JP2008512885A - 信号伝送装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、異なる物理特性を有するインタフェースを用いた信号伝送の加入者（Ｔ１，Ｔ２）を含む装置に関する。通常は、これらのインタフェースの間の信号伝送には付加的な制御線路が必要であった。本発明はこの問題を、次のことによって解決する。ここでは加入者の双方向インタフェースを、別の加入者（Ｔ１，Ｔ２）の単一方向インタフェースに接続するための回路（Ｃ）を、インタフェースの間に設けることによって解決する。特別な利点は、この回路（Ｃ）が信号の由来を自動に識別することができることである。

Description

本発明は、信号伝送の加入者（ないし加入ユニット）と、加入者の双方向インタフェースを別の加入部の単一方向インタフェースに接続するための回路を有する装置に関する。

非同期インタフェースの双方向送受信線路が、別の送受信線路に接続されるべき場合には信号伝送時にしばしば問題が生じる。このような場合に好んで使用されるが、コストがかかってしまうソリューションは、関与している２つのコミュニケーションパートナーのマイクロコントローラが付加的な制御線路を用いて、受信と送信の間の駆動方向を、受信送信プロトコールの意で相互に一致させることである。この手法の欠点は、第１と第２の加入部の間、例えば速度と関連する測定値を求めるセンサと有用車両の速度を記録するための運転状況記録計（タコグラフ）との間に付加的な制御線路が必要なことである。

本発明の課題は、付加的な制御線路なしに、できるだけ容易かつ低コストに信号伝送加入者間でのコミュニケーションを可能にする装置を提供することである。本発明の課題を解決するために、本発明は、請求項１に記載された装置を提案する。発明の有利な発展形態は従属請求項に記載されている。

本発明による装置の重要な利点は、コミュニケーションパートナーに割り当てられた回路を用いて、検出された電圧レベルが、送信されるべき信号であるか否か、または受信されるべき信号であるか否かを自動的に識別することができるということである。本発明では信号伝送の加入者は相互に接続されていてよい。これらの加入者には、信号伝送は異なる物理特性を有するインタフェースが備えられており、殊に、その方向性に関して異なるインタフェースが備えられているか、または異なる電圧レベルによって作動される。

さらに本発明は、例えば２つの単一方向インタフェースペアを相互に接続するときに有利に使用される。ここでもこれらのインタフェースペアが、異なる物理特性を有していてよい。ここでは一方または両方のコミュニケーションパートナーにはそれぞれ１つの、本発明による回路が割り当てられる。従って２つのパートナー間に必要な信号線路は１つだけである。しかも、信号フローの衝突または信号損失は生じない。

本発明に相応するインタフェース接続は、例えば完全に通常の、直流導電接続のためのプラグ形式接続であり得る。個々の基準電圧は、場合によっては周辺にある電気回路の適切な箇所で検出されるかまたは種々のオーム抵抗を適切に設計し、電圧源に接続することによって生成される。この基準電圧によって信号レベルは、インタフェースによってもたらされた信号レベルに整合される。特に有利には、そのときに所望されている電圧ポテンシャルを形成するために、バンドギャップダイオードも使用される。有利には、第１の基準電圧と第３の基準電圧が同じ基準ポテンシャルにある。実際に適している、基準ポテンシャルの大きさは５ボルトである。第２の基準電圧は有利には、基準ポテンシャルとアースポテンシャルの間の分圧部によって形成される、またはバンドギャップダイオードによって形成される。この場合には第２の基準電圧は有利には１ボルトよりも低い。従って第１の双方向インタフェースはこの基準ポテンシャルを、例えばローアクティブロジックの場合にはロー電圧レベルとして識別する。

別の信号伝送経路を調整するために、有利には、回路の送信側接続端子と受信側接続端子が、信号を増幅する駆動部接続端子にそれぞれ接続される。このような駆動部は、線路を省くという利点を伴い、次のように構成されている。すなわち、双方向性に構成された各信号線路上の信号が一致するように構成されている。しかしこれは次のことを前提とする。すなわち、相応する伝送プロトコールが、信号伝送の各終端に位置するマイクロコントローラの作動アルゴリズム内に組み込まれていることを前提とする。

本発明の有利な発展形態では、第１の加入者がタコグラフであり、第２の加入者がセンサである。ここでこのセンサは第１の加入者に、車両速度に関連する信号を伝送する。本発明はこのような場合に特に有利である。なぜなら、該当する規格はセンサのインタフェースの物理特性とタコグラフの物理特性を異なって定めているからである。

