特許 7040841 セグメント化された制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-14

(45)【発行日】2022-03-23

(54)【発明の名称】セグメント化された制御装置

(51)【国際特許分類】

   H04L 12/44 20060101AFI20220315BHJP

【ＦＩ】

H04L12/44 Z

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2021512855

(86)(22)【出願日】2019-06-16

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-10-14

(86)【国際出願番号】 EP2019025185

(87)【国際公開番号】W WO2020052800

(87)【国際公開日】2020-03-19

【審査請求日】2021-03-29

(31)【優先権主張番号】102018007141.4

(32)【優先日】2018-09-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】506038073

【氏名又は名称】イノヴァ セミコンダクトルズ ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(74)【代理人】

【識別番号】100142907

【弁理士】

【氏名又は名称】本田 淳

(72)【発明者】

【氏名】ノイマン、ローラント

【審査官】宮島 郁美

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－２８５５０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１０８８９８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０８４９２９８３（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｌ １２／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の実行ユニット（ＡＥ）のエラー耐性のある作動のためのシステム構成であって、
コマンドユニット（ＢＥ）および複数のラインドライバユニット（ＬＴＥ）を備え、
前記複数の実行ユニット（ＡＥ）は、各々が直列である複数のサブチェーンにセグメント化され、各サブチェーンは、第１のデータラインに沿った少なくとも１つの実行ユニット（ＡＥ）を含んでおり、１つのラインドライバユニット（ＬＴＥ）が各サブチェーンの上流に接続されており、
前記複数のラインドライバユニット（ＬＴＥ）は、第２のデータラインによって互いに直列に通信可能に結合され、直列に接続された第１のラインドライバユニット（ＬＴＥ）は、前記第２のデータラインによって前記コマンドユニットに通信可能に結合され、前記システム構成は、前記第２のデータライン上の信号が前記第１のデータライン上の信号よりも１０倍大きい振幅で変調されるように構成される、システム構成。

【請求項2】

前記サブチェーンの上流にある前記ラインドライバユニット（ＬＴＥ）は、前記サブチェーンの少なくとも１つの実行ユニット（ＡＥ）に対するマスターユニットとして機能するように構成され、前記少なくとも１つの実行ユニット（ＡＥ）は、前記ラインドライバユニット（ＬＴＥ）に対してスレーブユニットとして機能するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載のシステム構成。

【請求項3】

前記コマンドユニット（ＢＥ）は、前記ラインドライバユニット（ＬＴＥ）に対するマスターユニットとして機能するように構成され、前記ラインドライバユニット（ＬＴＥ）は、前記コマンドユニット（ＢＥ）に対してスレーブユニットとして機能するように構成されることを特徴とする、請求項１または請求項２のいずれかに記載のシステム構成。

【請求項4】

前記第１のデータラインおよび前記第２のデータラインが双方向であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシステム構成。

【請求項5】

前記第１のデータラインおよび／または前記第２のデータラインが光学的または電気的データラインであることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のシステム構成。

【請求項6】

前記第１のデータラインおよび／または前記第２のデータラインは、常に電流を搬送するように構成された電気的データラインであることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のシステム構成。

【請求項7】

各ラインドライバユニット（ＬＴＥ）は、前記サブチェーンとともに専用の回路基板上に配置されることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のシステム構成。

【請求項8】

前記実行ユニット（ＡＥ）は、それぞれ、ＬＥＤ、モータ、センサ、温度センサ、光センサ、スキャナ、またはスイッチとして構成されることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のシステム構成。

【請求項9】

前記実行ユニット（ＡＥ）は、少なくとも１つのステータス情報を前記ラインドライバユニット（ＬＴＥ）に提供するように構成されていることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のシステム構成。

【請求項10】

複数の実行ユニット（ＡＥ）のエラー耐性のある作動のための方法であって、
コマンドユニット（ＢＥ）および複数のラインドライバユニット（ＬＴＥ）を提供すること（１００）、
前記複数の実行ユニット（ＡＥ）が各々が直列である複数のサブチェーンにセグメント化されること、各サブチェーンは、第１のデータラインに沿った少なくとも１つの実行ユニット（ＡＥ）を含んでおり、１つのラインドライバユニット（ＬＴＥ）が各サブチェーンの上流に接続されること（１０２）、
前記複数のラインドライバユニット（ＬＴＥ）が第２のデータラインによって互いに通信可能に結合されること（１０３）、直列に接続された第１のラインドライバユニット（ＬＴＥ）が前記第２のデータラインによって前記コマンドユニット（ＢＥ）に通信可能に結合されること（１０４）、を含み、前記第２のデータライン上の信号が前記第１のデータライン上の信号よりも１０倍大きい振幅で変調される、方法。

