JP2013516135A - パーシャルネットワーキング用ウェイクアップ・バスメッセージの決定のための方法及び装置 - Google Patents

パーシャルネットワーキング用ウェイクアップ・バスメッセージの決定のための方法及び装置 Download PDF

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Abstract

バスシステム上のデジタルバスメッセージ情報、特にウェイクアップ・バスメッセージ情報または設定データを符号化する方法を開示し、この方法は：デジタルバスメッセージ情報ビットの所定部分を、少なくとも１つのバスライン上の、ラインシンボルのストリーム中のサブパターンによって符号化するステップを含み、これらのサブパターンは、連続する優位及び劣位段階から成り、これらの段階は劣位及び優位ラインシンボルで構成され、劣位段階は、少なくとも２つの劣位ラインシンボルで構成されて、上記所定部分の値に相当する、連続する優位段階と劣位段階との比率を確立する。特にバスシステム上で使用される、それぞれのデジタルバスメッセージは、この方法に従って符号化される。さらに、バスラインの配列によって互いに結合された複数のステーションを有するシステムバス用のバスノードが、少なくとも１つのバスライン上のデータストリーム中のサブパターンの分析用に構成された復号化回路と、バスシステム上の、ラインシンボルのストリーム中で伝送される、符号化されたデジタルバスメッセージ情報、特にウェイクアップ・バスメッセージ情報または設定データを検出するように構成された分析回路とを具え、このデジタルバスメッセージ情報は、上記方法に従って符号化される。

Description

本発明は、バスラインの配列によって互いに結合された複数のバスノードを有するバスシステムに関するものであり、各バスノードは、少なくともトランシーバ及びバスプロトコル・コントローラを具えている。
さらに、本発明は、こうしたバスシステム上のデジタルバスメッセージを符号化及び／または復号化する方法に関するものであり、このデジタル・メッセージは、バス信号中のサブパターンによって符号化される少なくとも１つの部分を含む。特に、本発明は、こうしたバスシステムにおける改良型パターン検出をもたらすウェイクアップ・バスメッセージの決定、並びに、この改良型検出に適合するメッセージパターンに関するものである。
さらに、本発明は、こうしたバスシステム内で使用されるこうしたバスノードにも関するものであり、特に、こうしたバスノードは、トランシーバ、バスプロトコル・コントローラ、及びこうしたバスシステム上のこうしたデジタル・メッセージを復号化するためのパターン検出器を具えることができ、このデジタル・メッセージは、バス信号中のサブパターンによって符号化された少なくとも１つの部分を含む。
適切なメッセージを交換することによって、バスシステムのようなパーシャルネットワークの一部であるステーションのようなバスノードは、異なる動作状態間、特にスリープ（または休止モード）とノーマル（通常）モードとの間で変化することを、互いに要求し合うことができることが知られている。こうしたシステムは、例えばＣＡＮ（Controller Area Network：コントローラ・エリア・ネットワーク）プロトコルまたはＬＩＮ（Local Interconnect Network：ローカル・インターコネクト・ネットワーク）プロトコル、あるいは（公的に入手可能な文献及びFlexRayのインターネット・ウェブサイトに記載された既知の次世代車載ネットワークである）FlexRay（フレックスレイ）プロトコルに従い、自動車または自走車両において一般的に使用され、こうしたシステムでは、電気エネルギー消費の低減の要求が常に存在する。車両が駐車中であるか動いていない際にも、個々のステーションは、規則的間隔で、あるいは変則的なイベント（事象）時にウェイクアップして、個々の機能を果たさなければならない。スリープモードとノーマルモードとの間で変化を生じさせることができると共に、この変化を選択的に生じさせることができる、即ち、個々のステーションを独立して作動させることができることも望まれる。
本明細書で説明する通信ネットワークの一例としての、コントローラ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）またはＣＡＮバスは、マイクロコントローラが車両内で互いに通信し合うことを可能にするように設計された車両通信バス規格である。ＣＡＮバスによって接続された（バス）プロトコル・コントローラは一般に、センサデータ、アクチュエータ・コマンド、サービスデータ、等を交換している。
さらに、ＣＡＮプロトコルはメッセージベースのプロトコルであり、特に自動車用途向けに設計されているが、異なる種類の車両、工業オートメーション、及び医療機器のような他の領域でも使用することができる。ＣＡＮプロトコルはISO 11898-1 (2003)において標準化されている。
各バスノードはメッセージを送信及び受信することができるが、同時ではない。ＣＡＮバスメッセージは主に、ＩＤ及び８つまでのメッセージバイトから成り、ＩＤは、メッセージの種類及び／または送信者を識別するように選定することができる。メッセージのビット列は、バス上で直列的に１ビットずつ伝送され、即ち、信号パターンが、このメッセージを例えば非ゼロ復帰（ＮＲＺ）の方法で符号化して、すべてのバスノードにおいて検出される。
ＣＡＮバスメッセージは、バスノードで直接、これらの（バス）プロトコル・コントローラに到達することがない。プロトコル・コントローラは常に、トランシーバを介してバスに接続されている。トランシーバは、システム・ベースチップ、ＡＳＩＣ、またはプロトコル・コントローラデバイス内に集積することができる。バスが空いていれば、あらゆるバスノードが送信を開始することができる。２つ以上のバスノードがバスメッセージを同時に送信し始めれば、より優位なＩＤ、例えば先行する優位ビット、即ちビット「０」から成るＩＤが、他のノードのより優位でないＩＤを上書きする。その結果、優位なＩＤを有するバスメッセージのみがバス上に残り、すべてのバスノードによって受信される。
各バスノードは、ホストプロセッサとしてのマイクロコントローラ・ユニット（ＭＣＵ：Microcontroller Unit）、（バス）プロトコル・コントローラ、及びトランシーバを必要とし、これらは同じ装置内にまとめて集積することができる。しかし、独立したＭＣＵに結合された独立したトランシーバを有することもでき、（バス）プロトコル・コントローラは、独立した装置とするか、あるいはトランシーバまたはＭＣＵ内に集積することもできることは明らかである。
