JP2022541126A - 低複雑度イーサネットノード（ｌｅｎ）１ポート - Google Patents

低複雑度イーサネットノード（ｌｅｎ）１ポート Download PDF

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Abstract

ホストデバイスをネットワークノードとしてスイッチドネットワークに結合するためのネットワークインターフェースモジュールが説明される。ネットワークインターフェースモジュールは、スイッチドネットワークの共有バスに通信可能に結合するための単一の半二重ポートと、共有バスを介して受信された１つのマルチキャストリードフレームを格納するようにサイズ設定された少なくとも１つのフレームキューと、論理回路と、を備える。論理回路は、スイッチドネットワークの他のネットワークノードのための複数の読み取りコマンドを含む、マルチキャストリードフレームのペイロードに含まれるインターフェースモジュールのための読み取りコマンドを復号し、共有バスが送信可能であることを検出すると、共有バス上で読み取りデータを含む応答フレームを送信するように構成される。

Description

優先権の主張
本出願は、２０１９年６月２８日に提出された米国仮出願第６２／８６８，２８８号の優先権を主張し、これは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本書は、スイッチドネットワークに関し、特に、マルチポイントネットワークおよびマルチドロップネットワークにインターフェースするデバイスに関する。
エリアネットワーク（例えば、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）またはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ））は、複数のネットワークノードから構成される。例えば、イーサネットプロトコルなどのプロトコルに従ってデータのパケットを送信することによって、ネットワークのノード間で情報を通信することができる。ネットワークスイッチデバイスを使用して、エリアネットワークを実現することができる。しかしながら、ネットワークスイッチは、典型的には、複数のポートを含み、各ポートは、通信のためのハードウェアおよびソフトウェアを含む。これにより、ネットワークスイッチデバイスは、特定のアプリケーションでは法外なコストがかかる。
図面において、必ずしも縮尺どおりに描かれていないが、同様の数字は、異なる図面において同様の構成要素を表す場合がある。異なる文字の接尾辞を有する同様の数字は、同様の構成要素の異なる例を表す場合がある。図面は、一般的に、限定ではなく例として、本書において考察された様々な実施形態を示す。
低複雑度マルチドロップネットワークの例のブロック図である。 低複雑度マルチドロップネットワークの例のブロック図である。 低複雑度マルチドロップネットワークの例のブロック図である。 ネットワークインターフェースモジュールの例のブロック図である。 低複雑性マルチドロップネットワークのさらなる例のブロック図である。 低複雑性マルチドロップネットワークのさらなる例のブロック図である。 ネットワークインターフェースモジュールの別の例のブロック図を示す。 ネットワークインターフェースモジュールの別の例のブロック図を示す。 半二重マルチドロップネットワークのためのマルチキャストライトフレームの例である。 半二重マルチドロップネットワークのためのユニキャストライトフレームの例である。 全二重ポイントツーポイントネットワークのためのマルチキャスト読み取り要求の例の図である。 半二重マルチドロップネットワークのためのマルチキャストリード要求の例の図である。 半二重マルチドロップネットワークのためのマルチキャストリードフレームの例である。 半二重マルチドロップネットワークのためのユニキャストリードフレームの例である。 低複雑性マルチドロップネットワークのさらなる例のブロック図である。 低複雑性マルチドロップネットワークのさらなる例のブロック図である。 低複雑性マルチドロップネットワークのさらなる例のブロック図である。 低複雑性マルチドロップネットワークのさらなる例のブロック図である。 低複雑性マルチドロップネットワークのさらなる例のブロック図である。 低複雑性マルチドロップネットワークのさらなる例のブロック図である。 低複雑性マルチドロップネットワークのさらなる例のブロック図である。 スイッチドネットワークの動作を制御する方法の例のフローチャートである。