【請求項11】

コンピュータ上で実行されるときに請求項１０に記載の方法を実施する制御コマンドを含むコンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の実行ユニットのエラー耐性のある作動のためのシステム構成に関する。これに関連して、本発明は、特に、多数の実行ユニットが存在する場合でも、高いコモンモード安定性および故障時の高い安全性確保の両方が達成されるように、実行ユニットを作動させることを有利に可能にする。さらに、本発明は、提案されたシステム構成を動作させるか、または構築するのに有用な方法に関する。さらに、方法を実施するか、またはデバイスを動作させる制御コマンドを含むコンピュータプログラムが提案される。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、直列に配置された実行ユニットがコマンドユニットによって作動される効率的な制御装置および制御方法が開示されている。
特許文献２には、汎用的に使用することができるが、コンパクトな構造により、特に、車両での使用に有利であるコンパクトなＬＥＤ装置が開示されている。

【0003】

特許文献３には、少なくとも１つのＬＥＤにおける輝度補償のための方法が開示されている。
特許文献４には、避難経路または交通経路に沿って分散配置された複数の機器を含む機器システムが開示されている。

【0004】

特許文献５には、照明システムにおいてステータスメッセージを交換するためのプロトコルが示されている。
特許文献６には、照明ユニットを作動させるための方法およびシステムが開示されている。

【0005】

特許文献７には、複数の集積回路のチェーン式制御および／またはプログラミングのための方法および装置が開示されている。
特許文献８には、リングトポロジーを有する通信システムが示されている。

【0006】

特許文献９には、故障ラインによるエラー耐性を高める通信システムが示されている。
特許文献１０には、自動車で使用するための発光ダイオードを備えたシステム構成が示されている。

【0007】

特許文献１１には、コマンドユニットおよびいくつかの制御ユニットを備えた通信システムが示されている。
従来の方法では、直列に接続されたコントロールユニットをアドレス指定するための複数のオプションが既知である。特定の適用を想定した場合には不利になる可能性のある汎用的なアプローチと、汎用的に使用できなくなった高度に専門化されたアプローチが存在する。例えば、ケーブルハーネスに関連して開発され、特に、制御デバイスのネットワークを実装することを目的としたＣＡＮバスが知られている。

【0008】

一般に、ＣＡＮプロトコルの複雑さは、ＩＳＥＬＥＤ（登録商標）よりもはるかに大きく、そのため、より高価になる。しかしながら、ＣＡＮとＬＩＮの最大の欠点は、バスアーキテクチャのため、自然な（自動）アドレス指定オプションが提供されないことである。このような場合には、アドレスを設定する必要がある。ＩＳＥＬＥＤ（実行ユニット）、およびセグメント化されたＩＳＥＬＥＤ（ラインドライバユニットおよび実行ユニット）の場合、物理的に事前定義された文字列があり、アドレスを自動的に割り当てるための１つのオプションとなる。

【0009】

従来技術では、様々な実行ユニットが既知であり、これらの実行ユニットは、典型的にはスレーブまたはクライアントとして機能し、従って、典型的にはマスターと呼ばれる上位エンティティからコマンドを受信する。続いて、実行ユニットはこれらのコマンドを実行する。これに関して、従来技術では、対応する実行ユニットがそのコントロールユニットとともに配置される方法についての様々なアーキテクチャまたはトポロジーが開示されている。

【0010】

しかしながら、この状況において、従来技術では、適用状況に応じて異なる要件が設定されるという問題を有しているため、全体として、高いエラー感受性を有するエネルギー効率の良い方法を提供すべきか、またはより多くのエネルギーを消費するものの、結果としてよりエラー耐性が高い方法を提供すべきかを検討しなければならない。さらに、このタイプのアーキテクチャが設けられる使用場所の寸法を考慮に入れる必要がある。いくつかの装置は大面積での使用に適していないため、個々の回路基板上にのみ実装することができる。対照的に、他のアーキテクチャは数メートルに及ぶ大規模な領域に設置することができるため、個々の回路基板上のシステム構成とはまったく異なる要件を満たす必要がある。

【0011】

従来技術はまた、電磁的許容性の問題も扱っている。従って、最初から抑制されているか、または、後になって除去される障害が発生する可能性がある。さらに、個々の部品が力または熱の影響で機能しなくなり、その結果として故障が発生するという障害が生じる可能性がある。これは、ユニットが直列に接続されており、各ユニットが前のユニットからコマンドを受信する場合に特に問題となる。従って、デイジーチェーン接続の場合、故障が発生したときに個々の部品が接続されていないと、問題が発生する可能性がある。従って、上流の一部のチェーンは通信の流れから切り離され、従って、機能しなくなる。また、自動車に搭載されるシステム構成においては、非常に特殊な要求がある。自動車は一般的に、顧客が常に信頼している高価な製品である。結果として、高いエラー感受性は顧客に許容されず、さらに、作動する部品は安全性に関連するものが多い。この状況では、顧客は例外的な状況においてのみ顧客サービスを利用することを望んでおり、さらに、安全性が重要なユニットの機能を確保する必要があるため、エラー感受性が大きく影響する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【文献】国際公開第２０１７／１６２３２３号

