ES2970372T3 - Protocolo de propagación de comandos de baja latencia - Google Patents

Abstract

La presente invención está dirigida a una disposición de sistema y un método que permite el funcionamiento de unidades a prueba de fallos y con un comportamiento de baja latencia. Las enseñanzas sugieren un protocolo específico que permite conmutar y encaminar paquetes para direccionar y controlar diodos emisores de luz y leer sensores. La información se distribuye según requisitos muy específicos de la topología subyacente y el dominio de aplicación. El sector del automóvil plantea requisitos muy restrictivos, especialmente cuando se trata de dispositivos relevantes para la seguridad. Dado que los diodos emisores de luz y los sensores pueden afectar la confiabilidad de las características de seguridad en un vehículo, se deben proporcionar enfoques especializados que consideren tanto los requisitos como la confiabilidad en tiempo real. Una de las ventajas proporcionadas es que, por ejemplo, un dispositivo derivado puede cambiar su modo de funcionamiento sin un comando explícito pero, en general, un comando puede proporcionar una condición de expiración de un modo después de la cual el modo vuelve a su modo anterior. Una condición de caducidad de este tipo puede ser la recepción de un número predefinido de eventos de red específicos. Además, se propone un producto de programa informático que comprende comandos de control que ejecutan el método o hacen funcionar el dispositivo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Protocolo de propagación de comandos de baja latencia

La presente invención está dirigida a una disposición de sistema y a un método que permite el funcionamiento de unidades de una manera a prueba de fallos y con un comportamiento de baja latencia. Las enseñanzas sugieren un protocolo específico que permite la conmutación y el encaminamiento de datagramas y/o tramas para controlar diodos emisores de luz y sensores de lectura. La información se distribuye según unos requisitos muy específicos de la topología subyacente y del dominio de aplicación. El sector automotriz impone requisitos muy restrictivos, especialmente en lo que respecta a dispositivos relevantes para la seguridad. Como los diodos emisores de luz y los sensores pueden afectar a la fiabilidad de las características de seguridad de un vehículo, hay que proporcionar enfoques especializados que consideren tanto los requisitos como la fiabilidad en tiempo real. Una de las ventajas aportadas es que, por ejemplo, un dispositivo de rama puede cambiar su modo de funcionamiento sin un comando explícito, pero, por lo general, un comando puede proporcionar una condición de vencimiento de un modo, tras lo cual el modo vuelve a su modo anterior. Un condición de vencimiento de este tipo puede ser la recepción de un número predefinido de eventos de red específicos. Además, se propone un producto de programa informático que comprende unos comandos de control que llevan a cabo el método o hacen funcionar el dispositivo. El documento DE 10 2019.002.119 A1 (INOVA SEMICONDUCTORS GMBH), del 19 de marzo de 2020 (2020-03-19), se refiere a un método para accionar unas unidades de ejecución y a una disposición de sistema correspondientemente configurada.

En el documento WO2020/052.801 A1 se muestra una disposición de sistema para el control tolerante a los fallos y electromagnéticamente compatible de una pluralidad de unidades de ejecución.

En el documento WO2020/052.802 A1 se muestra un dispositivo de mando de línea que permite en, por ejemplo, una disposición de sistema para controlar unas unidades de ejecución, seleccionar una primera o segunda ruta de comunicación para que haya un flujo de datos adicional con poco esfuerzo técnico. Es más, el dispositivo de mando de línea según la invención es particularmente tolerante a los fallos y apto, entre otras cosas, para usarse en un automóvil.

En el documento WO2020/052.806 A1 se muestra un dispositivo de mando de línea que permite en, por ejemplo, una disposición de sistema para controlar unas unidades de ejecución, seleccionar una primera o segunda ruta de comunicación para que haya un flujo de datos adicional con poca complejidad técnica. Además, el dispositivo de mando de línea propuesto es particularmente tolerante a los fallos y apto, entre otras cosas, para usarse en un automóvil.

Las soluciones de bus de campo actuales, tales como estándares de comunicación con buses CAN o LIN tales como I2C o SPI, no satisfacen los requisitos de una red de comunicación para (muchos) LED dinámicamente controlados en combinación con sensores y sondas. Un bus LIN con una velocidad binaria de 20 Kbit/s es demasiado lento como para crear efectos dinámicos de iluminación con LED. Además, el número máximo de 16 clientes es demasiado pequeño como para satisfacer los requisitos actuales de un sistema de comunicación de interior. Un bus CAN ofrece, con 2-4 Mbit/s, un ancho de banda mucho mayor, pero tiene una capacidad multifuncional con el arbitraje necesario para una distribución determinista de datos, y, por tanto, esto hace que los efectos dinámicos y, especialmente, la sincronización de los efectos dinámicos de iluminación sean imposibles. De nuevo, el número máximo de clientes admitidos, 64, es demasiado bajo. Además, la complejidad de los nodos CAN individuales es demasiado grande, lo que da lugar a costes inadmisibles.

I2C es una tecnología de comunicación que se ha diseñado para la conexión en serie de componentes semiconductores en una PCB. De nuevo, la velocidad binaria típica de 400 Kbit/s es demasiado baja como para poder crear efectos dinámicos de iluminación. Debido a la señalización de un solo extremo, este bus es demasiado susceptible a las interferencias cuando se transmite por cables.

SPI es también una tecnología de comunicación que ha sido diseñada para la conexión en serie de componentes semiconductores a nivel de PCB. Sin embargo, el número de clientes aumenta debido a la arquitectura de registro con desplazamiento, lo que se traduce en latencias completamente inadmisibles.

La tecnología Ethernet es perfectamente adecuada en términos de ancho de banda y de número de clientes admitidos, pero es demasiado compleja como para implementarse en cualquier dispositivo LED, sensor o pulsador. Además, la tecnología Ethernet no puede lograr la gran inmunidad a las interferencias requerida sin poner una bobina de coque de modo común adicional en la interfaz de cable.

El interior de un vehículo como un todo representa la interfaz hombre-máquina HMI con el vehículo. Además de elementos de control muy conocidos como el volante de conducción, el freno y el acelerador para controlar el vehículo, las pantallas, los interruptores, los botones, las luces indicadoras y los diodos emisores de luz (LED) hacen realidad una compleja HMI para configurar y personalizar el vehículo, pero también para comunicarse con los sistemas de asistencia al conductor o para advertirle.

Desde que surgió el primer vehículo, esta HMI en su conjunto ha ido creciendo continuamente en funcionalidad y diversidad con respecto a la realización de sus elementos.

Debido a la variable disponibilidad de tecnología, pero también a las funciones que se van desarrollando continuamente, se ha creado una mezcla de elementos hápticos, tales como botones, interruptores y “ soluciones táctiles” , y de elementos visuales, tales como luces o pantallas indicadoras y de advertencia y elementos de iluminación dinámica.

Un gran número de estos elementos tiene controles individuales que cuentan con una gran diversidad de protocolos, que a menudo se circunscriben a una única unidad funcional. Esto se debe sencillamente a las tecnologías que están disponibles en el momento de la creación. Así que la HMI de vehículo es actualmente un batiburrillo de distintos elementos que prácticamente no pueden interactuar los unos con los otros.

Hoy en día, el interior de un vehículo representa una HMI que es extremadamente compleja, lo que afecta plenamente al conductor, el cual debe manejarla además de realizar la tarea propiamente dicha de controlar el vehículo. A menudo se satura al conductor a expensas de la seguridad de conducción.

Un concepto HMI transversal que evalúe y dosifique la información según la situación o que posiblemente la transmita al conductor de una manera muy penetrante, aunando todas las posibilidades tecnológicas en un sistema completo, tales como pantallas y LED para visualizar información y posibilitar una comunicación gestual sin contacto o incluso un reconocimiento de voz para controlar las acciones, no solo es fundamental para conducir con seguridad, sino también para el bienestar del conductor y de los pasajeros en general.

Esto requiere un sistema de comunicación personalizado que combine elementos de visualización, sensores y elementos hápticos en una red de comunicación y permita, por tanto, el control coordinado de los mismos.

La red debe ser capaz de accionar dinámicamente grandes cantidades (desde muchos cientos hasta miles) de LED síncronamente y con la menor latencia posible. Los LED pueden ser LED blancos o de color. Es más, hay que controlar y leer un número limitado (menos de 50) de elementos sensores. Además, habría que reconocer con la menor latencia posible un número limitado (< 50) de elementos hápticos tales como botones e interruptores (tiempo de reacción < 100 ms).

Por consiguiente, la presente invención tiene por objeto proporcionar una disposición de sistema mejorada que permita una propagación de comandos en tiempo real y a prueba de fallos por toda una arquitectura de hardware especializada. La presente invención tiene también por objeto proponer una unidad de mando de línea para usarse en la disposición de sistema propuesta y un método para proporcionar o hacer funcionar la disposición de sistema propuesta. Además, se va a proponer un producto de programa informático que comprende unos comandos de control y que lleva a cabo el método o hace funcionar la disposición de sistema.