殊に第１の加入者に、ローアクティブロジックの周辺でハイレベルもアクティブに駆動させる受信駆動部が割り当てられている場合には、本発明による回路の受信線路内にダイオードを配置するのが特に有利である。これによって第１の加入者の送信時に、第１の加入者に割り当てられている駆動部が、駆動部と接続されている受信線路によって、第１のインタフェース接続端子のポテンシャルを第１の加入者の双方向インタフェースで高めることはない。

以下で、本発明を実施例に基づいて、分かりやすくするための図面を参考にしてより詳細に説明する。

図１は、大幅に簡略化された、本発明による装置の概略図であり、
図２は、間に配置された２つの駆動部構成素子を含む、本発明による装置の概略図であり、
図３は、図３に示された装置において、信号伝送中に第１のインタフェース接続端子に生じる信号レベルである。

図１は、本発明による装置１の重要な構成部分の基本構造を示している。ここでこの装置１は第１の加入者Ｔ１と、回路Ｃと第２の加入者Ｔ２を有している。第１の加入者Ｔ１および第２の加入者Ｔ２はそれぞれマイクロコントローラμＣａ、μＣｂと、マイクロコントローラに接続されたインタフェースＵＡＲＴａ、ＵＡＲＴｂを有している（ＵＡＲＴ＝Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）。

ここで第１のインタフェースＵＡＲＴａは双方向性に、第１のインタフェース接続端子ＲｘＴｘ２を伴って、送信および受信用に構成されている。

第２のインタフェースＵＡＲＴｂは、２つの第２のインタフェース接続端子を有している。すなわち、受信側接続端子ＲｘｄＣと送信側接続端子ＴｘｄＣである。受信側続端子ＲｘｄＣも送信側接続端子ＴｘｄＣも単方向性に構成されている。

第１の加入者Ｔ１と第２の加入者Ｔ２の間には、本発明に相応する回路Ｃが設けられている。この回路は、第１のインタフェース接続端子ＲｘＴｘ２によって第１の加入者Ｔ１と双方向信号伝送状態にあり、送信側接続端子ＴｘｄＣおよび受信側接続端子ＲｘｄＣによって、第２の加入者Ｔ２のインタフェース受信接続端子ＲｘＤないしインタフェース送信接続端子ＴｘＤとそれぞれ単方向接続状態にある。回路Ｃの中央素子はコンパレータＮ１である。このコンパレータの反転入力側Ｎ１−には、基準電圧Ｕｌｏｗ−Ｒｅｆが印加される。非反転入力側Ｎ１＋に印加される電圧に依存して、コンパレータＮ１はオーム抵抗にＲ３に依存して、第２のインタフェースＵＡＲＴｂの物理特性を生成し、加入者Ｔ１から送信されるべき信号に依存して、相応する出力電圧を、オープンコレクタとして構成されている自身の出力側Ｎ１ａで生成する。

コンパレータＮ１の反転入力側Ｎ１−に加わる基準電圧ＵＬＯＷＲｅｆはここでは、基準電圧ＵｒｅｆとアースポテンシャルＵ０の間で第２の抵抗と第４の抵抗を接続した分圧を用いて生成される。

基準電圧Ｕｒｅｆと第１のインタフェース接続端子ＲｘＴｘ２の間には、第５のオーム抵抗Ｒ５が接続されている。この第５のオーム抵抗は、第１のインタフェース接続端子ＲｘＴｘ２の双方向線路に対してプルアップ抵抗の機能を担う。

加入者Ｔ１が、第１のインタフェースＵＡＲＴａを用いて、第１のインタフェース接続端子ＲｘＴｘ２上に、例えば５ボルトの電圧状態ＨＩＧＨを形成すると、コンパレータＮ１は、送信側接続端子ＴｘｄＣ上に、加入者Ｔ２のＨＩＧＨレベルに相応する、例えば５ボルトの電圧を出力する。

第１の加入者Ｔ１がローを送信すると、第１のインタフェース接続端子ＲｘＴｘ２に、例えば０ボルトの電圧が印加され、コンパレータＮ１は送信側接続端子ＴｘｄＣ上に約０ボルトの電圧を出力する。これは第２の加入者Ｔ２の受信側接続端子ＲｘｄＣがローであると識別する。

実施例のローアクティブロジックとして構成された装置の場合には、第２の加入者Ｔ２が自身のインタフェース送信側接続端子Ｔｘｄ上で、回路Ｃの接続された受信側接続端子ＲｘｄＣを用いて送信すると、受信側接続端子ＲｘｄＣで電圧が約０ボルトに下降する。このときに第１のオーム抵抗Ｒ１で、約１ボルトの電圧降下が記録されるべきである。このような場合に第１の双方向性インタフェース接続端子ＲｘＴｘ２は、約１ボルトの電圧を有する。なぜなら第５のオーム抵抗Ｒ５は相応に設計されており、基準電圧Ｕｒｅｆを始点としたプルアップ抵抗の機能を有しているからである。この場合に第１のインタフェースＵＡＲＴａは生じている約１ボルトの電圧を、ローレベルとして扱う。従って、これは、第２の加入者Ｔ２から送信された信号として検出される。

