JP2005328551A - モジュラーシステムにおける順位に基づくアドレス割り当て - Google Patents

Abstract

【課題】乱数値の一時的アドレスが永久アドレスの作成のために、個別にコントローラに送信される欠点を解決する。
【解決手段】制御システムは、モジュールと、これらのモジュールへのアドレスの割り当てを制御する制御手段とを有している。各モジュールは特別な数を有している。制御手段は、前記モジュールの何れが前記特別な数のうちの端の数を有しているかを繰り返し決定する。各モジュールは、その特別な数が所定の範囲内に入る場合に条件的に応答するように起動される。上記範囲は端の数を持つモジュールが見つかるまで変化される。そして、上記処理は全てのモジュールが有効化されるまで次の小さな端の数に関して繰り返される。次いで、アドレスが作成され、各モジュールに動作時のアクセス用として記憶される。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のモジュールを有する制御システムであって、これらモジュールの各々が特別な数を表す識別手段を有するような制御システムに関する。上記システムは更に各モジュールにアクセスするためにこれらモジュールへの各アドレスの割り当てを制御するような制御手段を含んでおり、各アドレスの各モジュールへの割り当ては前記特別な数に基づいてなされる。

従来、システム内のモジュールにアドレスを割り当てる種々の方法が既知である。それらの幾つかの例を以下に示す。

ヨーロッパ特許出願第EP-A0537814（PHN13.825）は、各モジュールがバスを介してデータ通信のために相互に接続されているような通信システムを開示している。この場合、アドレス割り当ては、各モジュールのアドレスを初期アドレス値に設定し且つ他のモジュールが同じ初期アドレス値のアドレスを有していないかをチェックすることにより各モジュールに関し一様になされる。もし同一のアドレス値を持つ他のモジュールがある場合は、該特定のモジュールのアドレス値は当該アドレス値が唯一なものであると確認されるまで繰り返しインクリメントされる。

日本特許出願公開第4-256150号の要約書はコントローラと端末装置とを有する自己アドレス設定システムを開示している。上記端末装置は一時的アドレスを発生するための乱数発生器を有している。上記一時的アドレスは端末装置に記憶され、当該端末装置内のタイマにより供給される送信タイミング信号を介して前記コントローラに伝達される。このコントローラはアドレス決定回路を有し、該回路は受信された一時的アドレスの小さい値の順に永久アドレスを発生する。発生されたこの永久アドレスはコントローラに記憶され且つ端末装置に伝達され、そこで該端末装置内に使用時用の新アドレスとして記憶される。

上記公開第4-256150号のシステムの欠点は、乱数値の一時的アドレスが、記憶のため且つその後の永久アドレスの作成のために、個別にコントローラに送信される点にある。もし取り得る乱数の範囲が大きい場合は、端末装置からコントローラへの送信チャンネルは大きな数を送信するのに適したものでなければならず、これは幅広のバスか、長い送信サイクルか又はこれらの両方を必要とする。

本発明の目的は、冒頭で特定したような種類のシステムであって、アドレス割り当て手順が、従来のシステムよりも、システムをより簡単に実施化させることができ、システムをより簡単に拡張させることができ、又はシステムをより簡単に変更させることができるようなシステムを提供することにある。また、本発明の他の目的はアドレス割り当て手順が従来技術におけるよりも本質的により簡単な通信手順を使用するようなシステムを提供することにある。また、本発明の更に他の目的はアドレス割り当て手順の実行が従来技術におけるよりも少ないハードウェアしか必要としないようなシステムを提供することにある。また、本発明の更に他の目的はアドレス割り当て手順が従来の手順よりも本質的により高速であるようなシステムを形成することにある。

この目的のため、本発明は冒頭で紹介したような種類のシステムにおいて、前記制御手段が以下のような動作を行うことを特徴としている。即ち、複数の相互に排他的な範囲が決定され、その際各範囲は前記特別な数のうちの１個を含むようにする。これら範囲は、前記モジュールの各々を当該モジュールの特別な数が特定な数の範囲に入る場合に条件的に応答するように起動することにより決定する。この特定な範囲は、モジュールの何れもが応答しないか又は２個以上が応答した場合には変化される。そして、各アドレスは見つけられた各特定な範囲に基づいて特定され、割り当てが実行される。