El objeto se consigue gracias a las características de las reivindicaciones independientes. En las reivindicaciones dependientes se especifican otras realizaciones ventajosas.

En consecuencia, se sugiere una disposición de sistema para usarse en un automóvil para una propagación de comandos de baja latencia y a prueba de fallos que permite un accionamiento dirigido de cada uno de una pluralidad de dispositivos cliente en tiempo real, que comprende un dispositivo iniciador que está dispuesto para generar e iniciar unos comandos; una serie de dispositivos de rama que están acoplados comunicativamente al dispositivo iniciador a través de un puerto de lado de iniciador, estando la serie de dispositivos de rama comunicativamente conectada usando un medio de transmisión; estando la pluralidad de dispositivos cliente segmentada en una pluralidad de ramas en serie, estando cada uno de al menos dos dispositivos cliente a lo largo de una línea de datos de tipo rama respectivamente conectado a un dispositivo de rama, caracterizada por que cada dispositivo de rama proporciona directamente unos comandos generados e iniciados por el dispositivo iniciador a, respectivamente, un primer dispositivo cliente que usa un puerto de lado de cliente de, respectivamente, una rama que se conecta al dispositivo de rama según un modo configurado, en la que el comando se propaga además al al menos otro dispositivo cliente a través del puerto de lado de cliente del respectivo dispositivo de rama, estando el modo configurado como una función del comando generado y/o según un número de eventos de atención al enlace recibidos. Los al menos dos dispositivos cliente no necesitan estar presentes necesariamente en cualquier rama. Puede también que haya ramas vacías.

Así pues, se sugiere una disposición de sistema para usarse en un automóvil para una propagación de comandos de baja latencia y a prueba de fallos que aporte la ventaja de que el modo de propagación sea configurado por el comando y/o, después, según un número de eventos de atención al enlace recibidos. Por lo tanto, existe la posibilidad de establecer el modo directamente usando el comando o de especificar un criterio alternativo según el cual el modo o estado vuelva al modo anterior o pase a otro modo especificado. Así pues, no hay que transmitir ninguna otra instrucción de conmutación. Esto es especialmente ventajoso en caso de que se pierda la conexión y, además, es rápido de implementar.

Permitir un accionamiento dirigido de cada uno de una pluralidad de dispositivos cliente en tiempo real tiene como objetivo el direccionamiento de los dispositivos de rama y, especialmente, de los dispositivos cliente. Los comandos se transmiten a través de los dispositivos de rama a los dispositivos cliente, en los que se desencadenan acciones. Las acciones pueden comprender leer un sensor o establecer un color RGB. Además, puede realizarse una exploración de entidades conectadas con una asignación de direcciones.

Un dispositivo iniciador está dispuesto para generar e iniciar unos comandos que pueden hacer funcionar un microcontrolador y, por tanto, representa la entidad activa en la arquitectura que direcciona los dispositivos de rama y, por tanto, los dispositivos cliente. El dispositivo iniciador está conectado al primer dispositivo de rama y se comunica indirectamente con las entidades adicionales a través del mismo.

Una serie de dispositivos de rama están acoplados comunicativamente al dispositivo iniciador a través de un puerto de lado de iniciador del primer dispositivo de rama, mientras que la serie de dispositivos de rama se conectan comunicativamente usando un medio de transmisión. Los dispositivos de rama se acoplan usando su puerto de lado de iniciador y su puerto de lado de extensión. Se conectan en serie. La pluralidad de dispositivos cliente está segmentada en una pluralidad de ramas en serie cada uno de al menos dos dispositivos cliente a lo largo de una línea de datos de tipo rama, estando cada rama respectivamente conectada a un dispositivo de rama. Una rama también puede denominarse cadena secundaria. El número de dispositivos cliente puede ser de hasta varios miles, todos los cuales están organizados en su respectiva rama.

Cada dispositivo de rama proporciona directamente unos comandos generados e iniciados por el dispositivo iniciador a, respectivamente, un primer dispositivo cliente usando un puerto de lado de cliente de, respectivamente, una rama que se conecta al dispositivo de rama según un modo configurado. El modo configurado indica cómo se transmiten los paquetes. Pueden transmitirse en modo de conmutación o en modo de encaminamiento. Modo de conmutación significa que, entre puertos por pares, los paquetes pasan sin analizarse o procesarse. Encaminamiento significa que estos paquetes al menos se analizan, lo que significa que se comprueba la dirección, si la hay, que se comprueba la instrucción junto con los parámetros y que, potencialmente, se realiza un procesamiento. Resumiendo, esta conmutación puede denominarse comunicación sin realización de etapas de procesamiento o realización de etapas de procesamiento solo después de la comunicación, mientras que, en el encaminamiento, las etapas de procesamiento se ejecutan antes de comunicar el datagrama, la trama o el comando.

En general, un paquete también puede denominarse datagrama, y estos términos pueden usarse indistintamente.

El comando o paquete se propaga aún más hasta al menos otro dispositivo cliente a través del puerto de lado de cliente del respectivo dispositivo de rama y, por tanto, se distribuye a lo largo de la rama. Que el modo esté configurado como una función del comando generado y/o según un número de eventos de atención al enlace recibidos determina qué modo o estado se implementa. Esto afecta a la función de conmutación y/o a la función de encaminamiento. Un modo puede determinar que un primer par de partes se direccione usando un modo de conmutación, mientras que los paquetes en una ruta de otro par de partes pueden encaminarse. Por lo tanto, un modo puede manejar ambos modos al mismo tiempo, pero entre distintos pares de puertos. En general, un puerto puede denominarse interfaz.

La función básica de una red según la invención es controlar dinámicamente grandes cantidades (desde muchos cientos hasta miles) de LED síncronamente y con la menor latencia posible. Los LED pueden ser LED blancos o de color. Es más, hay que controlar y leer un número limitado (menos de 50) de elementos sensores. Además, habría que reconocer con la menor latencia posible un número limitado (< 50) de elementos hápticos tales como botones e interruptores (tiempo de reacción < 100 ms).

En este contexto general, tiempo real se refiere al hecho de que el ojo humano no detectará o percibirá ningún retardo. Por lo tanto, el ojo no armado concebirá las acciones en tiempo real como si sucedieran en el momento. Esto significa que, en términos de percepción humana, no habrá ningún retardo en la propagación y/o ejecución del comando, mientras que, desde un punto de vista técnico, se producirá un retardo no deseado debido a los tiempos de latencia. Resumiendo esto: habría que reconocer un número limitado (< 50) de elementos hápticos tales como botones e interruptores con la menor latencia posible (tiempo de reacción < 500 ms, aunque es preferible un tiempo de reacción < 100 ms). Según la topología y la arquitectura sugeridas según un aspecto de la presente invención, para cualquier LED se consigue un tiempo de reacción < 500 ms, aunque sea preferible un tiempo de reacción < 100 ms. Los tiempos de reacción se refieren a la transmisión de un comando de la unidad iniciadora o, para abreviar, iniciador a la unidad de destino, a saber, el LED, el sensor, la unidad cliente, el dispositivo de rama o un componente similar.

Una red según la invención puede consistir en unos nodos individuales dispuestos en una topología punto a punto. Un nodo pertenece a exactamente uno de los tres tipos de nodo siguientes:

• Dispositivo iniciador

• Dispositivo de rama

• Dispositivo cliente

Cada red según la invención tiene exactamente un dispositivo iniciador -normalmente, un microcontrolador o una FPGA-. El dispositivo iniciador está conectado a una cadena de dispositivos de rama conectados. El medio de transmisión entre los dispositivos de rama será unos cables UTP de par trenzado no apantallados. A cada dispositivo de rama se le puede unir otra cadena de dispositivos cliente conectados. La estructura de un dispositivo de rama y sus dispositivos cliente forma una rama. Los representantes de los dispositivos cliente se basan normalmente en el chip Bare Die INLC100D de ISELED. Un conjunto de este chip y unos LED forma un sistema en un paquete para soluciones de iluminación integradas. El dispositivo independiente sin LED integrados se llama INLC10AQ y funciona únicamente como dispositivo transceptor.

En aplicaciones futuras, también será posible utilizar sensores o elementos hápticos con una interfaz ISELED integrada como dispositivo cliente. El iniciador de una red inicia unas transacciones que se proporcionan en la API.

Según un aspecto de la presente invención, el modo está configurado al menos entre unos puertos de comunicación por pares de cada dispositivo de rama, comprendiendo los puertos de comunicación un puerto de lado de iniciador, un puerto de lado de cliente y/o un puerto de lado de extensión. Esto aporta la ventaja de que los puertos por pares pueden manejarse de manera independiente y que, por tanto, la conmutación y el encaminamiento pueden realizarse al mismo tiempo, pero con distintos pares de puertos, lo que permite el manejo de distintos modos de propagación.