（バス）プロトコル・コントローラは、同期クロック付きの単なるハードウェアとすることができ、受信及び送信用に構成することができる。受信では、（バス）プロトコル・コントローラは、バスから（１つずつ）受信したビットを、メッセージ全体が利用可能になるまで記憶し、次に、このメッセージは、例えば、（バス）プロトコル・コントローラが割込みをトリガした後に、ＭＣＵによってフェッチ（読出し）することができる。ＭＣＵは、受信したメッセージが意味すること、及び自分自身に送信したいメッセージを決定する。センサ、アクチュエータ、及び制御装置をＭＣＵに接続することができる。送信では、ＭＣＵは、送信メッセージを（バス）プロトコル・コントローラに転送し、（バス）プロトコル・コントローラは、そのビットを符号化して直列的に、トランシーバを経由してバス上に送信する。送信では、トランシーバが、（バス）プロトコル・コントローラから受信したデジタル送信ビット信号を、バス上で送信されるアナログ信号に変換する。受信では、トランシーバが、バスからの信号レベルを、（バス）プロトコル・コントローラが予期するレベルに適合させ、トランシーバは、（バス）プロトコル・コントローラを保護する保護回路を有する。
通信プロトコルのアプリケーション層内の、通常はソフトウェアで実現される機能を、ハードウェアを改良することによってハードウェアにマッピング（対応）させる傾向が存在する。こうすることの意図は、ＭＣＵ上の負荷を軽減することにあり、この場合は、バスノードを必要としない際は、トランシーバを除いたバスノード全体をスイッチオフして、大量のエネルギーを節減し、従って、ＣＯ2も回避することができる。次に、ウェイクアップ検出を用いて、バスノードを再び必要とする時点を認識する。
国際公開第０１／２０４３４号（特許文献１）は、ＣＡＮのホストプロセッサにおける電流消費を低減する方法を記載し、ここでは、プロセッサの大部分をスリープモードに設定し、到着するＣＡＮバスメッセージを適切なハードウェアによって分析し、適切なウェイクアップ・バスメッセージを識別した場合に、プロセッサをウェイクアップさせる。１つの欠点は、個々のステーションを選択的にウェイクアップさせる場合に、ウェイクアップ・バスメッセージを復号化しなければならず、この目的のために、バスノードの、関連する時点でスタンバイ（待機）状態である部分が、正確なタイマーメカニズム（時計機構）を有しなければならないことにあり、このことはエネルギーを消費する。ステーションがスリープモードである際に、トランシーバが、バスライン上で伝送されるデータの受信と分析とを独立して行い、特に、トランシーバ自身のバスノードをウェイクアップさせなければならないか否かを判定することができることが、特に望まれる。
国際公開第２００６／００３５４０号（特許文献２）は、ＣＡＮシステムにおいてウェイクアップ・バスメッセージを検出する解決法を記載している。しかし、記載されたメッセージ検出器は未だに、目標のビットパター０ンと同様のビットパターンを有する多数のバスメッセージに反応し得る。このことは未だに、不所望なウェイクアップ・イベントをもたらし、このイベントは不要な電力を消費し得る。
既知のウェイクアップ・パターンのさらなる問題は、既定のウェイクアップ・パターンが、異なるウェイクアップ・グループに応じることを可能にせず、使用すべきＩＤ及びプライオリティ（優先度）の定義が存在しないことにある。
国際公開第０１／２０４３４号 国際公開第２００６／００３５４０号
従って、本発明の目的は、バスメッセージのストリーム中の「ウェイクアップ・バスメッセージ」を検出するための、より信頼性のある方法を提供することにある。特に、１つの目的は、バスノードまたはバスノードの機能、例えばトランシーバまたは別個の装置が、バス上で伝送されるデータの受信と分析とを独立して行うことを可能にする方法を定めることにある。特に、１つの目的は、バスノードまたはサブネットワークが、所定のウェイクアップ・バスメッセージを用いて個別に動作すべき状況において、より高い信頼性をもたらす、改良されたウェイクアップ機能を提供することにある。
他の目的は、バスノード用の改良型ウェイクアップ・バスメッセージ検出器を提供することにある。特に、１つの目的は、バスノードの、ウェイクアップ・バスメッセージを検出する部分が、正確なタイマーを有さず、また、データがバス上で伝送されるビットレートの知識も有しない際にも、バスノードがウェイクアップ・バスメッセージを検出することを可能にすることにある。
本発明によれば、少なくとも１つの目的が、請求項１に記載の特徴を有する、バスシステム上のデジタルバスメッセージ情報、特にウェイクアップ・バスメッセージ情報または設定データを符号化する方法によって達成される。
従って、この方法は、デジタルバスメッセージ情報ビットの所定部分を、少なくとも１つのバスライン上の、ラインシンボルのストリーム中のサブパターンによって符号化するステップを含み、これらのサブパターンは、連続する優位及び劣位段階から成り、これらの段階の各々は、劣位及び優位ラインシンボルで構成され、劣位段階は、少なくとも２つの劣位ラインシンボルで構成されて、上記所定部分の値に相当する、サブパターンの連続する優位段階と劣位段階との比率を定める。こうして、連続する優位段階と劣位段階との比率を、より信頼性のある方法で検出することができる。
特定の好適例では、この方法はさらに、上記デジタルバスメッセージ情報の優位ビット及び劣位ビットを、それぞれ、優位段階の長さが後続する劣位段階の長さより長いこと、及び優位段階の長さが後続する劣位段階の長さより短いことによって表すステップを含むことができる。
さらなる展開では、一連のデジタル相対情報を、連続するサブパターンを用いて符号化することができ、各サブパターン内で使用するラインシンボルの数を、先行するサブパターンに対して設定し、これにより、連続するサブパターンの各々が等しい長さを有することが好ましい。
特定の好適例では、デジタルバスメッセージ情報が、少なくとも識別子フィールド及びデータフィールドを含み、このデジタルバスメッセージ情報ビットの上記所定部分を、この所定部分が、データフィールド、識別子フィールドの少なくとも一部分、及び識別子フィールドとデータフィールドとの間の部分をカバーするように設定することができる。この方法をバスシステムにおいて用いる場合は、随意的に、ＣＡＮ仕様によれば、最大８バイトの８ビットデータを、バスメッセージのデータフィールド中で送信する。従って、１０進数の８より大きいデータ長コードを、デジタルバスメッセージ情報用に用いることができる。
