N-väylä N-väylä (ontroller rea Network) on yksi laajimmin käytettyjä kenttäväyliä. Vaikka N on alunperin kehitetty ajoneuvoväyläksi, on se nykyisin laajasti käytetty erilaisten ajoneuvosovellusten - esimerkiksi henkilö-, kuorma- ja linja-autot, traktorit lisälaitteineen ja työkoneet - lisäksi myös tehdas- ja rakennusautomaatiossa. Harvinaisimmat N-väyläsovellukset löytyvät satelliiteista ja öljynporauskaluston sisältä. Merkittävin syy N:n monipuoliseen käyttöön on sen joustavuus. Väylä voi olla kaapeloitu korkealuokkaisella, impedanssisovitetulla kaapelilla tai edullisella johtosarjaratkai- Heikki aha andvik amrock y heikki.saha@sandvik.com sulla. äytetty siirtonopeus voi olla 1Mbps tai tinkimällä siirtonopeudesta voidaan käyttää yli 1 km:n mittaista väylää. iirtonopeutta pudottamalla voidaan myös poiketa enemmän lineaarisesta topologiasta. N toteuttaa -mallin kerrokset 1 ja 2, eikä siten sovellu käytettäväksi ohjausjärjestelmissä suoraan ilman sovelluskerroksen protokollaa. Lukijan kannattaa huomioida, että mikä tahansa tapa sopia N-viestikehysten käytöstä muodostaa itse asiassa sovelluskerroksen protokollan, joten kannattaa valita jokin jo standardoitu ratkaisu suurten ongelmien välttämiseksi. 1. Historiaa 1983. obert Bosch GmbH aloittaa tuotekehitysprojektin uuden ajoneuvoväylän kehittämiseksi. 1986. obert Bosch GmbH julkistaa N protokollan ensimmäisen version. 1987. ntel ja Philips emiconductors julkistavat ensimmäiset N-ohjainpiirit i82526:n ja P82200:n. 1991. obert Bosch GmbH julkaisee N 2.0 protokollamäärittelyn ja vaser B esittelee N-ingdom sovelluskerroksen protokollan. 1992. ansainvälinen Nkäyttäjien ja -valmistajien ryhmittymä N in automation (i) perustetaan ja se julkaisee N application layer (L) sovelluskerroksen protokollan. 1993. 11898 standardi julkaistaan. 1994. i järjestää 1. kansainvälisen N-konferenssin ja llen Bradley esittelee evicenet sovelluskerroksen protokollan. 1995. 11898 standardia täydennetään N 2.0B:n mukaiseksi ja i julkaisee Nopen sovelluskerroksen protokollan. 2000. N:iin perustuvan aikajakoisen N-protokollan kehitys aloitetaan. 2003. ähti- ja puuverkkojen rakentaminen kytkimen avulla esitellään. 2005. i järjestää 10. kansainvälisen N-konferenssin. 2. erminologiaa Basic-N on nimitys ensimmäisten N-ohjainpiirien yksinkertaisimmille versioille. yypillisiä ominaisuuksia ovat lähetyspuskuri kokonaisille viesteille, saapuneiden viestien suodatus -kentän perusteella vastaanottopuskuriin sekä -kehysten käsittely prosessorilla. ull-n on nimitys N-ohjainpiireille, joissa on kokonaisten viestipuskureiden sijaan rekistereitä, mihin voidaan vastaanottaa ja mistä voidaan lähettää pelkät datatavut. -kehyksiin ull-n ohjaimet vastaavat itsenäisesti datakehyksillä. Prosessorin tehtäväksi jää viestirekistereiden alustaminen ja datan päivitys ohjaimen ja muistin välillä. tandard N on nimitys Bosch:n määrittelyversion 1.2 mukaiselle N:lle. Uudemman nimeämiskäytännön mukaan selkeämpi nimitys on N 2.0. eskeisin piirre on tuki ainoastaan 11-bittiselle -kentälle. xtended N on nimitys N:n laajennetulle, vaihtoehtoisesti 11- tai 29-bittistä kenttää tukevalle versiolle N 2.0B, mikä sisältyy 118981-1 standardiin. N 2.0B passive on nimitys N-ohjaimelle, mikä lähettää ja