Según otro aspecto de la presente invención, los eventos de atención al enlace recibidos están formados por al menos un evento de sincronización de trama decodificado, al menos un comando, al menos una trama aguas abajo, al menos una trama aguas arriba, al menos un mensaje recibido, al menos un comando ejecutado y/o al menos una instrucción. Esto aporta la ventaja de que los criterios de conmutación pueden definirse usando varios tipos de paquetes de comunicación. Así pues, puede observarse el tráfico de red y, tras satisfacerse ciertos criterios, el modo se cambia.

Según otro aspecto de la presente invención, el número de eventos de atención al enlace recibidos está especificado por el comando generado o por un umbral predefinido. Esto aporta la ventaja de que el límite de eventos alcanzados puede ser transmitido por el dispositivo iniciador y puede ser definido por el protocolo, que especifica un límite superior de eventos recibidos, de modo que se cambia el modo. El umbral puede definirse en el comando.

Según un aspecto de la presente invención, cada comando generado comprende unos datos de sincronización de trama que están dispuestos para indicar un inicio de trama. Esto aporta la ventaja de que los eventos de atención al enlace recibidos pueden detectarse fácilmente contando los datos de sincronización de trama recibidos. Como cada comando comprende datos de sincronización de trama, el número de comandos es igual al número de tramas de datos de sincronización de trama.

Según otro aspecto de la presente invención, un modo especifica una conmutación, un encaminamiento, un análisis y/o una transmisión de paquetes entre puertos por pares. Esto aporta la ventaja de que se puede implementar un protocolo que combine varias acciones en un modo respectivamente.

Según otro aspecto de la presente invención, cada dispositivo de rama se hace funcionar según un protocolo, que es implementado por el dispositivo iniciador especificando unas reglas, según las cuales, cada dispositivo de rama se hace funcionar en un estado de entre un número de estados. Esto aporta la ventaja de que pueden proporcionarse unos estados según unas reglas predefinidas que pueden diseñarse usando datos obtenidos empíricamente. La invención se adapta a la arquitectura de hardware subyacente y permite un flujo de control eficiente.

Según un aspecto de la presente invención, al menos un dispositivo de rama se hace funcionar en un estado en el que dicho dispositivo realiza unas operaciones relevantes para la red y realiza unas funciones específicas de dispositivo, realizando el dispositivo de rama unas operaciones de conmutación o de encaminamiento en puertos por pares según el modo configurado. Esto aporta la ventaja de que se pueden combinar el encaminamiento y la conmutación. Los modos y estados indicados anteriormente se identifican empíricamente y abarcan todos los aspectos de gestión de red que se requieren en el escenario actual de la automoción.

Según otro aspecto de la presente invención, los dispositivos cliente son implementados por unos diodos emisores de luz y/o sensores y son direccionables por rama por el respectivo dispositivo de rama que reenvía comandos procedentes del dispositivo iniciador. Esto aporta la ventaja de que pueden proporcionarse infraestructuras especializadas para hacer funcionar los componentes. La invención reconoce que el protocolo sugerido es muy indicado para componentes que normalmente se aplican en grandes cantidades y se conectan en serie.

Según otro aspecto de la presente invención, en caso de una pérdida de tensión, una pérdida de corriente o un comportamiento no definido del dispositivo de rama, un puerto de entrada deja pasar paquetes entrantes hasta un puerto de salida sin que se realicen otras etapas de procesamiento, análisis, encaminamiento o conmutación. Esto aporta la ventaja de que el dispositivo de rama se vuelve transparente o técnicamente invisible a otros dispositivos de rama, y los paquetes simplemente pasan sin procesarse. De esta manera, únicamente no se pueden direccionar los dispositivos cliente que están directamente conectados al dispositivo de rama fallido. Todavía pueden hacerse funcionar los dispositivos cliente de otros dispositivos de rama.

Según un aspecto de la presente invención, la línea de datos de tipo de rama está dispuesta en una placa de circuito impreso y/o conecta placas de circuito impreso. Esto aporta la ventaja de que se proporcionan distintas técnicas de implementación, que incluso pueden combinarse.

Según otro aspecto de la presente invención, el medio de transmisión comprende, respectivamente, un cable de par trenzado no apantallado entre unos dispositivos de rama por pares o un único cable de par trenzado no apantallado a lo largo del cual están dispuestos todos los dispositivos de rama. Esto aporta la ventaja de que se proporcionan distintas técnicas de implementación, que incluso pueden combinarse. Se ocupan de las características de transmisión específicas y son fáciles de implementar.

El objeto también es resuelto por un método para usarse en un automóvil para una propagación de comandos de baja latencia y a prueba de fallos que permite un accionamiento dirigido de cada uno de una pluralidad de dispositivos cliente en tiempo real, que comprende hacer funcionar un dispositivo iniciador que está dispuesto para generar e iniciar unos comandos; hacer funcionar una serie de dispositivos de rama que están acoplados comunicativamente al dispositivo iniciador a través de un puerto de lado de iniciador, estando la serie de dispositivos de rama comunicativamente conectada usando un medio de transmisión; hacer funcionar la pluralidad de dispositivos cliente que está segmentada en una pluralidad de ramas en serie, estando cada uno de al menos dos dispositivos cliente a lo largo de una línea de datos de tipo rama respectivamente conectado a un dispositivo de rama, caracterizado por que cada dispositivo de rama proporciona directamente unos comandos generados e iniciados por el dispositivo iniciador a, respectivamente, un primer dispositivo cliente que usa un puerto de lado de cliente de, respectivamente, una rama que se conecta al dispositivo de rama según un modo configurado, en el que el comando se propaga además al al menos un dispositivo cliente adicional a través del puerto de lado de cliente del respectivo dispositivo de rama, estando el modo configurado como una función del comando generado y/o según un número de eventos de atención al enlace recibidos.

El objeto también es resuelto por un producto de programa informático que comprende unas instrucciones para hacer que la disposición ejecute las etapas del método, así como por un medio legible por ordenador que tiene almacenado el programa informático en el mismo.

Es especialmente ventajoso que el método, tal y como se ha sugerido anteriormente, se pueda ejecutar usando unas características estructurales del dispositivo sugerido y de la unidad de control. Por consiguiente, el método enseña unas etapas que están dispuestas para hacer funcionar el dispositivo sugerido. Es más, el dispositivo comprende unas características estructurales que permiten la realización del método sugerido. Además, se sugieren un programa informático y un producto de programa informático, respectivamente, que comprenden unas instrucciones que realizan el método sugerido cuando se ejecutan en un ordenador o en el dispositivo según la presente invención. Es más, las instrucciones proporcionan unos medios para implementar las características estructurales del dispositivo reivindicado. Por consiguiente, se puede crear una imagen manejable de las características estructurales del dispositivo. Asimismo, se proporciona una disposición que comprende las características estructurales de dispositivo.

Siempre que se proporcionen características estructurales, éstas también pueden establecerse virtualmente, creándose así una instancia virtual de estructuras físicas. Por ejemplo, un dispositivo también se puede emular. Puede ocurrir que las subetapas individuales se conozcan en la técnica, pero que el procedimiento general todavía aporte algo en su totalidad.

Otras ventajas, características y detalles de la invención emergen de la siguiente descripción, en la que se describen detalladamente aspectos de la invención haciendo referencia a los dibujos. Las características mencionadas en las reivindicaciones y en la descripción pueden ser cada una esenciales para la invención individualmente o en cualquier combinación. Las características mencionadas anteriormente y las que se detallan aquí también se pueden usar individual o colectivamente en cualquier combinación. En algunos casos, se ha dotado a partes o componentes que son funcionalmente similares o idénticos de los mismos símbolos de referencia. Los términos “ izquierda” , “ derecha” , “ superior” e “ inferior” utilizados en la descripción de los aspectos ejemplares se refieren a los dibujos en una orientación con una designación de figura que es legible normalmente o con unos símbolos de referencia que son legibles normalmente. Los aspectos mostrados y descritos no deben entenderse como definitivos, sino como que son ejemplares para explicar la invención. La descripción detallada se proporciona para informar al experto en la técnica; por lo tanto, en la descripción no se muestran ni explican con detalle los circuitos, estructuras y métodos conocidos para no complicar la comprensión de la presente descripción. La invención se describirá ahora meramente a modo de ilustración haciendo referencia a las figuras adjuntas, en las que se muestra lo siguiente:

