JP2008546293A

JP2008546293A - バスシステムの作動方法、バスシステムおよびバス加入者

Info

Publication number: JP2008546293A
Application number: JP2008514053A
Authority: JP
Inventors: フーゲルロベルト
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-06-03
Filing date: 2006-05-15
Publication date: 2008-12-18
Also published as: DE102005025519A1; EP1891776A1; CN101189835A; WO2006128787A1

Abstract

マスタ（１０）として実現されている１つのバス加入者および少なくとも２つのそれぞれスレーブ（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）として実現されているバス加入者がバス（１５）を介して交信し、かつマスタがスレーブに配属されている識別コード（ＩＤ）を送信することによって、当該スレーブがマスタ（１０）によりデータ（ＤＡＴＡ＿１，ＤＡＴＡ＿２，ＤＡＴＡ＿３，ＤＡＴＡ＿４）の送信を要求される、バスシステムの作動方法に関する。本発明によればマスタ（１０）は、複数のスレーブに配属されているマルチ識別コード（ＭＩＤ）を送信し、これに基づいて複数のスレーブがデータを前記マルチ識別コード（ＭＩＤ）に依存して送信する。

Description

従来の技術
本発明は、マスタとして実現されている１つのバス加入者および少なくとも２つのそれぞれスレーブとして実現されているバス加入者がバスを介して交信しかつマスタがスレーブに配属されている識別コードを送信することによって、当該スレーブがマスタによりデータの送信を要求される、バスシステムの作動方法に関する。

本発明は更に、請求項９の上位概念に記載のバスシステム並びにバス加入者に関する。

冒頭に述べた形式の作動方法が使用される従来のバスシステムの例は所謂ＬＩＮ（Local Interconnect Network）である。ＬＩＮネットワークではそれぞれのスレーブが当該スレーブに個々に配属されている識別コードを有し、該識別コードによりスレーブはＬＩＮネットワークのマスタに呼び掛けることができる。その際マスタは、例えばスレーブの１つからデータを要求するために、まず同期情報を、それから引き続いて相応のスレーブに配属されている識別コードをメッセージの形において送信する。ＬＩＮネットワークに存在しているスレーブはマスタから送信されるデータを絶えず監視し、かつマスタから送信される識別コードと自分の識別コードが一致するスレーブがマスタから送信されるデータに続いて自分の方からデータを送信する。

別のスレーブからデータを要求するために、マスタは新たに、この別のスレーブに配属されている少なくとも１つの識別コードもしくは相応のメッセージを送信しなければならず、これに基づいてこの別のスレーブは上述した仕方および手法で自分のデータを送信することによって応答することができる。ＬＩＮネットワークに関する詳細はインテーネットでアクセスできる使用を挙げる（http::www.LIN-SUBBUS.org/.参照）。

バスシステムに対する従来の作動方法についての上の説明から、種々それぞれのスレーブの問い合わせのためにその都度別個のメッセージもしくは識別コードをマスタからバスを介して送信する必要性に基づいて、膨大なプロトコル・オーバヘッドが生じていることが分かる。従来の手法で個々にかつ順位マスタによって問い合わされる複数のスレーブを備えているバスシステムでは殊に、所定のスレーブの問い合わせの際のサイクル時間、すなわちマスタによる同一のスレーブの２つの連続する問い合わせ間に発生する待ち時間は比較的大きくなる可能性があり、これによりそれぞれのバスシステムの利用効率は低減される。

従って本発明の課題は、冒頭に述べた形式の方法を、多数のスレーブの場合にも、バスシステムによる効率のよいデータ伝送が可能であるように改善することである。

この課題は冒頭に述べた形式の方法において本発明により、マスタが、複数のスレーブに配属されているマルチ識別コードを送信し、かつ複数のスレーブがデータをこのマルチ識別コードに依存して送信することによって解決される。

発明の利点
本発明のマルチ識別コードを使用することで、マスタは僅か１つの識別コードで同時に多数の種々のスレーブにそれぞれのデータを送信するように促すことが可能になる。これにより、バス上で交信のための相応のプロトコル・オーバヘッドが著しく低減される。例えば５つの異なるスレーブのデータの、バスを介しての問い合わせもしくは交換のために本発明によれば、それぞれ種々異なるバス加入者の全部で僅か６つのメッセージもしくはバスアクセスが必要であり、一方従来の方法はそれぞれ種々異なるバス加入者の少なくとも１０個のメッセージもしくはバスアクセスが必要である。

