JP2022121402A - シリアルバスシステムのための加入者局およびシリアルバスシステムにおける通信のための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シリアルバスシステムのための加入者局及び通信のための方法を提供する。【解決手段】シリアルバスシステム１において、加入者局１０～３０は、タスク１３～３３）を実行するためのアプリケーション１１～３１と、加入者局が相互にメッセージ４５、４６を交換するバスから、メッセージをフレームの形態でシリアル受信するための送信／受信機構１７～３７と、受信したフレームをフィルタリングするためのフィルタモジュール１８～３８とを有する。フィルタモジュールはフィルタリングのため、受信したフレームをアプリケーション１１～３１へ転送するべきか否かを決定するためにフレームの少なくとも２つの異なるセグメントを別々にチェックする。【選択図】図１

Description

本発明は、シリアルバスシステムのための加入者局およびシリアルバスシステムにおける通信のための方法に関し、この方法では、バスシステムの各加入者局が、バスシステムのバスを介して送信されるすべてのメッセージを受信する。

例えば車両内での、センサと制御機器の間の通信のためのバスシステムは、技術的設備または車両の機能数に応じて大きなデータ量の伝送を可能にするべきである。このようなバスシステムの例は、ＣＡＮベースのバスシステム、ＦｌｅｘＲａｙ、またはそれに類するものである。

例えば車両の場合、現在は、ＣＡＮ ＦＤを用いたＣＡＮプロトコル仕様としての規格ＩＳＯ１１８９８－１：２０１５においてデータがメッセージとして伝送されるバスシステムが導入段階にある。バスシステムのバス加入者、例えばセンサ、制御機器、送信器などの間でメッセージが伝送される。このためにメッセージは、２つの通信フェーズが切り替わるフレーム内で、バス上に送信される。第１の通信フェーズ（アービトレーション）では、バスシステムの加入者局のどれが次の第２の通信フェーズ（データフェーズまたはペイロードの送信）内でそのフレームをバス上に送信してよいかをネゴシエーションで決定する。ＣＡＮ ＦＤは、たいていのメーカにより最初の段階ではアービトレーションビットレート５００ｋｂｉｔ／ｓおよびデータビットレート２Ｍｂｉｔ／ｓで、車両内で用いられる。つまりバスへの伝送の際に、遅い動作モードと速い動作モードの間を行ったり来たりして切り替えることができる。

第２の通信フェーズでのさらに大きなデータレートを可能にするため、現在、ＣＡＮ ＦＤの後継バスシステムが開発され、この後継バスシステムは、ＣＡＮ ＸＬと呼ばれ、現在、ＣＡＮ ｉｎ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ（ＣｉＡ）という機関で規格化されている。ＣＡＮ ＸＬは、ＣＡＮバスを介した純粋なデータトランスポートだけでなく、ほかの機能、例えば機能的安全性（Ｓａｆｅｔｙ）、データ安全性（Ｓｅｃｕｒｉｔｙ）、およびサービス品質（ＱｏＳ＝Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）もサポートするということである。これは、自律走行車両で必要とされる基本的な特性である。

バスシステムの種類にかかわらず、各バスシステム内では、送信されたすべてのメッセージが、バスを介して、メッセージの行き先として決定されているかまたはメッセージに内包されたデータを使用する加入者局に到達しなければならない。しかしながら加入者局が実行するたいていのアプリケーションは、すべてのメッセージのデータを必要としない。

したがって加入者局は、加入者局のアプリケーションに、そのアプリケーションでも使用される、バスから受信したメッセージまたはそのデータだけを転送する通信モジュールを使用することができる。通信モジュールはメッセージの数値識別子に基づいて、どのメッセージを転送するべきか、およびどのメッセージを転送するべきでないかを区別できる。これにより通信モジュールはメッセージのアクセプタンスフィルタリングを実行する。

このようなアクセプタンスフィルタリングでは、通信モジュールが識別子リストを使用でき、この識別子リストが、通信モジュールがどのメッセージをアプリケーションに受け入れるべきか、したがって通過させるべきかを決定する。これに関しては、通信モジュールがフィルタリングのための識別子の一部を隠すことができ、これにより識別子の群に対する各リスト登録が成立し得る。その代わりにフィルタリングは、受け入れられるべきでない、つまり拒否されるべき識別子のリストを使用できる。この受入れリストおよび／または拒否リストは、ソフトウェアごとに設定可能である。

問題は、アプリケーションが幅広く多様な識別子からのメッセージを使用する場合である。とりわけこの場合には、ハードウェアの通信モジュールのフィルタリング能力は、すべての必要なメッセージを通過させ、同時にすべての不必要なメッセージを拒否するには十分でない可能性がある。そのような場合にはアプリケーションのソフトウェアが、残りのアクセプタンスフィルタリングのために計算能力を費やさなければならない。これによりアプリケーションは、場合によってはアプリケーションの動作に必要とされる速度を保証できなくなる。

したがって本発明の課題は、上で挙げた問題を解決するシリアルバスシステムのための加入者局およびシリアルバスシステムにおける通信のための方法を提供することである。とりわけ、比較的多数の異なるメッセージも、加入者局のアプリケーションのソフトウェアがアクセプタンスフィルタリングのために計算能力を費やす必要なく、専ら加入者局の通信モジュール内で受入れに関してフィルタリング可能な、シリアルバスシステムのための加入者局およびシリアルバスシステムにおける通信のための方法が提供されるべきである。

この課題は、請求項１の特徴をもつシリアルバスシステムのための加入者局によって解決される。加入者局は、タスクを実行するためのアプリケーションと、バスシステムの加入者局が相互にメッセージを交換するバスシステムのバスからメッセージをフレームの形態でシリアル受信するための送信／受信機構と、受信したフレームをフィルタリングするためのフィルタモジュールとを有し、フィルタモジュールはフィルタリングのため、受信したフレームをアプリケーションへ転送するべきか否かを決定するためにフレームの少なくとも２つの異なるセグメントを別々にチェックするよう構成されている。