Figura 1: una cadena secundaria que comprende un microcontrolador y una pluralidad de unidades LED conectadas en serie según la técnica anterior;

figura 2: un diagrama de bloques de una disposición de sistema para usarse en un automóvil para una propagación de comandos de baja latencia y a prueba de fallos que permite una activación dirigida de cada uno de una pluralidad de dispositivos cliente en tiempo real según un aspecto de la presente invención;

figura 3: un diagrama de flujo de un método para usarse en un automóvil para una propagación de comandos de baja latencia y a prueba de fallos que permite una activación dirigida de cada uno de una pluralidad de dispositivos cliente en tiempo real según un aspecto de la presente invención;

figura 4: una estructura de trama que tiene un campo de sincronización según un aspecto de la presente invención;

figura 5: un diagrama de estados que muestra unos estados y transiciones de los dispositivos de rama según un aspecto de la presente invención;

figura 6: otro diagrama de estados que muestra unos estados y transiciones de los dispositivos de rama según un aspecto de la presente invención;

figura 7: un diagrama de modos que muestra unos modos y transiciones de los dispositivos de rama según un aspecto de la presente invención;

figura 8: un diagrama de bloques de una disposición de sistema y de un respectivo flujo de mensajes según un modo M0 según un aspecto de la presente invención;

figura 9: un diagrama de bloques de una disposición de sistema y de un respectivo flujo de mensajes según un modo M1 según un aspecto de la presente invención;

figura 10: un diagrama de bloques de una disposición de sistema y de un respectivo flujo de mensajes según un modo M2 según un aspecto de la presente invención;

figura 11: un diagrama de bloques de una disposición de sistema y de un respectivo flujo de mensajes según un modo M2 según un aspecto de la presente invención;

figura 12: un diagrama de bloques de una disposición de sistema y de un respectivo flujo de mensajes según un modo M3 según un aspecto de la presente invención;

figura 13: un diagrama de bloques de una disposición de sistema y de un respectivo flujo de mensajes según un modo M4 según un aspecto de la presente invención;

figura 14: un diagrama de bloques de una disposición de sistema y de un respectivo flujo de mensajes según un modo M5 según un aspecto de la presente invención; y

figura 15: un diagrama de bloques de una disposición de sistema y de un respectivo flujo de mensajes según un modo M6 según un aspecto de la presente invención.

La figura 1 muestra una posible configuración de una disposición de sistema o de comunicación según la técnica anterior. Por lo tanto, en este caso, la unidad de mando BE, que está conectada a tres unidades de control, puede verse en el lado izquierdo. Dado que las tres unidades de control están conectadas en serie, la unidad de mando está conectada directamente a una unidad de control y conectada indirectamente a las demás unidades de control. Las unidades de control pueden ser controladores de múltiples LED. Esto se ha indicado en la figura 1 como CTRL MLED. Con el signo de referencia unitario se pretende ilustrar en particular que las unidades de control normalmente están configuradas de la misma manera. Tal y como puede verse aquí, los LED son LED RGB (rojo, verde, azul). Se configuran para establecer un valor de color concreto por medio de una relación de mezcla de las unidades LED individuales. Además, en este dibujo se puede ver que han de proporcionarse más componentes según sea necesario. Por ejemplo, puede ser necesario proporcionar una fuente de alimentación. Sin embargo, en este contexto también se puede proporcionar externamente estos componentes, por ejemplo, la fuente de alimentación, y simplemente conectarlos.

En el lado izquierdo de la figura 1 se muestra un microcontrolador que actúa como, por ejemplo, unidad de mando. Además, una pluralidad de unidades de ejecución -implementadas en este caso como controladores de LED- están dispuestas con comunicación bidireccional. Esto se ha indicado mediante el signo de referencia CTRL MLED. En algunos escenarios de aplicación, la técnica anterior tiene el inconveniente de que, si falla un controlador, también fallan todos los demás controladores que están conectados en serie, ya que se inhibe la comunicación.

En este caso, la línea de datos está en forma de una pluralidad de segmentos de línea de datos, que se han indicado como unas flechas bidireccionales SIO1, SIO2. Las unidades de control también pueden denominarse unidades de ejecución. El controlador MLED también puede denominarse controlador ISELED, que puede usarse según la invención como unidad de ejecución.

La figura 2 muestra la construcción propuesta de una disposición de sistema, adoptando la unidad de mando BE la forma de microcontrolador. Este dispositivo de rama<b>D está acoplado comunicativamente a una pluralidad de dispositivos de rama BD. El dispositivo iniciador I está conectado a través de la segunda línea de datos al dispositivo de rama BD conectado en serie. Con este fin, cada dispositivo de rama BD tiene tres interfaces, concretamente, unas interfaces ISP, CSP y ESP. Tal y como se ha ilustrado aquí, un dispositivo de rama BD se comunica con una cadena secundaria de los dispositivos cliente CD. Estos dispositivos cliente CD también están conectados en serie y se comunican por medio de la primera línea de datos.

Tal y como también se muestra, hay una pluralidad de cadenas secundarias, también denominadas ramas, comprendiendo cada cadena secundaria un dispositivo de rama BD y al menos un dispositivo cliente CD. Por lo tanto, también hay una pluralidad de líneas de datos del primer tipo, en este caso, simplemente tres cadenas secundarias, en otras palabras, se han ilustrado tres primeras líneas de datos.

El sistema propuesto puede ampliarse, habiéndose indicado esto mediante un dibujo de puntos entre la segunda cadena secundaria y la tercera cadena secundaria. Estos puntos aclaran que puede haber una pluralidad de un número indeterminado de cadenas secundarias. El número sencillamente está limitado por el espacio de direcciones. En la parte inferior derecha de la figura 2 se muestra que se puede proporcionar un número diferente de dispositivos cliente CD, lo que también se ha indicado por medio de puntos. También en este caso, el espacio de direcciones resulta decisivo en cuanto al número de dispositivos cliente CD.

En la figura 2, la primera línea de datos se ha ilustrado horizontalmente y la segunda línea de datos se ha ilustrado verticalmente en cada caso. La segunda línea de datos también se refiere a la conexión entre las unidades de mando BE y la pluralidad de dispositivos de rama BD. En su conjunto, las cadenas secundarias horizontales pueden, en cada caso, estar dispuestas en una placa de circuito, mientras que entre la conexión vertical puede implementarse una conexión cableada. Por lo tanto, todavía pueden salvarse distancias más grandes de varios metros verticalmente. En la presente memoria, verticalmente y horizontalmente se refieren simplemente al dibujo, ya que un experto en la técnica apreciará que la implementación real será de conformidad con los requisitos.

Un dispositivo de rama BD es una unidad de comunicación que comprende cuatro puertos:

• ISP: puerto de lado de iniciador

• ESP: puerto de lado de extensión

• CSP: puerto de lado de cliente

• GPIO

En caso de que el dispositivo de rama ocupe la primera posición en la red, la interfaz GPIO se usa para interconectar el dispositivo de rama y dispositivo iniciador. Los pines ISP_P y ESP_N se cortocircuitan para definir la primera posición.

En caso de que el dispositivo de rama no ocupe la primera posición en la red, el puerto ISP se conecta al puerto ESP del dispositivo de rama anterior mediante un cable UTP de par trenzado no apantallado. En ese caso, la interfaz GPIO no se usa para realizar transacciones de protocolo ILaS y está disponible para detectar señales de sensor o para controlar accionadores. Los dispositivos de rama posteriores pueden conectarse a través de RSP. El uso del puerto CSP es opcional. ILaS es una marca comercial registrada y se refiere a los conceptos según la presente invención.

En caso de que se produzca un error de dispositivo de rama (dispositivo no alimentado, EOS, fallo de comunicación, etc.), se proporcionará una ruta de emergencia pasiva para poder manejar el resto de la red ILaS. Esta ruta constará de dos resistencias de 50 O en serie, lo que se traduce en una ruta de 100 O. En un modo sin errores, se permitirá una conexión GND entre estas resistencias para proporcionar una terminación de 50 O de los bloques transceptores.

La disposición de sistema propuesta es, entre otras cosas, tolerante a los errores, puesto que los dispositivos cliente están segmentados y, por lo tanto, dispuestos en cadenas secundarias. Esto tiene como resultado una serie de cadenas secundarias, estando los dispositivos cliente individuales conectados en sucesión. Por lo tanto, si falla uno de los dispositivos cliente, los efectos adversos solo tendrán lugar dentro de la cadena secundaria en la que esté dispuesto el dispositivo cliente que ha fallado. Esto tiene la ventaja sobre la técnica anterior de que, en lugar de que falle una pluralidad de otros dispositivos cliente conectados en serie, simplemente fallarán los dispositivos cliente que estén en el mismo segmento. Esto también puede abordarse en el sentido de que, en caso de fallo, los dispositivos cliente simplemente se ponen en contacto.

Los dispositivos cliente están acoplados en serie, preferiblemente de manera bidireccional. Por lo tanto, es posible que los dispositivos cliente reciban comandos transmitidos desde el dispositivo de rama y los implementen posteriormente. Un comando puede conllevar una instrucción o, si no, leer o establecer un parámetro. Por lo tanto, los dispositivos cliente pueden proporcionarse como unidades LED que accionan LED individuales. Los LED normalmente adoptan la forma de LED rojos, verdes y azules, aunque también es posible que se proporcione un LED blanco. Por lo tanto, los dispositivos cliente implementan los comandos del dispositivo de rama y, además, son capaces de proporcionar un valor de retorno. Por lo tanto, es posible que el dispositivo de rama ordene al dispositivo cliente que lea la salida de un sensor, y, por medio de la comunicación bidireccional, el dispositivo cliente puede devolver un valor de temperatura de lectura del sensor.