イーサネットネットワークなどのスイッチドネットワークを実装するコストを削減するために、低複雑性マルチポイントまたはマルチドロップネットワークを半二重デバイスを使用して実装することができる。
図１Ａは、低複雑性マルチドロップネットワークの例のブロック図である。ネットワークは、マスターデバイス１０２、またはマスターノードと、共有ネットワークリンク１０８（例えば、共有バス）上のネットワークノードとして接続された複数のネットワークインターフェースモジュールとを含む。本例では、マルチドロップネットワークは、イーサネットネットワークであり、ネットワークインターフェースモジュールは、イーサネットネットワークインターフェースモジュール（ＥＩＭ）である。マスターデバイス１０２は、記載の機能を行うのに十分な処理能力を有する任意のイーサネット認識デバイスであってもよい。例としては、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、クラウドベースのサーバ、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、電子制御ユニット（ＥＣＵ）、中央／ゾーン処理ユニット、または専用コントローラが挙げられる。マスターデバイス１０２は、スレーブノードであるＥＩＭによって行われるアクションを開始し、リードフレーム、ライトフレーム、検出フレーム、および状態フレームをＥＩＭに送信する。
ＥＩＭ１０４は、デバイス（例えば、ホストデバイス１１０）をネットワークに接続するために使用される。ＥＩＭを単純かつ低コストに維持するために、ＥＩＭ１０４は、ハードウェア回路のみから構成され得、ソフトウェアに含まれる命令を実行するプロセッサまたはコントローラを含まなくてもよい。ＥＩＭ１０４は、記載の機能を行うためのハードウェア状態機械および他の論理回路を含んでよい。ネットワークは、マスターデバイスおよびＥＩＭ以外の他のイーサネットデバイス１０６を含み得る。これらの他のデバイスは、物理（ＰＨＹ）層、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）層を含み、典型的には、ネットワークを使用してデータを転送することに関連する機能を実行するためのマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラを含む。
ネットワークは、すべてのネットワークノードが、共有リンク（例えば、共有バス）上で送信されるすべてのデータを見るマルチドロップネットワークである。マルチドロップネットワークのブロードキャストの性質上、ネットワーク上に単一の送信機と複数の受信機が同時に存在する。ネットワークノードは、共有ネットワークリンク１０８への単一の半二重ポートのみを有する。リンクへのアクセスは、すべてのネットワークノード間で共有されるため、各ノードは、他のノードが現在送信していない場合にのみ送信することができる。これは、ネットワークノードが共有リンクが利用可能になるまで送信されるすべての関連情報を格納する必要があり、その時点で共有リンク上でデータを送信することができ、共有リンク上の他のすべてのノードがデータを受信することができることを意味する。マルチドロップネットワークの半二重の性質は、ネットワークノードが共有リンク上の衝突を適切に処理できる必要があることも意味する。
図２は、ネットワークインターフェースモジュール２０４（例えば、ＥＩＭ）の例のブロック図である。ネットワークインターフェースモジュール２０４の半二重ポートは、ＰＨＹ層２１２およびＭＡＣ層２１４を含む。ネットワークインターフェースモジュール２０４は、フレームをローカルにバッファリングするフレームキュー２１６を含む。フレームは、送信が成功するか、または再試行制限に達するまで、フレームキュー２１６に保持されることになる。ネットワークインターフェースモジュール２０４は、評価ロジック２２０による受信パケットの評価のための短いキュー２１８を含み得るか、または評価ロジックは、フレームキュー２１６を使用してフレームを評価し得る。