別の構成である図２は、２つの駆動部Ａ、Ｂを有する装置を示している。これらの駆動部はそれぞれ加入者Ｔ１、Ｔ２に割り当てられている。図は概略的に、左から右へ、構成素子Ｔ２およびＢを有し、センサＳに割り当てられている、本発明による装置１の構成部分と、構成素子Ａ、ＣおよびＴ１を有し、デジタルタコグラフＤＴＣＯに割り当てられている、本発明による装置１の構成部分を示している。

ロジックはローアクティブに構成されている。ここで第１の加入者Ｔ１は０ボルト〜１．５ボルトの電圧レベルをローとして識別し、４．５〜５．５ボルトをＨＩＧＨとして識別する。第２の加入者は相応する識別特性を有しており、２つの加入者は約０ボルトでロー信号を送信する。両方の加入者Ｔ１、Ｔ２で、送信されるハイ状態は約５ボルトである。

駆動部Ａ、Ｂは、関連するＩＳＯ規格の構成部分であり、それぞれ増幅器Ｖ０Ａ、Ｖ０Ｂ、トランジスタＴＡ、ＴＢ、ベース抵抗ＲＡ、ＲＢおよびインバータＩＮＶＡ、ＩＮＶＢを有している。２つの駆動部の間には、双方向信号線路ＲｘＴｘ１が設けられている。この信号線路は基準抵抗ＲＢＥＺおよび基準電圧ＵＢＥＺによって、送信状態ないし受信状態に依存して、特定の基準電圧レベルに保たれる。２つの駆動部Ａ、Ｂは、加入者Ｔ１およびＴ２から印加される電圧レベルに依存して、双方向信号線路ＲｘＴｘ１の電圧をロー状態とハイ状態の間で切り替える。ここで加入者Ｔ１およびＴ２は特定のプロトコールに基づいて相互に信号を交換する。このプロトコールは、衝突を阻止するかまたは衝突が阻止されない場合には、信号伝送を繰り返す。これに相応して、駆動部ＡおよびＢはその特性において、信号伝送の使用されているプロトコールに合わせられる。この点においては、双方向信号線路ＲｘＴｘ１は制限された双方向性しか有していない。なぜならこの信号線路の単一方向性の方向は、プロトコールを用いて調整されて、変わるからである。

本発明による回路Ｃの作用は、図２の実施例において、図１に示された回路Ｃの機能に相応する。ここで、受信接続端子ＲｘｄＣと第１の抵抗Ｒ１の間にはダイオードＶ１が配置されている。ここでこのダイオードは、受信接続端子ＲｘｄＣの信号方向に反対の順方向を有している。これがローアクティブロジックなので、ダイオードの順方向はこのようになる。ダイオードＶ１は約０．５ボルトの電圧降下を有している。従って抵抗Ｒ１は小さく設計され、第２の加入者Ｔ２のロー信号のときに、第１のインタフェース接続端子ＲｘＴｘ２で約１ボルトの電圧が生じる。第１の加入者はこれをロー信号として扱う。分圧器として配置された抵抗Ｒ２およびＲ４は、コンパレータN１で、ローレベルに対する閾値を定める。この閾値内で送信および受信の間の区別が、第１のインタフェースＵＡＲＴａに関して行われる。この閾値は例えば約０．５ボルトである。

第１の加入者Ｔ１が送信すると、第１のインタフェースＵＡＲＴＡａないし第１のインタフェース接続端子ＲｘＴＸ２で電圧が０ボルトに下降する。従って、コンパレータの出力側Ｎ１ａも、同じように０ボルトが生じる。この場合にはインバータＩＮＶＡがベース抵抗ＲＡを介して、トランジスタＴＡの１つの線路を確実にする。ここでこのトランジスタＴＡは信号線路ＲｘＴｘ１の電圧レベルを０ボルトに下げる。これに相応してインタフェース受信側接続端子Ｒｘｄは電圧レベル、ローを検出する。

第２の加入者Ｔ２が送信すると、第１のインタフェースＵＡＲＴＡａないし第１のインタフェース接続端子ＲｘＴＸ２で電圧が１ボルトに下降する。従って、コンパレータの出力側Ｎ１ａで、信号線路ＲｘＴｘ１に５ボルトが生じる。この場合にはインバータＩＮＶＡがベース抵抗ＲＡを介して、トランジスタＴＡのベースで０ボルトの電圧を保証する。インタフェース接続端子ＲｘＴｘ２は１ボルトの電圧をローとして扱う。