加入者局のこの形態は、通信モジュールが、バスから受信した１つのメッセージの、１つ以上の数値識別子をチェックし得ることを可能にする。

そのうえこの加入者局は、フィルタ命令と参照値の分離により、参照値が、複数のフィルタ命令のために再使用されることを保証する。これによりメモリスペースが節減され得る。その結果、加入者局のハードウェアのための費用が低下する。

この加入者局により、とりわけＣＡＮベースのバスシステムでは、第１の通信フェーズにおいて、ＣＡＮから知られているアービトレーションを維持するにもかかわらず、伝送レートをＣＡＮまたはＣＡＮ ＦＤに比べてさらに大きく高めることができる。

この加入者局によって実施される方法は、バスシステム内に、メッセージをＣＡＮプロトコルおよび／またはＣＡＮ ＦＤプロトコルに基づいて送信する少なくとも１つのＣＡＮ加入者局および／または少なくとも１つのＣＡＮ ＦＤ加入者局も存在している場合にも用いられ得る。

加入者局の有利なさらなる形態は従属請求項に提示されている。
場合によっては、フィルタモジュールは、フレームの少なくとも２つの異なるセグメントをフィルタ命令に基づいて参照データと比較してチェックするよう構成されており、フィルタモジュールは、参照データを複数のフィルタ命令のために再使用するよう構成されている。

特殊な一形態では、フィルタモジュールは、受信したフレームの少なくとも２つの異なるセグメントをフィルタリングするためのフィルタ命令を保存するための第１のメモリブロックと、受信したフレームの２つの異なるセグメントの少なくとも１つと比較するための参照データを保存するための第２のメモリブロックと、受信したフレームをアプリケーションへ転送するべきか否かを決定するために参照データを考慮してフィルタ命令をチェックするためのチェックブロックとを有する。

フィルタ命令は、受信したフレームのどのセグメントをどの参照データと比較するべきかを定義し得る。
フィルタ命令は、比較結果をどのように論理的に総合結果に結びつけるべきかを定義し得る。

フィルタ命令の１つが、どの受信したフレームを受け入れるべきかを指示する少なくとも１つの第１の命令と、受け入れられたフレームで何を実行するべきかを指示する少なくとも１つの第２の命令とを有することが考えられる。この場合、少なくとも１つの第２の命令は、受信されて受け入れられたフレームをどのメモリ領域に保存するべきかを指示し得る。それに加えてまたはその代わりに、少なくとも１つの第２の命令は、受信したフレームにマーキングするべきであることおよびどのようにするべきかを指示し得る。

加えて任意選択で、フィルタモジュールは、受信されて受け入れられたフレームに、行われたフィルタリングについての通知を含む所定の情報を付加するよう構成され得る。
参照データが、セグメントの少なくとも１つと比較するために規定された参照値と、参照値とセグメントとのビット単位の比較に基づいて比較結果をビット単位でマスキングするマスクとを有し、参照値およびマスクはそれぞれセグメントと同じビット幅を有することが考えられる。

場合によっては、すべてのセグメントが同じビット幅を有する。
一形態では、セグメントの少なくとも１つが、少なくとも１つの別のセグメントとは違うビット幅を有し得る。
メッセージのために構成されるフレームは、ＣＡＮ ＦＤと互換性があるように構築されており、第１の通信フェーズでは、バスシステムの加入者局のどれが次の第２の通信フェーズでバスへの少なくとも一時的に排他的で衝突のないアクセスを獲得するかがネゴシエーションで決定される。

前述の加入者局は、１つのバスおよび少なくとも２つの加入者局を含むバスシステムの一部であってよく、これらの加入者局は、バスを介して相互にシリアル通信できるよう相互に接続されている。この場合、少なくとも２つの加入者局の少なくとも１つが前述の加入者局である。

上で挙げた課題は、さらに請求項１４に基づくシリアルバスシステムにおける通信のための方法によって解決される。この方法は、制御タスクを実行するためのアプリケーションおよび送信／受信機構を有する、バスシステムの加入者局によって実行され、送信／受信機構により、バスシステムの加入者局が相互にメッセージを交換するバスシステムのバスからのメッセージをフレームの形態でシリアル受信するステップ、受信したフレームをフィルタモジュールによってフィルタリングするステップを有し、フィルタモジュールはフィルタリングのステップの際、受信したフレームをアプリケーションへ転送するべきか否かを決定するためにフレームの少なくとも２つの異なるセグメントを別々にチェックする。

この方法は、上で加入者局に関して挙げた利点と同じ利点を提供する。
本発明のさらなる実装可能性は、上でまたは以下で例示的実施形態に関連して述べている特徴または実施形態の明確には挙げていない組合せも含む。これに関し、当業者は本発明のそれぞれの基本形に対する改善または補充としての個々の態様も付け加えるであろう。

以下では、添付の図面を参照しながら、および例示的実施形態に基づいて、本発明をより詳しく説明する。

第１の例示的実施形態に基づくバスシステムのブロック図である。 第１の例示的実施形態に基づくバスシステムの加入者局によって送信され得るメッセージの構造を図解するための模式図である。 第１の例示的実施形態に基づくバスシステムの加入者局のフィルタモジュールのブロック図である。 第１の例示的実施形態に基づくバスシステムのバスからメッセージを受信する際にフィルタモジュールによって実行される方法のフローチャートである。

図では、同一のまたは機能的に同じ要素には、別の記載がない限り同じ符号を付している。
以下に説明するように図１は例として、とりわけ基本的に、ＣＡＮバスシステム、ＣＡＮ ＦＤバスシステム、ＣＡＮ ＸＬバスシステム、および／またはその変形形態のために構成されているバスシステム１を示す。ただしこのバスシステムはその代わりにＦｌｅｘＲａｙまたは任意の別のシリアルバスシステムのために構成され得る。

図１では、バスシステム１が、第１のバス配線４１および第２のバス配線４２を備えたバス４０に、それぞれ接続されている複数の加入者局１０、２０、３０を有する。バス配線４１、４２は、ＣＡＮベースのバスシステムではＣＡＮ＿ＨおよびＣＡＮ＿ＬまたはＣＡＮ－ＸＬ＿ＨおよびＣＡＮ－ＸＬ＿Ｌと呼ぶこともでき、かつ送信状態の信号のそれぞれのレベルのカップリングに基づく電気的な信号伝送に用いられる。ＣＡＮベースのバスシステムでは、バス４０を介して送信状態の信号を送信するために、少なくとも一時的にドミナントレベルがカップリングされるかまたはレセシブレベルが生成される。