特定の好適例では、デジタルバスメッセージ情報が少なくとも識別子フィールドを含み、このデジタルバスメッセージ情報ビットの所定部分を、デジタルバスメッセージ情報の識別子フィールドの一部分しかカバーしないように設定することができる。特定の好適例では、上記識別子フィールドの最初の４ビットを使用せず、次の２ビットが劣位ビットである。
一部の好適例では、特にＣＡＮ仕様によるバスシステムにおいて、上記デジタルバスメッセージ情報の識別子フィールドが２９ビットから成ることができる。
特定の好適例では、上記デジタルバスメッセージが、コントローラ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）プロトコル、ローカル・インターコネクト・ネットワーク（ＬＩＮ）プロトコル、またはFlexRayプロトコルに従ったものである。
本発明によれば、少なくとも１つの目的が、請求項９に記載の特徴により符号化したビットパターンを含むバスウェイクアップ・バスメッセージによって達成される。
従って、このデジタルバスメッセージは、前述した方法により符号化される。
本発明によれば、少なくとも１つの目的が、請求項１０に記載の特徴による、バスラインの配列によって互いに結合された複数のステーションを有するシステムバス用のバスノード用のパターン検出器によって達成される。
従って、このパターン検出器は：少なくとも１つのバスライン上の、ラインシンボルのストリーム中のサブパターンの分析用に構成された復号化回路と、上記バスシステム上の、ラインシンボルのストリーム中で伝送される、符号化されたデジタルバスメッセージ情報、特にウェイクアップ・バスメッセージ情報または設定データを検出するように構成された分析回路とを具え、このデジタルバスメッセージ情報は、前述した方法により符号化される。
本発明によれば、少なくとも１つの目的が、請求項１１に記載の特徴による、少なくとも上述したパターン検出器を具えたバスノードチップによって達成される。
従って、このバスノードチップは、マイクロコントローラ、及び：このマイクロコントローラからの信号を受けるように構成された送信ピン、このマイクロコントローラへ信号を送るように構成された受信ピン、及び上記バスラインの少なくとも１つへシグナリング（制御信号）を送信し、上記バスラインの少なくとも１つからシグナリングを受信するように構成されたバスピンを具えている。
本発明によれば、少なくとも１つの目的が、請求項１２に記載の特徴による、バスラインの配列によって互いに結合された複数のステーションを有するシステムバスによって達成される。
従って、このバスシステムは、前述したバスノードチップ、マイクロコントローラ、及び：このマイクロコントローラからの信号を受けるように構成された送信ピン、このマイクロコントローラへ信号を送るように構成された受信ピン、及び上記バスラインの少なくとも１つへシグナリング（制御信号）を送信し、上記バスラインの少なくとも１つからシグナリングを受信するように構成されたバスピンを具えている。
本発明の特定の好適例では、上記パターン検出器が、復号化する手段、例えば復号化装置を具え、この復号化する手段は、デジタルバス信号のビットレートに依存しない分析のために、分析するように構成されているか、あるいは分析する手段、例えば分析装置を具えている。
上記復号化する手段は、連続する劣位段階及び優位段階の長さを測定及び／または比較する装置を具えて、サブパターンを識別することができ、これらのサブパターンは、バス上のビットストリームの複数部分である。
これらのサブパターンは、基本的に、所定値、例えばロー（LOW）から始まり、所定値、例えばハイ（HIGH）で終わることによって定めることができる。従って、各サブパターン内でローからハイへの遷移がちょうど１つ存在する際は、ローからハイへの比率を測定して、１ビットの情報に変換することができる。この符号化は一般に、ビットレートに依存しない方法で符号化する部分中で、優位または「０」（劣位または「１」）のビットを、優位段階の長さが後続する劣位段階の長さより長い（短い）ことにより表すことによって実現される。
その結果、上記バスノードまたは上記パターン検出器は、デジタルバスメッセージが、ビットレートに依存しない方法で符号化される少なくとも１つの部分を含むようなバス信号を分析することができ、バスメッセージの、ビットレートに依存しない方法で符号化される部分中のビット値は、連続する優位及び劣位段階の長さによって表される。情報は、サブパターンの一連の相対長情報を、バス上のビットストリーム中の現在のサブパターンの長さと先行するサブパターンの長さとの比較に基づいて決定することによって、取り出すことができる。上記相対長情報は、「より短い長さ」、「等しい長さ」または「より大きい長さ」のいずれかとして分類することができる。必要であれば、取り出し（て復号化し）た情報を、２種類の情報を１つに割り当てることによって（即ち、「等しいか等しくない」、「より長いかより長くない」または「より短いかより短くない」のいずれかとなる）、減らすことができる。
こうしたパターン検出器は、スタンドアロン（独立型）のトランシーバ、バスプロトコル・コントローラ、あるいはシステム・ベースチップまたは他のＡＳＩＣ内に集積することができ、こうしたパターン検出器が、デジタル信号のビットレートに依存しない分析用の手段を具えていることにより、正確なビットレートを知らず、精密なタイマーが利用可能でない際にも、バスシステム上のデジタル信号を分析することができることが有利である。
特定の好適例では、デジタルバス信号のビットレートに依存しない分析のために、分析するように構成されているか、あるいは分析する手段、例えば分析装置を具えている復号化装置が、シフトレジスタ、予め記憶しているビット列を含むウェイクアップ・バスメッセージ・レジスタ、及びシフトレジスタに記憶されているビット値とウェイクアップ・バスメッセージ・レジスタに記憶されているビット値とを比較する手段を具えている。デジタルバス信号のビットレートに依存しない分析のために、分析するように構成されているか、あるいは分析する手段、例えば分析装置を具えている復号化装置はさらに、連続するサブパターンの相対長を測定する手段を具え、この手段は例えば、前回測定した時間を記憶するレジスタ、及び現在測定した時間を、記憶している時間と比較する比較器を有する応用可能なタイマーである。このタイマーは精密である必要はないが、測定期間全体にわたって十分に安定している必要があることは明らかであり、例えば、＋／−３０％の精度を有するＲＣ発振器を使用することができる。
