JP2009541889A - データの処理方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、直列データストリームが、複数のデータブロック（４、６、８、１０、１２）と複数の同期化ブロックとから形成される直列プロトコル（２）により伝送され、直列データストリームによって、複数のデータが線ごとに同時に伝送されるデータの処理方法に関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、データの処理方法、データ処理のための装置、コンピュータプログラム、およびコンピュータプログラム製品に関する。

バルブ出力への最終段を駆動するために、通常では、パルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）、または、ハンドシェイク線とクロック線と同期線とを有する直列インタフェースが利用される。追加的なハンドシェイク線、クロック線、および同期線を必要とする直列プロトコルは、比較的長い伝送路のために設けられている。しかし、この種のプロトコルは、例えばコンピュータとバルブ出力への最終段との間等の、短い伝送路の場合に提供される可能性の一部しか利用していない。同様に、この種のプロトコルは、送信者と受信者との間で存在しうる同期をあまり利用していない。さらに、このプロトコルは、同期化のために線において停止期を必要とするので、現在制御装置では使用されない。

制御素子を制御する方法が、独国特許出願公開第１９９５００２７号明細書において記載されている。その際、制御素子は、パルス状の駆動信号によって駆動可能である。その際、第１周期によって第１パルス列が設定されており、第２周期によって駆動信号のパルス幅を設定する値が決定される。駆動信号のパルス幅を設定する値の各決定の後に、駆動信号のパルスが引き起こされ、第１パルス列が新たに開始される。

独国特許出願公開第１０００５１５４号明細書は、バスシステムの２つの加入者の間での通信を構築する方法、および、バスシステムを介してデータをロードする方法に関する。ここでは、データは、第１加入者の記憶装置にロードされ、第２加入者によってデータが送信される。バスシステムは、設定可能な全加入者に有効の伝送レートを有する。設定可能な全加入者に有効の伝送レートにより、全加入者は駆動中に通信する。データ伝送は、１つの識別子を含むフレームの形態で実行される。その際、各バス加入者は、対等にフレームを送信し、各加入者は、識別子を介して自身のために定められたフレームを検出し、受信する。第２加入者が、設定された伝送レートと異なる少なくとも１つのフレームを送信する場合には、第１加入者は、第２加入者からフレームを受信する。

独国特許出願公開第１９６２１９０２号明細書では、情報を重畳するためのシステムが開示されている。その際、情報は、周期的に２つの設定可能なレベルを有するアナログ信号によって、アナログ信号の周期を通して表示される。これは、デジタルデータワードの形態で情報を表示する、形成されたデジタル信号によって行なわれる。重畳信号を形成するために、デジタル信号が、アナログ信号に重畳する。

本発明の課題は、直列プロトコルによって複数のデータを直列データストリームにより伝送することが可能な、データの処理方法、データ処理のための装置、コンピュータプログラム、およびコンピュータプログラム製品を提供することにある。

本発明は、データの処理方法に関する。その際、直列データストリームが、複数のデータブロックと複数の同期化ブロックとから構成される直列プロトコルにより伝送され、直列データストリームによって、複数のデータが線ごとに同時に伝送される。

実現において、同期化ブロックによりデータブロックの同期化が実行される。プロトコルは、本方法の可能な実施において、例えば、ハイエンド・タイミングジェネレータ等のタイミングジェネレータ・ユニットによって生成可能である。

さらに、本方法の場合、同期的に、または、同時に、および／または、連続的にデータを伝送することが可能である。当然のことながら、時間をずらして、かつ、非連続的に、データを伝送することも可能である。

通常では、データは、演算ユニット等の送信者から、最終段、または、バルブ出力への最終段等の受信者に伝送される。その際、受信者が送信者により直列プロトコルで駆動されることが、規則的に設けられている。

さらに、データは、送信者と受信者との間の同期または同時性を特に考慮して伝送されうる。実現において、受信者は、１周期の後に再同期される。

さらなる実現において、各データブロックは、マスタ同期化ブロックとして構成される同期化ブロックの低位相よりも短い。さらに、少なくとも１つの同期化ブロックが、受信者により一貫性検査のために利用されることが構想可能である。