【文献】国際公開第２０１８／１０３８８０号

【文献】国際公開第２０１７／１５３０２６号

【文献】独国実用新案第２０２０１３１０３１４６号明細書

【文献】米国特許出願公開第２０１４／３３３２０７号明細書

【文献】米国特許第８４９２９８３号明細書

【文献】独国特許出願公開第１０２０１６１２５２９０号明細書

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０１８８９７２号明細書

【文献】欧州特許出願公開第２６６３０２８号明細書

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０３０９７４６号明細書

【文献】独国実用新案第２０２０１６００８３２５号明細書

【発明の概要】

【0013】

従って、本発明の目的は、最も広い意味でエラー耐性があり、さらに低い技術的複雑さで提供することができる実行ユニットを作動させるためのシステム構成を提供することにある。エラー耐性は、特に、電磁的許容性および故障時の安全性確保に基づいている。さらに、本発明の目的は、提案されたシステム構成を提供するか、または動作させるための方法を提案することにある。さらに、方法を実施するか、またはシステム構成を動作させる制御コマンドを含むコンピュータプログラムを提案することにある。

【0014】

この目的は、独立請求項の特徴によって達成される。さらに有利な実施形態は、従属請求項において特定されている。
従って、システム構成の複数の実行ユニットのエラー耐性のある作動のためのシステム構成が提案され、そのシステム構成は、コマンドユニットおよび複数のラインドライバユニットを備え、複数の実行ユニットは、各々が直列である複数のサブチェーンにセグメント化されており、各サブチェーンは、第１のデータラインに沿った少なくとも１つの実行ユニットを含んでおり、１つのラインドライバユニットが各サブチェーンの上流に接続されており、複数のラインドライバユニットは、第２のデータラインによって互いに直列に通信可能に結合され、直列に接続された第１のラインドライバユニットは、第２のデータラインによってコマンドユニットに通信可能に結合されており、システム構成は、第２のデータライン上の信号が第１のデータライン上の信号よりも１０倍大きい振幅で変調されるように構成されている。

【0015】

特に、提案された発明は、システム全体のエラー耐性を高めるために、提案されたセグメント化が自動アドレス割り当てをさらに可能にするという利点を提供する。ＣＡＮもＬＩＮもこのような利点を提供しない。本発明によれば、複数の実行ユニットが設けられ、各実行ユニットの上流には１つのラインドライバユニットのみが接続されており、その結果、実行ユニットの数とラインドライバユニットの数との間に正の関係が生じる。これにより、ＣＡＮ／ＬＩＮとは対照的に、最大のエラー耐性と、シンプルなプロトコルの結果として最小限の複雑さと共に、自動アドレス指定能力を得ることが可能となる。直列配置により、実行ユニットがそれぞれ専用アドレスを使用してアドレス指定されるように、自動アドレス指定能力または自動アドレス割り当てを得ることが可能になる。

【0016】

マスターとして、コマンドユニットは命令を送信する。命令は、例えば、コマンド、即ち、実行する内容（例えば、「赤色チャネルのパルス幅変調ＰＷＭを設定する」）と、任意選択的に、パラメータ（例えば、＝２５５）と、好ましくは、アドレスとを含む。このアドレスは、１つ以上の実行ユニットをアドレス指定する。実行ユニットは、その位置から自動的に導出される固有のアドレスを有している。

【0017】

従って、提案されたシステム構成内の対象となる実行ユニットの物理的配置に応じて、関連するアドレスの各実行ユニットへの自動割り当てを実施する方法ステップを提供するオプションが存在する。物理的な配置は、どのサブチェーンが対象となる実行ユニットが配置されているかを考慮し得る。これは、どのラインドライバユニットが対象となる実行ユニットの上流にあるのを考慮し得る。

【0018】

命令は、通常、全てのラインドライバユニットを介して全ての実行ユニットに分配される。従って、ラインドライバユニットにおけるフィルタリングまたは処理を省くことができる。その後、実行ユニットは、自身のアドレスおよび命令に含まれるアドレスに基づいて、コマンドを実行するかどうかを決定する。通常、それら自体がアドレスによってアドレス指定されている場合、コマンドを実行する。

【0019】

これに関連して、本発明は、実行ユニットが多数ある場合でも、高いコモンモード安定性および故障時の高い安全性確保の両方が達成されるように実行ユニットを作動させることを有利に可能にする。また、光学的または差動電気的物理媒体などに最適なラインドライバを使用するオプションも提供される。セグメント化の結果、実行ユニットの総数と比較して必要なラインドライバユニットの数が少なくて済むため、実行ユニットに比べて、より高い電流／消費電力およびより計算量の多いチップとともに動作することができる。