その代わりに、サブパターンの長さを測定するために、例えば、２つのコンデンサを、抵抗器を通して交互に充電し、そして２つのコンデンサ内の電荷どうしを比較することができる。
後続または連続するビットパターン列の相対長の検出により、不所望なウェイクアップの量を大幅に低減することができる。従って、(a)所定のバスメッセージ情報ビットを検出し、また、(b)相対長情報ビットの連続または列が所定の連続に、全部一度に合致した際のみに、ウェイクアップ・イベントを起動することができる。
これに加えて、相対長情報を特定するために使用するサブパターンは、異なるように定めることができ、例えば、その長さどうしを比較するサブパターンは、同じビット値が連続する一連のビット、即ち「０」の並びまたは「１」の並びとすることができ、この例では、サブパターン間の一連の逆ビット値は重要ではない。
このようにして、バスライン上で伝送されるウェイクアップ・バスメッセージを、所定のバスメッセージ情報、例えば、このバスメッセージ情報を表す予め記憶しているビット列と比較することが可能になり、そして、２つのビットパターンが同一であれば、その後に、あるいは同時に、同時に観測された、複数のサブパターンについての一連の相対長情報を、予め記憶している一連の相対長情報と、追加的または随意的に比較することが可能になる。次に、バスノード、またはネットワークの所定部分のいずれかをウェイクアップさせることができ、及び／または、必要であれば、同じメカニズムを確認バスメッセージに適用することができる。
上記バスノード、即ち上記バスノード内の少なくとも１つの上記パターン検出器によって受信されるバスメッセージ情報を符号化する方法は、バスメッセージの、ビットレートに依存しない方法で符号化することのできる部分中のビット値が、サブパターン中に連続する優位及び劣位段階の長さによって表され、そして随意的に、バスメッセージ情報の復号化中に検出された、これらのサブパターンについての一連の相対長情報が、それぞれの所定の一連の情報に等しい、ということに基づく。
従って、上記の技術的特徴を具えたバスノードまたはパターン検出器は、こうしたバスメッセージ情報、即ちバスメッセージを、より信頼性のある方法で復号化することができる。特に、このバスノードまたはパターン検出器は、符号化されたバスメッセージ信号のそれぞれを、予め記憶しているビット列と比較し、バスメッセージの復号化中に検出した上記サブパターンについての一連の相対長情報を、それぞれの所定の一連の情報と比較することができ、これら２つが同一であれば、バスノード、即ち、バスノードのスタンバイ状態またはスリープ状態にある部分、例えばマイクロコントローラ装置、バスプロトコル・コントローラ、さらにはトランシーバをウェイクアップさせることができる。
本発明の好適例及びさらなる展開は、独立請求項に従属する請求項中に規定されている。本発明の装置及び方法は、同様及び／または同一の好適例及び利点を有することは明らかである。
本発明のこれら及び他の態様は、以下に図面を参照しながら説明する実施例より明らかになる。以下の図面では、各図は概略的に描いたものであり原寸に忠実ではなく、異なる図面中に同一の参照番号があれば、それらは対応する要素を参照することがある。本発明の、本発明の概念から逸脱することなしに、代案であるが等価な実施例が可能であり、本発明の範囲は特許請求の範囲のみによって限定されることは、当業者にとって明らかである。
システム・ベースチップ用の選択的ウェイクアップ手段として動作する受信回路のブロック回路図である。 ウェイクアップ・バスメッセージ情報ビット及び検証情報を搬送する信号のレイアウトを示す図である。
以下では、例として、本明細書に開示する、特定のバスメッセージを符号化する方法及び改良型パターン検出器を、コントローラ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）に関して説明する。しかし、本発明はこうしたネットワークに限定されず、ローカル・インターコネクト・ネットワーク（ＬＩＮ）またはFlexRayネットワーク、等にも適用することができることは明らかである。
図１に、ＣＡＮＬ及びＣＡＮＨ配線を有するＣＡＮバスライン１０に接続され、かつパターン検出器１００に結合されたトランシーバ１２を示す。なお、トランシーバ１２とパターン検出器１００とは、組み合わせて単一のデバイスまたはチップにすることができ、そして、システム・ベースチップまたは他の適切に構成したＡＳＩＣ内に集積することができる。バスノードの残りの部分は、データ送信（ＴＸＤ）ライン１４及びデータ受信（ＲＸＤ）ライン１６によってＣＡＮトランシーバ１２に接続されている。
第１デコーダ（復号化器）３２は電子回路１８及び２０を具え、これらはＲＸＤライン１６に接続され、それぞれ、バスライン・シンボルの連続する劣位段階（「１」段階）及び優位段階（「０」段階）を測定するように構成されている。これら２つの電子回路１８及び２０は交互に動作する。
第１デコーダ３２では、関連する段階の長さを測定するために、例えばコンデンサ（図示せず）を用いることができ、これらのコンデンサは、それぞれの抵抗器（図示せず）を介してＲＸＤライン１６に接続され、それぞれの抵抗器を介して充電される。２つの電子回路１８及び２０には電子回路２２が接続され、電子回路２２は、連続する優位及び劣位段階の長さどうしを比較するように構成されている。電子回路１８及び２０はコンデンサによって実現され、電子回路２２は、これら２つのコンデンサ内の電荷を比較することができる。電子回路２２はさらに、劣位段階の長さが優位段階の長さより長い／短い際に、劣位／優位信号を結果として出すことができる。この結果は、第１シフトレジスタ２４に書き込まれる。
第１パターンレジスタ２６には、ウェイクアップ・バスメッセージに関連するビットパターンが記憶されている。このビットパターンは予め定めることができ、特に、システム内のそれぞれのバスノード、またはバスノードの所定グループに対して一意的である。第１電子比較回路２８は、第１シフトレジスタ２４に存在する個々のビット値と、記憶しているウェイクアップ・バスメッセージを含む第１パターンレジスタ２６内に存在する個々のビット値とを連続して比較する。すべてのビット値が同一であれば、ウェイクアップ・バスメッセージが検出される。
さらに、デジタルバス信号中のサブパターンから相対長情報を得るために、第２デコーダ５２を用いる。