Puesto que, según la invención, hay una pluralidad de cadenas secundarias o segmentos, un error no afecta negativamente a toda la cadena secundaria, tal y como se describe en la técnica anterior, y además, según la invención, no afectaría a todas las cadenas secundarias, sino solo a una cadena secundaria (la relevante), y, en su lugar, aumenta la seguridad ante fallos, en el sentido de que se forman cadenas secundarias separadas que han de accionarse individualmente. Las cadenas secundarias incluyen, de manera no exclusiva, al menos un dispositivo cliente, estando un dispositivo de rama conectado aguas arriba de cada cadena secundaria. También se garantiza la tolerancia a los errores, en el sentido de que los dispositivos de rama dejan pasar señales en caso de estar en estado inactivo. Dejar pasar describe en general comunicar señales sin procesarlas. Como consecuencia, no se implementa ninguna lógica y no se lleva a cabo ninguna etapa de procesamiento dentro del elemento fallido. Más bien, en la salida se da salida de nuevo sin procesamiento alguno a una señal que está presente en una entrada.

Cuando se acciona una pluralidad de dispositivos cliente, se puede conseguir una aceptabilidad electromagnética, en el sentido de que, entre otras cosas, siempre se proporciona una modulación diferencial, es decir, la línea se acciona activamente aunque no se esté transmitiendo ningún comando. Como consecuencia, se elimina la pendiente pronunciada que tiene lugar cuando se enciende y se apaga el controlador de línea. Según la invención, es posible implementar la topología propuesta de una manera tal que se produzca una conexión cableada (óptica o eléctricamente diferencial) al menos entre los dispositivos de rama. Como consecuencia, la línea de datos no se implementa en una placa de circuito de la manera convencional, sino que las cadenas secundarias individuales simplemente se disponen en una placa de circuito, y las placas de circuito resultantes se pueden acoplar comunicativamente a través del dispositivo de rama asociado por medio de una conexión cableada (óptica o eléctricamente diferencial). Por lo tanto, resulta particularmente ventajoso que el número de cadenas secundarias se pueda aumentar porque puede conectarse en serie cualquier cantidad deseada de dispositivos de rama y disponerse o acoplarse comunicativamente una cadena secundaria de dispositivos cliente en cada dispositivo de rama.

En general, el número de dispositivos cliente que hay que hacer funcionar o de dispositivos de rama está limitado por el espacio de direcciones, es decir, el número de unidades que pueden direccionarse. Puesto que el espacio de direcciones se puede seleccionar como se desee, el número de unidades que hay que instalar también se puede, por tanto, aumentar.

La disposición de sistema propuesta también proporciona, entre otras cosas, un dispositivo iniciador que controla en última instancia el dispositivo cliente individual. Esto normalmente no ocurre directamente, sino, en su lugar, a través de los dispositivos de rama. Por lo tanto, el dispositivo iniciador genera unos comandos y los transmite a los dispositivos cliente a través de los dispositivos de rama asociados, o recibe de los dispositivos cliente parámetros y valores a través de los dispositivos de rama. Por lo tanto, el dispositivo iniciador representa una instancia superior con respecto a los dispositivos de rama y, por tanto, puede denominarse unidad maestra. En este caso, los dispositivos de rama se comportan como unidades esclavas o unidades cliente. Puesto que los dispositivos de rama están conectados aguas arriba de las cadenas secundarias, es decir, de los dispositivos cliente, y los dispositivos de rama transmiten los comandos a las cadenas secundarias asociadas, los dispositivos de rama se comportan en este sentido como unidades maestras con respecto a los dispositivos cliente. Por lo tanto, los dispositivos cliente adoptan el papel de unidad esclava o unidad cliente.

Por ejemplo, la disposición de sistema propuesta adopta la forma de una cadena LED. A tal efecto, el dispositivo iniciador da salida a un diseño particular que ha de implementarse por medio de los LED individuales. Para ello, el dispositivo iniciador acciona los dispositivos de rama individuales, que posteriormente comunican el comando a la cadena secundaria asociada. Los dispositivos de rama no solo pueden comunicar el comando, sino que también pueden adaptarlo de manera independiente. Los dispositivos cliente individuales implementan el comando y, por ejemplo, accionan LED individuales. De nuevo, éstos pueden ser LED rojos, verdes y azules, aunque, opcionalmente, también se puede proporcionar un LED blanco. Los dispositivos cliente también pueden adoptar la forma de otros accionadores, tales como motores, LED en matriz, sensores, sensores de temperatura, sensores de luz o escáneres.

La primera línea de datos es la línea de datos formada por las cadenas secundarias. Por lo tanto, la primera línea de datos conecta los dispositivos cliente individuales y conecta esta cadena de dispositivos cliente a exactamente un dispositivo de rama. Por lo tanto, la línea de datos comprende inicialmente un dispositivo de rama al que está conectado un dispositivo cliente. Opcionalmente, otros dispositivos cliente están conectados en serie a este dispositivo cliente. De nuevo, no hay restricción en cuanto al número de dispositivos cliente, sino que, sencillamente, el espacio de direcciones subyacente se selecciona en consecuencia. En este contexto, no es necesario que el espacio de direcciones se agote completamente, sino que, más bien, el espacio de direcciones simplemente representa un límite superior impuesto al número de dispositivos cliente que se va a instalar.

La segunda línea de datos interconecta los dispositivos de rama en serie y, preferiblemente, bidireccionalmente. Como primera unidad, el dispositivo iniciador está conectado a la segunda línea de datos, y a continuación viene después al menos un dispositivo de rama.

Dado que cada una de las cadenas secundarias individuales tiene una línea de datos dedicada, la primera línea de datos puede denominarse línea de datos de un primer tipo. En general, hay tantas líneas de datos como cadenas secundarias. Por ejemplo, si hay tres cadenas secundarias, se instalan tres dispositivos de rama y se forman tres cadenas secundarias exactamente, estando presente una línea de datos del primer tipo dentro de cada cadena secundaria. Como consecuencia, en este caso hay exactamente tres primeras líneas de datos. La diferencia entre la primera y segunda línea de datos permite configurar cada primera línea de datos de manera diferente a la segunda línea de datos, lo cual normalmente solo se hace una vez. Por lo tanto, la primera línea de datos puede disponerse en cada caso en una placa de circuito, y la segunda línea de datos puede, por ejemplo, adoptar la forma de cable. Esto se traduce, de una manera particularmente ventajosa, en una construcción flexible que está basada en concreto en el escenario de aplicación en un automóvil.

En un aspecto de la presente invención, el dispositivo de rama aguas arriba de una cadena secundaria actúa como unidad maestra para el al menos un dispositivo cliente de esta cadena secundaria, y el al menos un dispositivo cliente actúa como unidad esclava con respecto a este dispositivo de rama. Esto tiene la ventaja de que los dispositivos cliente pueden recibir comandos del dispositivo de rama, y, posteriormente, los comandos se dejan pasar o son ejecutados por los dispositivos cliente. Por lo tanto, el dispositivo de rama proporciona un comando que se deja pasar a través de la cadena secundaria y es ejecutado y comunicado por cada dispositivo cliente. Además, también es posible direccionar un dispositivo cliente individual usando una dirección de una manera tal que el comando correspondiente procedente del dispositivo de rama esté dirigido a este dispositivo cliente específico a través de la cadena. Si el comando se ha ejecutado, también es posible transmitir un resultado del dispositivo cliente asociado de vuelta al dispositivo cliente anterior y, posteriormente, proporcionar el resultado final al dispositivo de rama. La comunicación bidireccional dentro de la cadena secundaria es ventajosa en este escenario. Ventajosamente, el dispositivo iniciador da salida al comando, y éste se comunica, normalmente sin cambios, a los dispositivos cliente asociados a través de los dispositivos de rama.

En otro aspecto de la presente invención, el dispositivo iniciador actúa como unidad maestra para los dispositivos de rama, y los dispositivos de rama actúan como unidades esclavas con respecto al dispositivo iniciador. Esto tiene la ventaja de que un comando individual o una secuencia de comandos puede ser creado por el dispositivo iniciador y transmitido a los dispositivos de rama. Por lo tanto, los dispositivos de rama reciben este comando o estos comandos y lo o los comunican, sin cambios o adaptados, a los dispositivos cliente. También en este caso es posible direccionar individualmente los dispositivos de rama usando una dirección y, opcionalmente, dar salida también a unos valores de retorno hacia el dispositivo iniciador.

En otro aspecto de la presente invención, la primera línea de datos y/o la segunda línea de datos está(n) configurada(s) bidireccionalmente. Esto tiene la ventaja de que los comandos o señales se transmiten en ambos sentidos y, como consecuencia, también es posible tanto que los dispositivos cliente transmitan valores de retorno a los dispositivos de rama como que los dispositivos de rama transmitan señales al dispositivo iniciador. En particular, las unidades individuales pueden comunicarse entre sí. Preferiblemente, ambas líneas de datos están configuradas bidireccionalmente, aunque también es posible que solo sea bidireccional la primera línea de datos o la segunda línea de datos. Dado que hay una pluralidad de líneas de datos del primer tipo, también es posible que las primeras líneas de datos individuales estén configuradas de otra manera. Normalmente, sin embargo, todas las primeras líneas de datos están configuradas de la misma manera.

