In vehicle networks

Le tecnologie emergenti per la realizzazione di reti nel veicolo.

TTCAN - Time Triggered CAN

Il protocollo

Sviluppato nel 2000 dalla Bosch che ha poi prodotto un proprio modulo TTCAN IP nel 2002 secondo il disegno di norma ISO 11898-4 (Time Triggered communication). È stato adottato anche dal gruppo CAN in Automation (CiA).

Il protocollo TTCAN (comunicazione Time-Triggered su CAN) è un protocollo di alto livello del Data Link Layer CAN (Controller Area Network) come specificato nella ISO 11898-1.
Può usare il physical layer standardizzato del CAN come specificato nella ISO 11989-2 (high-speed transceiver) o nel disegno di norma ISO 11898-3 (fault-tolerant low-speed transceiver).

Nella comunicazione Time-Triggered:

  • le attività sono avviate dal trascorrere di determinati segmenti di tempo
  • tutti i punti di tempo della trasmissione del messaggio sono definiti durante lo sviluppo di un sistema

Le caratteristiche (Bosch)

Le seguenti caratteristiche sono riferite al modulo Bosch TTCAN IP che può essere integrato come periferica autonoma o come periferica programmabile dall'utente.

Caratteristiche tecniche:

  • Supporta il protocollo CAN versione 2.0A , v2.0B e TTCAN (ISO 11898-4)
  • Bit rate fino a 1 Mbps
  • 32 Message Objects, ogni Message Object ha un proprio Identifier Mask
  • Protocollo di livello 1 e livello 2 (con correzione di tempo) TTCAN completamente in hardware (cioè integrato in un chip)
  • Supporta la comunicazione Event synchronized time triggered
  • Loop-back mode programmabile per operazioni di auto-test
  • Interfacce: 8-bit e 16-bit parallel, 8-bit e 16-bit multiplex
Di seguito è riportato il diagramma a blocchi del modulo TTCAN IP Bosch.

Il modulo TTCAN IP (Bosch)

Core TTcan

Core
CAN Protocol Controller e Rx/Tx Shift Register, gestiscono tutte le funzioni del protocollo ISO 11898-1.

Message Handler
State Machine controlla il data transfer tra i Message RAM (single ported), l'Rx/Tx Shift Register del CAN Core e il CPU IFC Registers. Gestisce inoltre acceptance filtering e la generazione di interruzioni come programmato in Control and Configuration Registers.

Message RAM / CPU IFC Registers
Single ported RAM, word-length = CAN message & acceptance filter mask & control bits & status bits. Garantisce la coerenza dei dati, tutte le CPU che accedono alla Message RAM vengono trasmesse attraverso i registri IFC della CPU.

Frame Synchronisation Entity / Trigger Memory
State machine controlla l'ISO 11898-4 time triggered communication. Sincronizza i messaggi di riferimento nel CAN bus, controlla il cycle time e il global time, gestisce le trasmissioni in base ai messaggi predefiniti programmati. System matrix, StopWatch Trigger, Event Trigger e Time Mark Interrupt sono interfacce di sincronizzazione, The Trigger Memory memorizza i time marks del sistema matrice connessi ai messaggi in Message RAM.

Module Interface
Finora il modulo TTCAN è fornito di tre diverse interfacce. Una interfaccia a 8-bit per Motorola HC08 controller, una interfaccia a 16-bit per TMS470 controller di TI, e altre due interfacce a 16-bit per AMBA APB bus di ARM. Possono essere facilmente sostituite da modulo di interfaccia definito dall'utente.

La trasmissione

Il protocollo TTCAN è realizzato come protocollo di livello superiore del CAN. In un messaggio della rete TTCAN può essere trasmesso sia l'event-triggered che il time-triggered.

Il time-triggered control e la sincronizzazione delle complesse unità di controllo all'interno della rete è fatta attraverso un messaggio di riferimento.
Tutti i partecipanti alla rete TTCAN identificano questo messaggio dal suo ID. Non appena il primo bit del frame - start frame - viene riconosciuto, l'unita di tempo locale viene sincronizzata.
Il tempo tra due frame di riferimento è chiamato ciclo base. I cicli base non sono sempre identici per essere in grado di trasmettere messaggi a frequenze periodiche diverse.
La spedizione di frame CAN nel TTCAN (livello 1) tra due frame di riferimento viene attivata dall'unità di tempo locale pertanto ci possono essere delle differenze di sincronizzazione.
Può essere implementato un livello 2 della rete TTCAN includendo in un frame di riferimento un time-stamp che permette, dopo due tempi riceventi, una accurata sincronizzazione di 1 µs.

Il message frame

Message frame di TTcan

Per approfondire: TTcan explained by Lars-Berno Fredriksson (Kvaser AB)

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