第２デコーダ５２は、例えばタイマー４０で構成することができ、タイマー４０は、前回測定したサブパターンの持続時間を記憶する中間記憶レジスタ４２、及び現在測定した現在のサブパターンの持続時間を、中間記憶レジスタ４２に記憶されている持続時間と比較する比較回路４４を有するか、これらに接続されている。これにより得られる相対長情報は、単に２つのビットで符号化することができ、これらのビットは、３つの可能な結果、即ち「より短い長さ」、「等しい長さ」または「より大きい長さ」を表す結果を符号化することができる。図１の第２デコーダ３２では、得られた相対長情報を、この情報のうち２種類を１つのクラス、即ち「等しいか等しくない」、「より長いかより長くない」または「より短いかより短くない」に割り当てる比較回路４４の構成によって、１ビットに減らす。タイマー４０はさらに、新たな測定を開始し、新たなサブパターンの先頭の検出時に、現在測定した時間を中間記憶レジスタ４２に移動または転送するように構成されている。このタイマー装置は精密である必要はないが、それぞれの測定期間全体にわたって十分安定している必要があることは明らかであり、例えば、約＋／−３０％のような十分な精度を有するＲＣ発振器を使用することができる。
ここでも、第２デコーダ５２の実現のために、タイマー装置４０用のデジタルタイマーの代わりに、２つのコンデンサ（図示せず）を用いることができ、これらのコンデンサは、それぞれの抵抗器（図示せず）を介してＲＸＤライン１６に接続され、それぞれの抵抗器を介して充電される。次に、連続するサブパターンの相対長どうしを比較するために、比較装置４４を、これらのコンデンサに接続され、２つのコンデンサ内の電荷どうしを比較するように構成された比較器によって実現することができる。この比較器はさらに、現在のサブパターンの長さが、先行するサブパターンの長さより長い／短い際に、例えば「１」／「０」を結果として出すように構成することができる。ここでも、この結果を、バスメッセージの連続するサブパターンの復号化中に得られた相対長情報の列を記憶する第２シフトレジスタ４６に書き込む。
第２パターンレジスタ４８には、ウェイクアップ・バスメッセージに関連する、所定の相対長情報の列が記憶され、この情報列は、予め記憶している、対応するバスメッセージについてのビット列から導出することができる。第２電子比較回路５０は、第２シフトレジスタ４６に存在する個々のビット値と、所定の相対長情報の列を含む第２パターンレジスタ４８に存在する個々のビット値とを連続して比較するように構成されている。すべてのビット値が同一であれば、検出したウェイクアップ・バスメッセージを、検出した相対長情報によって検証する。
第１比較器２８の出力及び第２比較器５０の出力によって検出したウェイクアップ・バスメッセージの確認は、アンド（ＡＮＤ）ゲート５６によって実現することができ、このアンドゲートに２つの比較結果が供給され、このアンドゲートは、論理積（アンド）関数に従って２つの結果を結合する。アンドゲート５６の出力は、ウェイクアップ信号Ｓwとして出力することができ、ウェイクアップ信号Ｓwは、例えばバスノードのＭＣＵのそれぞれのウェイクアップピンに接続することができる。
図１に示す構成により、改良型パターン検出器１００を具え、ＣＡＮバスまたはＬＩＮバス、あるいはFlexRayバスのようなバスシステムに結合された個々のバスノードを、選択的にウェイクアップさせることが容易になる。この目的のために、即ち適用可能なウェイクアップ・バスメッセージを送信するために、同じバスに接続された他の特定のバスノードをウェイクアップさせたいバスノードは、送信するバスメッセージ情報を、特定スキーム（方式）に従うことによって符号化しなければならず、これにより、宛先の特定バスノードは、第１及び第２パターンレジスタ２６、３８に記憶されている情報を検出することができる。本発明は、本明細書に示す特定パターンに限定されず、個々のバスメッセージ情報ビットの符号化において重要なことは、バスライン上で伝送されるバスライン・シンボルの交互に連続する劣位段階と優位段階との比率であることは明らかである。
次の表は、本明細書に開示する解決法の１つの可能な例として、ＣＡＮバスメッセージフレームフォーマットを例示する（このメッセージフレームフォーマットは当業者に知られている）。
Figure 2013516135
情報は、データフレーム中で送信機から受信機に渡される。このデータフレームは、アービトレーション（Arbitration：調停）フィールド、コントロール（Control：制御）フィールド、データ（DATA）フィールド、巡回冗長検査（ＣＲＣ：Cyclic Redundancy Check）フィールド、及び確認応答（ＡＣＫ：Acknowledgement）フィールドで構成される。このフレームは、「スタート・オブ・フレーム（ＳＯＦ：Start of Frame：フレーム始点）」で始まり、「エンド・オブ・フレーム（ＥＯＦ：End of Frame：フレーム終点）」で終わる。このデータフィールドは、０から８バイトまで、即ち０〜６４ビットを含むことができる。フレームチェック・シーケンスは、巡回冗長コード（ＣＲＣ：Cyclic Redundancy Code）を用いて得られる。ＣＡＮは、５つのエラー検出メカニズムを実現し；うち３つはメッセージレベルである、２つはビットレベルである。メッセージレベルでは、巡回冗長検査、フレームチェック、確認応答エラーチェックを用いる。ビットレベルでは、ビット監視及びビット・スニッフィング（ビット捜索）を用いる。追加的情報は、公的に入手可能なＣＡＮバス仕様、バージョン2.0（CAN Bus Specification; Version 2.0）、ISO 11898またはISO 11519から収集することができる。
例として、サブパターンを、先行する「ハイ（HIGH）」または「１」、即ち(1)によって開始され、後続する「ロー（LOW）」または「０」、即ち(0)によって終了するものと仮定する。例として、さらに、「０」は、「１」より多数の「０」から成るあらゆるビット列の送信時に、バスメッセージ情報ビットとして送信されるものと仮定する。即ち、次の形式のビット列は、送信されるバスメッセージ情報ビットが「０」であることを意味するために用いることができる：
(1)001(0)
(1)0001(0)
(1)00011(0)、等。
同様に、送信されるバスメッセージ情報ビットとしての「１」は、次のように符号化することができる：
(1)011(0)
(1)0111(0)
(1)00111(0)、等。