En otro aspecto de la presente invención, las señales que viajan por la segunda línea de datos se modulan con una mayor amplitud que las señales que viajan por la primera línea de datos. Esto tiene la ventaja de que, por medio de la segunda línea de datos, se pueden salvar distancias más grandes sin que haya errores. El uso de una mayor amplitud se fundamenta en que la diferencia entre cero y uno es mayor, y la modulación de señales es por tanto menos propensa a los errores. Por lo tanto, la primera línea de datos se puede implementar en una placa de circuito y la segunda línea de datos se puede implementar usando una línea cableada, que, por consiguiente, también se modula posteriormente con una mayor amplitud como consecuencia de la mayor distancia.

En otro aspecto de la presente invención, las señales que viajan por la segunda línea de datos se modulan con una amplitud 10 veces mayor que las señales que viajan por la primera línea de datos. Esto tiene la ventaja de que, sorprendentemente, este valor es particularmente ventajoso y que las señales pueden modularse de manera particularmente eficiente en la primera línea de datos, y, aunque las señales que viajan por la segunda línea de datos se modulen de manera menos eficiente, son mucho más resistentes a los errores. Sorprendentemente, se ha descubierto según la invención que, precisamente, el valor propuesto es particularmente apto para establecer la relación entre la amplitud de la segunda línea de datos y la de la primera línea de datos.

En otro aspecto de la presente invención, la primera línea de datos y/o la segunda línea de datos es/son líneas de datos ópticas o eléctricas. Esto tiene la ventaja de que se puede ofrecer una pluralidad de opciones, las cuales, a su vez, pueden seleccionarse en función del escenario de aplicación. Según la invención, preferiblemente se implementa una línea de datos eléctrica.

En otro aspecto de la presente invención, la primera línea de datos y/o la segunda línea de datos es/son líneas de datos eléctricas que siempre llevan corriente. Esto tiene la ventaja de que siempre es posible realizar una transmisión diferencial y, como consecuencia, tampoco aparecen los inconvenientes relacionados con una rampa particularmente pronunciada mientras se aplica la corriente. Por el contrario, siempre hay corriente, y se evitan las oscilaciones transitorias. Por lo tanto, el método propuesto también es insensible a las perturbaciones electromagnéticas. Además, resulta ventajoso seleccionar una configuración de este tipo porque se puede implementar una conexión cableada cuando haya que salvar distancias de varios metros.

En otro aspecto de la presente invención, cada dispositivo de rama está dispuesto en una placa de circuito dedicada junto con una cadena secundaria. Esto tiene la ventaja de que los dispositivos de rama, junto con los dispositivos cliente y la primera línea de datos asociada, pueden optimizarse para distancias cortas y, como consecuencia, también pueden disponerse simplemente en una placa de circuito individual. Esto también reduce la propensión a los errores, ya que los dispositivos cliente están segmentados y las cadenas secundarias individuales están separadas por medio de placas de circuito.

En otro aspecto de la presente invención, cada uno de los dispositivos de rama está configurado de una manera tal que las señales que van en la segunda línea de datos se dejan pasar a través del dispositivo de rama asociado cuando éste está en estado inactivo. Esto tiene la ventaja de que, si falla un dispositivo de rama, los otros dispositivos de rama que están conectados en serie todavía reciben comandos y también pueden enviar de vuelta señales. Por lo tanto, el dispositivo de rama defectuoso simplemente está oculto y las señales correspondientes se dejan pasar pasivamente. Como consecuencia, no hay procesamiento de señales en el dispositivo de rama defectuoso, pero éste tampoco interrumpe el resto de la cadena. Por lo tanto, resulta ventajoso que, en caso de que haya un dispositivo de rama defectuoso, simplemente falle una cadena secundaria de una pluralidad de cadenas secundarias.

En otro aspecto de la presente invención, los dispositivos cliente están configurados cada uno como un LED, un motor, un sensor, un sensor de temperatura, un sensor de luz, un escáner o un interruptor. Esto tiene la ventaja de que se pueden proporcionar distintos dispositivos cliente, aunque, según la invención, se prefiere un LED en particular. A su vez, el LED puede tener unidades individuales que emitan luz roja, verde o azul. En general, sin embargo, también es posible mezclar los dispositivos cliente individuales de una manera tal que, por ejemplo, dentro de la misma cadena haya LED y también sensores. Además, puede formarse una cadena secundaria a partir de LED y otra cadena secundaria a partir de sensores. Preferiblemente, sin embargo, todos los dispositivos cliente están configurados de idéntica manera.

En otro aspecto de la presente invención, los dispositivos cliente están configurados para proporcionar al menos un dato de estado al dispositivo de rama. Esto tiene la ventaja de que el dispositivo de rama puede ordenar que se lea un valor particular, y, posteriormente, este comando se deja pasar a través de la cadena secundaria hasta el dispositivo cliente direccionado, y éste devuelve nuevamente el valor solicitado a través de los demás dispositivos cliente. En este contexto, la comunicación bidireccional resulta particularmente ventajosa.

En la figura 3 se muestra un diagrama de flujo de un método para usarse en un automóvil para una propagación de comandos de baja latencia y a prueba de fallos que permite un accionamiento dirigido de cada uno de una pluralidad de dispositivos cliente en tiempo real, que comprende hacer funcionar 100 un dispositivo iniciador I que está dispuesto para generar e iniciar unos comandos; hacer funcionar 101 una serie de dispositivos de rama BD que están acoplados comunicativamente al dispositivo iniciador I a través de un puerto de lado de iniciador ISP, estando la serie de dispositivos de rama BD comunicativamente conectada usando un medio de transmisión; hacer funcionar 102 la pluralidad de dispositivos cliente CD que está segmentada en una pluralidad de ramas en serie, estando cada uno de al menos dos dispositivos cliente CD a lo largo de una línea de datos de tipo rama respectivamente conectado a un dispositivo de rama BD, caracterizado por que cada dispositivo de rama BD proporciona directamente 103 unos comandos generados e iniciados por el dispositivo iniciador I a, respectivamente, un primer dispositivo cliente CD que usa un puerto de lado de cliente CSP de, respectivamente, una rama que se conecta al dispositivo de rama BD según un modo configurado M0, M1, M2..., M6, en el que el comando se propaga 104 además al al menos otro dispositivo cliente CD a través del puerto de lado de cliente CSP del respectivo dispositivo de rama BD, estando el modo configurado 105 como una función del comando generado y/o según un número de eventos de atención al enlace recibidos.

En este contexto, un experto en la técnica comprenderá que las etapas de método descritas pueden llevarse a cabo iterativamente y/o en otro orden. Además, las etapas de método individuales pueden comprender subetapas.

En la figura 4 se muestra una trama con una parte de comprobación de redundancia cíclica (CRC) opcional (véase la figura superior con CRC; la figura inferior no la tiene). Los datos transmitidos a través de la disposición de sistema sugerida se denominan, en general, datos, paquetes, tramas, información o mensaje. El evento de sincronización de trama decodificado se define como atención al enlace. Una vez que se recibe un evento de sincronización de trama, se incrementa el número de eventos de atención al enlace recibidos. De esta manera, tras la recepción de un criterio de vencimiento así, el modo puede cambiarse a un modo anterior. El dispositivo de rama puede recibir un comando que proporcione información para cambiar a un cierto modo. El modo se mantendrá durante un cierto número de eventos, por ejemplo, comandos. Cada comando contiene una trama de sincronización. Una vez que se recibe el número especificado de comandos y, por lo tanto, de tramas de sincronización, el modo de rama vuelve al modo anterior.

Esto aporta la ventaja técnica de que no tiene que enviarse ninguna instrucción de vuelta explícita, sino que la condición de vuelta ya se proporciona en el comando de cambio.

Esto aporta la ventaja técnica de que no tiene que transmitirse ningún otro comando.

Además, esto aporta la ventaja técnica de que el enfoque sugerido es a prueba de fallos contra la pérdida de mensajes y, además, puede implementarse en tiempo real.

En la figura 5 se muestra un ejemplo de transición en la máquina de estados de dispositivo de rama. El diagrama muestra una vez más la función del evento de atención al enlace, que puede cambiar el estado de un estado a un estado anterior. El evento de atención al enlace también puede conseguir que se mantenga un estado actual.

En la figura 6 se muestra otro diagrama de estados que muestra unos estados y transiciones de los dispositivos de rama según un aspecto de la presente invención. Como parte de una red, cada dispositivo de rama puede estar en cualquier momento en uno de entre seis estados diferentes. Los estados se describen a continuación:

EN BLANCO (BLANK): después de encenderse o reiniciarse, el dispositivo de rama estará en un estado EN BLANCO. En ese estado, no se asigna ninguna dirección de red y se descartarán todos los datagramas entrantes.

ALERTA (ALERT): estado en el que solo se acepta un comando INIT.

CONFIGURACIÓN (SETUP): estado en el que se asigna una dirección de red única al dispositivo de rama, así que el nodo entra a formar parte de la red y comienza a explorar la rama.

