される例の場合、第１マスタユニットは、本発明に基づく異なる通信モジュール２−ｉの間でのデータ転送を制御するゲートウェイユニット４−１から構成される。更なる別のプロセッサ４−２は、内部で伝送されるデータワードＤＷのデータ処理のためのホストＣＰＵに相当する。さらに、マルチプロセッサ・ゲートウェイ１は、複数のシステムバス５−１、５−２を有する。特に、各マスタユニット４−１、４−２は、独自のシステムバスを有している。各システムバスは、独自のデータバス、アドレスバス、および制御バスを有する。マルチプロセッサ・ゲートウェイ１内では、データがワードごとに伝送される。その際、データワードの長さは、各データバスのバス幅に対応する。本発明の一実施形態に基づく通信モジュール２−ｉは、各システムバス５−ｉのための好適な実施形態において、付属するインタフェースを有している。
【００２５】
図４は、本発明に基づく通信モジュール２−ｉの可能な実施形態を示している。通信モジュール２は、インタフェースを介して直列バス３を接続する役目を果たす。その際、マルチプロセッサ・ゲートウェイ１の各内部システムバスのための通信モジュール２−ｉは、更なる別の異なる
【００２６】
インタフェース２ａ、２ｂを有する。図４に示される実施形態の場合、通信モジュール２−ｉは、システムバス５−１に接続するための第１インタフェース２ａを有する。システムバス５−１のマスタユニットは、ゲートウェイユニット４−１によって形成される。さらに、通信モジュール２−ｉは、マルチプロセッサ・ゲートウェイ１のシステムバス５−２を接続するための更なる別のインタフェース２ｂを有する。システムバス５−２のバスマスタは、プロセッサ４−２のホストＣＰＵによって形成される。外部直列データバス３−ｉには、通信モジュールの通信プロトコルユニット２ｃが接続されている。通信プロトコルユニット２ｃは、直列バス３−ｉを介して外部で伝送されるデータパケットＤＰと、１つまたは複数データワードＤＷから構成される内部メッセージＭＳＧとの間での変換を実行する。
【００２７】
さらに、通信モジュール２は、少なくとも１つの内部メッセージ記憶装置またはメッセージＲＡＭ２ｅと通信プロトコルユニット２ｃとの間で、および、少なくとも１つの内部メッセージ記憶装置またはメッセージＲＡＭ２ｅと異なるバッファ２ｆ、２ｇとの間で、内部データ線２ｈを介してメッセージを転送するためのメッセージ転送ユニット、または、メッセージハンドラ２ｄを含んでいる。バッファ２ｆ、２ｇの記憶容量は、例えば、伝送されるメッセージのデータ容量に対応する、すなわち、所定数のデータワードＤＷに対応する。
【００２８】
通信モジュール２−ｉは、ゲートウェイの付属のシステムバス５−ｉにそれぞれ接続されている複数のインタフェースユニット２ａ、２ｂを有する。その際、各インタフェースユニット２ａ、２ｂは、少なくとも１つのメッセージが一時格納可能な少なくとも１つの付属するバッファ２ｆ、２ｇと接続されている。
【００２９】
異なるシステムバス５−１、５−２、およびその付属するインタフェースユニット２ａ、２ｂを介する、インタフェースユニットのバッファ２ｆ、２ｇからのデータワードＤＷの伝送、および、インタフェースユニットのバッファ２ｆ、２ｇへのデータワードＤＷの伝送は、通信モジュール２−ｉにおいて、同時に待ち時間なく行なわれる。
【００３０】
データ転送のアービトレーション、すなわち、バッファ２ｆ、２ｇへのデータ転送のアービトレーション、およびメッセージ一時記憶装置またはメッセージＲＡＭへのデータ転送のアービトレーションは、メッセージ転送ユニット２ｄによって行われる。メッセージＲＡＭ２ｅには、例えば、１２８個のメッセージＭＳＧが格納可能である。メッセージ転送ユニット２ｄは、通信モジュール２の実施形態において、システムバスのシステムバス・マスタ４−ｉに、システムバス５−ｉを介してワードごとに伝送されるメッセージＭＳＧの受信を信号で知らせる。代替的な実施形態において、メッセージ転送ユニット２ｄは、システムバス・マスタ４−ｉが情報を照会した後で、システムバス・マスタ４−ｉに、伝送されるべきメッセージの獲得を信号で知らせる。システムバス５−ｉのデータバスおよび付属するインタフェースを介したバスマスタ４−ｉによる通信モジュール２のバッファへのデータの書き込みは、比較的迅速に行なわれる。すなわち、バスマスタ４−ｉは、データアクセスを待つ必要がない。