評価ロジック２２０は、受信フレームが短いキュー２１８を横断する際に監視し、フレームの宛先アドレスをこのデバイスのローカルに格納されたアドレスと比較する。エラーのあるフレームは破棄される。読み取り／書き込みロジック２２４およびレジスタ／メモリ空間２２６は、接続されたデバイスとのデータ転送のために使用される。読み取り／書き込みロジック２２４およびレジスタ／メモリ空間２２６のサイズおよび複雑さは、接続されたデバイスの複雑さに依存する。外部デバイス（例えば、ホストデバイス）は、外部インターフェース２２２に接続される。外部インターフェース２２２のいくつかの例は、シリアルペリフェラルインターフェース（ＳＰＩ）、汎用入出力（ＧＰＩＯ）インターフェース、およびユニバーサル非同期受信機／送信機（ＵＡＲＴ）インターフェースを含む。
半二重マルチドロップネットワークでは、データは一度に送信または受信しかできないため、ノードがその入口／出口ポートからデータを送信したい場合、共有リンクが利用可能である場合、ノードは、着信データを失う危険なしにこれを行うことができ（定義上、送信中と同時に受信することができない）、ＭＡＣ層での衝突の処理に必要なものを超えて受信データをバッファリングする追加の要件はない。
これにより、半二重イーサネットネットワーク上の低複雑性イーサネットデバイスは、ネットワーク内のマスターデバイスから明示的に要求されることなく、送信されるイーサネットデータのフレームを簡単に生成することができる。フレームの生成は、一般的に、何らかのローカルイベントに応答する。このようなローカルイベントのいくつかの例には、以下のようなものがある。
・ノード内で発生するイベント（例えば、メモリアクセスエラー、ローカルタイムアウトなど）
・ネットワークインターフェース上で発生するイベント（例えば、フレームチェックシーケンスエラー、ロックの喪失／回復、ネットワーク過負荷状態の消失、間違ったコマンドシーケンスなど）
・センサ／アクチュエータインターフェース上のイベント（例えば、外部センサからプッシュされたデータ、外部ＩＯトリガ、フレーミングエラー、プロトコルチェックエラー、衝突エラーなど）
・グローバル同期時間またはローカルフリー実行時間（例えば、同期データキャプチャ、出力または再生、ハートビートステータス更新など）に対して作動する時間トリガイベント
これらの機能は、ネットワークのマスタースレーブアーキテクチャの一部としてマスターデバイスによって構成されてもよい。
半二重マルチドロップネットワークにおいて、ネットワークマスターノード（例えば、図１Ａのマスターデバイス１０２）は、スレーブノードから上記の情報を照会するために、スレーブノードがそれらのデータを入れるためのコンテナフレームを提供する必要はない。このような運用には、いくつかのメリットがある。ネットワーク効率が向上する（ネットワークトラフィックを減らしても、情報量が同じかより多くなる）。あらかじめ決められていない方法でネットワークアクセスを必要とするポーリングデバイスの必要性を取り除く。スレーブノードがネットワークにアクセスするための遅延を改善する。
図１Ｂは、ネットワークが複数のマスターデバイス１０２（マスター１、マスター２）および複数のＥＩＭ１０４（ＥＩＭ Ａ、ＥＩＭ Ｂ、ＥＩＭ Ｃ）を含む、低複雑性イーサネットマルチドロップネットワークの別の例のブロック図である。ネットワークは、ユニキャストフレームおよびマルチキャストフレームを送信するために使用することができる。
次のネットワークシーケンスは、半二重マルチドロップネットワークでのユニキャストおよびマルチキャスト操作についての衝突検出／バックオフ送信管理を示す。
１．マスター１は、発見フレームをデフォルトのマルチキャストアドレスに送信する。
２．ＥＩＭ Ａは、最短のバックオフを有し、発見応答フレームの正常な送信を開始する。
３．ＥＩＭ Ｂ、マスター２、およびＥＩＭ Ｃは、ＥＩＭ Ａが終了した後に応答を送信しようとすると、すべて衝突する。
４．マスター２は、リンクを制御し、その応答を正常に送信する。
５．ＥＩＭ Ｃは、制御し、送信する。
６．ＥＩＭ Ｂがリンクを制御し、送信する。