加入者Ｔ１もＴ２も送信しない場合には、増幅器Ｖ０Ａ、Ｖ０Ｂの増幅特性により、信号線路ＲｘＴｘ１において８ボルトまでの電圧が生じる。第１のインタフェース接続端子ＲｘＴｘ２および受信側接続端子ＲｘｄＣにそれぞれ５ボルトが印加される。２つの加入者Ｔ１、Ｔ２はこれをＨＩＧＨ状態として識別する。

図３は双方向性信号伝送中の、第１のインタフェース接続端子ＴｘＴｘ２での電圧特性を示している。参照符号Ｉによって示されている時間期間の間に、加入者Ｔ１は幾つかのロー信号を送信し、これに続いて、参照符号ＩＩで示されている時間期間の間に加入者２はロー信号を返信する。このロー信号は、参照符号Ｉで示された領域のロー信号とは異なり約０ボルトなのではなく、約１ボルトである。

大幅に簡略化された、本発明による装置の概略図。 間に配置された２つの駆動部構成素子を含む、本発明による装置の概略図。 図３に示された装置において、信号伝送中に第１のインタフェース接続端子に生じる信号レベルを示した図。

Claims (7)

1. 信号伝送の加入者（Ｔ１，Ｔ２）と、加入者の双方向インタフェースを別の加入者（Ｔ１，Ｔ２）の単一方向インタフェースに接続する回路（Ｃ）とを有する装置であって、該回路（Ｃ）は、
   ・第１の加入者（Ｔ１）の第１の双方向インタフェース（ＵＡＲＴａ）に接続するための第１のインタフェース接続端子（ＲｘＴｘ２）と、
   ・２つの第２接続端子を有する第２のインタフェース接続端子を有しており、当該第２のインタフェースはそれぞれ第２の単一方向インタフェース、すなわち、受信信号を収容する受信側接続端子（ＲｘｄＣ）と、出力信号を送信する送信側接続端子（ＴｘｄＣ）に接続するためのものであり、
   ・前記第１のインタフェース接続端子（ＲｘＴｘ２）には、第５のオーム抵抗（Ｒ５）を間に接続して、第１の基準電圧（Ｕｒｅｆ１）が印加され、
   ・前記回路はコンパレータ（Ｎ１）を含み、当該コンパレータは反転入力側（Ｎ１−）と、非反転入力側（Ｎ１＋）と、コンパレータ出力側（Ｎ１ａ）を有しており、
   ・前記第１のインタフェース接続端子（ＲｘＴｘ２）は、前記コンパレータ（Ｎ１）の非反転入力側（Ｎ１＋）に接続されており、
   ・前記コンパレータ（Ｎ１）の反転入力側（Ｎ１−）は第２の基準電圧（ＵＬＯＷＲｅｆ）に接続されており、
   ・増幅出力側（Ｎ１ａ）は、第３のオーム抵抗（Ｒ３）を間に接続して、第３の基準電圧（Ｕｒｅｆ３）および前記送信側接続端子（ＴｘｄＣ）と接続されており、
   ・前記第１のインタフェース接続端子（ＲｘＴｘ２）は、第１の抵抗（Ｒ１）を間に接続して、前記受信側接続端子（ＲｘｄＣ）と接続されている、
   ことを特徴とする装置。
2. 前記第１の基準電圧（Ｕｒｅｆ１）と、前記第３の基準電圧（Ｕｒｅｆ３）は同じ基準ポテンシャル（Ｕｒｅｆ）にある、請求項１記載の装置。
3. 前記第２の基準電圧（ＵＬＯＷｒｅｆ）は、前記基準ポテンシャル（Ｕｒｅｆ）とアースポテンシャル（Ｕ０）またはバンドギャップダイオードの間の分圧を用いて生成される、請求項２記載の装置。
4. 前記送信側接続端子（ＴｘｄＣ）および受信側接続端子（ＲｘｄＣ）はそれぞれ、信号を増幅する駆動部（Ａ）に接続端子に接続されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
5. 前記駆動部（Ａ）は、双方向に構成された個別信号線路（ＲｘＴｘ１）上の信号を統合する、請求項４記載の装置。
6. 前記第１の加入者（Ｔ１）はタコグラフ（ＤＴＣＯ）であり、第２の加入者（Ｔ２）はセンサ（Ｓ）であり、
   当該第２の加入者は前記第１の加入者（Ｔ１）に、運転速度（ｖ）に関連する信号を伝送する、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
7. 前記第１のインタフェース接続端子（ＲｘＴｘ２）と送信側接続端子（ＴｘｄＣ）の間に、ダイオードが、前記第１の抵抗（Ｒ１）の前または後ろに配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。

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