vastaanottaa 11-bittisellä -kentällä varustettuja kehyksiä ja pystyy vastaanottamaan, mutta ei käyttämään 29-bittisellä -kentällä varustettuja kehyksiä. N-controller eli N-ohjain hoitaa kaiken N-kommunikointiin liittyvän, kuten esimerkiksi viestien lähetyksen ja vastaanoton, viestien kuittauksen, törmäys- ja eheystarkastelut. N-transceiver eli väyläsovitinpiiri muuttaa N-ohjaimen lähetys- ja vastaanottosignaalit N-väyläsignaaleiksi. Useimmat nykyisistä sovitinpiireistä sisältävät lisäksi suojausominaisuuksia väylältä tulevia häiriöitä vastaan. aikkia vaihtoehtoisia fyysisiä kerroksia varten on olemassa omat sovitinpiirit. esessiivinen tila vallitsee N-väylällä silloin, kun mikään solmu ei aktiivisesti lähetä väylälle mitään tai kaikki solmut lähettävät loogista 1 :tä. ominantti tila vallitsee Nväylällä silloin, kun vähintään yksi solmu lähettää aktiivisesti loogista 0 :aa. 6 LU inland 4-2005
N high, on väyläsignaaleista se, minkä dominanttia tasoa vastaa resessiivistä tasoa korkeampi jännite. Yksijohdin-N:ssä ainoa väyläsignaali vastaa N high:ta. N low, on väyläsignaaleista se, minkä dominanttia tasoa vastaa resessiivistä tasoa matalampi jännite. Mbps, megabittiä sekunnissa bps, kilobittiä sekunnissa M/, arrien ense Multiple ccess/ollision esolution, yksi tapa kuvata N-väylän fyysisen kerroksen toimintaperiaate 7. ovelluskerros ovellusten toiminnallisuus ovellustason protokolla 2. Linkkikerros M/+MP, arrien ense Multiple ccess/ollision etection with rbitration on Message Priority, toinen tapa kuvata N-väylän fyysisen kerroksen toimintaperiaate NZ, Non-eturn-to-Zero, koodausmenetelmä, missä bittien tilat lähetetään sellaisenaan peräkkäin, ociety of utomotive ngineers 3. N-solmun rakenne N-solmun tyypillinen rakenne ja eri lohkojen toiminnallisuus -mallin mukaisesti on kuvattu kuvassa 1. LL-alikerros (Logical Link ontrol) Viestikehysten suodatus Ylikuormituksen ilmaisu Virheistä palautuminen M-alikerros (Medium ccess ontrol) iedon pakkaus viestikehyksiin/-kehyksistä Viestikehysten koodaus/purku (bit-stuffing) Virheiden tunnistaminen Virhetiedon välitys Viestikehysten kuittaus arja-/rinnakkaismuunnokset 1. yysinen kerros PL-alikerros (PhysicaL ignalling) Bittitason koodaus/purku Bittitason ajoitukset ynkronointi PM-alikerros (Physical Medium ttachment) Lähetimen ja vastaanottimen ominaisuudet M-alikerros (Medium ependent nterface) Liittimien tyypit ja pinnijärjestykset 0. iirtomedia aapelityyppi Prosessori ja N-ohjain liittyvät toisiinsa tyypillisesti rinnakkaisella prosessorin muistiväylällä, joskus myös sarjamuotoisella P-väylällä. Nykyisiin mikro-ohjaimiin, sulautettuihin ja signaaliprosessoreihin on usein integroitu yksi tai useampi N-ohjainpiiri prosessorin kanssa samaan piiriin. N-ohjainpiiri liitetään sovitinpiiriin vähintään lähetys- ja vastaanottosignaaleilla. Lisäksi voidaan käyttää apusignaaleja mm. lähetyksen estoa ja lähettimen reunojen nopeuksien säätöä varten. Väyläkaapeleille määritellään normaalisti johtimien poikkipinta-alat, ominaisimpedanssi Prosessori N-ohjain N-sovitin aapelointi tyypillisillä liikennöintinopeuksilla sekä johtimien värit. aapelointiin liittyen, etenkin monet sovelluskerroksen protokollat määrittelevät suositeltavia liitintyyppejä pinnijärjestyksineen. N-väylän yleisyydestä johtuen on pelkästään i määritellyt yli 10 erilaista liitintyyppiä, mistä yleisimmät ovat 9-pinninen -liitin sekä - koodattu M12-liitin. 