JP2010500838A - シリアルＦｌｅｘＲａｙデータバスに外部機器を接続するための装置 - Google Patents

Abstract

本発明によれば、シリアルＦｌｅｘＲａｙデータバスに外部機器（２）を接続するための装置（１）であって、前記シリアルＦｌｅｘＲａｙデータバスにおいてデータは電圧差動信号として２つのデータ線（３ａ、３ｂ）を介して伝送され、前記装置（１）は、前記機器（２）を前記電圧差動信号の信号品質を維持するためにアクティブスターカプラを用いて前記シリアルＦｌｅｘＲａｙデータバス（３）から分離する、シリアルＦｌｅｘＲａｙデータバスに外部機器（２）を接続するための装置（１）が提供される。

Description

本発明は、シリアルＦｌｅｘＲａｙデータバスに外部機器を接続するための装置、特に、車両に配線されたＦｌｅｘＲａｙデータバスを診断する外部検査機器を接続するための装置に関する。

エラー診断のために、車両の修理工場では、車両内部に配線されたバスシステムにアクセスすることが求められる検査機器が使用される。検査機器は、バス上を伝送されるデータトラフィックを解析する。即ち、バスの監視が実行される。ＣＡＮ又はＬＩＮなどの従来のバスシステムは、比較的データ伝送レートが低い。例えば、ＣＡＮは、最大伝送レートが約１ＭＢｉｔ／ｓである。従って、この種の従来のデータバスの場合には、接続された機器が自身の容量及び自身の引き込み線のインダクタンスによってデータバス上を伝送される信号の波形を歪めるにも関わらず、信号品質を著しく制限することなく、シリアルバスに直接外部検査機器を接続することが可能である。

しかし、ＦｌｅｘＲａｙデータバスはデータ伝送レートが高いため、シリアルＦｌｅｘＲａｙデータバスに検査又は診断機器を直接接続することはもはや不可能である。即ち、シリアルＦｌｅｘＲａｙデータバスを介するデータ伝送においては、外部機器の接続時にデータ伝送のエラー率が著しく上昇し、信号の品質が接続された検査機器の容量又はインダクタンスによって著しく低下する。

従って、本発明の課題は、シリアルＦｌｅｘＲａｙデータバスに外部機器を接続することを許容する装置を創出することである。

本課題は、本発明に基づいて、特許請求の範囲に記載の請求項１で示される特徴を有する装置によって解決される。

本発明は、シリアルＦｌｅｘＲａｙデータバスに外部機器を接続するための装置であって、シリアルＦｌｅｘＲａｙデータバスにおいてデータは電圧差動信号として２つのデータ線を介して伝送され、当該装置は、当該機器を電圧差動信号の信号品質を維持するためにアクティブスターカプラを用いてシリアルＦｌｅｘＲａｙデータバスから分離する、シリアルＦｌｅｘＲａｙデータバスに外部機器を接続するための装置、を創出する。

本発明に係る装置の一実施形態において、アクティブスターカプラは、少なくとも２つのバス駆動回路と、内部信号マルチプレクサとを有する。

本発明に係る装置の一実施形態において、各バス駆動回路は、
シリアルＦｌｅｘＲａｙデータバスを介して信号が伝送されていないことを示す信号レベル、を生成するための電源と、
送信電圧差動信号を生成するためのプッシュ／プル出力部と、
“ウェイクアップ・シンボルの受信時にウェイクアップ信号を生成するためのウィンドウコンパレータと、
受信電圧差動信号を生成するためのシュミット・トリガと、
を有する。

本発明に係る装置の一実施形態において、電圧差動信号は、約＋／−５００ｍＶ〜約＋／−１Ｖの信号範囲を有する。

本発明に係る装置の一実施形態において、データは、１０ＭＢｉｔ／ｓのデータ伝送レートでシリアルＦｌｅｘＲａｙデータバス上を伝送される。

本発明に係る装置の一実施形態において、アクティブスターカプラは、バス駆動回路により受信されたデータ信号を、残りの全てのバス駆動回路を介して各プッシュ／プル出力部を用いて増幅させて転送する。

本発明に係る装置の一実施形態において、機器とは、シリアルＦｌｅｘＲａｙデータバス上を伝送される電圧差動信号を解析するための検査機器に相当する。

以下、シリアルＦｌｅｘＲａｙデータバスに外部機器を接続するための本発明に係る装置の好適な実施形態について、本発明の本質的な特徴を示す添付図面を参照しながら説明する。
本発明に係る装置について説明するためのＦｌｅｘＲａｙデータバスのトポロジの例を示す。 本発明に係る装置の機能形態について説明するためのＦｌｅｘＲａｙデータバスの異なるトポロジを示す。 本発明に係る装置の機能形態について説明するためのＦｌｅｘＲａｙデータバスの異なるトポロジを示す。 シリアルＦｌｅｘＲａｙデータバスに外部機器を接続するための本発明に係る装置の可能な実施形態の構成図を示す。 外部機器を接続するための本発明に係る装置を有するＦｌｅｘＲａｙデータバスの更なる別の例を示す。