さらに、本発明は、複数のデータブロックと複数の同期化ブロックとから構成される直列プロトコルにより複数のデータが線ごとに同時に伝送される際の媒体となる直列データストリームを伝送するために構成されている、データ処理のための装置に関する。

本装置、または本装置の個々の構成要素により、本発明に係る方法の個々の工程、または全工程が実行可能である。装置は、特に演算ユニットを備える制御装置等の送信者と、最終段、特にバルブ出力への最終段、または、センサおよび／またはアクチュエータのような外部モジュール等の受信者と、を含むことが可能である。

プログラムコード手段を有する本発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータプログラムが、コンピュータ、または対応する演算ユニット、特に本発明に係る装置において実行される場合に、本発明に係る方法の全工程を実行するために、構成されている。

さらに、本発明は、コンピュータプログラムが、コンピュータ、または対応する演算ユニット、特に本発明に係る構成において実行される場合に、本発明に係る方法の全工程を実行するための、コンピュータが読取り可能なデータ媒体に格納されたプログラムコード手段を有する、コンピュータプログラム製品に関する。

本発明によって、特に、異なる信号またはデータを伝送するための直列駆動プロトコルが提供される。本方法を介して提供される直列プロトコルは、例えば、車両の内燃機関内のＧｅｎ９・バルブ最終出力段、および／または、車両のブレーキ制御装置を駆動することに適している。

本発明により、大きなデータ量の伝送も可能なので、雑音最適化に関する要請、および異なる駆動プロフィールの要請が満たされる。ハードウェアにおいて、必要な機能の、コストが掛かり融通の利かない実現を行なわなくてもよい。本発明により、例えばＰＷＭ信号による伝送の際に、線を介して２つより多い異なる情報を伝達することが可能である。受信者側でのＰＷＭ信号の読込みは、通常、送信者と受信者との間の基本周波数変動に関係なく行なわれる。さらに、直列伝送の際には、通常、追加的なハンドシェイク線、クロック線、および／または同期線が必要ない。

典型的に、追加的なハンドシェイク信号、クロック信号、および同期信号が無くても問題ない、駆動のための新プロトコルを導入することによって、装置内で、例えば、演算ユニットから、最終段、またはバルブ出力への最終段へとデータストロームを送信することが可能である。その際、最小数の線、例えば特に１つの線が必要である。

再同期化ブロックおよびマスタ同期化ブロック等の同期化ブロックとして構成されている、プロトコルの構成要素によって、データブロック間での迅速な最初の同期化、および再同期化が可能である。さらに、基本クロックを介する送信者と受信者との間の同期は、費用効果の高い、受信者の実現のために利用可能である。

利用されるプロトコルを標準化することによって、典型的に、同一のプロトコルで、複数の同一に機能する装置、特に最終段等を相互接続することが可能である。その際、装置の各組み合わせのために、自身のプロトコルを調整する必要はない。その際、ＰＷＭ最終段等において拡張が達成される。これにより、例えば直列インタフェース等の場合、通常では、追加的に、異なるデータ内容を線で伝送することが可能である。

実現において、プロトコルを生成するために、ハイエンド・タイミングジェネレータ（ＨＥＴ）として構成されたタイミングジェネレータ・ユニットが利用される。したがって、演算ユニットまたはコンピュータのリソースを効率良く利用することが可能である。その際、例えば最終段を駆動するために、最小限の計算時間が必要である。さらに、特定のサブタスクも、タイミングジェネレータ・ユニット、または場合によってはコプロセッサによって引き継がれうる。コプロセッサによる高速の周期的な伝送によって、機能の一部が必要とされる限り、コンピュータへの負荷が軽減される。このために、実現では、ローエンド分野で、ハイエンド分野と同じドライバ最終段を利用することが構想されている。したがって、その際に、複数の機能の一部のみが提供される、または実行される必要がある。

駆動のためのプロトコルは、バルブ出力への最終段に制限されず、例えば、通常制御装置と相互作用するアクチュエータおよびセンサ等の、あらゆる形態の機能モジュールで適用可能である。したがって、複数の情報が直列データストリームを介して線ごとに伝達されるバルブ駆動のために、プロトコルを利用することも可能である。