【0020】

従って、ＣＡＮ／ＬＩＮなどのバスソリューションの代替案が提案され、特に、自動アドレス指定の欠如という記載された問題が解決される。ラインドライバユニットを使用したセグメント化、受動的接続のオプション、および物理層の最適化（コモンモードおよび電気的差動または光学的）により、故障し易いという問題が解決される。

【0021】

特に、提案されたシステム構成は、実行ユニットがセグメント化され、従って、サブチェーンに配置されているため、エラー耐性がある。これにより、個々の実行ユニットが連続して接続された直列サブチェーンが形成される。従って、実行ユニットの１つに故障が発生した場合、悪影響は、故障が発生した実行ユニットが配置されているサブチェーン内でのみ発生する。これにより、直列に接続された複数のさらなる実行ユニットが故障する代わりに、同じセグメント内の実行ユニットのみが故障するという従来技術に勝る利点を有する。これは、故障が発生した場合には、実行ユニットが単に接続されているという点で対処することができる。

【0022】

実行ユニットは、直列に、好ましくは、双方向に結合される。従って、実行ユニットは、ラインドライバユニットから伝達されたコマンドを受信し、その後、それらを実行することが可能である。コマンドは、指示、またはパラメータの読み出しまたは設定を含み得る。従って、実行ユニットは、個々のＬＥＤを作動させるＬＥＤユニットとして提供され得る。ＬＥＤは、典型的には、赤色、緑色、青色のＬＥＤの形態をとり、白色ＬＥＤを設けることも可能である。従って、実行ユニットは、ラインドライバユニットのコマンドを実行し、さらに戻り値を提供することができる。従って、ラインドライバユニットは、実行ユニットにセンサを読み取るように指示することが可能であり、双方向通信によって、実行ユニットは、センサの読み取り温度値を返すことができる。

【0023】

本発明によれば、複数のサブチェーンまたはセグメントが設けられているので、従来技術に開示されているように、エラーはサブチェーン全体に悪影響を及ぼすことはなく、また、本発明によれば、全てのサブチェーンではなく、１つの（関連する）サブチェーンのみであり、むしろ、個別に作動する個別のサブチェーンが形成されるという点で、故障時の安全性確保が増大する。非排他的に、サブチェーンは、少なくとも１つの実行ユニットを含み、ラインドライバユニットは、各サブチェーンの上流に接続されている。また、非アクティブ状態でもラインドライバユニットが信号をパスさせることで、エラー耐性を確保している。パススルーとは、一般に、信号を処理せずに信号をそのまま伝達することを意味する。その結果、故障した素子内では、ロジックは実行されず、処理ステップも実行されない。むしろ、入力に存在する信号は、何の処理を行うことなく出力に再び出力される。

【0024】

複数の実行ユニットが作動されるときの電磁的許容性は、特に、差動変調が常に提供されることで、即ち、命令が送信されていないときでも、ラインが能動的に駆動されることで、実現することができる。その結果、ラインドライバがオンとオフに切り替えられるときに発生する急峻な斜面が不要となる。本発明によれば、有線接続（光学的または電気的差動）が少なくともラインドライバユニット間で生成されるように、提案されたトポロジーを実現することが可能である。その結果、従来のようにデータラインが回路基板上に実装されるのではなく、個々のサブチェーンが単に回路基板上に配置されるため、結果として得られる回路基板は、関連するラインドライバユニットを介して有線接続（光学的または電気的差動）により通信可能に結合することができる。従って、任意の所望数のラインドライバユニットが直列に接続され、実行ユニットのサブチェーンが各ラインドライバユニットに通信可能に配置または結合されるため、サブチェーンの数が拡大または縮小されるという点で特に有利である。

【0025】

一般に、動作される実行ユニットまたはラインドライバユニットの数は、アドレス空間、即ち、アドレス指定することができるユニットの数によって制限される。アドレス空間は自由に選択することができるため、設置するユニット数も拡大または縮小される。

【0026】

提案されたシステム構成はまた、特に、個々の実行ユニットを最終的に制御するコマンドユニットを提供する。これは、典型的には、直接行われるのではなく、ラインドライバユニットを介して行われる。従って、コマンドユニットは、コマンドを生成し、関連するラインドライバユニットを介して実行ユニットにそれらを伝達するか、またはラインドライバユニットを介して実行ユニットからパラメータおよび値を受信する。従って、コマンドユニットは、ラインドライバユニットに対して上位インスタンスを表し、かつマスターユニットと呼ぶことができる。この場合、ラインドライバユニットはスレーブユニットまたはクライアントユニットとして動作する。ラインドライバユニットはサブチェーン、即ち、実行ユニットの上流に接続されており、ラインドライバユニットは関連するサブチェーンにコマンドを伝達するため、この点で、ラインドライバユニットは実行ユニットに対してマスターユニットのように動作する。従って、実行ユニットは、スレーブユニットまたはクライアントユニットの役割を担う。