図４から分かるように、本発明の一実施形態に基づく通信モジュール２−ｉのアービトレーションは、タイムクリティカルなシステム側で、すなわち、システムバス５側で行なわれるのではなく、タイムクリティカルな周辺装置の側で、すなわち、外部直列データバス３の側で、メッセージ転送ユニット２ｄによって行なわれる。したがって、従来の通信モジュールに比較して、本発明の一実施形態に基づく通信モジュール２においては、周辺装置側のシステム側に対して、ある程度の待ち時間が要求される。図４に示される実施形態の場合、製造者およびアプリケーションに固有のインタフェース２ｂの他に、ゲートウェイ・インタフェース２ａが実現されている。このインタフェース２ａによって、プロセッサ４−２のホストＣＰＵと並行して稼動するゲートウェイユニット４−１のための、メッセージデータオブジェクトまたはメッセージオブジェクトに対するアクセスの可能性が提供される。ゲートウェイユニット４−１は、例えば、コプロセッサによって形成される。ゲートウェイユニット４−１は、ゲートウェイの機能、または、通信モジュール間でのデータ転送のために必要な全機能／レジスタ、および、メッセージオブジェクトに対してアクセスする。ＣＰＵとゲートウェイ４−１との間でのデータトラフィックのアービトレーションは、通信モジュール２のメッセージハンドラまたはメッセージ転送ユニット２ｄによって実行される。
【００３１】
本発明の一実施形態に基づく通信モジュールの実施形態において、システムバス５によって受信されたメッセージは、バッファで一時格納され、メッセージ転送ユニット２ｄによってメッセージ記憶装置２ｅへと転送され、かつ、直列バス３を介する送信の準備を信号で知らせるための少なくとも１つのフラッグビットを有する。
【００３２】
マルチプロセッサ・ゲートウェイ１による、直列フィールドバス３からのメッセージデータパケットＤＰの受信の際には、以下の工程が実行される。
【００３３】
最初に、データパケットＤＰは、通信プロトコルユニット２ｃによって受信され、伝送の安全に役立つ冗長データが、通信プロトコルユニット２ｃによって分離される。残りのデータは、メッセージＭＳＧを形成する。通信プロトコルユニット２ｃは、メッセージ転送ユニット２ｄに、メッセージの受信を信号で知らせる。メッセージ転送ユニット２ｄ、または、メッセージハンドラ２ｄは、所望のデータ転送希望のアービトレーションを実行する。このために、メッセージハンドラ２ｄ側での更なる別のデータ転送のための更なる別の問い合わせも問い合わせされる。可能な実施形態において、所定の優先順位付けに対応して、メッセージハンドラ２ｄによって、どのデータ転送が最初に実行されるのかについて決定される。引き続いて、通信プロトコルユニット２ｃからメッセージＲＡＭ２ｅへの、全メッセージＭＳＧのデータワードごとの転送、または一括転送が行なわれる。さらに、メッセージハンドラまたはメッセージ転送ユニット２ｄは、マスタユニットまたはＣＰＵに、例えば内部割込み信号を介して、メッセージの受信を信号で知らせる。更なる別の工程において、マスタユニットまたはＣＰＵは、要求メッセージまたはリクエストによって、受信されたメッセージを要求する。メッセージハンドラ２ｄは、ＣＰＵの要求を検証し、データ転送を仲裁する。引き続いて、メッセージＲＡＭ２ｅから、問い合わせしているマスタユニット４のインタフェースレジスタへと、または問い合わせしているマスタユニット４のバッファ２ｆ、２ｇへと、メッセージがデータワードごとに完全に転送される。メッセージが、例えばシステムバス５−１のマスタユニットとしてのゲートウェイユニット４−１によって問い合わせされる場合に、メッセージＲＡＭ２ｅから、ゲートウェイ・インタフェース２ａのバッファ２ｆへとデータ転送が行なわれる。システムバス５−２のマスタユニットとしての、プロセッサ４−２のホストＣＰＵによる問い合わせメッセージが生じる場合には、メッセージＲＡＭ２ｅのメッセージは、メッセージ転送ユニット２ｄによって、カスタマインタフェース２ｂのバッファ２ｇへと転送される。バッファへの内部データ転送が終了した後に、引き続いて、マスタユニットに接続されているシステムバス５のマスタユニット４によって、メッセージが、各システムバス５のデータバスを介してワードごとに読み出される。
【００３４】