このように、当該システムの一覧表はどれだけ多くの相互に排他的な範囲が発見されたか決定することにより作成され、この場合、範囲の数は個別に識別されるべきモジュールの数に等しい。ここで、上記一覧表は前記特別な数を送信することなしに作成されることに注意されたい。この一覧表は、制御手段が適切な幅の必要な個数のアドレスを作成するのを可能にする。

例えば、制御手段は前記複数の相互に排他的な範囲を以下のステップを実行することにより決定する。先ず、制御手段は前記モジュールのうちの何れの特定のモジュール中において前記識別手段が前記特別な数のうちの端数を表すかを繰り返し決定する。このことは、各モジュールを当該モジュールの前記特別な数が所定の範囲内に入った場合に条件的に応答するように起動し、且つ、前記範囲を前記端数を伴うモジュールが見つけられるまで変化させることにより達成される。そして、制御手段は前記モジュールのうちの前記特定のものを機能的に応答しないように不能化し、前記複数のモジュールが有効化されるまで上記起動及び不能化を繰り返す。そして、制御手段は前記各アドレスを作成し、これら各アドレスを各モジュールに送信して後の使用時のアクセス用に記憶させる。

上記制御手段は、例えばシステム故障が検出された場合に、先に不能化された１個以上の特別なモジュールを機能的に可能化することにより動作を繰り返すようにすることもできる。

前記特別な数は製造時にモジュール中にプログラムすることもできる。例えば、個々のモジュールに対して固有な連番を含めるようにしてもよい。他の例として、各モジュールの識別手段は乱数を発生する乱数発生器を有してもよい。この場合は、各モジュールの前記特別な数は各乱数により決まる。前記制御手段はアドレス割り当ての開始時に上記乱数発生器を起動する。特に、モジュール間でダブる確率を低減するために取り得る乱数の範囲を大きくする場合は、本発明のシステムは大きな数を制御手段に伝達することを避けることができる点で従来技術よりも有利である。

各モジュールが乱数発生器を持つ場合は、依然として２以上のモジュールが同一の乱数を発生することがあり得る。この場合、制御手段はこれらモジュールの応答を同時に受けるであろう。もし制御手段がこのような事態を識別したなら、完全な割り当て手順がもう一度実行される。

本発明におけるシステムは容易に再構成することができる。即ち、本アドレス割り当て手順はシステム内のモジュールの数の如何に関わらず全ての種類のシステムに関して一様である。本発明はどのようなモジュラーシステムにも好適である。各モジュールは、これらモジュールが本発明のアドレス割り当て手順の実行に適している限り、機能的に一様である必要はない。アドレス割り当て用の上述した制御手段は、当該モジュールの動作制御用の他の制御手段と物理的及び機能的に統合することもできる。本発明の思想を以下に述べる非限定的例示により説明する。

第１の例では、当該システムは複数のモジュールを持つ照明システムを含み、ここで各モジュールは何らかの情報処理機能を備える照明器具である。各照明器具は、例えば光強度、パンニング、チルティング、及び色等に関して命令により個々に制御可能なものである。また、各照明器具の運転状態は特別な命令を用いて当該照明器具をアドレスすることにより選択的に要求することができる。制御手段及びモジュールには、好ましくは、例えばＲＣ−５通信手順を介しての赤外線通信用手段を設ける。

第２の例においては、当該システムは車両のユーザが制御可能な電気装置を含んでいる。標準装置とは別に、購入者は工場外で取り付けられるエアコン、オーディオ装置、パワーウィンドウ及び電動シートのような特別なオプション・アクセサリを注文することができる。上記電気装置は、全ての可能なアクセサリを制御することができるバス・システムへのインターフェースを介して制御可能にされる。本発明は、各々が異なるアクセサリの組み合わせを備える広い範囲の型式のものを提供する場合に製造者にとって便利である。この場合、各アドレス及びアドレス領域の調整はアクセサリの各組み合わせに対して一様になされる。また、装置が後に拡張されるような場合にも、本発明は設置を大幅に簡素化する。