大幅に長い列も可能である。上述したように、所望のバスメッセージ情報ビットを符号化するためには、連続する優位段階と劣位段階との比率が決め手となる。即ち、１つのバスメッセージ情報ビットを符号化するサブパターン中の、バス上の情報ビットは、「ロー」または「０」で始まり、「ハイ」または「１」で終わり、換言すれば、開始ビット(1)と終了ビット(0)との間のビットである。さらに、各サブパターン内、即ち、先行する(1)のビットと終わりの(0)のビットとの間に、「ロー」から「ハイ」への遷移がちょうど１回存在する。従って、定義により、「ロー」から「ハイ」への比率を測定して、１ビットに符号化されたバスメッセージ情報に変換することができる。
以下の説明では、ウェイクアップ・バスメッセージの、デコーダが予期するパターンを含む部分を「関連部分」と称する。
第１の態様によれば、図１に関連して説明したデコーダが、優位バスライン・シンボル、即ち「０」、対、劣位バスライン・シンボル、即ち「１」の比率を正しく検出することを可能にするために、ウェイクアップ・バスメッセージの少なくとも関連部分については、単一の劣位バスライン・シンボルは回避すべきである、というのは、劣位のエッジにおける緩やかな傾斜、及びリンギングのフィルタリングが、デコーダの入力において単一のバスライン・シンボルを抑圧することがあるからである。即ち、例えば、「...010...」のような連続は、関連部分中に発生しないことが好ましい（しかし、技術的に許容されれば、こうした連続を用いることができる）。換言すれば、当該パターンを検出するように構成されたデコーダによって検出されるパターンを含むウェイクアップ・バスメッセージは、少なくとも２つの連続する劣位バスライン・シンボルを含むことが好ましい。
第２の態様によれば、ウェイクアップでないバスメッセージをウェイクアップ・バスメッセージと間違える確率を減少させるために、関連部分は、メッセージのデータフィールドをカバーするだけでなく、識別子フィールドの一部分、及び識別子フィールドとデータフィールドとの間もカバーする（このことは、関連部分が完全にデータフィールド内に位置する技術とは対照的である）。この目的に合わせ、関連部分が少なくとも２つの劣位バスシンボルを含むという要件に従うために、たとえ（ＣＡＮ仕様による）ＣＡＮコントローラが、最大８バイトのデータをメッセージのデータフィールド中で送信しても、ＣＡＮコントローラは、１０進数の８より大きいデータ長コードを利用することができる。
第３の態様によれば、プライオリティの変化を可能にするために、ウェイクアップ・バスメッセージの関連部分が、識別子フィールドの全体をカバーしない。例えば、バスメッセージを間違える確率を最低にするために、たとえバスシステム内の他のすべてのバスメッセージが１１ビットの識別子フィールド付きで送信される場合でも、ウェイクアップ・バスメッセージは２９ビットの識別子フィールド付きで送信することができる。さらに、検出されるウェイクアップ・バスメッセージの最初の４ビットは、例えばこのウェイクアップ・バスメッセージのプライオリティを選択するために、関連部分中に含めないことで十分であり得る。次の２ビットは、劣位バスライン・シンボル、例えば２つの「１」に設定して、第１の態様の要件を満たす。
図１に関連して説明したように、検出されるウェイクアップ・バスメッセージの関連部分は、複数のサブパターンで構成される。上述した３つの態様によれば、使用することが好ましいサブパターンは、次のグループ、即ちグループ１またはグループ２のいずれかに属する。
従って、グループ１は、バスメッセージ情報ビットを符号化するために、優位段階が劣位段階より長く、次のパターンを含む：
00011
000011
0000111
0000011
00000111
000001111
さらに、グループ２は、バスメッセージ情報ビットを符号化するために、劣位段階が優位段階より長く、次のパターンを含む：
011
0111
01111
011111
00111
001111
0011111
0001111
00011111
000011111
さらに、ＣＡＮバスメッセージ中に発生し得る可能なサブパターンの残りの集合をグループ３に割り当て、グループ３は次のパターンを含む：
01
001
0001
0011
00001
000111
000001
00001111
0000011111
グループ３のサブパターンは、検出器によって誤解釈される可能性があり、従って、関連部分中には使用しないことが好ましい。
以上の点を考慮すれば、ウェイクアップ・バスメッセージの関連部分が高い信頼性で検出されるためには、グループ１のサブパターンが好ましく、できる限り頻繁に用いることができる。
さらに、図１において実現される復号化メカニズムの最良の効果に至るために、連続するサブパターンは等しい長さを有することが好ましく、そしてできる限り頻繁に用いることができる。
ここで図２を参照し、図２に、改良型ウェイクアップ検出メカニズムを例示し、このメカニズムは、さらなる情報、即ち、連続するサブパターンの相対長情報を取り出すことを含み、これにより、不所望なウェイクアップ・イベントの確率を、さらに大幅に低減することができる。
図２の１行目の値「０」及び値「１」は、ＣＡＮバスのＲＸＤライン１６上の到着するビットストリームを示す（ここでも、他の種類のバスを使用することもできる）。値「０」と値「１」との特定の関係を指定する２行目は、図１のデコーダ装置３２によって取り出した情報を示す。３行目（「より長い」、「等しい」または「より短い」）は、図１の相対長分析器５２によって取り出した情報を示す。
図２の左から右に見れば、持続時間Ｔ2を有するサブパターン「001111」は、持続時間Ｔ1を有する先行するサブパターン「0000111」より短い。持続時間Ｔ3を有するサブパターン「000011」は、持続時間Ｔ2を有する先行するサブパターン「001111」と等しい長さを有する。持続時間Ｔ4を有するサブパターン「00011111」は、持続時間Ｔ3を有する先行するサブパターン「000011」より大きい長さを有する。
技術的実現では、「等しい」の意味は、差が量子化間隔以下であることとすることができる。これに加えて、実際上の理由で、あるいは他のやり方が望ましければ、２種類の情報を１つに割り当てることによって（即ち、サブパターン間の「等しいか等しくない」、「より長いかより長くない」または「より短いかより短くない」の関係となる）、検出した相対長情報を１ビットに減らすことができる。