本発明の課題の別の解決法として、請求項９に記載のバスシステム並び請求項１０に記載のバス加入者が提供される。

本発明の有利な実施形態は従属請求項の対象である。

その他の利点、特徴および詳細は、図面を参照した、本発明の種々の実施例に示されている以下の説明から明らかである。その際特許請求の範囲および発明の詳細な説明に記載の特徴はそれぞれ単独でも任意の組み合わせにおいても本発明に属している。

図面
図中：
図１は本発明のバスシステムを示し、
図２ａは従来のデータ伝送の時間的な経過を示し、
図２ｂは本発明のデータ伝送の時間的な経過を示している。

図１は、１つのマスタと、１つの共通のバス１５を介して該マスタ１０に接続されている複数のスレーブ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを有しているバスシステム１００を示している。バスシステム１００は例えば、それ自体従来より公知のＬＩＮネットワークである。

バスシステム１００は自動車においてセンサをネットワーク化するために使用される。これらセンサは、センサとしての機能に対して付加的にスレーブ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの機能性を用意して、バス１５を介して相互にもしくはマスタ１０と交信し、その際データ、例えばセンサデータを交換するようになっている。

まず、図２ａに基づいて、図１のバスシステム１００に対する従来の作動方法について説明する。このために図２ａは３つの異なった時間軸を含んでいる。これら時間軸は図２ａにおいて上下に図示されておりかつそれぞれマスタ１０もしくはスレーブ２０ａ，２０ｂに配属されている。

第１のセンサもしくはスレーブ２０ａからデータを問い合わせるために、マスタ１０はまず、第１のスレーブ２０ａに配属されている識別コードＩＤ＿１をバス１５（図１）を介して送信し、これに基づいてスレーブ２０ａは識別コードＩＤ＿１に続いて直接そのデータＤＡＴＡ＿１をバス１５を介して送信する。

引き続いてマスタ１０は同じ手法で別のスレーブ２０ｂに配属されている識別コードＩＤ＿２を送信し、これに基づいてスレーブ２０ｂは次いで自分のデータＤＡＴＡ＿２をバス１５を介して送信する。

図２ａから明らかであるように、従来の方法によりバスシステム１００を作動するために必要なプロトコル・オーバヘッドは種々のスレーブ２０ａ，２０ｂの数が多い場合殊に、非常に大きい。というのは、それぞれ個々のスレーブ２０ａ，２０ｂのデータＤＡＴＡ＿１，ＤＡＴＡ＿２…の要求のために、相応の識別コードＩＤ＿１，ＩＤ＿２もしくはメッセージがマスタ１０から別個に送信されなければならないからである。

更に、バス１５へアクセスする際、例えば２つの連続するメッセージの送信の間にある程度の待ち時間が厳守されなければならず、その上、付加的に、有利には周期的に、図２ａに図示されていない同期情報がバス１５を介して送信され、これら同期情報は同様に有効データの伝送に対してバス１５を阻止する。これに応じて、従来の作動方法を使用した場合の有効データ効率は比較的僅かである。

これらの欠点は、図２ｂに図示されている本発明の作動方法の適用により回避される。図２ｂにも図２ａと類似して、それぞれマスタ１０もしくはスレーブ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに配属されている時間軸が図示されている。参照番号１５によって図２ｂにおいて、バス１５上の全体のデータトラヒックを示している時間軸が示されている。

本発明によればマスタ１０は図２ｂの時点ｔ＿０から−従来技術において唯一のスレーブ２０ａ，２０ｂに割り当てられている識別コードＩＤ＿１，ＩＤ＿２（図２ａ参照）とは異なって−同期情報Ｓｙｎｃ−ｂｒｅａｋ，Ｓｙｎｃに対して付加的に、複数のスレーブ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに配属されているマルチ識別コードＭＩＤを送信する。

この本発明のマルチ識別コードはスレーブ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに一方において、すべて４つのスレーブ２０ａないし２０ｄがマルチ識別コードＭＩＤの受信後それぞれのデータＤＡＴＡ＿１，ＤＡＴＡ＿２，ＤＡＴＡ＿３，ＤＡＴＡ＿４をバス１５（図１）に送信してよいことをシグナリングする。他方において、本発明のマルチ識別コードＭＩＤは、どんな手法で個々のスレーブ２０ａないし２０ｄからデータＤＡＴＡ＿１，ＤＡＴＡ＿２，ＤＡＴＡ＿３，ＤＡＴＡ＿４を送信してもよいかを確定しかつこれにより同時に種々のスレーブ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの相互同期のために用いられる。

