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Dipartimento di Ingegneria, ICT e Tecnologie per l’Energia e i Trasporti Brevetti Titolo Limitazione del bit-stuffing in una trama di comunicazione di un segnale elettronico. Rif. CNR 10288 Titolare(i): CNR Istituto: IEIIT Inventore di riferimento: Gianluca Cena Territori di vigenza: IT Data di priorità: 17/02/2014 Abstract Il meccanismo di bit-stuffing usato per codificare il segnale a livello fisico nelle reti Controller Area Network (CAN) introduce una variabilità indesiderata dei tempi di trasmissione delle trame (jitter), poiché il numero di stuff bit è variabile e dipende dal contenuto del messaggio. Soluzioni come 8B9B e VHCC risultano essere ottimali per prevenire gli stuff bit nel carico utile della trama. Questa invenzione rende possibile prevenire l’occorrenza di stuff bit anche nel campo Cyclic Redundancy Check (CRC) ed assicura tempi di trasmissione deterministici ed estremamente accurati, a prescindere dal contenuto dei messaggi. Ciò è di grande importanza nei sistemi di controllo distribuiti al fine di migliorarne l’accuratezza temporale e, di conseguenza, la qualità del controllo. L’invenzione riduce anche in modo sensibile la probabilità di errore residua incrementando quindi l’affidabilità del sistema. Background CAN è utilizzato per le comunicazioni in tempo reale fra dispositivi in sistemi veicolistici, industriali ed embedded. Il bit-stuffing causa jitter sui tempi di trasmissione delle trame che peggiorano l’accuratezza temporale delle applicazioni di controllo distribuite. Esistono diverse soluzioni a questo problema, basate su approcci probabilistici o su opportune codifiche, che evitano l’inserimento di stuff bit modificando il contenuto del campo dati. Esse, tuttavia, non sono in grado di gestire il campo CRC. Tecnologia L’invenzione prevede di riservare 3 bit alla fine del campo dati (bit di regolazione) il cui valore viene impostato in modo tale che il valore calcolato dal controller CAN per il CRC non causi l’inserimento di alcuno stuff bit. L’invenzione è pensata per complementare tecniche come 8B9B, che evitano l’inserimento di stuff bit nelle altre parti della trama, e assicura la completa compatibilità con i controller CAN esistenti. Vantaggi e Applicazioni L’invenzione offre principalmente due vantaggi. Innanzitutto i jitter, che possono variare la durata di trasmissione delle trame fino a circa 20 tempi di bit, sono ridotti a meno di un tempo di bit. Inoltre, la probabilità di errore residua di CAN viene ridotta di circa due ordini di grandezza. É possibile impiegare l’invenzione nei sistemi di controllo in tempo reale a basso costo, alta precisione e alta affidabilità. Stadio di sviluppo Un codec prototipale altamente ottimizzato, scritto in C per il microcontrollore NXP LPC2468, è stato implementato e testato per verificarne correttezza e prestazioni. I relativi jitter, misurati a livello delle applicazioni, sono dell’ordine dei 500 ns. É stato inoltre sviluppato un dimostratore, esposto dal 20 al 22 maggio 2014 alla Fiera SPS-IPC-DRIVES di Parma. 14 14 14