第３の例では、当該システムは、キッチン装置、暖房、空調及びオーディオ装置、ビデオ装置のような家庭において集中制御することができるような器具の集合を含む。交換又は拡張の場合、制御は本発明による新アドレスの割り付けにより簡単に変更することができる。

なお、前記制御手段の機能は部分的に又は全てソフトウェアにより実施することもできることに注意されたい。

以下、本発明を添付図面を参照しながら例示として説明する。

ブロック図
図１は、本発明における制御システム１００のブロック図を示している。このシステム１００は、複数のモジュール１０２、１０４及び１０６と、動作時におけるモジュール１０２〜１０６へのアクセス用にモジュール１０２〜１０６へ固有なアドレスを各々割り当てるような制御を行う制御手段１０８とを有している。これらモジュール１０２〜１０６は、例えば、線又は超音波を介して制御される家庭用器具、例えばＲＣ−５通信手順を用いた赤外線通信を介して制御される住居用照明器具、構成が変更可能なデータ処理システム用の処理モジュール、或いは変更可能な回路網構成において使用される情報通信ユニット等である。これらモジュール１０２〜１０６と、制御手段１０８との間の適切な通信インターフェースの詳細は図面の明瞭化のために別個には図示されていない。

動作時においては、これらモジュールの制御を行うためにモジュール１０２〜１０６の各々は固有のアドレスにより明確に識別されねばならず、その場合例えば適切な命令が正しいモジュールに送られねばならない。本発明はこのようなアドレスの割り当てに関するものである。モジュール１０２〜１０６は乱数発生器１１０、１１２及び１１４を各々含んでいる。制御手段１０８は初期化命令を送信することにより上記発生器１１０〜１１４を初期化するように動作する。この初期化命令に応答して、発生器１１０〜１１４は相互に無関係な乱数又は疑似乱数を発生する。

発生器１１０〜１１４が各々乱数を発生すると、制御手段１０８は発生された数に基づいてモジュール１０２〜１０６を尋問し、これらモジュール１０２〜１０６の順位を決定する。この目的のため、制御手段１０８は全てのモジュール１０２〜１０６に最初のサーチ数を送信して各モジュール内で発生された前記各乱数と比較することによりサーチを実行する。上記最初のサーチ数は、発生された前記乱数のとり得る値の範囲を第１の区間と第２の区間とに二分する。例えば、第１の区間は前記サーチ数の値より小さいか又は該値に等しい全ての値を含み、前記第２の区間は該サーチ数の値より大きい全ての値を含むか；又は第１の区間が前記サーチ数の値より小さい全ての値を含み、前記第２の区間が前記サーチ数の値より大きいか又は該値に等しい全ての値を含むようになる。

モジュール１０２〜１０６の各々は、受信された最初のサーチ数を、発生された前記乱数と比較する。これを示すために、モジュール１０２、１０４及び１０６には機能的に比較器１１６、１１８及び１２０が各々含まれている。最初のサーチ数が受信された場合、もし特定のモジュールの発生器により発生された乱数が前記第１及び第２の区間のうちの予め決められた一方に属していれば、モジュール１０２〜１０６のうちのこの特定のものだけが制御手段１０８に応答を送る。明瞭化のために、モジュールは発生された乱数より前記サーチ数が大きい場合に応答すると仮定する。更に、ここで述べる例においては、モジュール１０２により発生された乱数が最小で、モジュール１０６により発生された乱数が最大で、モジュール１０４により発生された乱数がそれらの間にあると仮定する。