この時点で、マスター１とマスター２の両方は、セグメント上のデバイスの全体像をつかんでいる。次に、単一キャスト操作を使用して、マスター１は、今後のネットワーク運用を最適化するために、ユニキャスト送信遅延、マルチキャスト送信遅延、および送信の最大再試行回数などいくつかのパラメータを各デバイスにプログラムする。
各ＥＩＭは、送信／応答時間を最小限に抑えるために、最小限のユニキャスト送信遅延値でプログラムされる。マルチキャスト遅延の場合、衝突がなく、応答のタイミングが常に同じであるように、デバイスは、優先順位が付けられる。マスターデバイス３０２が失敗に迅速に応答できるように、再試行回数を小さな値に設定することができる。
・ ＥＩＭ Ａ
○ ユニキャスト送信遅延ＴＸ＿ＤＥＬＡＹ＿ＭＩＮ
○ マルチキャスト送信遅延ＭＣＡＳＴ＿ＴＸ＿ＤＥＬＡＹ＿ＭＩＮ
○ 最大再試行回数２（例えば）
・ ＥＩＭ Ｂ
○ ユニキャスト送信遅延ＴＸ＿ＤＥＬＡＹ＿ＭＩＮ
○ マルチキャスト送信遅延ＭＣＡＳＴ＿ＴＸ＿ＤＥＬＡＹ＿ＭＩＮ＋ＤＥＬＡＹ＿ＩＮＣＲＥＭＥＮＴ
○ 最大再試行回数２
・ ＥＩＭ Ｃ
○ ユニキャスト送信遅延ＴＸ＿ＤＥＬＡＹ＿ＭＩＮ
○ マルチキャスト送信遅延ＭＣＡＳＴ＿ＴＸ＿ＤＥＬＡＹ＿ＭＩＮ＋（２ ＊ ＤＥＬＡＹ＿ＩＮＣＲＥＭＥＮＴ）
○ 最大再試行回数２
これにより、ネットワーク全体の応答性が最大化され、ユニキャストとマルチキャストの両方の運用が使用できる。この場合、ユニキャスト操作は次のように進むことに留意されたい。
・ マスターデバイスは、単一のマルチキャストフレームを送信する
・ 各ＥＩＭは、フレームに順番に応答する。
図１Ｃは、ネットワークがマスターデバイス１０２および共有ネットワークリンク１０８に接続された複数のＥＩＭ １０４（ＥＩＭ Ａ、ＥＩＭ Ｂ、ＥＩＭ Ｃ）を含む、低複雑性イーサネットマルチドロップネットワークの別の例のブロック図である。ＥＩＭ Ｂは、複数のセンサまたはアクチュエータを共有ネットワークリンク１０８に接続する。複数のセンサまたはアクチュエータは、ＥＩＭ Ｂの外部インターフェースに接続される共有バス１６０に追加される。特定の例では、複数のセンサ／アクチュエータは、例えば、ＳＰＩ、ＧＰＩＯインターフェース、またはＵＡＲＴインターフェースを使用して並列に接続される。特定の例では、複数のセンサ／アクチュエータは、アナログ信号入力および出力を通じてＥＩＭに接続される。
図３Ａは、低複雑性イーサネットマルチドロップネットワークの別の例のブロック図である。マスターデバイス３０２は、中間ネットワーク接続（例えば、ネットワークブリッジデバイス）を通じて接続され、ネットワークリンク３０８によってスレーブノードに接続される必要はない。
図３Ｂは、さらに別の低複雑性イーサネットマルチドロップネットワークのブロック図である。ネットワークは、複数のマスターデバイス３０２を含むが、マスターデバイスの１つ（例えば、マイクロコントローラユニット、またはＭＣＵ）は、ＥＩＭ３０４を通じてネットワークに接続される。ＥＩＭを通じて接続されたマスターデバイスは、マイクロコントローラに接続されたＰＨＹレイヤおよびＭＡＣレイヤを含む。これにより、スレーブデバイスは、マスターデバイスとスレーブデバイスの両方として機能することができる。
図４Ａおよび図４Ｂは、ＥＩＭ４０４であるネットワークインターフェースモジュールの例のブロック図を示す。ＥＩＭ４０４は、ホストデバイス（図示せず）を、マルチドロップネットワークのための低複雑性半二重ネットワークノードとしてマルチドロップネットワークに結合する。変形例では、ホストデバイスは、センサまたはアクチュエータとすることができ、ネットワークインターフェースモジュールは、ホストデバイスが産業用モノのインターネット（ＩＩｏＴ）の一部になることを可能にする。他の変形例では、ネットワークインターフェースモジュールは、ホストデバイスを自動車、航空機、または鉄道の用途のためのネットワークの一部にすることができる。