図１は、ＦｌｅｘＲａｙデータバスのトポロジの例を示している。ＦｌｅｘＲａｙデータバスは、シリアルバスである。シリアルバスでは、データが電圧差動信号として２つのデータ線を介して伝送されており、その際、両データ線は撚り合わされて、例えば車両の車体の中に配線されている。ＦｌｅｘＲａｙデータバスのバスプロトコルは、異なるノード又は制御装置が、車両内で、厳密な実時間の要求のもとで互いに可変的に通信することを許容する。ＦｌｅｘＲａｙデータバス内でのデータ伝送レートは、約１０Ｍｂｉｔ／ｓであり、車両の従来のシリアルバスシステムの場合よりも明らかに高い。時間駆動型の駆動モードの間の定義された固定の伝送時間、及び、残りのイベント指向型の時間のデータ伝送は、データ伝送の際の比較的高い柔軟性と信頼性のために有益である。ＦｌｅｘＲａｙデータバスシステムには、異なる構成要素、特に、パッシブスター、バスドライバ、及びアクティブ・スターが含まれる。更なる別の構成要素としては、例えば、終端ネットワーク、静電気放電保護回路、及びコモンモード・フィルタ等が挙げられる。

図１に示されるＦｌｅｘＲａｙバスシステムの例の場合、２つのアクティブ・スター又はスターカプラが、互いにＦｌｅｘＲａｙバスを介して接続されている。その際、各スターには、バスシステムの複数のノード又は制御装置が接続されている。アクティブ・スターは、タイミング・リフレッシュがない双方向の信号増幅器として機能する。メッセージが送信されない限り、ＦｌｅｘＲａｙデータバスの全アーム又はブランチの動作が監視される。１つのアームでの動作が検出されると、他の全てのアームがデータ信号を転送するために構成される。

図２Ａ、２Ｂは、ＦｌｅｘＲａｙデータシステムの複数のトポロジを示している。ネットワークは、図２Ａに示す従来のバストポロジ、又は図２Ｂに示すようなスター型のトポロジのいずれかにより構築され得る。

可能な実施形態において、ＦｌｅｘＲａｙデータシステムは、冗長化されたデータ伝送、又は複数の帯域幅に設定されたデータ伝送を可能とする２つのチャネルを有する。追加的な監視システム、即ちバスガーディアンは、固定の時点にメッセージを送信するためのバスアクセスを各ノードに許可することによって、誤動作を防止する。図２Ｂから分かるように、異なる制御装置又はノードが、部分的に冗長化されて、アクティブスターカプラ及び２つのチャネルを介して互いに結合している。データは、フレームとしてシリアルＦｌｅｘＲａｙデータバス上を伝送される。制御装置又はノードの同期化は、伝送される同期化メッセージを用いて行なわれる。データフレームは、タイムスロットにおいてデータバスへと伝送される。その際、各ノード又は制御装置には、１つ又は複数のタイムスロットが割り当てられる。シリアルデータバスに接続された制御装置又はノードは、バスを介して伝送されるデータトラフィックを監視する。

図３は、シリアルＦｌｅｘＲａｙデータバス３に外部機器２を接続するための本発明に基づく装置１の好適な実施形態を記載する構成図を示している。シリアルＦｌｅｘＲａｙデータバス３上では、データが電圧差動信号として２つのデータ線３ａ、３ｂを介して伝送されている。データ伝送線３ａ、３ｂは、例えば、ツイストペアケーブルから成っている。本発明に係る装置１は、シリアルデータバス３上を伝送される参照用データ信号の信号品質を維持するために、シリアルＦｌｅｘＲａｙデータバス３から機器２を分離する。このために、本発明に係る装置は、少なくとも２つのバス駆動回路４Ａ、４Ｂと信号マルチプレクサ回路５とを備える、組み込まれたアクティブスターカプラを有する。装置１は、バス駆動回路４Ａに外部機器２を接続するための差込口６を有する。