先ず、サーチ数を小さなサーチ数から大きなサーチ数の範囲で走査して、モジュール１０２が端の値（本例では最小値）を持つのを識別する。このように、制御手段１０８は最小の乱数より大きいか又は該値に等しいがモジュール１０４により発生される乱数よりは小さなサーチ数を送信することによりモジュール１０２を識別することができる。モジュール１０２からの応答を受信すると、前記制御手段は現在のサーチ数を最小のサーチ数を持つモジュールと関連付ける情報を記憶する。次いで、制御手段１０８はモジュール１０２のみにより受け付けられる特別な命令を送信することにより、モジュール１０２をそれ以降のサーチ数の送信に対して非感受的にする。例えば、上記特別の命令は、モジュール１０２のみからの応答を起動したと分かっている現在のサーチ数を表すデータを該命令が含む場合にモジュール１０２のみにより受け入れられるようにする。

制御手段１０８は、モジュール１０２〜１０６のうちの他のもの、即ちモジュール１０４、が残りのモジュールのうちの最小の乱数を持つものとして応答するまでサーチ数をインクリメントすることにより動作を継続する。制御手段１０８は現在のサーチ数を前記モジュールのうちの前記他のものに関連付け、該モジュール（即ちモジュール１０４）を他のサーチ数の送信に対して非感受的にし、前記モジュールのうちの次のもの（ここではモジュール１０６）が応答するまでサーチ数をインクリメントすることにより動作を継続する。この場合、制御手段１０８は現在のサーチ数を前記モジュールのうちの第３のものと関連付け、該モジュールをそれ以降のサーチ数に対して非感受的にし、残りのモジュールに対してサーチを継続する。

本例においては、これ以上のモジュールはないから、当該サーチは、制御手段１０８がそれ以降の応答を受けることなく、サーチ数は上限値に到達するまでインクリメントされるであろう。この上限値に到達したということは、一覧表の作成が終了したということを意味する。その後、前記制御手段は探索の間に何個のモジュール（ここでは、３個）が応答したかを決定し、それらの各々のためにアドレスを作成する。モジュール１０２〜１０６は関連付けられたサーチ値の範囲に基づいて区別することが可能であるから、各モジュールは、当該モジュールに記憶されるべき特定のアドレスを含む命令を用いて後の動作使用の際に個別にアクセスすることができる。

モジュール１０２〜１０６には前記乱数発生器以外の識別手段を各々設けることができる。例えば、要素１１０〜１１４の各々は、当該モジュールの製造時に例えば各モジュールに関して固有な連番を記憶するようにプログラムされたメモリを各々有していてもよい。この場合、当該システム内のモジュールの一覧の作成は基本的に上述したように行われ、乱数の作成のステップは記憶された固有番号を利用可能にすることに置換される。

流れ図
図２は、本発明のシステムにおけるアドレス割り当て手順の一例を説明するための図２００を示す。

本発明のシステムにおける前記制御手段は全ての参加モジュールに対して一般命令「初期化開始」を送信する。この命令を受けると、全てのモジュールは例えば１６ビット幅の数をランダムに選択する。この段階において、サーチ値ＳＶiの最初の大きさもＳＶi=0に設定され、今までに識別されたモジュールの数Ｎも零に設定される。

他の例として、本手順は前記サーチ数ＳＶiと前記数Ｎとを初期化する「初期化開始」命令と、各モジュールに乱数を発生させる別の命令「乱数化」とを使用してもよい。サーチ数ＳＶiと数Ｎとの初期化を、乱数の作成から機能的に分離するのは、例えば同じ乱数に基づいてアドレスを再作成し、これにより乱数を作成するステップをスキップするような場合に便利である。

サーチ数が上限より小さい限り、本手順は以下のように進行する。前記制御手段は参加モジュールに対して一般命令「端数検索」を送信する。この「端数検索」命令は現在のサーチ数を含んでいる。この場合、上記サーチ数よりも小さいか又は該数に等しい乱数を発生した全ての参加モジュールは、制御手段に対して「確認」を送信することにより応答する。この場合、次のような状況が識別される：全く応答がない；解読可能な応答がある；解読不能な応答がある。

全く応答がない場合は、サーチ数ＳＶiが小さ過ぎる。この場合、もしサーチ数ＳＶiが未だ上限に達していないなら、該サーチ数ＳＶiはインクリメントされねばならず、又制御手段は更新されたサーチ数ＳVi+mを伴う新たな「端数検索」命令を送信しなければならない。ここで、上記整数ｍの大きさは上記インクリメントの大きさを決定する。何れのモジュールによる応答もなく、且つ、サーチ数が上限にも到達していない限り、サーチ数は繰り返しインクリメントされる。好ましくは、ここでのインクリメントは少なくとも１個の応答モジュールを速く見つけるために最初は大きくする。