バス４０を介し、メッセージ４５、４６が信号の形態で、個々の加入者局１０、２０、３０の間でシリアル伝送され得る。図１で黒いギザギザの矢印で示されるように、通信の際にバス４０上でエラーが発生すると、任意選択でエラーフレーム４７（Ｅｒｒｏｒ Ｆｌａｇ）が送信され得る。

バスシステム１は、車両、とりわけ自動車、飛行機などで、または病院などで使用され得る。加入者局１０、２０、３０は、例えば自動車の制御機器、センサ、表示装置などである。

図１に示されるように加入者局１０はアプリケーション１１および通信モジュール１５を有する。通信モジュール１５は、通信制御機構１６、送信／受信機構１７、およびフィルタモジュール１８を有する。フィルタモジュール１８は通信制御機構１６内に設けられている。

加入者局２０はアプリケーション２１および通信モジュール２５を有する。通信モジュール２５は、通信制御機構２６、送信／受信機構２７、および任意選択でフィルタモジュール２８を有する。フィルタモジュール２８は送信／受信機構２７内に設けられている。

加入者局３０はアプリケーション３１および通信モジュール３５を有する。通信モジュール３５は、通信制御機構３６、送信／受信機構３７、およびフィルタモジュール３８を有する。フィルタモジュール３８は、通信制御機構３６および送信／受信機構３７から独立して通信モジュール３５内に設けられている。

加入者局１０、２０、３０の送信／受信機構１７、２７、３７はそれぞれ、たとえ図１ではそれが図解されていなくても、直接的にバス４０に接続されている。

アプリケーション１１は、加入者局１０のマイクロコントローラによって実行可能なソフトウェアであり得る。アプリケーション１１は少なくとも１つのコンピュータプログラムを有し得る。加入者局１０が例えばワイパーのための制御機構である場合、アプリケーション１１はワイパーの動きを制御するためのソフトウェアであり得る。このソフトウェアは、ワイパーの動きを自動的に制御するため、例えば雨センサおよび／または速度センサのデータを使用し得る。雨センサおよび／または速度センサは、バスシステム１の加入者局であることができ、かつバス４０を介してそのデータを送信できる。ごく一般的にはアプリケーション１１は、加入者局１０によって実行されるべきタスク１３、とりわけ制御タスクを実行する。タスク１３は、少なくとも１つの部品の動きを引き起こすことができ、この動きは、機械式および／または電気式および／または空圧式および／または液圧式に駆動され得る。その代わりにまたはそれに加えてタスク１３は、データの計算および／または比較および／または捕捉を含み得る。

これに加えてアプリケーション２１は、加入者局２０のマイクロコントローラによって実行可能なソフトウェアであり得る。アプリケーション２１は、加入者局２０によって実行されるべきタスク２３を実行する。これに加えてアプリケーション３１は、加入者局３０のマイクロコントローラによって実行可能なソフトウェアであり得る。アプリケーション３１は、加入者局３０によって実行されるべきタスク３３を実行する。アプリケーション２１、３１には、上記でアプリケーション１１に関して説明したのと同じことが当てはまる。

通信制御機構１６、２６、３６はそれぞれ、それぞれの加入者局１０、２０、３０が、バス４０を介し、バス４０に接続している加入者局１０、２０、３０の少なくとも１つの別の加入者局と通信するのを制御するために用いられる。その際、加入者局１０、２０、３０、とりわけそのアプリケーション１１、２１、３１の間で、バス４０を介してメッセージ４５、４６が交換される。

通信制御機構１６、３６は、例えば改変されたＣＡＮメッセージ４５である第１のメッセージ４５を作成し、かつ読み出す。この改変されたＣＡＮメッセージ４５は、図２を参照しながらより詳細に説明するＣＡＮ ＸＬフォーマットを基礎として構築されている。加えて通信制御機構１６、３６は、必要に応じてＣＡＮ ＸＬメッセージ４５またはＣＡＮ ＦＤメッセージ４６を、送信／受信機構１７、３７に提供するかまたは送信／受信機構１７、３７から受信するよう作製され得る。つまり、通信制御機構１６、３６は、第１のメッセージ４５または第２のメッセージ４６を作成し、かつ読み出し、この第１および第２のメッセージ４５、４６は、そのデータ伝送規格によって区別され、つまりこの場合にはＣＡＮ ＸＬまたはＣＡＮ ＦＤである。

通信制御機構２６は、従来のＣＡＮコントローラのように、ＩＳＯ １１８９８－１：２０１５に基づいて作製でき、つまり例えばＣＡＮ ＦＤトレラントなクラシカルＣＡＮコントローラまたはＣＡＮ ＦＤコントローラである。通信制御機構２６は、第２のメッセージ４６、例えばＣＡＮ ＦＤメッセージ４６を作成し、かつ読み出す。ＣＡＮ ＦＤメッセージ４６の場合、０～６４個のデータバイト数を含むことができ、さらにそのため、クラシカルＣＡＮメッセージの場合より明らかに速いデータレートで伝送される。とりわけ、通信制御機構２６は従来のＣＡＮ ＦＤコントローラのように作製されている。

送信／受信機構２７は、ＩＳＯ １１８９８－１：２０１５に基づく従来のＣＡＮトランシーバまたはＣＡＮ ＦＤトランシーバのように作製され得る。送信／受信機構１７、３７は、必要に応じてＣＡＮ ＸＬフォーマットに基づくメッセージ４５または現在のＣＡＮ ＦＤフォーマットに基づくメッセージ４６を、関連する通信制御機構１６、３６に提供するかまたは関連する通信制御機構１６、３６から受信するために作製され得る。

両方の加入者局１０、３０により、ＣＡＮ ＸＬフォーマットでのメッセージ４５の生成およびその後の伝送ならびにこのようなメッセージ４５の受信が実現可能である。
図２はメッセージ４５に関し、送信／受信機構１７により時間ｔとともにバス４０からシリアル受信されて通信制御機構１６に提供され得るようなフレーム４５０を示している。