図４Ｂでは、ＥＩＭ４０４の半二重ポートは、ＰＨＹ層４１２、ＭＡＣ層４１４、および外部入力／出力（ＩＯ）インターフェースを含む。関連するデバイスへの外部インターフェース４２２は、ＳＰＩとＧＰＩＯインターフェースの一方または両方を含むことができる。外部インターフェースの他のオプションは、集積回路間（Ｉ２Ｃ）インターフェース、改善された集積回路間（Ｉ３Ｃ）インターフェース、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）インターフェース、ＣＡＮフレキシブルデータレート（ＣＡＮ－ＦＤ）インターフェース、次の進化ＣＡＮ（ＣＡＮ－ＸＬ）インターフェース、ローカルインターネットネットワーク（ＬＩＮ）インターフェース、汎用クロックＩＯ、ＵＡＲＴ、周辺センサインターフェース５（ＰＳＩ５）などを含み得る。ＥＩＭ４０４は、半二重ポートＭＡＣ層およびＰＨＹ層に加えて、専用ＳＰＩ４２４を有する第２の外部インターフェースを含み得る。これは、図３Ｂの例のように、ＥＩＭ４０４がデュアルマスタおよびスレーブデバイスとして機能することを可能にする。これは、一例として、センサ／アクチュエータに接続され、専用ＳＰＩ４２４を通じて接続された追加のデバイスにマスターとして動作するＭＣＵと並行して、低複雑性イーサネット（ＬＣＥ）スレーブデバイスを有することが有用であり得る。
メモリ４２６（例えば、ランダムアクセスメモリまたはＲＡＭ）およびレジスタ４２７は、ホストデバイスとデータを転送するために使用される。ＥＩＭ４０４は、受信されたフレームを評価するための受信分析論理回路４２０を含む。ＥＩＭ４０４は、高優先フレームキュー４１６および低優先フレームキュー４１７も含む。複数の受信（Ｒｘ）および送信（Ｔｘ）キュー４１６は、フレーム単位で専用ＳＰＩ４２４または半二重ポートのいずれかに、およびそこからトラフィックが誘導されることを可能にし、また、送信および受信の両方のトラフィックの優先順位付けを可能にする。キューは各々、最大フレームサイズの少なくとも１つのフレームを格納するのに十分な大きさである。いくつかの態様では、キューはフレーム全体を保持しない。キュー４１６は、送信元アドレス、宛先アドレス、ＶＬＡＮヘッダ、Ｅｔｈｅｒｔｙｐｅ、ＬＥＮサブコマンドおよびＬＥＮコマンドのみを格納してよく、フレームがオンザフライで生成されているときに、ペイロードはメモリ４２６から読み出される。
ＥＩＭ４０４はまた、フレームビルダ４３０も含む。フレームビルダ４３０は、送信するためのフレームを構築するための状態機械論理回路を含み得る。フレームビルダ４３０は、フレームをオンザフライで構築することができる（例えば、フレームが送信されるとき）。フレームビルダ４３０は、フレームヘッダ（例えば、標準的なイーサネットフレームヘッダ）ネットワークコマンドおよびメモリ４２６から読み出されるペイロードデータを含むフレームを構築する。
ＥＩＭ４０４は、外部ＭＣＵへの並列インターフェース経路も含み得る。これは、外部センサ／アクチュエータを制御する低複雑性ネットワークインターフェースに加えて動作し得る。このインターフェースは、高および低優先度ＴｘおよびＲｘキュー４１６を通じてＭＡＣ層にアクセスする。フレームは、受信したフレームの宛先アドレスに基づいて、低複雑性インターフェースまたは外部ＭＣＵのいずれかにルーティングされる。Ｔｘメッセージルーターは、ＭＡＣへのアクセスを仲裁する。外部ＭＣＵへのこの並列インターフェースは、ローカルセンサおよびアクチュエータが低複雑性ネットワークインターフェースを介して制御されると同時に、ネットワークアクセスを提供する。
ＥＩＭ４０４は、暗号化論理回路４３２を含み得る。マスターノードは、暗号化されたデータをスレーブノードとしてＥＩＭ４０４と通信し得る。暗号化論理回路４３２は、データを暗号化および復号するために一意の鍵を使用してもよい。ＥＩＭ４０４は、フレームがいつ送信または受信されるかを示すタイムスタンプをフレームに追加するタイムスタンプ論理回路を含み得る。
ＥＩＭ４０４は、時間同期のためのハードウェアベースのオプションを提供するために、ＰＨＹ層４１２に接続された時間／同期回路４３４を含み得る。このハードウェアは、時間同期フレーム（８０２．１ＡＳ－ｒｅｖ）を処理し、同期フレーム内に含まれるネットワークグランドマスタークロックからトランスポートされるグローバル時間にローカルクロックを同期および合成するために、入出力フレームのためのキャプチャされたイベントタイムスタンプに加えて、中の情報を使用する。グローバル時間インターフェースは、外部インターフェース４２２に行き、そこで、データキャプチャのタイムスタンプ／タイムドアクチュエーションのスケジュール／同期されたクロックソースの作成のために使用することができる。時間同期ハードウェアは、ネットワークの遅延を計算し、時間同期情報を要求し、応答するために、時間同期フレームを送受信する。同期された時間は、同期された時間に基づいてイベントを作動させ、同期されたクロックソースを作成し、内部およびセンサ／アクチュエータインターフェース上の両方のイベントにタイムスタンプを付けるためにローカルに使用される。