4. yysiset kerrokset N-väylälle on määritelty kolme erilaista fyysistä kerrosta. yysinen kerros kuvaa yleisesti käytetyt jännitetasot, signaloinnin sekä tuetut siirtonopeudet. ehysrakenne on sama, fyysisestä kerroksesta riippumatta. inoa standardoitu topologia kaikille fyysisille kerroksille on lineaarinen väylä. n huomattava, että esitetyt suurimmat sallitut väyläpituudet eivät toteudu jokaisessa järjestelmässä automaattisesti, vaan solmujen ja liitospisteiden määrä sekä käytännön kaapelointitekniikasta johtuvat poikkeamat optimaalisesta topologiasta rajoittavat väyläpituutta ilmoitetusta maksimipituudesta. Useiden sovelluskerroksen protokollamäärittelyjen yhteydessä on kuvattu laskentamalleja suurimman sallitun väyläpituuden ja topologiapoikkeamien määrittämiseksi. aikki laskentamallit olettavat, että käytetty väyläkaapeli on impedanssisovitettua N-väyläkaapelia ja että väylä on terminoitu standardin mukaisesti molemmista päistä. Jos käytetään muuta kaapelia, suurin sallittu väyläpituus jää huomattavasti lyhyemmäksi kuin varsinaisella väyläkaapelilla. 4.1 High-speed N Yleisin fyysinen kerros on high-speed N. e on määritelty 11898-2 standardissa ja siksi siitä käytetään usein nimitystä highspeed. uurin sallittu siirtonopeus on 1 Mbps, millä voidaan saavuttaa korkeintaan 40 metrin väyläpituus. uva 1: N-solmun tyypillinen rakenne LU inland 4-2005 7
4.3V 3.5V 2.5V 1.5V 0.7V esessiivinen uva 2: 11898-2 jännitetasot ifferentiaalinen signalointi lisää häiriönsietoa, koska ulkoa kytkeytyvät häiriöt summautuvat samanmerkkisenä kumpaankin väyläsignaaliin ja sovitinpiirin vastaanotin mittaa N-high:n ja N-low:n välistä jännite-eroa, mistä kytkeytynyt häiriö summautuu automaattisesti pois. 4.2 ault-tolerant N utoteollisuudessa käytetään jonkin verran fault-tolerant eli vikasietoista N:iä. ifferentiaalisena se vastaa toimintaperiaatteeltaan high-speed N:iä, mutta vikasietoinen N voi toimia hetkellisesti pelkästään N-high:n tai N-high N-low ominantti N-low:n avulla. oiminta yhdellä väyläsignaalilla on saavutettu kasvattamalla lähetettävien väyläsignaalien resessiivisten ja dominanttien tasojen välistä jännite-eroa sekä pienentämällä vastaanotettavien tasojen välistä minimijännite-eroa siten, että se on ehjässä verkossa savutettavissa yhdellä signaalilla. uuremmasta jännite-erosta johtuen suurinta sallittua siirtonopeutta on jouduttu rajoittamaan 125 kbps:ssa, millä saavutetaan korkeintaan 500 metrin väyläpituus. 11898-3:n määrittelemä vikasietoinen N perustuu 11919-2:n määrittelemään low-speed N:iin. 4.3 ingle-wire N ingle-wire eli yksijohdin N on :n määrittelemä, enimmäkseen autoteollisuuden käyttämä fyysinen kerros. Nimensä mukaisesti siinä tiedonsiirto tapahtuu ainoastaan yhtä, N-high:ta vastaavaa väyläsignaalia pitkin ja vastaanotto perustuu jännite-eron mittauksen sijaan jännitetasojen mittaukseen. iirtonopeus on rajoitettu 33 tai 41.6 kbps:ssa, mutta väylän rakennetta ei ole rajoitettu pelkästään lineaariseen väylään. 