本発明により、ＰＷＭ駆動に比べて、特に、必要な伝送線が削減される。さらに、複数の比較的低周波で雑音が少ない線に対して、伝送される情報または有効データを割り当てることが可能である。したがって、ＰＷＭ駆動に比べて、より多くの比較級有効データおよび情報をデータ線で伝達することが可能である。

直列インタフェースと比較して、本発明の実施の際に、信号、有効情報または有効データの同期的および連続的な伝送が実行可能である。これは、通常では、同期信号、ハンドシェイク信号、タスク信号を使用せずに行なわれる。さらに、他の直列インタフェースプロトコルを介してフィードバックが行なわれる場合には、信頼性コンセプトがより改善される。これは、本方法の実現において、必要な線の数が、わずかなまま維持されうるので、可能である。

装置の実施形態において、典型的に、受信者または受信部の構造が簡単になり、かつ、特に、簡単な同期化が行なわれる。送信者と受信者との間の同期は、むしろ任意に利用可能である。

本発明のさらなる別の実施形態の以下の記述において、「ロー」および「ハイ」という概念は、相互に交換可能である。交換により生成するプロトコルは正反対であるが、機能的には等価である。

実施形態においてバルブ駆動のために用意されるデータは、直列データストリームで、送信者、ここではコンピュータによって出力される。データストリームは、送信者と、ここではバルブ出力への最終段として構成される受信者との間で、明示的な同期線、クロック線、またはハンドシェイク線が必要ないように構成されている。

駆動のためのプロトコルは、通常、データブロックと同期化ブロックとから構成される。データブロックは、同じ長さの複数のビットから構成される。同期化ブロックも、同じ長さの複数のビットから構成される。特定のタイミング要請を満たすために、同様に設けられる再同期化ブロック、およびマスタ同期化ブロックは、各ビット長によって整数では割り切れない長さであることも可能である。再同期化ブロックは、少なくとも１ビットより大きく、ローからハイへの、または、ハイからローへの移行を含む。その際、マスタ同期化ブロックの低位相は、通常、プロトコル内の最大データブロックよりも大きい。

伝送は、周期的に、例えば２５０μｓごとに行なわれる。しかし、非周期的に行なわれることも可能である。その際、受信者がマスタ同期化ブロックを明確に検出できるように、線または信号線は、伝送位相間の時間を通じてハイレベルである。受信者および送信者が同一の基本クロックを利用する場合には、受信者はマスタ同期化ブロックの到着を待つだけで十分であり、これは、ロー時間において検出される。マスタ同期化ブロック内の立ち上がりエッジによって、プロトコルビットのビット中間点が同期されうる。送信者と受信者との間に共通の基本クロックが存在しない場合には、受信者は、マスタ同期化ブロックの測定によって、プロトコルビットの値を決定することが可能である。マスタ同期化ブロックの値は、実現において、最大のロー時間により決定されている。マスタ同期化ブロック内の立ち上がりエッジによって、同期している場合と同様に、受信者は、プロトコルビットのビット中間点で同期されうる。再同期化ブロックのエッジは、受信者によって、マスタ同期化ブロックの間での再同期化のために利用されうる。同期ビットは、プロトコル内で生じる低位相の数を制限する役目を果たす。可能な実現において、上記のエッジは、開始ビットまたは停止ビットとして、および、同期ビットとして構成可能である。

本発明のさらなる別の利点または実施形態は、以下の記載または添付の図面から明らかとなろう。

上記の特徴、および以下に解説される特徴は、各示される組み合わせにおいてのみならず、本発明の枠組みを逸脱することなく、他の組み合わせにおいても、または、単独でも利用可能である。