【0027】

例えば、提案されたシステム構成は、ＬＥＤチェーンの形態をとる。このために、コマンドユニットは、個々のＬＥＤによって実行されるべき特定のパターンを出力する。このために、コマンドユニットは、個々のラインドライバユニットを作動させ、ラインドライバユニットは、その後、関連するサブチェーンにコマンドを伝達する。ラインドライバユニットは、コマンドを伝達するのみならず、コマンドを個別に適応させることができる。個々の実行ユニットは、コマンドを実行し、例えば、個々のＬＥＤを作動させる。繰り返しになるが、これらは赤色、緑色、青色のＬＥＤであり得、任意選択的に白色ＬＥＤを設けることも可能である。実行ユニットは、モータ、マトリックスＬＥＤ、センサ、温度センサ、光センサ、スキャナなどの他のアクチュエータの形態をとり得る。

【0028】

第１のデータラインは、サブチェーンによって形成されたデータラインである。従って、第１のデータラインは、個々の実行ユニットを接続し、かつこの実行ユニットのチェーンを正確に１つのラインドライバユニットに接続する。従って、データラインは、最初に、実行ユニットが接続されるラインドライバユニットを含む。任意選択的に、追加の実行ユニットがこの実行ユニットに直列に接続される。繰り返しになるが、実行ユニットの数に制限はないが、基礎となるアドレス空間がそれに応じて選択される。この状況では、アドレス空間を完全に使い切る必要はなく、アドレス空間は、インストールされる実行ユニットの数の上限を表すだけである。

【0029】

第２のデータラインは、ラインドライバユニットを直列に、好ましくは、双方向に相互接続する。第１のユニットとして、コマンドユニットが第２のデータラインに接続され、その後、少なくとも１つのラインドライバユニットが続く。

【0030】

個々のサブチェーンはそれぞれ専用のデータラインを有しているため、第１のデータラインは第１のタイプのデータラインと呼ばれ得る。一般に、サブチェーンと同じ数のデータラインが設けられている。例えば、３つのサブチェーンが設けられている場合、正確に３つのラインドライバユニットがインストールされ、かつ３つのサブチェーンが形成され、第１のタイプのデータラインが各サブチェーン内に存在する。その結果、この場合、正確に３つの第１のデータラインが設けられる。第１のデータラインと第２のデータラインとの間の相違により、各第１のデータラインは、典型的には１回のみ提供される第２のデータラインとは異なるように構成にすることが可能である。従って、第１のデータラインは、それぞれの場合に回路基板上に配置され得、第２のデータラインは、例えば、ケーブルの形態をとり得る。その結果、特に、自動車の適用を想定した場合に基づく可撓性構造において、特に有利な方法となる。

【0031】

本発明の一態様では、サブチェーンの上流にあるラインドライバユニットは、このサブチェーンの少なくとも１つの実行ユニットに対するマスターユニットとして機能し、少なくとも１つの実行ユニットは、このラインドライバユニットに対してスレーブユニットとして機能する。これにより、実行ユニットがラインドライバユニットからコマンドを受信することができ、その後、コマンドが実行ユニットを通過するか、または、実行ユニットによって実行されるという利点がある。従って、ラインドライバユニットは、サブチェーンを介して伝達され、各実行ユニットによって実行されるか、または伝達されるコマンドを提供する。さらに、ラインドライバユニットからの対応するコマンドがチェーンを介してこの１つの特定の実行ユニットにアドレス指定されるように、アドレスを使用して個々の実行ユニットをアドレス指定することも可能である。コマンドが実行された場合、関連する実行ユニットからの結果を先行する実行ユニットに戻し、その後、最終結果をラインドライバユニットに提供することも可能である。この場合、サブチェーン内での双方向通信が有利となる。コマンドは、コマンドユニットによって有利に出力され、典型的には変更されずに、ラインドライバユニットを介して関連する実行ユニットに伝達される。

【0032】

本発明のさらなる態様では、コマンドユニットは、ラインドライバユニットに対するマスターユニットとして機能し、ラインドライバユニットは、コマンドユニットに対してスレーブユニットとして機能する。これにより、個々のコマンドまたは一連のコマンドをコマンドユニットにより作成して、ラインドライバユニットに伝達することができるという利点がある。従って、ラインドライバユニットは、このコマンドまたはこれらのコマンドを受け取り、それらを変更せずに、または適合させて、実行ユニットに伝達する。この場合も、アドレスを使用してラインドライバユニットを個別にアドレス指定し、任意選択でコマンドユニットに戻り値を出力することも可能である。