4.4 erminointi ignaalien reunojen aiheuttamien heijastuksien vaimentamiseksi high-speed N-väy- 5V 4.2V 0.2V 0V esessiivinen lä tulee terminoida molemmista päistä. Yksinkertaisin ja usein riittävä terminaattori on N-high:n ja N-low:n väliin kytkettävä 120Ω päätevastus. tenkin suurimmilla siirtonopeuksilla kannattaa käyttää ns. split -terminaattoria, missä 120Ω päätevastus on muodostettu kahdesta 60Ω vastuksesta ja vastusten välistä on kytketty kondensaattori signaalimaahan. plit -terminaattori tyypillisesti parantaa suurilla siirtonopeuksilla N-high:n ja N-low:n välistä symmetriaa ja sitä kautta lisää väylän häiriönsietoa. ault-tolerant ja single-wire väyliä ei tarvitse terminoida. N ominantti uva 4: J2411 jännitetasot 5V 4.7V 3.6V N-high N-high N-high 1.4V 0.3V 0V N-low 120Ω 60Ω 60Ω 10n esessiivinen ominantti N-low N-low uva 3: 11898-3 jännitetasot uva 5: Päätevastus (vas.) ja plit -terminaattori (oik.) 8 LU inland 4-2005
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 van solmun sovitinpiirin läpi N-ohjaimelle. ikaikkunan pituus voi vaihdella 1..8 aikayksikköön. PG1 (phase segment 1) aikaikkunaa voidaan pidentää korkeintaan JW:n verran, jos solmun pitää tahdistua uudelleen hitaammin lähettävän solmun lähetteeseen. ikaikkunan pituus voi vaihdella 1..8 aikayksikköön. 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 uva 6: simerkkikehyksiä ennen (ylh.) ja jälkeen (alh.) bit-stuffing :n 5. M-protokolla N-väylä on M/tyyppinen, missä törmäystilanteessa korkeimman prioriteetin (pienimmän :n) omaava viestikehys voittaa ja samalla säilyy muuttumattomana. oimintaperiaate ei takaa 100%:n deterministisyyttä yleisessä tapauksessa, mutta mahdollistaa 100%:sti deterministisen sovelluksen suunnittelun useimmissa tapauksissa. oska N-väylä on väylä, mihin voi olla samanaikaisesti kytkettynä useita solmuja, mitään tietoa ei voida siirtää varsinaisesti solmusta toiseen, vaan tyypillisesti jokainen solmu tuottaa tietoa N-väylälle, mistä yksi tai useampi solmu voi kuluttaa joko osan tai kaiken tiedoista. oska solmuja tahdistavat oskillaattorit värähtelevät käytännössä aina hieman eri taajuudella, solmujen täytyy pystyä synkronoimaan vastaanotto lähetykseen, jotta viestikehys voidaan vastaanottaa muuttumattomana. oska synkronointia pitää riittävän toleranssin mahdollistamiseksi suorittaa viestikehyksen alun lisäksi myös keskellä viestikehystä, on määritelty ns. bit-stuffing - menettely, missä jokaisen viiden peräkkäisen saman bitin jälkeen lähetteeseen lisätään vastakkainen bitti. Näin varmistetaan synkronointiin käytettävän reunan (dominantista resessiiviseen tilaan) riittävän tiheä esiintyminen viestikehyksen sisällöstä riippumatta. Bit time uvassa 7 on esitetty ajoitukset yhden bitin lähetysajan, bit-time :n sisällä. Yhden bittime :n pitää koostua 8..25 aikayksiköstä (time quantum), minkä tarkkuudella voidaan määritellä tärkeimmät Nväylän toimintaan liittyvät ajoitusparametrit. YN (synchronisation) aikaikkuna koostuu aina yhdestä aikayksiköstä, minkä aikana vastaanottava solmu tahdistuu lähetteeseen. PP (propagation) aikaikkunan aikana signaalin tulee ehtiä lähettävän solmun sovitinpiirin läpi N-ohjaimelta väylälle, kaksi kertaa väylän päästä toiseen ja vastaanotta- PG2 (phase segment 2) aikaikkunaa voidaan lyhentää korkeintaan JW:n verran, jos solmun pitää tahdistua uudelleen