本発明は、図の実施形態を用いて記載されており、以下では、図を参照して詳細に記載される。

図１は、各タスクのための各データブロック４、６、８、１０、１２と、バルブごとの周波数または周期とを有する、２つのバルブをバルブ駆動するための直列プロトコル２の第１実施形態を示している。その際、「バルブ駆動パラメータ値１」のための第１データブロック４と、「バルブ駆動パラメータ値２」のための第２データブロック６と、「バルブ駆動パラメータ値３」のための第３データブロック８と、「バルブ駆動パラメータ値４」のための第４データブロック１０と、異なる機能のための追加情報が格納される「ａｕｘ」のための第５データブロック１２とが設けられている。この追加情報は、例えば、データ同期化のために、監視工程および検査工程の制御のために、または、バルブおよび他の機能を作動および停止させるために設けられている。さらに、本プロトコル２は、再同期化ブロック１４とマスタ同期化ブロック１６とを含み、したがって、２つの同期化ブロックを含んでいる。４つのバルブ駆動パラメータ値および「ａｕｘ」のための個々のデータブロック４、６、８、１０、１２はすべて、マスタ同期化ブロック１６の低位相よりも短い。したがって、遅くとも、ここでは２５０μｓの、プロトコル２の周期１８の後に、バルブ出力への最終段が再同期されることが達成される。

直列プロトコル２は、本実施形態において、送信者から受信者へと伝送されるデータを処理することに適している。その際、データブロック４、６、８、１０、１２と、複数の同期化ブロックとから成るプロトコル２によって、直列データストリームが伝送される。直列データストリームによって、複数のデータが線ごとに同時に伝送される。

２つの同期化ブロック、すなわち、再同期化ブロック１４とマスタ同期化ブロック１６によって、第１データブロック４と第２データブロック６との間で、および、第２データブロック６と第３データブロック８との間で、これらデータブロック４、６、８の同期化１９が実行される。

再同期化ブロック１４のエッジにおいて、次のマスタ同期化ブロック１６が生じる前に、データストリーム伝送のために、受信者としてのバルブ最終出力段が、直列プロトコル２内のビット位置で再同期される。再同期化ブロック１４の同期ビットと、マスタ同期化ブロック１６の同期ビットは、受信者によって、プロトコル２の一貫性検査のために利用されうる。

図２は、従来技術で公知のバルブドライバ２０の例を示している。バルブドライバ２０は、多重バッファ型直列周辺インタフェース（ＭＩＢＳＰＩまたはmulti-buffered-serial peripheral inter face）２２と接続されている。このバルブドライバ２０は、最小数の端子、この例では１つの端子を有する。いずれにせよ、このバルブドライバの機能は、処理されるべきタスクの変動に著しく依存する。さらに、バルブを支持するための機能が、ハードウェア的に実現される必要がある。このことは、すなわち、複数の適用が準備される際に、高いハードウェアコストが生じることを意味している。この場合、バルブドライバ２０のための２つの構想、すなわち、ローエンド分野のための構想と、ハイエンド分野のための構想も必要であり、このバルブドライバ２０のフレキシビリティは小さい。

図３は、本発明に係る装置２６の第１実施形態におけるバルブ最終出力段２４の第１実施形態を示している。装置２６は、図示されていない制御装置の演算ユニットを有する。その際、演算ユニットは送信者として、バルブ最終出力段２４は受信者として設けられている。装置２６は、複数のデータブロックと複数の同期化ブロックとから形成される直列プロトコルにより、演算ユニットからバルブ最終出力段２４へと、直列データストリームを伝送するために構成されている。直列データストリームによって、複数のデータが線ごとに同時に伝送される。

このバルブ最終出力段２４、および対応するバルブドライバは、第１端子を介して、多重バッファ型直列周辺インタフェース２８と接続されている。バルブ最終出力段２４とインタフェース２８との間では、データおよび信号が交換される。本実施形態において、インタフェース２８は、優先的に監視のために設けられている。この実現における１２個の第２端子によって、バルブ最終出力段２４は、パルス幅変調によって、ハイエンド・タイミングジェネレータとして構成されているタイミングジェネレータ・ユニット３０と接続されている。

この実施形態の場合、実行時間は、加圧されるバルブの複雑性に依存し、適切な方法で延長可能である。さらに、バルブの加圧時に、高いパフォーマンスと性能が提供される。バルブの同期化のための機能は、同様に、ソフトウェアによって実現されている。本バルブ最終出力段２４の場合、特にハイエンド分野において高い可変性が提供される。