半二重ポートに到着するイーサネットユニキャストおよびマルチキャストライトフレームは、関連するイーサタイプ、アドレスおよびコマンドについてチェックされ、マルチドロップネットワークによって実装されるネットワークプロトコル（例えば、イーサネットプロトコル）に従って復号および処理される。適切な場合、データは、ＲＡＭ４２６の関連するセクションに書き込まれる。共有リンクのため、衝突の可能性が高く、衝突が検出される前に部分的なフレームが受信される例が多いことを意味する。ネットワークプロトコルは、フレームが完全に受信され、フレームチェックシーケンス（ＦＣＳ）が検証されるまで、ホストアクションまたはレジスタ書き込みを実行しないことによって、これらの状況に対処する。
ＥＩＭ４０４は、ユニキャストおよびマルチキャストフレームを受信し、処理することができる。図５は、マルチドロップネットワークのための複数の低複雑性イーサネットコマンドを含むマルチキャストライトフレームの例である。マルチキャストフレーム書き込みは、ユニキャストフレーム書き込みよりもデータ効率とレイテンシの面でいくつかのかなりの利点がある。マルチキャストフレームでは、プレアンブル、宛先アドレス、送信元アドレス、仮想ローカルエリアネットワーク（ＶＬＡＮ）ヘッダ（含まれている場合）、イーサタイプ、パディング（必要な場合）、およびＦＣＳのオーバーヘッドが、マルチキャストアドレスによってアドレス指定される各ノード間で共有される。これらのフィールドを含む単一のマルチキャストフレームは、各ノードに書き込まれるデータおよび／またはコマンド（例えば、図５のノード１からＮで、Ｎは１より大きい整数である）とともに１回のみ送信され、各ノードは、ノード宛のデータおよびコマンドを抽出する。次に、抽出されたデータは、スレーブノードに関連付けられたホストデバイスに転送され得る。
メッセージペイロードは、各個々のコマンドが、スレーブデバイスのマルチキャストグループ内の１つ以上のインターフェースに向けられることを可能にするために、「宛先オーバーライド」フィールドを含むことができる。各デバイスのデータの固定オフセット位置は必要ない。
各ＬＣＥコマンドは、シーケンス番号を受信し得る。これらのシーケンス番号は、順次インクリメントされる。インターフェースが順不同のシーケンス番号を持つコマンドを受信した場合、そのコマンドは処理されない。任意選択のエラーイベント割り込みフレームも生成され、コマンドを発信するマスターデバイスに返送され得る。ＥＩＭ内でローカルに生成されたすべてのメッセージには、受信時にマスターによって検証されなければならないシーケンス番号も含まれる。ＬＣＥコマンドヘッダに適切なフラグを設定することにより、ＬＣＥスレーブノードに肯定応答フレームを要求することができる。これらの要求がＬＣＥスレーブデバイスによって受信され、処理されると、ＬＣＥは、受信すると予想される次の予想されるシーケンス番号を含むフレームで応答する。順不同のシーケンス番号が受信されると、次の予想されるシーケンス番号はインクリメントされず、したがって、スレーブデバイスは、常に、シーケンスが中断されたポイントを示す応答をし、マスターデバイスが適切な是正措置を取ることを可能にする。
図６は、マルチドロップネットワークのための単一のＬＣＥコマンドを含むユニキャストライトフレームの例である。ユニキャストライトフレームは、１つのネットワークノードに送信される。各ノードのユニキャストアドレス指定は、各ノードに送信されたユニキャストフレーム内でフィールドを一意に複製することを必要とする（例えば、Ｎ個のノードの各々について１回）。宛先オーバーライドフィールドは必要ない。
マルチキャストマルチコマンドフレームは、レイテンシの観点からも非常に効率的である。各フレームについて上記のフィールドのすべてを繰り返す必要がないことは、送信ノードからマルチキャスト受信ノードのグループへのデータを取得するために必要な時間が大幅に削減されることを意味する。削減の相対的な規模は、ペイロードの大きさに関連する。小さなペイロードの場合、データ効率の向上は、ペイロードサイズがペイロードに対してイーサネットオーバーヘッドを増加させるにつれて有意であり、ユニキャストアドレッシングに対してマルチキャストアドレッシングを使用することから達成されるレイテンシの利点も同様に減少する。