nopeammin lähettävän solmun lähetteeseen. ikaikkunan pituus voi olla korkeintaan PG1:n ja kahden aikayksikön mittainen. JW (ynchronisation Jump Width) on aika, minkä verran solmu voi enintään muuttaa omaa bit-time :a PG1 aikaikkunaa pidentämällä tai PG2 aikaikkunaa lyhentämällä pysyäkseen samassa tahdissa lähettävän solmun kanssa. ample point on hetki, milloin N-ohjainpiiri vastaanottaessaan ottaa näytteen väylän tilasta. yypillisesti käytetään yhtä näytteenottopistettä, mutta useimmat N-ohjaimet voidaan asettaa ottamaan kolme näytettä ja päättelemään niiden tiloista väylän tilan. Jälkimmäistä menettelyä käyttäen voidaan lisätä Njärjestelmän häiriönsietoa. N:n M-protokolla määrittelee neljä erilaista viestikehystä: atakehys (ata frame) -kehys (emote frame) Virhekehys (rror frame) Viivekehys (verload frame) ime quantum YN PP PG1 PG2 ingle sample point uva 7: Bittitason ajoitus N-väylässä 5.1 atakehys. Jokaisen datakehyksen alussa on yhden dominantin bitin muodostama viestikehyksen aloituskenttä. amalla aloituskenttä muodostaa kehysten välisen resessiivisen tilan jälkeen reunan, minkä avulla vastaanottavat saadaan tahdistettua lähettävän solmun kanssa. LU inland 4-2005 9
11-B N L 0..8 BY uva 8: N-viestikehyksen rakenne (11-bittinen ) N N B BU uva 9: simerkki törmäystilanteesta eli viestikehyksen tunnistekenttä yksilöi jokaisen datakehyksen ja törmäystilanteessa ainoastaan pienimmällä tunnisteella varustettu viestikehys säilyy muuttumattomana. unnistekentässä eniten merkitsevä bitti lähetetään ensin. N N B N 11-B N 15-B uvan 9 esimerkissä solmut ja B lähettävät viestikehyksen samaan aikaan ja solmun B viestikehyksellä on pienempi ja solmu häviää väylän kilpavarauksen törmäystilanteeseen punaisen rastin osoittaman [8]:n kohdalla ja lopettaa lähetyksen välittömästi. -kehyksen ja sitä vastaavan datakehyksen törmätessä säilyy -kehys muuttumattomana, koska -kehykselle tunnusomainen dominantti -bitti muodostaa datakehyksen resessiivistä bittiä korkeamman prioriteetin. - ja -kentät muodostavat ns. kilpavarauskentän, minkä lä- L L L 0..8 BY NM P hetyksen aikana kaikki muut paitsi suurimmalla prioriteetilla varustetun datakehyksen lähettävä solmu lopettaa lähetyksen törmäykseen. ilpavarauskentän jälkeen törmäykset eivät ole sallittuja ja ne aiheuttavat lähetyksen välittömän lopetuksen lähetysvirheen perusteella. yseessä on törmäys, jos solmu vastaanottaa dominantin tilan, vaikka on itse lähettänyt resessiivisen tilan. -bitti määrää viestikehyksen tyypin. Jos se on dominantti, sisältää viestikehys 11- bittisen tunnisteen. -bitti on varattu ja sen tulee olla aina dominantti. L-kenttä kuvaa datakehyksen sisältämien datatavujen määrän, mikä voi olla 0..8. ata-kenttä on seuraava ja se voi sisältää L-kentän ilmaiseman määrän datatavuja. 