モジュールのうちの１個のみが応答した場合は、この応答は解読可能である。この場合、応答したモジュールの乱数の値は、未だ調査されていない全てのモジュールにより発生された乱数の中で最小のものであることが分かる。前記制御手段は、例えば上記サーチ数を調整し且つ２値サーチを実行することにより、該乱数の正確な値を決定すべく動作を継続してもよい。他の例として、制御手段は上記現在のサーチ数を応答したモジュールに関連付けてもよい。上記の応答したモジュールは現在のサーチ数により応答が起動された唯一のモジュールであるから、これだけで該応答モジュールを一時的に識別するには十分である。例えば、現在のサーチ数に対して応答したモジュールがあるという識別情報が記憶される。同様な手順で残りのモジュールを順位付けするには、今回見つけだされたモジュールは沈黙化されねばならない。このことは、制御手段が例えば上記の見つけだされた乱数又は現在のサーチ数を識別のために含む「順位認識」命令を送信することにより達成される。これに対し、当該モジュールは他の「確認」を送信し、該モジュール自身を以降の「端数検索」命令に対して使用されるサーチ数の如何に拘わらず非感受的な状態にする。如何なるサーチ数に対しても非感受的にすることには、各モジュールに対して次のものを見つけるために一様なやりかたを採用することができるという利点がある。識別されたモジュールの数Ｎは１でインクリメントされ、サーチ数も他のモジュールを走査するためにインクリメントされる。

２以上のモジュールが「確認」を送信した場合は、制御手段にとって該応答を解釈するのに２つの可能性がある。即ち、制御手段が「解読不能」な応答か又は「解読可能」な応答の何れかを記録する。この場合、応答はモジュールからの同時送信の間の干渉により、単一のモジュールの応答がシステム外の信号源により送信が妨害されることにより「解読不能」となるのと同様に、「解読不能」となる。また、応答は２つの「確認」信号が正確に同期して受信された場合は「解読可能」となる。この場合の同期は、偶然であるか又は意図したものであるかの何れかでありえる。

当該システムの例えばモジュール及び制御手段のような各要素の間に制御不能な伝播遅れある場合、及びボーレート及び搬送波周波数等のハードウェア特性に許容差がある場合は、前記同期は偶発的なもので滅多に起きることはない。２以上のモジュールが応答し、且つ、制御手段が受信された信号を「解読不能」と判断した場合は、現在のサーチ数ＳＶiは解読可能な応答が得られるまでＳVi-kに、必要ならば繰り返して、デクリメントされる。この場合、整数ｋの大きさは上記デクリメントの大きさを決定する。また、当該サーチ数はこの時点では補足範囲内に位置するので、上記デクリメントは先にのべた整数ｍにより決まるインクリメントよりも、好ましくは、小さくする。

２以上の「確認」信号の同期した受信は意図的になされる場合もある。この場合、通信媒体及びシステム許容差が、送信を同期するように設計されたモジュールの使用を許容する。結果として、制御手段は単一のモジュールからの応答と、複数のモジュールからの同期した応答との間の区別をすることができなくなる。何れの場合においても、制御手段は受信されたメッセージを「解読可能」と解釈する。この場合、現在のサーチ数ＳＶiは応答が受信されなくなるまでデクリメントされねばならない。同一の乱数を持つ２つのモジュールは存在しないという（合理的な）仮定の下では、応答を生じさせた最後に使用されたサーチ値は単一のモジュール、即ち参加モジュールのうちの最小の乱数を持つモジュール、を識別する。同期されたシステムは、システムの外部から発生する妨害を「解読不能」な応答の発生に基づいて識別することができるという利点を有している。この場合、制御手段は当該手順を継続するために同一のサーチ値を持つ「端数検索」命令を繰り返すことができる。