VIVO (ALIVE): estado en el que todas las operaciones relevantes para la red de un dispositivo de rama están operativas según el modo de reenvío que está en vigor en ese momento.

ACTIVO (ACTIVE): estado en el que el dispositivo de rama:

• Realiza unas operaciones relevantes para la red según el modo de reenvío que está en vigor en ese momento. • Ejecuta unos elementos del protocolo ILaS.

• Realiza unas funciones específicas del dispositivo.

RASTREO (SNIFF): estado en el que el dispositivo de rama no tiene una dirección de red asignada y es bidireccionalmente transparente para las tramas que llegan al puerto ISP (que son reenviadas a los puertos ESP y CSP) o al puerto ESP (que son reenviadas a los puertos ISP y CSP).

Un dispositivo de rama en estado de ALERTA analiza los comandos entrantes para detectar la presencia de un comando INIT del cual tomar su dirección de nodo de red. Una vez recibido un comando INIT así, el dispositivo de rama no vuelve al estado EN BLANCO, sino que ejecuta el protocolo para inicializar su rama, es decir, para inicializar la cadena de dispositivos cliente que están conectados a su puerto CSP. De lo contrario, vuelve al estado EN BLANCO. Un dispositivo de rama en estado de CONFIGURACIÓN ejecuta el protocolo para inicializar su rama. En aras de tener un funcionamiento de red a prueba de fallos y seguir siendo manejable por el dispositivo iniciador, vuelve al estado de CONFIGURACIÓN en caso de que se produzca un evento de atención al enlace en su puerto ISP (lo cual es algo inesperado si está en estado INIT).

Un dispositivo de rama en estado VIVO realiza un encaminamiento de tramas entre los puertos ISP y ESP y/o CSP según las reglas del modo de reenvío activo. Un evento de atención al enlace en el puerto ISP activa la transición al estado ACTIVO.

Un dispositivo de rama en estado ACTIVO realiza un encaminamiento de tramas entre de su puerto ISP al puerto ESP y/o al puerto CSP según las reglas del modo de reenvío activo. En caso de que el comando originado por el dispositivo iniciador solicite una operación local, por ejemplo, leer datos de registros locales, escribir datos en registros locales o cambiar el modo de la operación de reenvío, ésta se ejecuta. Cuando un comando de reinicio cambia el estado de un dispositivo de ACTIVO a EN BLANCO, éste generará automáticamente un comando de reinicio en los puertos CSP y ESP para garantizar que toda la red reciba éste a pesar del modo de encaminamiento activo anterior.

En la figura 7 se muestra un diagrama de modos con unos modos y transiciones de los dispositivos de rama según un aspecto de la presente invención. Puede haber 7 modos de reenvío que definen unas reglas sobre cómo se reenvían las tramas recibidas en los puertos ISP, CSP y ESP a los puertos ESP, CSP e ISP y si hay que generar mensajes al recibirse comandos o respuestas, tal y como los define la capa de protocolo ILaS. ILaS es una marca comercial registrada y se refiere a los conceptos según la presente invención.

Después de la transición al estado VIVO, el modo de reenvío efectivo de un dispositivo de rama dado se selecciona, o bien de manera explícita mediante comandos emitidos por el dispositivo iniciador, o bien implícitamente cuando se detecta un cierto número de eventos de atención al enlace en el puerto ISP.

El dispositivo iniciador puede especificar previamente este número junto con el comando que solicita el cambio al modo de reenvío efectivo. En la figura se muestran las transiciones a los modos de reenvío y sus desencadenantes.

En las figuras 8 a 15 se muestran unos modos específicos del dispositivo de rama. Al menos un dispositivo de rama BD se hace funcionar en un estado en el que el dispositivo de rama BD realiza unas operaciones relevantes para la red y unas funciones específicas de dispositivo, realizando el dispositivo de rama BD unas operaciones de conmutación o de encaminamiento en los puertos por pares IS, CSP y ESP según el modo configurado, comprendiendo el modo: un modo en el que se reenvían todos los paquetes entrantes; un modo en el que los paquetes solo se reenvían en caso de que haya una coincidencia de dirección, donde el comando proporciona una dirección de al menos un dispositivo de rama BD; un modo en el que se lee la salida de los dispositivos cliente CD conectados; un modo en el que se ordena a los dispositivos cliente CD conectados; un modo en el que primero se analizan los comandos entrantes; un modo en el que se pasan directamente los comandos entrantes; y/o un modo en el que un comando entrante se adapta como una función de una dirección de dispositivo de rama BD. Estos modos se describen a continuación haciendo referencia a las figuras. La disposición de sistema se muestra en el lado izquierdo, mientras que el comportamiento de señal en los puertos ISP, CSP y ESP se muestra en el derecho.

La figura 8 representa un diagrama de bloques de una disposición de sistema y de un respectivo flujo de mensajes según un modo M0 según un aspecto de la presente invención. En este modo, todos los comandos entrantes se reenvían directamente a los puertos CSP y<e>S<p>. La interpretación de comando se realiza después con el fin de que el retardo de propagación temporal sea el menor posible. Las respuestas procedentes del puerto ESP o del puerto CSP se reenvían directamente al puerto ISP. Los comandos solo se ejecutan en el dispositivo direccionado (en este ejemplo, addr = 4). El resto de los nodos de red ignoran el comando. Después de inicializarse (modo M4), los dispositivos de rama se encuentran en modo M0 por defecto.

La figura 9 representa un diagrama de bloques de una disposición de sistema y de un respectivo flujo de mensajes según un modo M1 según un aspecto de la presente invención. En este modo, los comandos entrantes se reenvían directamente al puerto ESP para que el retardo de propagación sea el menor posible. El reenvío al puerto CSP solo se realiza si hay una coincidencia de dirección (en este ejemplo, addr = 5), lo que se traduce en un retardo de propagación más largo en comparación con el de la ruta ISP/ESP. Las respuestas procedentes del puerto ESP o del puerto CSP se reenvían directamente al puerto ISP. El modo M1 es necesario para ejecutar rutinas leer_rama (read_branch). El modo M1 puede activarse mediante un comando dedicado después de estar en modo M0. Este comando lleva un número para definir después de cuántos comandos posteriores devuelve el dispositivo al modo M0. Esto permite realizar varias lecturas seguidas.

La figura 10 representa un diagrama de bloques de una disposición de sistema y de un respectivo flujo de mensajes según un modo M2 según un aspecto de la presente invención. En este modo, los comandos entrantes se reenvían directamente al puerto ESP para que el retardo de propagación sea el menor posible. El reenvío al puerto CSP solo se realiza si hay una coincidencia de dirección (en este ejemplo, addr = 5), lo que se traduce en un retardo de propagación más largo en comparación con el de la ruta ISP/ESP. No solo se reenvía el comando, sino que también se convierte la dirección en una difusión para controlar todos los clientes de la rama con un solo comando. Las respuestas procedentes del puerto ESP o del puerto CSP se reenvían directamente al puerto ISP. El modo M2 puede activarse mediante un comando dedicado después de estar en modo M0. Este comando lleva un número para definir después de cuántos comandos posteriores devuelve el dispositivo al modo M0. Esto permite que varios comandos de multidifusión vayan seguidos.

La figura 11 representa un diagrama de bloques de una disposición de sistema y de un respectivo flujo de mensajes según un modo M2 según un aspecto de la presente invención. En combinación con la configuración de grupos de multidifusión, con un comando también se pueden direccionar varias ramas. Aquí no se muestra la secuencia en la que las direcciones addr = 5 y addr=9 se asignaron al grupo 0 mediante el comando definir_grupo multidifusión (Define_MCast). En comparación con la figura 10, en la presente figura 11 se muestra que pueden direccionarse dos, o más, ramas. Una posible diferencia entre el modo M1 y el modo M2 es que puede implementarse un modo específico para leer instrucciones en los dispositivos cliente y que puede implementarse otro para la escritura de instrucciones. Tal y como puede verse en la instrucción de escritura del modo M2, la dirección se cambia para que se inserte la dirección de difusión 0.

La figura 12 representa un diagrama de bloques de una disposición de sistema y de un respectivo flujo de mensajes según un modo M3 según un aspecto de la presente invención. En este modo, los comandos entrantes se reenvían directamente al puerto CSP para que el retardo de propagación sea el menor posible, mientras que el reenvío de comandos al puerto ESP está desactivado. Las respuestas procedentes del puerto ESP o del puerto CSP se reenvían directamente al puerto ISP. El modo M3 es necesario para ejecutar una rutina de verificación de red (ping_network).

El modo puede activarse mediante un comando dedicado. Una vez ejecutada una rutina de verificación de red, el dispositivo de rama volverá al modo M0.