フレーム４５０は、ＣＡＮベースのバスシステムでは、ＣＡＮもしくはＣＡＮ ＦＤフレームまたはＣＡＮ ＸＬフレームであり得る。ＣＡＮ ＸＬフレームはバスシステム内で、ＣＡＮまたはＣＡＮ ＦＤに比べて高い正味データ伝送レートで、とりわけ１秒当たり約１０メガビットで伝送され得る。これに加え、ＣＡＮ ＸＬフレームごとのペイロードのサイズは、とりわけ約２キロバイトまたは任意の別の値、例えば１バイト～２キロバイトの間の値を有し得る。これに関しこの例示的実施形態では、通信制御機構１６がＣＡＮ ＸＬフレームを、例えばＣＡＮ ＦＤとの互換性をもたせて作成する。同じことが、加入者局３０の通信制御機構３６および送信／受信機構３７に類似的に当てはまる。

図２によれば、時間ｔとともにシリアル受信されたフレーム４５０は、異なるセグメントＳＧ１、ＳＧ２、ＳＧ３、ＳＧ４～ＳＧｎ－１、ＳＧｎに区分されている。セグメントＳＧ１～ＳＧｎは、異なる通信フェーズ４５１、４５２に、つまりＣＡＮの場合はアービトレーションフェーズ４５１およびそれに続くデータフェーズ４５２に割り当てられ得る。セグメントＳＧ１が最初に受信され、その後にセグメントＳＧ２、そしてさらに次というように受信される。

図２の例では、セグメントＳＧ１が、識別子（ＩＤ）をもつアービトレーションフィールドを構成する。セグメントＳＧ２は、フレーム４５０の制御フィールドである。セグメントＳＧ３、ＳＧ４はそれぞれ、フレーム４５０のデータフィールドの一部を構成する。データフィールドはセグメントＳＧｎ－１内で終了する。

その代わりに、例えばセグメントＳＧ１、ＳＧ２が、識別子（ＩＤ）をもつアービトレーションフィールドを構成する。セグメントＳＧ３、ＳＧ４が制御フィールドを構成する。フレーム４５０のデータフィールドはその後に、つまりセグメントＳＧ５で始まってセグメントＳＧｎ－１内で終了する。セグメントＳＧ１～ＳＧｎの任意のそのほかの配分が可能である。

セグメントＳＧｎ内では、チェックサムフィールドと、通信フェーズ４５２、４５１の切替のためのフィールドおよびフレームエンドフィールドを含むフレーム終端フィールドとが存在し得る。セグメントＳＧ１～ＳＧｎは、この例示的実施形態では、図２の例で示されるようにそれぞれ同じ長さである。

アービトレーションフェーズ４５１では、加入者局１０、２０、３０の間で、どの加入者局１０、２０、３０が、メッセージ４５、４６を最高優先度で送信したいか、よって次の送信時間に、続くデータフェーズ４５２においてバスシステム１のバス４０への排他的なアクセスを獲得するかを、識別子（ＩＤ）を使ってビット単位でネゴシエーションによって決定する。アービトレーションフェーズ４５１では、物理層がＣＡＮおよびＣＡＮ－ＦＤの場合のように使用される。物理層は、ビット伝送層または既知のＯＳＩモデル（Ｏｐｅｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｌ）のレイヤ１に相当する。

ＣＡＮベースのバスシステムでのフェーズ４５１において重要な点は、既知のＣＳＭＡ／ＣＲ方式が使用されることであり、この方式は、バス４０への加入者局１０、２０、３０の同時アクセスを可能にし、このとき、より高く優先順位付けされたメッセージ４５、４６は破壊されない。これによりバスシステム１に、比較的簡単にさらなるバス加入者局１０、２０、３０を加えることができ、これは非常に有利である。

ＣＳＭＡ／ＣＲ方式により、バス４０上はいわゆるレセシブ状態でなければならず、このレセシブ状態は、ほかの加入者局１０、２０、３０により、バス４０上でのドミナント状態によって上書きされ得る。レセシブ状態では、単一の加入者局１０、２０、３０において高抵抗の状況が支配的であり、これは、バス配線の寄生との組合せで比較的長い時定数になる。

ＣＡＮ ＸＬとＣＡＮ ＦＤに互換性がある場合、ＣＡＮ ＦＤおよびＣＡＮ ＸＬのフレームフォーマットは、ｒｅｓビットまたはＸＬＦビットまでは同じである。この場合、ＣＡＮ ＦＤによって知られたｒｅｓビット（以下に、ＸＬＦビットと言う）は、ＣＡＮ ＦＤフォーマットからＣＡＮ ＸＬフォーマットへの切替に利用される。受信者は、ｒｅｓビットで初めて、フレーム４５０がどのフォーマットで送信されるかを認識する。ＣＡＮ ＸＬ加入者局、つまりここでは加入者局１０、３０は、ＣＡＮ ＦＤもサポートしている。

データフェーズ４５２では、制御フィールドの一部と共に、データフィールドからのＣＡＮ－ＸＬフレーム４５０またはメッセージ４５のペイロードおよびチェックサムフィールドが送信される。その後には、既に上で言及したように、データフェーズ４５２からアービトレーションフェーズ４５１に戻るために用いられるフィールドが続く。

メッセージ４５の送信者は、送信者としての加入者局１０がアービトレーションに勝ち、これにより送信者としての加入者局１０が送信のためにバスシステム１のバス４０への排他的なアクセスを有したときに初めて、データフェーズ４５２のビットをバス４０上に送信し始める。