15-B uva 10: simerkki viestikehyksen lähetyksestä (solmu ) ja kuittauksesta (solmut B ja ) -kenttä sisältää viestin 16-bittisestä -tyyppisestä tarkistussummasta 15 vähiten merkitsevää bittiä. arkistussumma lasketaan kaikista aloituskentän jälkeisistä kentistä tarkissummaan asti. on tarkistussumman erotusbitti, minkä tilan tulee aina olla resessiivinen. ; Jokaisen viestikehyksen vastaanottavan solmun tulee kuitata viestikehys vastaanotetuksi pakottamalla kuittausbitti () dominanttiin tilaan. ; uittausbitin jälkeisen erotusbitin ( delimiter) tulee olla aina resessiivinen. Jos se kuitenkin on dominantti, on jonkin tai joidenkin solmujen synkronoinnissa vikaa. Viestikehyksen lopussa on vähintään 3 bitin resessiivinen jakso ennen kehyksen loppumista. eli datakehyksen lopetuskenttä koostuu kolmesta resessiivisestä bitistä. Jos lopetuskentän kolmas bitti on dominantti, voi tilanne johtua uudesta viestikehyksen aloituskentästä, eikä sitä tulkita virheeksi. (ubstitute emote equest). 29-bittisellä tunnisteella varustetussa kehyksessä -bitti on korvattu resessiivisellä -ohjausbitillä ja varsinainen -bitti on tunnisteen laajennuskentän jälkeen. -bitin resessiivinen tila ilmaisee 29-bittisellä tunnisteella varustetun viestikehyksen. unnistebittiä seuraa tunnisteen 18-bittinen laajennusosa eniten merkitsevä bitti ensin. ; Laajennetun :n jälkeen lähetetään -bitti, minkä jälkeisten kahden varatun bitin tulee olla dominantteja. 11-B N 18-B N L 0..8 BY 15-B NM P uva 11: N-viestikehyksen rakenne (29-bittinen ) 10 LU inland 4-2005
11-B N uva 12: N -kehys L 15-B NM P vaikutuksia virheettömästi toimivien solmujen väliseen tiedonsiirtoon. Virheidenhallinta koostuu kolmesta perustoiminnosta: Muuttumattomana vastaanotetun viestikehyksen kuittaus Lähetetyn tilan tarkistus Viestikehyksen tarkistus 5.2 -kehys -kehys on datakehyksen erikoistapaus. illä solmu voi pyytää toista solmua lähettämään datakehyksen. -kehyksessä ei ole koskaan datatavuja, vaan L kuvaa vastaavan datakehyksen sisältämien datatavujen määrän. uvan 12 esimerkkiviestikehyksestä huomataan, että kehyksellä on suurempi priori- 5.3 Virhekehys aikkien virheen havainneiden solmujen tulee keskeyttää meneillään oleva lähetys virhekehyksellä. ktiivinen virhekehys koostuu kuudesta peräkkäisestä dominantista bitistä, mikä rikkoo bit-stuffing säännön. olmun tulee keskeyttää viestikehyksen lähetys välittömästi virhekehyksen havaittuaan. 6 dominanttia bittiä ja sen lähetys on sallittu ainoastaan välittömästi datakehyksen lopetuskentän jälkeen. Prosessorien suorituskyvyn kasvaessa on viivekehys on käynyt tarpeettomaksi, eivätkä kaikki uusimmat N-ohjaintoteutukset tue sitä. 6.1 uittaus N-väylässä vähintään yhden solmun tulee kuitata jokainen muuttumattomana vastaanotettu viestikehys, jotta lähettäjä voi tulkita lähetyksen onnistuneen. uittaamatta jättäminen aiheuttaa viestikehyksen automaattisen uudelleenlähetyksen. 11-B N uva 13: simerkki virhekehyksestä teetti kuin vastaavalla datakehyksellä, koska -ohjausbitti on aktiivinen dominantissa tilassa. N-väyläjärjestelmästä voidaan muodostaa 100% deterministinen käyttämällä yhtä väyläisäntää, joka pyytää -kehyksillä orjasolmuilta datakehyksiä. Huonona puolena menetelmässä on viestikehyksen vakiokenttien väylältä varaama hukka-aika, mikä on suhteellisen suuri verrattuna datatavujen varaamaan aikaan datakehyksessä. kehys on ainoa kehys, jota useampi solmu voi onnistuneesti lähettää samalla tunnisteella samassa N-väylässä samanaikaisesti. aikki samalla tunnisteella varustetut -kehykset ovat täysin identtisiä, joten törmäystilanteessa voidaan kaikkien kehysten ajatella siirtyvän samanaikaisesti ja kaikkien pyyntöjen tullessa palvelluksi yhdellä datakehyksellä, minkä kaikki solmut voivat vastaanottaa. uvan 13 esimerkissä varattu ohjausbitti on resessiivinen, vaikka sen pitäisi olla dominantti. Virheen havainneet solmut keskeyttävät virheellisen datakehyksen lähetyksen lähettämällä välittömästi virheen havaittuaan virhekehyksen. 