【0033】

本発明のさらなる態様では、第１のデータラインおよび／または第２のデータラインは、双方向に構成されている。これにより、コマンドまたは信号が双方向に伝達されることで、実行ユニットが戻り値をラインドライバユニットに送信すること、およびラインドライバユニットが信号をコマンドユニットに送信することの両方が可能であるという利点がある。特に、個々のユニットは互いに通信することができる。好ましくは、両方のデータラインは双方向に構成されるが、第１のデータラインまたは第２のデータラインのみが双方向であることも可能である。第１のタイプの複数のデータラインが設けられているので、個々の第１のデータラインを異なるように構成することも可能である。しかしながら、典型的には、全ての第１のデータラインは同じように構成される。

【0034】

本発明のさらなる態様では、第２のデータライン上の信号は、第１のデータライン上の信号よりも大きな振幅で変調される。これにより、第２のデータラインを使用して、より長い距離をエラーなしで克服することができるという利点がある。より大きな振幅は、０と１の差がより大きいことに基づいているため、信号変調がエラーの影響を受けにくくなる。従って、回路基板上に第１のデータラインを実装し、かつ有線ラインを使用して第２のデータラインを実装することが可能となり、その後、有線ラインの距離が長くなる結果として、それに応じてより大きな振幅で変調されることとなる。

【0035】

本発明のさらなる態様では、第２のデータライン上の信号は、第１のデータライン上の信号よりも１０倍大きい振幅で変調される。これにより、驚くほどに、この値が特に有利であり、信号を第１のデータライン上で特に効率的に変調することができ、第２のデータライン上の信号はあまり効率的に変調されないが、エラーに対してはるかにロバストである。驚くべきことに、本発明によれば、正確には、提案された値は、第１のデータラインの振幅に対する第２のデータラインの振幅の比を設定するのに特に適していることが分かった。

【0036】

本発明のさらなる態様では、第１のデータラインおよび／または第２のデータラインは、光学的または電気的データラインである。これにより、複数のオプションを提供することができるという利点があり、複数のオプションは、適用状況に応じて選択することができる。本発明によれば、電気的データラインが好ましくは実施される。

【0037】

本発明のさらなる態様では、第１のデータラインおよび／または第２のデータラインは、常に電流を搬送する電気的データラインである。これにより、差動伝送が常に可能であるという利点があり、その結果、電流が印加されている間に、特に、急峻な斜面があるという欠点もない。むしろ、常に電流が流れており、過渡的な発振が防止される。従って、提案された方法はまた、電磁妨害の影響を受けない。さらに、数メートルの距離をカバーしなければならない有線接続を実施することができるため、このタイプの構成を選択することは有利である。

【0038】

本発明のさらなる態様では、各ラインドライバユニットは、サブチェーンとともに専用の回路基板上に配置されている。これにより、ラインドライバユニットが、実行ユニットおよび関連する第１のデータラインとともに、短距離用に最適化することができ、その結果、個々の回路基板上に簡単に配置することができるという利点がある。これにより、実行ユニットがセグメント化され、個々のサブチェーンが回路基板によって分離されるため、エラー感受性が低減される。

【0039】

本発明のさらなる態様では、ラインドライバユニットはそれぞれ、このラインドライバユニットが非アクティブ状態にあるときに、第２のデータライン上の信号が関連するラインドライバユニットを通過するように構成される。これにより、１つのラインドライバユニットに故障が発生した場合でも、直列に接続された他のラインドライバユニットがコマンドを受信し、信号を送り返すことができるという利点がある。従って、欠陥のあるラインドライバユニットは単にマスクされ、対応する信号が受動的に通過する。その結果、欠陥のあるラインドライバユニット内の信号の処理は行われないが、このラインドライバユニットはチェーンの残りを遮断することはない。従って、欠陥のあるラインドライバユニットが発生した場合、複数のサブチェーンのうちの１つのサブチェーンだけが故障するという点で有利である。

【0040】

本発明のさらなる態様では、実行ユニットは、それぞれ、ＬＥＤ、モータ、センサ、温度センサ、光センサ、スキャナ、またはスイッチとして構成される。これにより、異なる実行ユニットを提供することができるという利点があり、本発明によれば、ＬＥＤが特に好ましい。ＬＥＤは、赤色、緑色、または青色を発光する個々のユニットを備え得る。しかしながら、一般に、例えば、ＬＥＤおよびセンサが同じチェーン内に存在するように、個々の実行ユニットを混在させることも可能である。さらに、１つのサブチェーンはＬＥＤから形成され得、別のサブチェーンはセンサから形成され得る。しかしながら、好ましくは、全ての実行ユニットは同一に構成されている。

【0041】

本発明のさらなる態様では、実行ユニットは、少なくとも１つのステータス情報をラインドライバユニットに提供するように構成される。これにより、ラインドライバユニットが特定の値を読み取るように指示し、その後、このコマンドがサブチェーンを介してアドレス指定された実行ユニットに伝達され、この実行ユニットが他の実行ユニットを介して要求された値を再び返すことができという利点がある。この状況において、双方向通信は特に有利である。