図３に示される両バス駆動回路４Ａ、４Ｂは、それぞれ、信号が伝送されていないことを示す、即ちデータ線が開放されているＩＤＬＥ状態を示す、約２．５Ｖの信号レベルを生成するための電源を有する。さらに、両バス駆動回路４Ａ、４Ｂそれぞれは、送信電圧差動信号を生成するためのプッシュ／プル出力部ＰＰＥを含んでいる。その際、プッシュ／プル出力部はそれぞれ、作動可能かつ停止可能である。さらに、両バス駆動回路４Ａ、４Ｂそれぞれは、ウェイクアップ信号を生成するためのウィンドウコンパレータを有している。さらに、バス駆動回路４Ａ、４Ｂ内にはそれぞれ、受信参照用データ信号を再生成するためのシュミット・トリガＳが設けられている。両端子の監視は、比較的ゆっくりしたウィンドウコンパレータＦによって行われる。メッセージ自体は、比較的早いシュミット・トリガＳを介して転送される。内部信号マルチプレクサ５は、図３に示される実施形態において、ＦｌｅｘＲａｙデータバス３に接続されているバス駆動回路４Ｂを、外部検査機器２のためのバス駆動回路４Ａに接続する。外部検査機器２は、差込口６を介して接続可能である。好適な実施形態において、信号マルチプレクサ５、又は内部スイッチ装置５は構成可能である。図３から理解されるように、終端抵抗器７Ａ及び７Ｂには、特に、信号の反射を最低限に抑えるためのオーム抵抗器が設けられる。さらに、電源が、プッシュ／プル抵抗器を介してデータ伝送線に接続されている。バス上の、負荷抵抗における伝送される差動電圧は、典型的に＋／−５００ｍＶ〜＋／−１Ｖである。バス線には差動信号が印加される。約０Ｖの電圧は、バスが開放されており（作動しておらず）、メッセージが送られていないことを示す。負の電圧は、論理的データビット値「０」に相当する。正の電圧は、論理的データビット値「１」に相当する。データは、シリアルＦｌｅｘＲａｙデータバス３を介して、特に１０Ｍｂｉｔ／ｓのデータ伝送レートでシリアル伝送される。

図３に示される実施形態の場合、本発明に係る装置１は、２つのバス駆動回路４Ａ、４Ｂを有する。また、別の実施形態において、特にシリアルデータバス３に複数の検査機器を接続するための複数のバス駆動回路が設けられてもよい。

図４は、ＦｌｅｘＲａｙデータバスシステムの例を示している。ＦｌｅｘＲａｙデータバスシステムでは、データがシリアルにデータバス３を介して、ノード又は制御装置８−ａ、８−ｂ、８−ｃ及び８−ｎの間で伝送されている。本発明に係る装置１を介して、外部機器２、特に外部検査機器を接続することが可能である。図３に示すように、本発明に係る装置１の場合、内部配線によって、外部検査機器２がシリアルデータバス３から分離され、又は絶縁される。即ち、一方での信号レベルの変化又は信号の波形の変化によって、他方での信号レベル又は信号の波形が変化しない。検査機器２が装置１に接続されていない場合にも、シリアルデータバス３上の信号伝送には影響は生じない。検査機器２の接続線の長さも、シリアルデータバス３を介するデータ伝送に対して作用しない。シリアルＦｌｅｘＲａｙデータバス３と診断機器２との間での分離によって、検査工程の間にもシリアルデータバス３上での信号品質が維持される。従って、通常駆動時に比較して検査工程でのエラー率は上昇しない。シリアルデータバス３上を伝送される信号は、測定システム又は外部機器の作動により影響を受けない。

Claims (7)

1. シリアルＦｌｅｘＲａｙデータバスに外部機器（２）を接続するための装置（１）であって、
   前記シリアルＦｌｅｘＲａｙデータバスにおいてデータは電圧差動信号として２つのデータ線（３ａ、３ｂ）を介して伝送され、前記装置（１）は、前記機器（２）を前記電圧差動信号の信号品質を維持するためにアクティブスターカプラを用いて前記シリアルＦｌｅｘＲａｙデータバス（３）から分離する、
   シリアルＦｌｅｘＲａｙデータバスに外部機器（２）を接続するための装置（１）。
2. 前記アクティブスターカプラは、少なくとも２つのバス駆動回路（４Ａ、４Ｂ）と、信号マルチプレクサ（５）とを有する、請求項１に記載の装置。
3. 各前記バス駆動回路（４Ａ、４Ｂ）は、
   （ａ）前記シリアルＦｌｅｘＲａｙデータバス（３）を介して信号が伝送されていないことを示す信号レベル、を生成するための電源と、
   （ｂ）送信電圧差動信号を生成するためのプッシュ／プル出力部（ＰＰＥ）と、
   （ｃ）ウェイクアップ・シンボルの受信時にウェイクアップ信号を生成するためのウィンドウコンパレータ（Ｆ）と、
   （ｄ）受信電圧差動信号を生成するためのシュミット・トリガ（Ｓ）と、
   を有する、請求項２に記載の装置。
4. 前記電圧差動信号は、約＋／−５００ｍＶ〜約＋／−１Ｖの信号範囲を有する、請求項１に記載の装置。
5. データは、１０ＭＢｉｔ／ｓのデータ伝送レートで前記シリアルＦｌｅｘＲａｙデータバス（３）上を伝送される、請求項１に記載の装置。
6. 前記アクティブスターカプラは、バス駆動回路（４Ａ、４Ｂ）により受信されたデータ信号を、残りの全てのバス駆動回路を介して各前記プッシュ／プル出力部（ＰＰＥ）を用いて増幅させて転送する、請求項１に記載の装置。
7. 前記機器（２）は、前記シリアルＦｌｅｘＲａｙデータバス（３）上を伝送される電圧差動信号を解析するための検査機器に相当する、請求項１に記載の装置。
   

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