5.4 Viivekehys Viivekehyksellä solmu voi pitää väylää varattuna yhden tai useamman kehyksen ajan. Viivekehys on tarkoitetu hitaille solmuille, jotka voivat pitää väylää varattuna edellisen vastaanotetun viestikehyksen käsittelyn ajan. Yhden viivekehyksen pituus on nimellisesti 11-B L uva 14: simerkki viivekehyksestä NM P uvassa 14 on esimerkki viivekehyksestä. Viivekehys voidaan lähettää ainoastaan välittömästi datakehyksen jälkeen ja sen pituus voi olla yhden tai useamman virhekehyksen mittainen. 6. Virheidenhallinta N-väylässä on varsin monipuolinen virheidenhallinta. Virheidenhallinnan tarkoitus on varmistaa jokaisen viestikehyksen siirtyminen väylän yli muuttumattomana. Jos virheitä kuitenkin esiintyy, pyrkii virheidenhallinta vaiheittain vähentämään todennäköisten virheitä aiheuttavien solmujen 0..8 BY 15-B 6.2 Lähetetyn tilan tarkistus Lähettävän solmun tulee valvoa, että lähetetyn bitin tila on todella asettanut väylän haluttuun tilaan. Jos solmu on lähettänyt resessiivisen tilan ja vastaanottanut dominantin tilan kilpavarauskehyksen ulkopuolella, on kyseessä lähetysvirhe. ominantin tilan lähetyksen jälkeen vastaanotettava resessiivinen tila on aina lähetysvirhe. 6.3 Viestikehyksen tarkistus Jokainen solmu vastaanottaessaan tarkistaa viestikehyksen kiinteiden kenttien oikeellisuuden, viestikehyksen eheyden tarkistussumman avulla sekä bit-stuffing menettelyn toteutumisen. Jokaisen lähettävän N-solmun tulee virheen havaitessaan lopettaa viestikehyksen lähettäminen välittömästi ja jokaisen vastaanottavan solmun tulee merkitä kyseinen viestikehys virheelliseksi virhekehyksellä. VL M VL LU inland 4-2005 11
6.4 olmun virhetilat Jokaisessa N-solmussa on erilliset virhelaskurit lähetysja vastaanottovirheille. Laskurien arvoihin vaikutetaan seuraavien sääntöjen mukaisesti: 1. Vastaanottavan solmun tunnistaessa virheen, vastaanottovirhelaskurin arvoa kasvatetaan yhdellä (1), paitsi jos kyseessä on virhe- tai viivekehyksen lähettämisen yhteydessä havaittu bittivirhe. 2. Jos vastaanottava solmu tunnistaa dominantin tilan välittömästi virhekehyksen jälkeen, kasvatetaan vastaanottovirhelaskurin arvoa 8:lla. 3. un lähettävä solmu lähettää virhekehyksen, kasvatetaan lähetysvirhelaskuria 8:lla. 4. Jos lähettävä solmu tunnistaa bittivirheen aktiivisen virhekehyksen tai viivekehyksen aikana, lähetysvirhelaskurin arvoa kasvatetaan 8:lla. ngineering 5. Jos vastaanottava solmu tunnistaa bittivirheen aktiivisen virhekehyksen tai viivekehyksen aikana, vastaanottovirhelaskurin arvoa kasvatetaan 8:lla. 6. Jokaisen solmun tulee sallia 7 peräkkäistä dominanttia bittiä aktiivisen tai passiivisen virhekehyksen tai viivekehyksen lähettämisen jälkeen. 14 tunnistetun dominantin bitin (aktiivisen virhekehyksen tai viivekehyksen tapauksessa) tai 8 tunnistetun dominantin bitin (passiivisen virhekehyksen tapauksessa) jälkeen jokaista tunnistettua 8 dominantin bitin jaksoa kohti lähettävä solmu kasvattaa lähetysvirhelaskuria 8:lla ja vastaanottava solmu vastaanottovirhelaskuria 8:lla. 7. Jokaisen virheettömästi lähetetyn datakehyksen jälkeen lähettävä solmu vähentää lähetysvirhelaskurin arvoa yhdellä (1), kunnes laskurin arvo on nolla (0). 