La figura 13 representa un diagrama de bloques de una disposición de sistema y de un respectivo flujo de mensajes según un modo M4 según un aspecto de la presente invención. En este modo, primero se analizan los comandos entrantes. Esto permite reaccionar únicamente a comandos específicos y se traduce en un mayor retardo de propagación. Solo se reenvían del puerto ISP al puerto CSP los comandos de inicialización -y se modifican al mismo tiempo (dirección)-. El reenvío del puerto ISP al puerto ESP está desactivado. Las respuestas procedentes del puerto ESP o del puerto CSP se reenvían directamente al puerto ISP. Este modo sólo puede activarse si se ha estado en modo M5 y es necesario para poder ejecutar la rutina de inicialización.

La figura 14 representa un diagrama de bloques de una disposición de sistema y de un respectivo flujo de mensajes según un modo M5 según un aspecto de la presente invención. Este modo está activo cuando los dispositivos de rama están en estado EN BLANCO. En este modo, primero se analizan los comandos entrantes. Esto permite reaccionar únicamente a comandos específicos y se traduce en un mayor retardo de propagación. Solo se reenvían del puerto ISP al puerto CSP los comandos de reinicio. El reenvío del puerto ISP al puerto ESP está desactivado.

La figura 15 representa un diagrama de bloques de una disposición de sistema y de un respectivo flujo de mensajes según un modo M6 según un aspecto de la presente invención. En este modo, el dispositivo de rama actuará como interfaz para los equipos de prueba de protocolo. El dispositivo no tendrá su propia dirección para garantizar que la red investigada no se vea afectada. Todos los comandos y respuestas entrantes se reenvían directamente al puerto CSP. El modo M6 puede activarse programando un bit o Tp . La señal a la que se da salida por el puerto CSP será asimétrica (datos de 5 Vpp y clk en SIO2_P/N) para permitir que la interoperabilidad entre equipos de prueba de protocolo sea sencilla.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Una disposición de sistema para usarse en un automóvil para una propagación de comandos de baja latencia y a prueba de fallos que permite una activación dirigida de cada uno de una pluralidad de dispositivos cliente (CD) en tiempo real, que comprende:

-Un dispositivo iniciador (I) que está dispuesto para generar e iniciar unos comandos;

-una serie de dispositivos de rama (BD) que están acoplados comunicativamente al dispositivo iniciador (I) a través de un puerto de lado de iniciador (ISP), estando la serie de dispositivos de rama (BD) comunicativamente conectada usando un medio de transmisión;

-estando la pluralidad de dispositivos cliente (CD) segmentada en una pluralidad de ramas en serie, estando cada uno de al menos dos dispositivos cliente (CD) a lo largo de una línea de datos de tipo rama respectivamente conectado a un dispositivo de rama (BD),caracterizada por quecada dispositivo de rama (BD) proporciona directamente unos comandos generados e iniciados por el dispositivo iniciador (I) a, respectivamente, un primer dispositivo cliente (CD) que usa un puerto de lado de cliente (CSP) de, respectivamente, una rama que se conecta al dispositivo de rama (BD) según un modo configurado (M0, M1, M2... , M6), en la que el comando se propaga además al al menos otro dispositivo cliente (CD) a través del puerto de lado de cliente (CSP) del respectivo dispositivo de rama (BD), estando el modo configurado como una función del comando generado y según un número de eventos de atención al enlace recibidos, en la que el comando proporciona una condición de vencimiento de un modo tras la cual el modo vuelve a su modo anterior.

2. El sistema según la reivindicación 1,caracterizado por queel modo está configurado al menos entre unos puertos de comunicación por pares de cada dispositivo de rama (BD), comprendiendo los puertos de comunicación un puerto de lado de iniciador (ISP), un puerto de lado de cliente (CSP) y/o un puerto de lado de extensión (ESP).

3. El sistema según la reivindicación 1 o 2,caracterizado por quelos eventos de atención al enlace recibidos están formados por al menos un evento de sincronización de trama decodificado, al menos un comando, al menos una trama aguas abajo, al menos una trama aguas arriba, al menos un mensaje recibido, al menos un comando ejecutado y/o al menos una instrucción.

4. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por queel número de eventos de atención al enlace recibidos es especificado por el comando generado o por un umbral predefinido.

5. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quecada comando generado comprende unos datos de sincronización de trama que están dispuestos para indicar un inicio de trama.

6. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por queun modo especifica una conmutación, un encaminamiento, un análisis y/o una transmisión de paquetes entre puertos por pares (ISP, CSP, ESP).

7. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quecada dispositivo de rama (BD) se hace funcionar según un protocolo, que es implementado por el dispositivo iniciador (I), que especifica unas reglas según las cuales cada dispositivo de rama (BD) se hace funcionar en un estado de entre un número de estados, comprendiendo el número de estados: un estado directamente después del encendido, en el que no se asigna ninguna dirección al dispositivo de rama (BD); un estado en el que solo se acepta un comando de inicialización; un estado en el que se asigna una dirección de red única al dispositivo de rama (BD); un estado en el que todas las operaciones relevantes para la red del dispositivo de rama (BD) están operativas; un estado en el que el dispositivo de rama (BD) realiza unas operaciones relevantes para la red y realiza unas funciones específicas de dispositivo; un estado en el que el dispositivo de rama (BD) no tiene ninguna dirección de red asignada y es bidireccionalmente transparente para las tramas que llegan al puerto de lado de iniciador (ISP), que se reenvían al puerto de lado de extensión (ESP) y al puerto de lado de cliente (CSP), o al puerto de lado de extensión (ESP), que se reenvían al puerto de lado de iniciador (ISP) y al puerto de lado de cliente (CSP).

8. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por queal menos un dispositivo de rama (BD) se hace funcionar en un estado en el que el dispositivo de rama (BD) realiza unas operaciones relevantes para la red y unas funciones específicas de dispositivo, realizando el dispositivo de rama (BD) unas operaciones de conmutación o de encaminamiento en los puertos por pares (IS, CSP y ESP) según el modo configurado, comprendiendo el modo: un modo en el que se reenvían todos los paquetes entrantes; un modo en el que los paquetes solo se reenvían en caso de que haya una coincidencia de dirección, donde el comando proporciona una dirección de al menos un dispositivo de rama (BD); un modo en el que se lee la salida de los dispositivos cliente (CD) conectados; un modo en el que se ordena a los dispositivos cliente (CD) conectados; un modo en el que primero se analizan los comandos entrantes; un modo en el que se pasan directamente los comandos entrantes; y/o un modo en el que un comando entrante se adapta como una función de una dirección de dispositivo de rama (BD).

9. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quelos dispositivos cliente son implementados por diodos emisores de luz y/o sensores y son direccionables por rama por el respectivo dispositivo de rama (BD) que reenvía comandos procedentes del dispositivo iniciador (I).

10. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por que, en caso de una pérdida de tensión, una pérdida de corriente, un comportamiento no definido del dispositivo de rama (BD), un puerto de entrada (ISP, ESP) deja pasar paquetes entrantes hasta un puerto de salida (ESP, ISP) sin que se realicen otras etapas de procesamiento, análisis, encaminamiento o conmutación.

11. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quela línea de datos de tipo de rama está dispuesta en una placa de circuito impreso y/o conecta placas de circuito impreso.

12. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por queel medio de transmisión comprende, respectivamente, un cable de par trenzado no apantallado entre dispositivos de rama por pares o un único cable de par trenzado no apantallado a lo largo del cual están dispuestos todos los dispositivos de rama.

13. Un método para usarse en un automóvil para una propagación de comandos de baja latencia y a prueba de fallos que permite una activación dirigida de cada uno de una pluralidad de dispositivos cliente en tiempo real, que comprende:

-hacer funcionar (100) un dispositivo iniciador (I) que está dispuesto para generar e iniciar unos comandos;

-hacer funcionar (101) una serie de dispositivos de rama (BD) que están acoplados comunicativamente al dispositivo iniciador (I) a través de un puerto de lado de iniciador (ISP), estando la serie de dispositivos de rama (BD) comunicativamente conectada usando un medio de transmisión;

-hacer funcionar (102) la pluralidad de dispositivos cliente (CD) que está segmentada en una pluralidad de ramas en serie, estando cada uno de al menos dos dispositivos cliente (CD) a lo largo de una línea de datos de tipo rama respectivamente conectado a un dispositivo de rama (BD),caracterizado por quecada dispositivo de rama (BD) proporciona (103) directamente unos comandos generados e iniciados por el dispositivo iniciador (I) a, respectivamente, un primer dispositivo cliente (CD) que usa un puerto de lado de cliente (CSP) de, respectivamente, una rama que se conecta al dispositivo de rama (BD) según un modo configurado (M0, M1, M2... , M6), en el que el comando se propaga (104) además al al menos otro dispositivo cliente (CD) a través del puerto de lado de cliente (CSP) del respectivo dispositivo de rama (BD), estando el modo configurado (105) como una función del comando generado y según un número de eventos de atención al enlace recibidos, en el que el comando proporciona una condición de vencimiento de un modo tras la cual el modo vuelve a su modo anterior.

14. Un producto de programa informático que comprende unas instrucciones para hacer que la disposición de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 ejecute las etapas del método de la reivindicación 13.

15. Un medio legible por ordenador que tiene almacenado en el mismo el programa informático de la reivindicación 14.