【0042】

この目的はまた、複数の実行ユニットのエラー耐性のある作動のための方法によって達成され、その方法は、コマンドユニットおよび複数のラインドライバユニットを提供すること、複数の実行ユニットが各々が直列である複数のサブチェーンにセグメント化されること、各サブチェーンは、第１のデータラインに沿った少なくとも１つの実行ユニットを含んでおり、１つのラインドライバユニットが各サブチェーンの上流に接続されること、複数のラインドライバユニットが第２のデータラインによって互いに直列に通信可能に結合されること、直列に接続された第１のラインドライバユニットが第２のデータラインによってコマンドユニットに通信可能に結合されることを含み、第２のデータライン上の信号が第１のデータライン上の信号よりも１０倍大きい振幅で変調される。

【0043】

この目的はまた、方法を実施するか、または提案されたシステム構成を動作させる制御コマンドを含むコンピュータプログラムによって達成される。
本発明によれば、システム構成が、方法ステップに機能的に対応する構造的特徴を提供することが特に有利である。さらに、対応する機能の観点からシステム構成によって構造的に反映することもできる方法ステップが提案されている。従って、この方法は、システム構成を動作させるのに役立ち、システム構成は、提案された方法を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【0044】

さらに有利な構成は、添付の図面を参照してより詳細に説明されている。

【図1】従来技術に従って直列に接続されたマイクロコントローラおよび複数のＬＥＤユニットを含むサブチェーンを示す。

【図2A】本発明の例示的な適用としてのデータの変調を示す。

【図2B】本発明の例示的な適用としてのデータの変調を示す。

【図3】本発明の一態様のための提案されたシステム構成をブロック図で示す。

【図4】本発明の一態様による、複数の実行ユニットのエラー耐性のある作動のための提案された方法によるフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0045】

図１の左側は、例えば、コマンドユニットとして機能するマイクロコントローラを示している。さらに、この場合、ＬＥＤコントローラとして実装された複数の実行ユニットが、双方向通信を用いて配置されている。これは、参照記号ＭＬＥＤ ＣＴＲＬにより示されている。いくつかの適用状況に関して、従来技術には、あるコントローラが故障した場合、通信が抑制されるため、直列に接続されたそれ以降の全てのコントローラも故障するという欠点がある。

【0046】

図１は、従来技術によるシステムまたは通信構成の可能な構成を示している。従って、この場合、３つのコントロールユニットに接続されているコマンドユニットＢＥが左側に確認することができる。３つのコントロールユニットが直列に接続されているため、コマンドユニットは、１つのコントロールユニットに直接接続され、他のコントロールユニットに間接的に接続される。コントロールユニットは、マルチＬＥＤコントローラであってもよい。これは、図１ではＭＬＥＤ ＣＴＲＬとして示されている。単一の参照符号は、特に、コントロールユニットが通常同一に構成されていることを示すことを目的としている。この図面から確認できるように、ＬＥＤはＲＧＢ（赤色、緑色、青色）ＬＥＤである。これらは、個々のＬＥＤユニットの混合比によって特定の色の値を設定するように構成されている。さらに、この図面では、必要に応じてさらなる部品が設けられることを理解することができる。例えば、電源を設ける必要がある場合があり得る。しかしながら、この状況では、これらの部品、例えば、電源を外部に設け、単に、それらを接続することも可能である。

【0047】

この場合、データラインは、双方向矢印ＳＩＯ１、ＳＩＯ２として示される複数のデータラインセグメントの形態である。コントロールユニットは、実行ユニットと呼ばれ得る。ＭＬＥＤコントローラは、また、本発明による実行ユニットとして使用され得るような、ＩＳＥＬＥＤコントローラと呼ばれ得る。

【0048】

図２Ａは、データ変調を示し、データラインは、命令が送信されているアクティブ相においてのみ差動変調される。非アクティブ相の場合、即ち、命令が送信されていないとき、電流は両方のライン上でオフになり、両方のラインは、通常、終端によって指定される非差動電位に「低下」する。アクティブ相（高電流消費による差動）から非アクティブ相（非差動、無消費電流）への遷移中に、急峻な斜面が発生する。さらに、クロッキングは、垂直線で示され、かつ信号から意味解析を読み取るのに役立つ。好ましくは、信号は、エラーロバスト性を達成するために、振幅が完全に使い果たされたときにクロッキング内で読み取られる。示されるデータは、左側の同期データと右側の命令であり得る。

【0049】

一般に、図２Ａおよび図２Ｂの寸法および内容は、単に例示的かつ概略的なものとして理解されるべきである。従って、他の変更もあり得る。
図２Ａは、従来技術の欠点、特に、電磁的に許容できない左側の急峻な斜面を示す。従って、このタイプの変調は有線接続には適していない。この変調は回路基板に適しており、従って、本発明によれば、この方法で第１のデータライン上で送信することのみが可能である。これは、ここでの接続が短く、シールドが可能なためである。