上記手順は、サーチ値が所定の上限を越えるまで繰り返される。そして、識別されたモジュールの数Ｎが読み取られる。もしＮが零に等しい場合は、サーチ値の範囲内に入るモジュールが存在しないことになる。Ｎが零より大きい場合は、少なくとも１個のモジュールが識別されていることになる。ここで、アドレスが作成されるが、これらアドレスのうちの最大のものは好ましくは数Ｎを表し得る最も短い幅をもつものとする。そして、これらのアドレスは各モジュールに送信され記憶される。ここで、当該手順中で考慮された各モジュールは、前述したように、関連付けられたサーチ値に基づいて識別することができることに注意されたい。かくして、各モジュールには使用時におけるアクセス用のアドレスが設けられることになる。

所望のサーチ値を高速で見つけるためには数個のデクリメント及びインクリメント手法が可能である。また、例えば２値サーチを使用することができ、その都度興味のある区間を２分し、これら２つの部分のどちらで継続するかを決定する。また、１でデクリメント及びインクリメントするだけにすることもでき、このやり方はハードウェア及びソフトウェアの両方を簡素化するが、実行に時間が掛かる。

本発明における制御システムのブロック図。 アドレス割り当て手順を説明するための流れ図。

Claims (7)

1. 複数のモジュールであって、各々のモジュールが当該モジュールの識別を可能にするような特別な数を表す識別手段を含むようなモジュールと
   前記各モジュールへのアクセスのために、これらモジュールの各々への各アドレスの割り当てを制御するように動作すると共に、前記モジュールの各々への前記各アドレスの割り当てを前記特別な数に基づいて実行するように動作する制御手段と
   を有するような制御システムにおいて、
   前記制御手段が、
   ａ）各範囲が前記特別な数のうちの１個を各々含むような複数個の相互に排他的な数の範囲を、前記モジュールに送信されるサーチ数によって決定し、該決定が、
   ｉ）前記サーチ数を小さな前記サーチ数から大きな前記サーチ数の範囲で走査することによって前記前記特別な数と比較し、前記サーチ数よりも小さいか又は該数に等しい特別な数を発生した前記モジュールを、前記モジュールのうちの最小の特別な数を持つものとして前記制御手段に対して応答するように起動し、
   ｂ）前記モジュールからの応答を受信すると、当該サーチ値を最小のサーチ数を持つモジュールと関連付ける情報を記憶し、該モジュールを他のサーチ数の送信に対して非感受的にし、前記モジュールのうちの次のものが応答するまで前記サーチ数をインクリメントすることによりサーチを継続し、前記関連付けられたサーチ数の範囲に基づいて前記各アドレスを特定すると共に前記割り当てを実行する
   ことを特徴とする制御システム。
2. 請求項１に記載のシステムにおいて、前記制御手段が、
   ｃ）前記モジュールのうちの何れの特定のモジュール中において前記識別手段が前記特別な数のうちの端数を表すかを、各モジュールを当該モジュールの前記特別な数が所定の範囲内に入った場合に条件的に応答するように起動すると共に、前記範囲を前記端数を伴うモジュールが見つけられるまで変化させることにより繰り返し決定し、
   ｄ）前記モジュールのうちの前記特定のモジュールを機能的に応答しないように不能化し、
   ｅ）上記ｃ）及びｄ）のステップを、前記複数のモジュールが有効化されるまで繰り返す
   ことにより前記複数の相互に排他的な数の範囲を決定することを特徴とする制御システム。
3. 請求項１に記載のシステムにおいて、前記各モジュールの識別手段が乱数を発生する乱数発生器を有し、前記特別な数の各々が前記各乱数により決定されることを特徴とする制御システム。
4. 請求項３に記載のシステムにおいて、前記制御手段が前記乱数発生器を起動するように動作することを特徴とする制御システム。
5. 請求項１に記載のシステムにおいて、前記モジュールの各々が前記各アドレスを記憶するメモリを有していることを特徴とする制御システム。
6. 請求項１に記載の制御システムにおける前記制御手段。
7. 請求項１に記載の制御システムにおける前記モジュール。

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