8. Jokaisen virheettömästi vastaanotetun datakehyksen jälkeen vastaanottava solmu vähentää vastaanottovirhelaskurin arvoa yhdellä (1), mikäli laskurin arvo on korkeintaan 127. Laskurin arvo ei voi laskea alle nollan (0). Jos laskurin arvo on yli 127, sen arvoksi asetetaan jokin arvo 119:ta ja 127:n väliltä. 9. olmu siirtyy error-passive tilaan, kun joko lähetys- tai vastaanottovirhelaskurin arvo ylittää127. 10. olmu siirtyy bus-off tilaan, kun lähetysvirhelaskurin arvo ylittää 255. 11. olmu siirtyy error-passive -tilasta takaisin error-active -tilaan, kun sekä lähetysettä vastaanottolaskurien arvot laskevat alle 128. 12. olmu voi siirtyä bus-off tilasta takaisin error-active tilaan ja solmun virhelaskureiden arvot voidaan nollata, kun solmu on vastaanottanut 128 kpl 11 peräkkäisen resessiivisen bitin jaksoa. Jokaiseen kunnolliseen sääntöön liittyy poikkeuksia. euraavien poikkeustilanteiden ilmetessä laskurien arvoja ei muuteta: 1. Jos lähettävä solmu on error passive -tilassa eikä tunnista dominanttia tilaa kuittauskentässä eikä passivisen virhekehyksen aikana, ei lähetysvirhelaskurin arvoa muuteta. 2. Jos lähettävä solmu lähettää bit-stuffing virheen seurauksena arbitroinnin aikana virhekehyksen resessiivisenä, mutta vastaanottaa dominanttina, ei lähetysvirhelaskurin arvoa muuteta. Virheidenhallinta perustuu kolmeen eri toiminnalliseen tilaan - error active, error passive ja bus-off - sekä niiden välisiin tilasiirtymiin. Useimmissa N-ohjaimissa on lisäksi error-warn tila ilmaisemassa vakavista väylän toimintahäiriöistä ennen siirtymistä error passive -tilaan. yypillisesti solmu on error-warn -tilassa virhelaskureiden arvoilla 96..127. olmun normaali toimintatila on error active. rror-passive tilassa virhekehys on 6:n peräkkäisen dominantin bitin sijaan 6 resessiivistä bittiä. atakehyksen virheettömän lähetyksen jälkeen errorpassive tilassa oleva solmu antaa virheettömille solmuille mahdollisuuden aloittaa viestikehyksen lähetys ensin viivästämällä seuraavan datakehyksen lähettämistä. Bus-off tilassa solmu ei lähetä mitään väylälle, ei myöskään kuittaa virheettömiä datakehyksiä. 7. Lisää lukemista tandardeja: http://www.can.bosch.com/ N N http://www.iso.ch/ 11898-1 11898-2 11898-3 http://www.can-cia.org/ P 303 http://www.sae.org/ J1939 J2284 J2411 N P-lohkoja: http://www.can.bosch.com/ http://www.cast-inc.com/ N-ohjainpiirejä: http://www.philips.com/ http://www.intel.com/ http://www.infineon.com/ N-sovitinpiirejä: http://www.philips.com/ http://www.maxim-ic.com/ http://www.ti.com/ http://www.st.com/ http://www.can.bosch.com/ http://www.melexis.com/ http://www.microchip.com/ http://www.infineon.com/ http://www.atmel.com/ N-mikro-ohjaimia: http://www.philips.com/ http://www.freescale.com/ http://www.ti.com/ http://www.st.com/ http://www.atmel.com/ http://www.microchip.com/ http://www.infineon.com/ nalysaattoriohjelmistoja ja N-sovittimia: http://www.tkengineering.fi/ http://www.kvaser.com/ http://www.vectorinformatik.de/ http://www.ixxat.de/ http://www.emswuensche.de/ 12 LU inland 4-2005