図３に示されるように、加入者局１０のフィルタモジュール１８がフレーム４５０を評価する。その際、フィルタモジュール１８は、フレーム４５０の前述のセグメントＳＧ１～ＳＧｎを使用する。フィルタモジュール１８は、個々のセグメントＳＧ１～ＳＧｎの長さを規定し得る。加えてフィルタモジュール１８は、セグメントＳＧ１～ＳＧｎのうちの幾つを一緒に評価するかを規定し得る。加えてフィルタモジュール１８は、セグメントＳＧ１～ＳＧｎのどれを一緒に評価するかを規定し得る。これに関し、セグメントＳＧ１～ＳＧｎのうちの一緒に評価されるセグメントは、フレーム４５０内で直接的に連なってもよく、または一緒に評価されるセグメントＳＧ１～ＳＧｎの間に、セグメントＳＧ１～ＳＧｎの少なくとも１つの別のセグメントが存在していてもよい。さらに、セグメントを検証するため、セグメントＳＧ１～ＳＧｎの少なくとも１つのセグメントを複数回評価することができる。このような場合には、１つのセグメントが複数の参照値と次々に比較および評価される。したがってとりわけ１つのセグメントが検証のために４つの参照値で評価され得る。その代わりにまたはそれに加えて、４つのセグメントが検証のために１つずつの参照値で評価される。両方の挙げた特殊な例では全部で最大４回の検証が実施される。セグメントを検証するため、少なくとも１つのセグメントを複数回評価するためのほかの例はもちろん可能である。

フィルタリングのため、フィルタモジュール１８に、フレーム４５０の最初のセグメントＳＧ１～ＳＧｎが提供される。前述のようにこれは、例えばＣＡＮフレーム４５０の場合、識別子およびメッセージフォーマットを内包するフレームヘッダ（Ｈｅａｄｅｒ）ならびにデータフィールドの冒頭である。

図３によれば、フィルタモジュール１８は、第１のメモリブロック１８１、第２のメモリブロック１８２、チェックブロック１８３、選択ブロック１８４、および結果ブロック１８５を有する。第１のメモリブロック１８１内では複数のフィルタ命令１８１１～１８１５が保存されている。第２のメモリブロック１８２内では複数の参照データ１８２１～１８２２が保存されている。

参照データ１８２１～１８２２は別々のリスト内に提供されている。これらのリストの各々が、各フィルタ命令１８１１～１８１５によって使用され得る。参照データ１８２１～１８２２はそれぞれ、例えば３２ビットの参照値および３２ビットのマスクを有し得る。したがって参照データ１８２１～１８２２はそれぞれ、図３に破線で示しているように２つの部分から成り得る。参照値はマスクと同じビット数を有する。

フィルタ命令１８１１～１８１５は、チェックブロック１８３が、メッセージ４５またはそのフレーム４５０のどの情報をどの参照データ１８２１～１８２２と比較しなければならないかを定義する。それに加えてまたはその代わりに、フィルタ命令１８１１～１８１５は、チェックブロック１８３によって確定された比較結果が、結果ブロック１８５によってどのように論理的に総合結果に結びつけられるかまたは結びつけられ得るかを定義する。選択ブロック１８４は、チェックブロックのために、複数の参照データ１８２１～１８２２をフィルタ命令１８１１～１８１５に基づいて選択する。

フィルタモジュール１８のフィルタ方法は、フィルタ命令１８１１～１８１５を、参照データ１８２１～１８２２、とりわけその参照値から分離する。

図３に示されるように、フィルタ命令１８１１～１８１５の各々が、図３において破線で示しているように２つの命令部分を有する。それぞれのフィルタ命令１８１１～１８１５の第１の命令部分は、フレーム４５０の受入れチェックのための指示を内包し、第１の命令部分はチェックブロックによって実施される。それぞれのフィルタ命令１８１１～１８１５の第２の命令部分は、受け入れられたフレーム４５０の処理に関する指示を内包する。一般的には以下が当てはまる。

１つのフィルタ命令、例えばフィルタ命令１８１１はその第１の部分において、チェックブロック１８３に、フレーム４５０またはメッセージ４５の複数のセグメントＳＧ１～ＳＧｎをチェックするよう命令し得る。

１つのフィルタ命令、例えばフィルタ命令１８１２はその第１の部分において、セグメントＳＧ１～ＳＧｎのどのセグメントを、チェックブロック１８３内で参照データ１８２１、１８２２のどれと比較するべきか、およびその際に検証するかを定義する。

１つのフィルタ命令、例えばフィルタ命令１８１３はその第１の部分において、チェックブロック１８３が実行した比較の複数を論理的に相互に組み合わせるよう命令し得る。この組合せもチェックブロック１８３内で実行され得る。

１つのフィルタ命令はその第２の部分において、フレーム４５０またはメッセージ４５が受け入れられた場合に実行される命令を内包する。例えばフィルタ命令１８１１はその第２の部分において、チェックされたフレーム４５０またはメッセージ４５を、結果ブロック１８５内の所定のメモリ領域１８５１または１８５２に保存しなければならないという命令を内包し得る。この命令は、受け入れられたおよび／または受け入れられなかったフレーム４５０またはメッセージ４５に対して有効であり得る。別の例によれば、フィルタ命令１８１２はその第２の部分において、チェックされたフレーム４５０またはメッセージ４５をマーキングするための命令を有し得る。マーキングは、とりわけ、チェックされたフレーム４５０またはメッセージ４５の高い優先度を提示または意味し得る。マーキングは、とりわけ、チェックされたフレーム４５０またはメッセージ４５がブラックリスト（Ｂｌａｃｋ Ｌｉｓｔ）とも呼ばれる拒否リストに載っているフレーム４５０またはメッセージ４５であることを提示し得る。

したがってフィルタ命令１８１１～１８１５は、受け入れられたフレーム４５０またはメッセージ４５をどうしたらいいのかも定義する。受け入れられたフレーム４５０の処理に関する可能性は、例えばフレーム４５０の保存および／またはマーキングである。

図４は、フィルタモジュール１８によって実施されるフィルタ方法を示す。この方法が始まるとチェックモジュール１８３が第１のステップＳ１で、フレーム４５０またはメッセージ４５が受信されるかどうかをチェックする。ステップＳ１での答えがＹＥＳならば、このフローはステップＳ２に進む。

ステップＳ２ではチェックモジュール１８３が、フレーム４５０の受信中に、例えば最初の４つのセグメントＳＧ１～ＳＧ４が受信されたかどうかをチェックする。一般にチェックモジュール１８３は少なくとも２つのセグメントＳＧ１、ＳＧ２をチェックし得る。ステップＳ２での答えがＹＥＳならば、このフローはステップＳ３に進む。