図４では、本発明に係る装置３４の第２実施形態におけるバルブ最終出力段３２の第２実施形態が示されている。図示されていない制御装置の演算ユニットが、装置３４のさらなる別のモジュールとして設けられている。ここでは、演算ユニットは送信者として、バルブ最終出力段３２は受信者として定義されている。本発明に係る方法の実施において、複数のデータブロックと複数の同期化ブロックとから形成される直列プロトコルにより、演算ユニットからバルブ最終出力段３２へと、直列データストリームが伝達されることが構想されている。直列データストリームによって、複数のデータが線ごとに同時に伝送される。

このバルブ最終出力段３２、および対応するバルブドライバは、第１端子を介して、監視のために構成されている多重バッファ型直列周辺インタフェース３６と接続されている。バルブ最終出力段３２とインタフェース３６との間では、データおよび信号が交換される。さらに、装置にしたがって、４〜６個の第２端子が設けられている。第２端子を経由して、バルブ最終出力段３２は、パルス幅変調を介して、ハイエンド・タイミングジェネレータとして構成されているタイミングジェネレータ・ユニット３８と接続されている。この実施形態の場合、実行時間は、加圧されるバルブの構成および複雑性により決定され、要請は、対応して拡大可能である。バルブ最終出力段３２によるバルブの加圧の際に、高いパフォーマンスおよび性能が提供される。さらに、バルブの同期化のための機能は、ソフトウェアを介して実現可能である。この装置３４の場合、ローエンド分野およびハイエンド分野で高い可変性が提供される。タイミングジェネレータ・ユニット３８への第２端子の数は、図３で紹介された装置２６の場合よりも少ない。

図５に示される装置４０の第３の実施形態は、第１バルブ最終出力段４２、第２バルブ最終出力段４４、および第３バルブ最終出力段４６の実施形態を有している。その際、第１バルブ最終出力段４２は、「バルブ最終出力段Ｎｏ．１」４８、「バルブ最終出力段Ｎｏ．２」５０、「バルブ最終出力段Ｎｏ．３」５２、および「バルブ最終出力段Ｎｏ．４」５４を有している。「バルブ最終出力段Ｎｏ．１」４８と「バルブ最終出力段Ｎｏ．２」５０とは、Ｘ向きのハイエンド・タイミングジェネレータ５６と接続されている。「バルブ最終出力段Ｎｏ．３」５２と「バルブ最終出力段Ｎｏ．４」５４とは、Ｙ向きのハイエンド・タイミングジェネレータ５８と接続されている。第２バルブ最終出力段４４は、「バルブ最終出力段Ｎｏ．５」６０、「バルブ最終出力段Ｎｏ．６」６２、「バルブ最終出力段Ｎｏ．７」６４、および「バルブ最終出力段のＮｏ．８」６６とを有している。本実施形態において、「バルブ最終出力段Ｎｏ．５」６０と「バルブ最終出力段Ｎｏ．６」６２とは、Ｘ向きのハイエンド・タイミングジェネレータ６８と接続されている。「バルブ最終出力段Ｎｏ．７」６４と「バルブ最終出力段Ｎｏ．８」６６とは、Ｙ向きのハイエンド・タイミングジェネレータ７０と接続されている。第３バルブ最終出力段４６は、「バルブ最終出力段Ｎｏ．９」７２、「バルブ最終出力段Ｎｏ．１０」７４、「バルブ最終出力段Ｎｏ．１１」７６、および、「バルブ最終出力段Ｎｏ．１２」７８を有し、これらはすべて、Ｘ向きのハイエンド・タイミングジェネレータ８０と接続されている。

図６は、異なる分割における直列プロトコル８２の第２実施形態を示している。その際、プロトコル８２は、図６の上の部分では縮小されており、図６の下の部分では詳細に、したがって拡大されて示されている。

上の部分では、このプロトコル８２について、「第１バルブ駆動値」のための第１データブロック８４、「第２バルブ駆動値」のための第２データブロック８６、「第３バルブ駆動値」のための第３データブロック８８、「第４バルブ駆動値」のための第４データブロック９０、ここでは追加情報「ａｕｘ」のために設けられている第１同期化ブロック９２、および、第２同期化ブロック９４が示されている。このプロトコル８２の周期９６の長さは、２５０μｓである。