今日のパーシャルネットワークのウェイクアップ検出器では、所定の一連の情報を、例えば図１のデコーダ装置３２のような適切なデコーダによって符号化した場合に、ウェイクアップが検出される。しかし、多種多様なビットストリームが、所定の一連の情報を搬送し、既存の技術を、不所望な偽のウェイクアップ・イベントに至らせる。
本明細書で提案する、後続または連続するビットパターン列の相対長の検出により、不所望なウェイクアップの量を大幅に低減することができる。従って、ウェイクアップ・イベントは、(a)図１の第１デコーダ３２が、所定の一連のバスメッセージ情報ビットを検出した際、かつ(b)図１の第２デコーダ５２が、相対長情報ビットの連続または列を検出した際、即ち、所定の連続に、全部一度に合致した際のみに、起動することができる。
これに加えて、相対長情報を特定するために使用するサブパターンは、異なるように定めることができ、例えば、その長さどうしを比較するサブパターンは、同じビット値が連続する一連のビット、即ち「０」の並びまたは「１」の並びとすることができ、この例では、サブパターン間の一連の逆ビット値は重要ではない。
電子比較回路２８及び５０、及び第１パターンレジスタ２６及び４８の選択肢として、「ウェイクアップ・メッセージに関連するビットパターン」及び「所定の相対長情報の列」のそれぞれを、１つ以上の「ドントケア（don’t care）」位置で構成することができることは明らかである。
なお、図１に示す構成はＣＡＮバスシステムに関するものであるが、本明細書に説明する方法及び関連する装置は、ＬＩＮ（ローカル・インターコネクト・ネットワーク）またはFlexRayネットワークにも同等に用いることができる。また、図１の構成は、ウェイクアップ・メッセージに関連して用いたが、その動作に限定されない。しかし、バスノードに送信されるメッセージは、設定データまたは他のコマンドを同様に含むことができる。
さらなる展開では、電子回路５６がウェイクアップ・バスメッセージを良好に検出した場合に、図１に示さない他のタイマーを始動させることができる。次に、代案の方法として、確認のために、識別したばかりのウェイクアップ・バスメッセージを、所定のタイムスパン（期間）内に再度検出しなければならない。その代わりに、既に検出したウェイクアップ・バスメッセージとは異なる第２のバスメッセージを、上記所定のタイムスパン内に検出しなければならない。この場合に、偶然発生するウェイクアップ・バスメッセージと同一の、優位及び劣位段階の列の尤度は、第１のバスメッセージを、所定持続時間内に少なくとも１つのさらなるバスメッセージによって確認することによって、所望通りに低減することができる。
従って、本明細書に開示する、バスシステム用のバスノード内のパターン検出器は、最初のウェイクアップ・バスメッセージ、及び確認バスメッセージも検索することができる。バスシステムから到来するデジタル信号は追加的に、ノイズフィルタ（図示せず）を通して、図１の、電子回路１８、２０及び２２で構成される第１デコーダ３２、及び電子回路４０、４２及び４４で構成され、連続するサブパターンの相対長を分析する第２デコーダ５２に渡すことができる。
復号化したそれぞれのバスメッセージ・ビットは、図１の、第１中間記憶レジスタ２４、第１パターンレジスタ２６、及び第１電子比較回路２８に相当する第１スキャナ３４に渡される。検出したそれぞれの相対長情報ビットは、図１の、第２中間記憶レジスタ４６、第２パターンレジスタ４８、及び第２電子比較回路５０に相当する第２スキャナ５４に渡される。
第１スキャナ３４は、予め記憶しているバスメッセージ、例えばウェイクアップ・バスメッセージを検索する。例えば、最初のウェイクアップ・メッセージを受信すると、追加的タイマー（図示せず）を始動させる。第２スキャナ５４は、連続して受信し復号化したサブパターンについての予め記憶している相対長情報の列を検索し、この情報は、予め記憶しているバスメッセージに関連する。
例えば、最初のウェイクアップ・バスメッセージを受信すると、追加的タイマー（図示せず）を始動させることができる。第２の、確認バスメッセージを、所定の時間ウィンドウ内に受信すれば、さらなる肯定の結果をアンドゲート５６に渡し、バスノードの残り部分をウェイクアップさせる。なお、最初のウェイクアップ・バスメッセージ並びに確認バスメッセージは共に、第１スキャナ３４によって検出し、第２スキャナ５４によって検証する必要がある。
第１デコーダ３２または第２デコーダ５２では、測定した優位段階と劣位段階とが等しいか、これらの段階の一方が所定の時間尺度を超えていることの結果として、エラーが発生し得る。このイベントでは、いわゆる「デコードフェイル（DecodeFail：復号化失敗）」信号を、第１及び第２スキャナ３４及び５４に送信することができ、これらのスキャナは、それまでに受信したデータを無視する。
第１及び第２スキャナ３４及び５４は、それぞれのシフトレジスタ２４及び４６の代わりに、１つ以上のビット列を認識することのできる状態マシンを具えることができる。
さらに、システムの適切な動作変更により、劣位バスライン・シンボルを「０」とし、優位バスライン・シンボルを「１」とすることができることは明らかである。
本明細書に開示する解決法は、ＣＡＮシステムにおいて特に適用可能であるが、こうした使用法に限定されない。開示するメッセージパターンの符号化規則及びこれに対応するパターン検出器の使用は、あらゆるＣＡＮまたはFlexRayトランシーバ、システム・ベースチップ、及び／または、それぞれの自動車用ＡＳＩＣ、さらには他の種類のシステムにおいて可能である。
なお、最後に、バスノードは、２つ以上のパターン検出器を有することができる。その結果、バスノードは、それぞれの第１パターンレジスタ（図１の２６）に記憶している情報は異なるのに対し、第２パターンレジスタ（図１の４８）に記憶している情報は等しいように有利に構成することができ、それ以後、第１デコーダ３２、第２デコーダ５２、及び第２スキャナ５４は、ハードウェアで複数回設ける必要はない。
要約すれば、バスシステム上のデジタルバスメッセージ情報、特にウェイクアップ・バスメッセージ情報または設定データを符号化する方法を開示する。この方法は：デジタルバスメッセージ情報ビットの所定部分を、少なくとも１つのバスライン上の、ラインシンボルのストリーム中のサブパターンによって符号化するステップを含み、これらのサブパターンは、連続する優位及び劣位段階から成り、これらの段階は劣位及び優位ラインシンボルで構成され、劣位段階は、少なくとも２つの劣位ラインシンボルで構成されて、上記所定部分の値に相当する、連続する優位段階と劣位段階との比率を定める。特にバスシステム上で使用される、それぞれのデジタルバスメッセージは、この方法に従って符号化されることになる。さらに、バスラインの配列によって互いに結合された複数のステーションを有するシステムバス用のバスノードが、少なくとも１つのバスライン上のデータストリーム中のサブパターンの分析用に構成された復号化回路と、バスシステム上の、ラインシンボルのストリーム中で伝送される、符号化されたデジタルバスメッセージ情報、特にウェイクアップ・バスメッセージ情報または設定データを検出するように構成された分析回路とを具え、このデジタルバスメッセージ情報は、上記方法に従って符号化される。