ステップＳ３ではチェックモジュール１８３が、メモリブロック１８１、１８２および選択ブロック１８４を使用してアクセプタンスフィルタリングを実施する。このためにチェックブロック１８３は、メモリブロック１８１内のフィルタ命令１８１１～１８１５のリストを、これらのフィルタ命令１８１１～１８１５の中でセグメントＳＧ１～ＳＧ４を受け入れるフィルタ命令が見つかるまで一つずつチェックする。チェックブロック１８３が全部のリストを処理し終えても適合するフィルタ命令１８１１～１８１５が見つからなかった場合、チェックブロック１８３は、任意選択で代替的な命令をチェックおよび実行し得る。

ステップＳ３でのセグメントＳＧ１～ＳＧ４のチェックのために、メモリブロック１８２の参照データ１８２１、１８２２のための別々のリスト内で提供されているそれぞれの参照データ１８２１、１８２２が参照される。この参照データ１８２１、１８２２の各参照データは、目標値とも呼べる参照値およびマスクを有し、その両方が、セグメントＳＧ１～ＳＧｎの１つのビット幅と同じビット幅を有する。この場合「ビット幅」の概念は、すべてのセグメントＳＧ１～ＳＧｎが同数のビットを有すること、および個々のセグメントＳＧ１～ＳＧｎの長さが同じであることを含む。セグメントＳＧ１～ＳＧｎの各々が少なくとも２ビットを有する。例えばセグメントＳＧ１～ＳＧｎの各々が３２個のビット数を有する。

セグメントＳＧ１～ＳＧｎの各セグメントをチェックする場合、チェックブロック１８３は最初に、それぞれのセグメントＳＧ１～ＳＧｎと参照値または目標値とのビット単位の比較を実施する。その後、チェックブロック１８３は、結果ブロック１８５内でビット単位で結果をマスキングする。例えば、チェックブロック１８３は最初にセグメントＳＧ１の第１のビットと、関連する参照値とのビット単位の比較を実行する。続いてチェックブロック１８３はセグメントＳＧ１の第２のビットと、関連する参照値とのビット単位の比較を実行する。このような比較が、セグメントＳＧ１のすべてのほかのビットにも、セグメントＳＧ１の最後のビットと、関連する参照値との比較まで実行される。

単一の結果、とりわけ一致ｕｅか否かは、ステップＳ３でフィルタ命令１８１１～１８１５において論理的に解釈され、これは例えば以下のようである。
＊ セグメントと参照値または目標値とが一致の場合、単一の結果は受け入れられている。
＊ セグメントと参照値または目標値とが不一致の場合、単一の結果は受け入れられている。
＊ チェックが必要とされていない場合、単一の結果は受け入れられている。

チェックブロック１８３によってチェックされた１つのフィルタ命令１８１１～１８１５は、すべての単一の結果が受け入れられている場合に、フレーム４５０またはメッセージ４５を受け入れる。この場合にはフィルタ工程も終了する。したがってその時のフレーム４５０またはメッセージ４５のためにさらなるフィルタ命令１８１１～１８１５は処理されない。その後、このフローはステップＳ４に進む。

疑似コードとして、ステップＳ３でのフィルタモジュール１８のフィルタリングは以下のように表現され得る。
ｆｏｒ ｎ＝１ ｔｏ ４ ｄｏ
ｉｆ（（セグメント［ｎ］ＸＯＲ目標値［ｎ］）ＡＮＤ（ＮＯＴマスク［ｎ］））＝０ ｔｈｅｎ ／／一致
ｅｎｄ ｉｆ
ｅｎｄ ｆｏｒ

ステップＳ４では、フレーム４５０またはメッセージ４５が受け入れられているかどうかがチェックされる。任意選択で、フィルタ命令１８１１～１８１５がそれを要求する場合は、とりわけバス４０への通信および／またはアプリケーション１１の実行の割込み（Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ）が作動され得る。フレーム４５０またはメッセージ４５が受け入れられている場合、このフローはステップＳ５に進む。フレーム４５０またはメッセージ４５が受け入れられていない場合、このフローはステップＳ７に進む。

ステップＳ５では、受け入れられたフレーム４５０またはメッセージ４５が、とりわけ結果ブロック１８５に保存される。この場合、フレーム４５０またはメッセージ４５は、結果ブロック１８５内でさらなる情報４５５、詳しくは例えば以下の情報を補足される。

４５５＿１）フレーム４５０またはメッセージ４５をどこへ保存するべきか、これに関しては複数のメモリの選択が提供され得る。メモリの少なくとも１つは、最初に保存された要素が最初にメモリから再び取り出されるメモリ原理（Ｆｉｒｓｔ ｉｎ Ｆｉｒｓｔ Ｏｕｔ（ＦＩＦＯ））に基づくメモリキューであり得る。

４５５＿２）フレーム４５０またはメッセージ４５がどのフィルタ命令１８１１～１８１５を満たしたか、またはどれに適合したか。言い換えれば、フィルタインデックスが作成される。

４５５＿３）満たされたフィルタ命令１８１１～１８１５によって制御されるフレーム４５０またはメッセージ４５のマーキング、とりわけ優先度（高いもしくは中くらいもしくは低い）または危険度（ブラックリスト（Ｂｌａｃｋ Ｌｉｓｔ））。
その後、このフローはステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、結果ブロック１８５がフレーム４５０またはメッセージ４５をアプリケーション１１へ転送する。これによりアプリケーション１１は、任意選択で時間的遅延なくまたはすぐに、フレーム４５０またはメッセージ４５に内包されているペイロードを使用し得る。その後、このフローはステップＳ１に戻る。

ステップＳ７では、受け入れられなかったフレーム４５０またはメッセージ４５が拒否される。つまり結果ブロック１８５はフレーム４５０またはメッセージ４５をアプリケーション１１へ転送しない。その後、このフローはステップＳ１に戻る。