以下では、マスタユニット４から直列バス３−ｉへの、複数のデータワードＤＷで構成されるメッセージＭＳＧの送信について記載する。プロセッサ４−２のホストＣＰＵ等のマスタユニット４は、各システムバス５−ｉのデータバス、および、対応するインタフェースを介して、通信モジュール２のバッファに、データをワードごとに書き込む。さらに、メッセージＲＡＭ２ｅへのメッセージの書き込み命令が発生していることが、メッセージ転送ユニット２ｄに信号で知らされる。この信号による通知は、例えば、フラッグの設定によって行なわれることが可能である。引き続いて、内部データ転送のアービトレーションが、メッセージハンドラ２ｄによって行なわれる。その際、更なる別のデータ転送のための更なる別の問い合わせが、同じ時間に発生しているかどうかについて検証される。データ転送が実行可能になるとすぐに、バッファに一時格納されたメッセージは、ワードごとにまたは一括で、内部インタフェースレジスタまたはバッファから、メッセージ記憶装置またはメッセージＲＡＭへと転送されている。メッセージＲＡＭ２ｅに格納されたメッセージは、適切にメッセージハンドラ２ｄのために、対応する表示フラッグの設定等によってラベル付けされる。更なる別の工程において、外部直列バスに伝送されるべきメッセージが、メッセージハンドラ２ｄへと、さらに、通信プロトコルユニット２ｃへとワードごとに、または一括で転送される。通信プロトコルユニット２ｃは、外部で利用されるデータ伝送プロトコルのデータ形式への変換を実行する。データは、データパケットＤＰに入れられる。データパケットＤＰは、ヘッダデータまたは制御データと、有効データまたはペイロードデータとを含んでいる。さらに、通信プロトコルユニット２ｃは、データ伝送保護として冗長データを追加する。更なる別の工程において、このようにして形成されたデータパケットＤＰは、通信プロトコルユニット２ｃによって、直列外部データバス３を介して送信される。外部直列データバス３には、例えば、アクチュエータまたはセンサが接続されている。外部直列データバス３は、例えば、ＣＡＮバス、ＦｌｅｘＲａｙバス、ＭＯＳＴバスまたはＬＩＮバスに相当しうる。代替的な実施形態において、直列バス３は、イーサネットバスによって形成される。
【００３５】
図５は、図３に示すような本発明の一実施形態に基づくマルチプロセッサ・ゲートウェイ１に、図１に基づく従来の通信モジュールＣＣを接続することを許容する、転送回路、または、アダプタ回路６を示している。アダプタ回路は、ゲートウェイ・インタフェース６ａと、カスタマインタフェース６ｂとを含んでいる。両インタフェース６ａ、６ｂはそれぞれ、付属するバッファ６ｆ、６ｇを有する。データ転送のアービトレーションは、アービタＦＳＭ（有限オートマトン：Finite  State  Machine）６ｈによって行なわれる。アービタＦＳＭ６ｈは、データ伝送のための対応する優先順位付けを行なう。さらに、アダプタ回路６は、図１に示す従来技術に基づく従来の通信モジュールＣＣの汎用インタフェースに対応して、汎用インタフェース６ｉを含んでいる。アダプタ回路６は、図４に示す本発明に基づく通信モジュール２と、図１に示す従来技術に基づく従来の通信モジュールＣＣとの互換性のある使用を可能にする。
【００３６】
本発明に基づく通信モジュール２は、２つの制御モジュールまたはマスタユニット４による、通信モジュール２の別のバッファに格納または一時格納されているデータへのデータアクセスを許容する。したがって、同時のデータアクセスの際に、本発明の一実施形態に基づく通信モジュール２のデータ伝送の帯域幅が上げられている。メッセージ転送ユニット２ｄにより行なわれるアービトレーションに基づき、データアクセスの際に待ち時間が全く発生しない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
以下では、本発明の基本的な特徴を解説するための添付の図を参照して、本発明に基づく通信モジュールの好適な実施形態、および、双方向にデータを伝送するための、本発明に基づく方法が詳細に記載される。
【図１】従来技術に基づく通信モジュールを示す。
【図２】従来技術に基づくゲートウェイを示す。
【図３】本発明の一実施形態に基づく通信モジュールを含むマルチプロセッサ・ゲートウェイを示す。
【図４】本発明に基づく通信モジュールの可能な実施形態の構成図を示す。
【図５】本発明に基づく通信モジュールとの互換性を確立するための、従来の通信モジュールの回路技術的な拡張を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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