図面及び以上の記載において、本発明を詳細に例示し説明してきたが、こうした例示及び説明は、限定的ではなく例示的または好適なものであると考えるべきであり、本発明は、開示する実施例に限定されない。当業者は、特許請求の範囲に係る発明を実施するに当たり、図面、開示、及び特許請求の範囲の検討から、開示する実施例に対する他の変形を理解し実行することができる。特許請求の範囲では、「具えている」等は、他の要素またはステップを排除するものではなく、各要素は複数存在し得る。単一の手段または他の装置が、請求項中に記載のいくつかのアイテムの機能を果たすことができる。単に、特定の方策が互いに異なる従属請求項中に記載されていることは、これらの方策の組合せを有利に用いることができないことを示すものではない。特許請求の範囲中のあらゆる参照符号は、発明の範囲を限定するものとして考えるべきでない。

Claims (12)

  1. バスシステム上のデジタルバスメッセージ情報、特にウェイクアップ・バスメッセージ情報または設定データを符号化する方法であって、
    デジタルバスメッセージ情報ビットの所定部分を、少なくとも１つのバスライン上の、ラインシンボルのストリーム中のサブパターンによって符号化するステップを含み、
    前記サブパターンは、連続する優位段階及び劣位段階から成り、前記優位段階及び前記劣位段階の各々は、劣位ラインシンボル及び優位ラインシンボルで構成され、
    前記劣位段階は、少なくとも２つの前記劣位ラインシンボルで構成されて、前記所定部分の値に相当する、前記サブパターンの連続する前記優位段階と前記劣位段階との比率を定めることを特徴とする符号化方法。
  2. 前記デジタルバスメッセージ情報の優位ビット及び劣位ビットを、それぞれ、前記優位段階の長さが後続する前記劣位段階の長さより長いこと、及び前記優位段階の長さが後続する前記劣位段階の長さより短いことによって表すステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 一連のデジタル相対情報を、連続する前記サブパターンを用いて符号化するステップであって、各前記サブパターン内で使用する前記ラインシンボルの数を、先行する前記サブパターンに対して設定するステップをさらに含み、好適には、前記連続するサブパターンの各々が、等しい長さを有することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
  4. 前記デジタルバスメッセージ情報が、少なくとも識別子フィールド及びデータフィールドを含み、
    前記方法が、前記デジタルバスメッセージ情報ビットの前記所定部分を、当該所定部分が、前記データフィールド、前記識別子フィールドの少なくとも一部分、及び／または、前記識別子フィールドと前記データフィールドとの間の部分をカバーするように決定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
  5. 前記デジタルバスメッセージ情報が、データ長コードフィールドを含み、
    前記方法が、ＣＡＮシステムにおいて、随意的に、１０進数の８より大きいデータ長コードを用いるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
  6. 前記デジタルバスメッセージ情報の前記所定部分が、前記デジタルバスメッセージ情報の識別子フィールドの一部分しかカバーせず、前記識別子フィールドの最初の４ビットを使用せず、次の２ビットが劣位ビットであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
  7. 前記デジタルバスメッセージ情報の前記識別子フィールドが、２９ビットから成ることを特徴とする請求項６に記載の方法。
  8. 前記デジタルバスメッセージが、コントローラ・エリア・ネットワーク、ローカル・インターコネクト・ネットワーク、またはFlexRayのうち１つのプロトコルに従ったメッセージであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
  9. バスシステム上で使用されるデジタルバスメッセージであって、このデジタルバスメッセージ情報が、請求項１〜８のいずれかに記載の方法により符号化されることを特徴とするデジタルバスメッセージ。
  10. バスラインの配列によって互いに結合された複数のステーションを有するシステムバス用のバスノード用のパターン検出器であって、
    少なくとも１つの前記バスライン上のデータストリーム中のサブパターンの分析用に構成された復号化回路と、
    前記システムバス上の、ラインシンボルのストリーム中で伝送される、符号化されたデジタルバスメッセージ情報、特にウェイクアップ・バスメッセージ情報または設定データを検出するように構成された分析回路とを具え、
    前記デジタルバスメッセージ情報は、請求項１〜８のいずれかに記載の方法により符号化されることを特徴とするパターン検出器。
  11. 請求項１０に記載のパターン検出器を少なくとも１つ具え、さらに、マイクロコントローラ、及び、
    前記マイクロコントローラからの信号を受けるように構成された送信ピンと、
    前記マイクロコントローラへ信号を送るように構成された受信ピンと、
    前記バスラインの少なくとも１つへシグナリングを送信し、前記バスラインの少なくとも１つからシグナリングを受信するように構成されたバスピンと
    を具えていることを特徴とするバスノードチップ。
  12. バスラインの配列によって互いに結合された複数のステーションを有するバスシステムであって、少なくとも１つの前記ステーションが、請求項１１に記載のバスノードチップを有することを特徴とするバスシステム。
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