この方法は、加入者局１０またはフィルタモジュール１８をオフにすると終了する。
前述の方法は、疑似コードにより例えば以下のように記述され得る。
アクセプタンスフィルタリングプログラムを開始
メッセージの受信を待機
セグメント４が受信されるまで待機
すべてのフィルタ命令のために繰り返す
メモリからフィルタ命令を読み出す
すべてのセグメント１．．４のために繰り返す ／／セグメントのシーケンシャルチェック
このセグメントのチェックがフィルタ命令によって要求されている場合
メモリから相応の参照データを読み出す
ｘ＝セグメント［ｎ］ＸＯＲ参照データ．目標値 ／／ビット単位の比較
ｘ＝ｘＡＮＤ（ＮＯＴ参照データ．マスク） ／／ビット単位のマスキング
ｕｅ［ｎ］＝真（ｘ＝０の場合）、さもなくば偽 ／／ｕｅ＝一致
フィルタ命令が結果の反転を要求する場合
ｕｅ［ｎ］＝ＮＯＴ ｕｅ［ｎ］
さもなくばｕｅ［ｎ］＝真
ｕｅ＝ｕｅ［１］ ＡＮＤ ｕｅ［２］ ＡＮＤ ｕｅ［３］ ＡＮＤ ｕｅ［４］ ／／すべてのセグメントで一致が確定
ｕｅ＝偽の場合、その後、次のフィルタ命令をチェック
ｕｅ＝偽の場合 ／／適合するフィルタ命令は見つからなかった？
メモリから代替的なフィルタ命令を読み出す ／／セグメントのチェックなし、命令のみ
／／命令を実行
フィルタ命令がそれを要求する場合は割込みを作動
フィルタ命令に基づきメッセージ内の情報を補足
フィルタインデックス
ブラックリストに載っている
フィルタ命令がそれを要求する場合はメッセージを転送
アクセプタンスフィルタリングプログラムの終了

第２の例示的実施形態によれば、セグメントＳＧ１～ＳＧｎは、図２の例で示されるようにすべてが同じ長さではない。その代わりにこの例示的実施形態では、セグメントＳＧ１～ＳＧｎの少なくとも１つのセグメントが、セグメントＳＧ１～ＳＧｎのほかのセグメントとは違う長さを有する。

この場合、例えば１つのセグメントのある特定の区間だけが、別の１つのセグメント全体またはとりわけ参照値と比較され得る。その代わりに、１つのセグメントの所定の区間だけが別の１つのセグメントの所定の区間またはとりわけ参照値と比較され得る。とりわけ、アービトレーションフィールド内のセグメントＳＧ１の冒頭はデータフィールドのセグメントＳＧ３と比較され得、かつ／またはセグメントＳＧ１の末尾はデータフィールドのセグメントＳＧ４と比較される。セグメントＳＧ１～ＳＧｎの一区間を比較するための任意のほかのバリエーションが可能である。

その他の点では、第２の例示的実施形態でのバスシステム１の機能方式は、上で第１の例示的実施形態に関して述べた機能方式と同じである。

バスシステム１の加入者局１０、２０、３０およびそこで実行される方法のすべての前述の形態は、単独でまたはすべての可能な組合せにおいて使用され得る。とりわけ、前述の例示的実施形態および／またはその変形形態のすべての特徴が、任意に組み合わされ得る。それに加えてまたはその代わりに、とりわけ以下の変形形態が考えられる。

たとえ本発明が上でＣＡＮバスシステムの例に関して説明されているとしても、本発明は、バス４０からのデータのためのアクセプタンスフィルタリングが実施されるあらゆる通信ネットワークおよび／または通信方法で用いられ得る。とりわけ、本発明はその他のシリアル通信ネットワーク、例えばイーサネットおよび／または１００Ｂａｓｅ－Ｔ１イーサネット、フィールドバスシステムなどの開発の際に用いられ得る。

とりわけ、例示的実施形態に基づくバスシステム１は、データを２つの異なるビットレートでシリアル伝送可能な通信ネットワークであり得る。ただし、このバスシステム１では少なくとも特定の期間中は１つの共通のチャネル上への１つの加入者局１０、２０、３０の排他的な衝突のないアクセスが保証されているということは、必ずしも前提条件ではないが有利である。

例示的実施形態のバスシステム１内の加入者局１０、２０、３０の数および構成は任意である。とりわけ、バスシステム１内の加入者局２０は省いてもよい。バスシステム１内に加入者局１０または３０の１つまたは複数が存在していてよい。バスシステム１内のすべての加入者局が同じように構成されており、つまり加入者局１０だけまたは加入者局３０だけが存在していることが考えられる。

１ （シリアル）バスシステム
１０；２０；３０ 加入者局
１１；２１；３１ アプリケーション
１３；２３；３３ タスク
１７；２７；３７ 送信／受信機構
１８；２８；３８ フィルタモジュール
１８１ 第１のメモリブロック
１８１１～１８１５ フィルタ命令
１８２ 第２のメモリブロック
１８２１～１８２２ 参照データ
１８３ チェックブロック
４０ バス
４５；４６ メッセージ
４５０ フレーム
４５１ 第１の通信フェーズ
４５２ 第２の通信フェーズ
４５５ 所定の情報
ＳＧ１～ＳＧｎ セグメント
Ｓ２ シリアル受信するステップ
Ｓ３ フィルタリングするステップ

Claims (14)