【0050】

図２Ｂは、重ね合わせ信号を示し、２つの特性を示している。図２Ａとは対照的に、データラインは常にアクティブに駆動される。命令は、図２Ａのように差動変調されたビットのシーケンスを使用して伝達される。図２Ａとは対照的に、データラインは、命令が送信された後はオフにならず、差動アイドルパターンを送信し続ける。これは、本発明に従って使用することもできるデータ変調の一態様である。本発明によれば、送信機を適合させることなく、これらの不利な時間の、即ち、信号が閾値に近いときのサンプリングが受信機で回避されることのみならず、サンプリングも実際に最大振幅で行われることは、特に有利である。これにより、閾値から測定時間、即ち、サンプリング時間までの信号強度の十分な間隔が保証される。サンプリング時間は、送信用の関連するビットがどの期間にコード化されるかを決定するビット幅内に時間的に配置される。従って、サンプリング時間は、それぞれの場合におけるこのビット幅内で選択され、それぞれの場合におけるビット占有率を読み出す。シリアルビットのデータフローを個々のビットに分割する個々のビット幅は、通常は、時間的に等間隔にある。アイドルパターンは、休止パターンとも呼ばれる。

【0051】

通常、実行されるサンプリングでは、サンプリング時間はビット幅の時間的中心であり得る。従って、信号強度は、例えば、コード化されたゼロからコード化された１への変化に伴い、ビット幅の最初に向かって増加し、ビット幅のほぼ中央で最大に達し、その後、ゼロがその後コード化されるまでに低下する。従って、ビット幅の中心は、適切なサンプリング時間の基準点として選択することができる。

【0052】

図３は、システム構成の提案された構造を示し、コマンドユニットＢＥはマイクロコントローラの形態をとっている。このコントロールユニットＢＥは、複数のラインドライバユニットＬＴＥに通信可能に結合されている。ラインドライバユニットＢＥは、第２のデータラインを介して、直列に接続されたラインドライバユニットＬＴＥに接続されている。このために、各ラインドライバユニットＬＴＥは３つのインターフェイス、即ち、インターフェイスＡ、Ｂ、Ｃを有する。本明細書に示すように、ラインドライバユニットＬＴＥは、実行ユニットＡＥのサブチェーンと通信する。これらの実行ユニットＡＥも同様に直列に接続され、かつ、第１のデータラインによって通信される。

【0053】

また図示されるように、複数のサブチェーンが設けられ、各サブチェーンは、ラインドライバユニットＬＴＥおよび少なくとも１つの実行ユニットＡＥを備える。従って、第１のタイプの複数のデータラインも設けられ、単に、３つのサブチェーン、即ち、３つの第１のデータラインが示されている。

【0054】

提案されたシステムは拡大されている。これは、第２のサブチェーンと第３のサブチェーンとの間にドットを描画することによってマークされている。これらの点は、不特定多数のサブチェーンが複数存在する可能性があることを明確にしている。数はアドレス空間によって単に制限される。図３の右下は、異なる数の実行ユニットＡＥが設けられ得ることを示しており、これは同様にドットによって示されている。この場合も、アドレス空間が実行ユニットＡＥの数を決定する。

【0055】

図３では、いずれの場合も、第１のデータラインが水平方向に示され、第２のデータラインが垂直方向に示されている。第２のデータラインはまた、コマンドユニットＢＥと複数のラインドライバユニットＬＴＥとの間の接続を示す。全体として、水平方向のサブチェーンは、それぞれの場合に、回路基板上に配置することができ、一方、垂直接続の間には有線接続を実装することができる。従って、垂直方向では、数メートルのより大きな距離を克服することができる。本明細書では、垂直方向および水平方向は、単に図面を参照しているだけであり、当業者が、実際の実施が要件に従うことを理解するであろう。

【0056】

図４は、複数の実行ユニットＡＥのエラー耐性のある作動のための方法の概略的な実行チャートであり、方法は、コマンドユニットＢＥおよび複数のラインドライバユニットＬＴＥを提供すること（１００）、複数の実行ユニットＡＥが各々が直列である複数のサブチェーンにセグメント化されること（１０１）、各サブチェーンは、第１のデータラインに沿った少なくとも１つの実行ユニットＡＥを含んでおり、１つのラインドライバユニットＬＴＥが各サブチェーンの上流に接続されること（１０２）、複数のラインドライバユニットＬＴＥが第２のデータラインによって互いに直列に通信可能に接続されること（１０３）、直列に接続された第１のラインドライバユニットＬＴＥが第２のデータラインによってコマンドユニットＢＥに通信可能に結合されること（１０４）を含み、第２のデータライン上の信号が第１のデータライン上の信号よりも１０倍大きい振幅で変調される。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】