データ処理のためのプロトコル８２の適用においては、直列データストリームによって、送信者から受信者へと複数のデータが線において同時に伝送されることが構想されている。このデータストリームは、データブロック８４、８６、８８、９０と、同期化ブロック９２、９４とを含む直列プロトコル８２によって伝送される。

図６の下の部分のプロトコル８２の拡大された記載では、４つのバルブ駆動値のための、第１の４個のデータブロック８４、８６、８８、９０の統合９８記載されている。この統合９８は、２つのチャネルのために設けられている。その際、各ビットの周期の長さは４μｓである。第１同期化ブロック９２の追加的なデータビットは、この実施形態において、異なるデータのために利用される。図６の下の部分のデータストリーム８２の拡大された記載では、さらに、第２同期化ブロック９４の停止ビット１００および開始ビット１０２が示されている。

直列プロトコルの第１実施形態を示す。 従来技術によるバルブドライバの例を示す。 本発明に係る装置の第１実施形態におけるバルブ最終出力段の第１実施形態を示す。 本発明に係る装置の第２実施形態におけるバルブ最終出力段の第２実施形態を示す。 複数のバルブ最終出力段を備える本発明に係る装置の第３実施形態を示す。 直列プロトコルの第２実施形態を示す。

Claims (12)

1. データの処理方法であって、直列データストリーム（２、８２）が、複数のデータブロック（４、６、８、１０、１２、８４、８６、８８、９０）と複数の同期化ブロック（９２、９４）とから形成される直列プロトコルにより伝送され、前記直列データストリーム（２、８２）によって、複数のデータが線ごとに同時に伝送される、データの処理方法。
2. 複数の前記同期化ブロック（９２、９４）により、複数の前記複数のデータブロック（４、６、８、１０、１２、８４、８６、８８、９０）の同期化（１９）が実行される、請求項１に記載の方法。
3. 前記プロトコルは、タイミングジェネレータ・ユニット（３０、３８、５６、５８、６８、７０、８０）により生成される、請求項１または請求項２に記載の方法。
4. 受信者は、送信者により前記直列プロトコルで駆動される、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の方法。
5. 複数の前記データは、前記送信者と前記受信者との間の同期を考慮して伝送される、請求項４に記載の方法。
6. 前記受信者は、１周期（１８、９６）の後に再同期される、請求項４または請求項５に記載の方法。
7. 各データブロック（４、６、８、１０、１２、８４、８６、８８、９０）は、マスタ同期化ブロック（１６）として構成される同期化ブロック（９２、９４）の低位相よりも短い、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の方法。
8. 少なくとも１つの同期化ブロック（９２、９４）が、前記受信者により、一貫性検査のために利用される、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の方法。
9. バルブ出力への最終段（２４、３２、４２、４４、４６）として構成された受信者が駆動される、請求項４〜請求項８のいずれかに記載の方法。
10. データ処理のための装置であって、前記装置は、複数のデータブロック（４、６、８、１０、１２、８４、８６、８８、９０）と複数の同期化ブロック（９２、９４）とから形成される直列プロトコル（２、８２）により、直列データストリーム（２、８２）を伝送するために構成されており、前記直列データストリーム（２、８２）によって、複数のデータが線ごとに同時に伝送される、データ処理のための装置。
11. コンピュータプログラムが、コンピュータ、または対応する演算ユニット、特に請求項１０に記載の装置（２６、３４、４０）において実行される場合に、請求項１〜請求項９のいずれかに記載の方法の全工程を実行するための、プログラムコード手段を有するコンピュータプログラム。
12. コンピュータプログラムが、コンピュータ、または対応する演算ユニット、特に請求項１０に記載の装置（２６、３４、４０）において実行される場合に、請求項１〜請求項９のいずれかに記載の方法の全工程を実行するための、コンピュータが読取り可能なデータ媒体に格納されたプログラムコード手段を有する、コンピュータプログラム製品。
    

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