1. シリアルバスシステム（１）のための加入者局（１０；２０；３０）であって、
   タスク（１３；２３；３３）を実行するためのアプリケーション（１１；２１；３１）と、
   バスシステム（１）の加入者局（１０；２０；３０）が相互にメッセージ（４５；４６）を交換する前記バスシステム（１）のバス（４０）からメッセージ（４５；４６）をフレーム（４５０）の形態でシリアル受信するための送信／受信機構（１７；２７；３７）と、
   前記受信したフレーム（４５０）をフィルタリングするためのフィルタモジュール（１８；２８；３８）とを有し、
   前記フィルタモジュール（１８；２８；３８）がフィルタリングのため、前記受信したフレーム（４５０）を前記アプリケーション（１１；２１；３１）へ転送するべきか否かを決定するために前記フレーム（４５０）の少なくとも２つの異なるセグメント（ＳＧ１～ＳＧｎ）を別々にチェックするよう構成されている、加入者局（１０；２０；３０）。
2. 請求項１に記載の加入者局（１０；２０；３０）であって、
   前記フィルタモジュール（１８；２８；３８）が、前記フレーム（４５０）の前記少なくとも２つの異なるセグメント（ＳＧ１～ＳＧｎ）を、フィルタ命令（１８１１～１８１５）に基づいて参照データ（１８２１～１８２２）と比較してチェックするよう構成されており、
   前記フィルタモジュール（１８；２８；３８）が、前記参照データ（１８２１～１８２２）を複数のフィルタ命令（１８１１～１８１５）のために再使用するよう構成されている、
   加入者局（１０；２０；３０）。
3. 請求項１または２に記載の加入者局（１０；２０；３０）であって、前記フィルタモジュール（１８；２８；３８）が、
   前記受信したフレーム（４５０）の前記少なくとも２つの異なるセグメント（ＳＧ１～ＳＧｎ）をフィルタリングするためのフィルタ命令（１８１１～１８１５）を保存するための第１のメモリブロック（１８１）と、
   前記受信したフレーム（４５０）の前記２つの異なるセグメントの少なくとも１つ（ＳＧ１～ＳＧｎ）と比較するための参照データ（１８２１～１８２２）を保存するための第２のメモリブロック（１８２）と、
   前記受信したフレーム（４５０）を前記アプリケーション（１１；２１；３１）へ転送するか否かを決定するために前記参照データ（１８２１～１８２２）を考慮して前記フィルタ命令（１８１１～１８１５）をチェックするためのチェックブロック（１８３）とを有する、加入者局（１０；２０；３０）。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の加入者局（１０；２０；３０）であって、前記フィルタ命令（１８１１～１８１５）が、前記受信したフレーム（４５０）のどのセグメント（ＳＧ１～ＳＧｎ）をどの参照データ（１８２１～１８２２）と比較するべきかを定義する、加入者局（１０；２０；３０）。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の加入者局（１０；２０；３０）であって、前記フィルタ命令（１８１１～１８１５）が、比較結果をどのように論理的に総合結果に結びつけるかを定義する、加入者局（１０；２０；３０）。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の加入者局（１０；２０；３０）であって、前記フィルタ命令の１つ（１８１１～１８１５）が、
   どの受信したフレーム（４５０）を受け入れるべきかを指示する少なくとも１つの第１の命令と、
   受け入れられたフレーム（４５０）で何を実行するべきかを指示する少なくとも１つの第２の命令とを有する、加入者局（１０；２０；３０）。
7. 請求項６に記載の加入者局（１０；２０；３０）であって、
   前記少なくとも１つの第２の命令が、前記受信されて受け入れられたフレーム（４５０）をどのメモリ領域に保存するべきかを指示し、かつ／または
   前記少なくとも１つの第２の命令が、前記受信したフレーム（４５０）にマーキングするべきであることおよびどのようにするべきかを指示する、加入者局（１０；２０；３０）。
8. 請求項６または７に記載の加入者局（１０；２０；３０）であって、前記フィルタモジュール（１８；２８；３８）が、さらに、受信されて受け入れられたフレーム（４５０）に、行われた前記フィルタリングについての通知を含む所定の情報（４５５）を付加するように構成されている、加入者局（１０；２０；３０）。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の加入者局（１０；２０；３０）であって、前記参照データ（１８２１～１８２２）が、
   前記セグメントの少なくとも１つ（ＳＧ１～ＳＧｎ）と比較するために規定された参照値と、
   参照値と前記セグメント（ＳＧ１～ＳＧｎ）とのビット単位の比較に基づいて比較結果をビット単位でマスキングするマスクとを有し、
   前記参照値および前記マスクがそれぞれ前記セグメント（ＳＧ１～ＳＧｎ）と同じビット幅を有する、加入者局（１０；２０；３０）。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の加入者局（１０；２０；３０）であって、すべてのセグメント（ＳＧ１～ＳＧｎ）が同じビット幅を有する、加入者局（１０；２０；３０）。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の加入者局（１０；２０；３０）であって、前記セグメントの少なくとも１つ（ＳＧ１～ＳＧｎ）が、少なくとも１つの別のセグメント（ＳＧ１～ＳＧｎ）とは違うビット幅を有する、加入者局（１０；２０；３０）。
12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の加入者局（１０；３０）であって、
    前記メッセージ（４５）のために構成される前記フレーム（４５０）が、ＣＡＮ ＦＤと互換性があるように構成されており、かつ
    前記フレーム（４５０）の第１の通信フェーズ（４５１）では、前記バスシステム（１）の前記加入者局（１０、２０、３０）のどれが、次の第２の通信フェーズ（４５２）において前記バス（４０）への少なくとも一時的に排他的で衝突のないアクセスを獲得するかがネゴシエーションにより決定される、加入者局（１０；３０）。
13. １つのバス（４０）および
    前記バス（４０）を介して相互にシリアル通信できるよう互いに接続されている少なくとも２つの加入者局（１０；２０；３０）を備え、前記加入者局（１０；２０；３０）の少なくとも１つの加入者局（１０；３０）が、請求項１から１２のいずれか１項に記載の加入者局（１０；３０）である、バスシステム（１）。
14. シリアルバスシステム（１）における通信のための方法であって、タスク（１３；２３；３３）を実行するためのアプリケーション（１１；２１；３１）および送信／受信機構（１７；２７；３７）を有する、前記バスシステム（１）の加入者局（１０；３０）によって実行され、
    前記送信／受信機構（１７；２７；３７）により、前記バスシステム（１）の加入者局（１０；２０；３０）が互いにメッセージ（４５；４６）を交換する前記バスシステム（１）のバス（４０）からのメッセージ（４５；４６）をフレーム（４５０）の形態でシリアル受信するステップ（Ｓ２）と、
    前記受信したフレーム（４５０）をフィルタモジュール（１８；２８；３８）によってフィルタリングするステップ（Ｓ３）とを有し、
    前記フィルタモジュール（１８；２８；３８）が前記フィルタリングのステップ（Ｓ３）の際、前記受信したフレーム（４５０）を前記アプリケーション（１１；２１；３１）へ転送するか否かを決定するために前記フレーム（４５０）の少なくとも２つの異なるセグメント（ＳＧ１～ＳＧｎ）を別々にチェックする、方法。
    

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