図２ｂに使用のマルチ識別コードＭＩＤにおいて例えば、第１のスレーブ２０ａがマルチ識別コードＭＩＤの続いて直接、すなわち時点ｔ＿１から２つの有効データバイトＤＡＴＡ＿１を送信することが許されるものと決められている。つまりスレーブ２０ａのこの有効データバイトＤＡＴＡ＿１の送信は時点ｔ＿１と時点ｔ＿２との間に行われる。

更にマルチ識別コードＭＩＤによって、時点ｔ＿２後、すなわちスレーブ２０ａがＤＡＴＡ＿１を送信したした後で、有効データＤＡＴＡ＿２を送信することが許されるものと決められている。この送信は時点ｔ＿３までに行われる。

別のスレーブ２０ｃ，２０ｄの有効データＤＡＴＡ＿３およびＤＡＴＡ＿４の送信はマルチ識別コードＭＩＤにより規定されておりかつ図２ｂに図示されている。

スレーブ２０ａがマルチ識別コードＭＩＤにより有効データをバス１５に送信するのが許されない時間において、すなわち第１のスレーブ２０ａがｔ＞ｔ＿２にあるとき、スレーブ２０ａはパッシブにある。つまり、ＬＩＮネットワーク使用に相応するデータ表示において値ＦＦ１６進法「ＦＦｈ」を有するデータバイトの送信に相応している。別のスレーブ２０ｂ，２０ｃ，２０ｄはこれらに割り当てられている送信時間間隔害では同じような状態にあり、その結果スレーブ２０ａないし２０ｄはバス１５上でのデータの送信の際に相互に干渉しない。

この手法でそれぞれのスレーブ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの全部のデータＤＡＴＡ＿１，ＤＡＴＡ＿２，ＤＡＴＡ＿３，ＤＡＴＡ＿４は唯一のフレームに収容することができるので、４つのスレーブ２０ａないし２０ｄのデータの問い合わせのために従来技術とは異なって、バス１５におけるマスタ１０の唯一のメッセージしか必要でない。このメッセージはマルチ識別コードＭＩＤの他に同期情報も含んでいる（図２ｂのｔ＝ｔ＿１ないしｔ＝＿１の時間領域参照）。全体として、つまりこれまで説明してきた本発明のデータ伝送に対して種々のバス加入者１０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの５つのバスアクセスしか必要でなく、一方従来の作動方法ではマスタ１０からの少なくとも４つの異なったメッセージもしくはバスアクセスおよび付加的にそれぞれのスレーブ２０ａないし２０ｄの４つのメッセージもしくはバスアクセスが必要だったということになる。

マルチ識別コードＭＩＤの本発明の原理はＬＩＮネットワークへ使用する際、それぞれのデータフレーム当たり僅か最大でも８個のデータバイトによって制限されている。数多くの自動車用途において使用される、同時にスレーブ２０ａないし２０ｄとして実現されているが通例はただのセンサデータは例えば１２ビットプラス４つのステータスビットの分解能で、すなわち全部で２バイトを供給するので、この手法において本発明によれば４つのセンサないしスレーブ２０ａないし２０ｄの有効データが唯一のデータフレームに収容され、これにより従来の方法と比べてプロトコル・オーバヘッドは低減されかつ有効データ効率は上昇する。センサ当たり僅か１バイトのデータを伝送する場合、８つまでのセンサを統合することができる（例えば操作フィールド／キー／スイッチ）。

本発明のマルチ識別コードＭＩＤの別の利点は、マルチ識別コードＭＩＤを用いた複数のスレーブ２０ａないし２０ｄの統合により、バスシステム１００（図１）において予め定めた数のスレーブに対して使用される識別コードの数を低減することができ、これにより全体としてバスシステム当たりより多くのスレーブを使用可能であるということである。

故障したもしくは存在していないセンサもしくはスレーブ２０ａないし２０ｄの識別は、それぞれのスレーブ２０ａないし２０ｄに割り当てられているデータバイトＤＡＴＡ＿１，…，ＤＡＴＡ＿４を探すことによって可能である。例えばセンサもしくはスレーブの誤機能または故障は、これらに割り当てられているデータバイトが空である、すなわち例えば値ＦＦｈを有していることで識別することができる。

更に、バスシステム１００への新しいセンサの簡単化された組み入れが可能である。この場合センサもしくはスレーブ２０ｃ（図２ｂ）はバス１５上での交信を監視しかつ該センサもしくはスレーブ２０ｃにデータＤＡＴＡ＿３の伝送のために割り当てられている、データフレーム内のポジションｔ＿３＜ｔ＜ｔ＿４を、相応の時間空間において他のスレーブ２０ａ，２０ｂ，２０ｄがバス１５上にデータを送信していないことによって識別する。

本発明の方法の別の有利な実施形態において、スレーブ２０ａないし２０ｄの少なくとも１つはデータフレームのデータの予め定めることができる部分を介してチェックサムＣＳを形成しかつ引き続いて該チェックサムＣＳを時点ｔ＿５（図２ｂ）においてバス１５に送信することによってデータフレームに付加する。更に、図２ｂの説明してきた例においてすべて４つのスレーブ２０ａないし２０ｄがそれぞれチェックサムＣＳを形成しかつこれらを時点ｔ＿５でバス１５に送信して、データフレームが完全化されるようにする。

この本発明のチェックサム形成は、スレーブ２０ａないし２０ｄその自体はデータをバス１５に送信しないときにも行うことができる。

相互同期のために、スレーブ２０ａないし２０ｄは例えばバス１５に送信されたデータバイトＤＡＴＡ＿１，…，ＤＡＴＡ＿４の始めに存在しているスタートビットを使用することができる。

本発明のバスシステムの略図従来のデータ伝送の時間的な経過を示す略図本発明のデータ伝送の時間的な経過を示略図

Claims

マスタ（１０）として実現されている１つのバス加入者および少なくとも２つのそれぞれスレーブ（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）として実現されているバス加入者がバス（１５）を介して交信し、かつ
マスタ（１０）がスレーブ（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）に配属されている識別コード（ＩＤ）を送信することによって、当該スレーブ（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）がマスタ（１０）によりデータ（ＤＡＴＡ＿１，ＤＡＴＡ＿２，ＤＡＴＡ＿３，ＤＡＴＡ＿４）の送信を要求される、
バスシステムの作動方法において、
マスタ（１０）が、複数のスレーブ（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）に配属されているマルチ識別コード（ＭＩＤ）を送信し、かつ
複数のスレーブ（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）がデータ（ＤＡＴＡ＿１，ＤＡＴＡ＿２，ＤＡＴＡ＿３，ＤＡＴＡ＿４）を前記マルチ識別コード（ＭＩＤ）に依存して送信する
ことを特徴とするバスシステムの作動方法。
マスタ（１０）が同期情報（Ｓｙｎｃ−ｂｒｅａｋ，Ｓｙｎｃ）および識別コード（ＩＤ）またはマルチ識別コード（ＭＩＤ）を送信する
請求項１記載の方法。
マルチ識別コード（ＭＩＤ）に基づいて複数のスレーブ（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）によって送信されるデータ（ＤＡＴＡ＿１，ＤＡＴＡ＿２，ＤＡＴＡ＿３，ＤＡＴＡ＿４）の順序および／または最大長はマルチ識別コード（ＭＩＤ）によって決められている
請求項１または２記載の方法。
データはデータフレームの形において伝送され、データフレームは有利にはマスタ（１０）から送信される同期情報（Ｓｙｎｃ−ｂｒｅａｋ，Ｓｙｎｃ）および識別コード（ＩＤ）またはマルチ識別コード（ＭＩＤ）を有しており、並びに有利には１つのスレーブ（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）もしくは複数のスレーブ（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）から送信されるデータ（ＤＡＴＡ＿１，ＤＡＴＡ＿２，ＤＡＴＡ＿３，ＤＡＴＡ＿４）を有している
請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
スレーブ（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）の少なくとも１つおよび／またはマスタ（１０）はバス（１５）上に送信される（ＤＡＴＡ＿１，ＤＡＴＡ＿２，ＤＡＴＡ＿３，ＤＡＴＡ＿４）を読み込むもしくは監視する
請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
スレーブ（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）の少なくとも１つはチェックサム（ＣＳ）を（ＤＡＴＡ＿１，ＤＡＴＡ＿２，ＤＡＴＡ＿３，ＤＡＴＡ＿４）の予め定めることができる部分を介して形成し、かつ
チェックサム（ＣＳ）はバス（１５）上に送信されもしくは１つのデータフレーム／前記データフレームに、有利にはデータフレームの終わりに付加される
請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
同一のマルチ識別コード（ＭＩＤ）が配属されているスレーブ（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）は送信されるデータバイトの始めに存在しているスタートビットを同期のために使用する
請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
バスシステム（１００）はＬＩＮ（Local Interconnect Network）として実現されている
請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
マスタ（１０）として実現されている１つのバス加入者と、それぞれスレーブ（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）として実現されている少なくとも２つのバス加入者と、バス加入者（１０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）が交信するようになっているバス（１５）とを備えたバスシステム（１００）において、
請求項１から８までのいずれか１項記載の方法を実施するのに適している
ことを特徴とするバスシステム。
請求項１から８までのいずれか１項記載の方法を実施するためのバス加入者（１０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）。