出力アクチュエーションまたは入力キャプチャの相対的な同期に加えて、複数のＥＩＭを必要なデータおよび／またはコマンドを事前ロードすることができ、後続のマルチキャストフレームを使用して、すべてのノード上の動作を並行してトリガすることができる。ＥＩＭはハードウェアベースであり、各ノードで従来のソリューションの可変ソフトウェア処理のレイテンシを発生させないため、正確な相対時間同期精度を達成することができる。
ネットワークリードフレーム、リード／ライトフレーム、構成リードフレーム、発見戻りフレーム、およびステータス戻りフレームもまた、ＥＩＭ４０４によって受信され、復号され、処理される。ＥＩＭ４０４の半二重動作のため、フレームの関連するセクションは、共有リンクが応答フレームの送信に利用可能になるまで、優先キューに格納される。格納されたフレームフィールドには以下が含まれる。
・ 送信元アドレス（返されたフレームの宛先アドレス）
・ ＶＬＡＮヘッダ
・ ネットワークサブコマンド
・ ネットワークコマンド
○ ＋関連するペイロードセクション
・ フレームの優先度
キューに格納する必要がないものには以下が含まれる。
・ ＦＣＳ（チェックされているが、格納されてない）
・ 他のネットワークノードに関連する非適用のマルチキャストフィールド
・ メモリ４２６に書き込まれるデータ。
キュー４１６は、共有バスが利用可能になるまで送信要求を格納し得る。利用可能になると、最高優先度のキューが最初に送信のためにデータを送信する。キュー４１６はまた、優先順位の低いフレームよりも処理においてより重要なメッセージを優先して受信することを可能にする優先受信キューを含み、したがって、そのようなフレームに対するネットワークの応答性を増加させる。優先キューは、ネットワークの決定論およびこれらの低複雑性イーサネットデバイスの性能をさらに改善するために、時間同期回路４３４によって提供されるグローバル時間に同期されるスケジュールと併せて使用され得る。
送信の機会があるとき、応答フレームは、フレームビルダ４３０によって即時に構築され得る。標準のイーサネットフレームヘッダが、格納されたフレーム要求と事前構成されたレジスタとの組み合わせから構築された後、適切なネットワークサブコマンドおよびコマンドが入力され、メモリ４２６から直接読み出されるデータペイロードコンテンツが続く。メモリ４２６の内容および格納されたフレーム要求の内容は、フルフレームが共有リンクを介して正常に送信されるまで、または再試行制限に達するまで、キュー内で上書きされないであろう。応答フレームはまた、いかなる読み取りデータも含まずにフレーム受信確認として送信され得る。
送信が正常に完了すると、送信要求およびメモリ関連コンテンツは、書き込みアクセスのために解放される。送信中の任意の時点で衝突が発生した場合、フレームビルダ４３０がインターフェースするＭＡＣ層４１４およびＰＨＹ層４１２のアーキテクチャに応じて、フレーム生成プロセスを凍結、巻き戻す（ＭＡＣ＋ＰＨＹに格納されたデータの量に応じて特定の地点に戻す）、または完全に再起動することができる。これは、関連するすべてのデータが依然として利用可能であり（例えば、フレームキュー内で）、衝突の検出のために上書きまたは削除されていないために可能である。
マルチキャスト要求が受信されたときにＥＩＭ４０４からネットワークマスターデバイスに返されるデータは、２つのポートがデイジーチェーントポロジでデバイスを接続する全二重ポイントツーポイントネットワークアプローチで転送されるデータに対して最適化される。特定のネットワークノードに関連する要求されたデータのみが、ネットワークノードによって返される。また、マスターデバイスからのデータの要求は、ＥＩＭ４０４がそのデータを挿入するためにフレーム内に空間を挿入するために必要とされない。これにより、全二重ポイントツーポイント送信アプローチと比較して、チャネル容量の使用におけるネットワークの効率が向上する。
図７は、全二重ポイントツーポイントネットワークのためのマルチキャスト読み取り要求の例の図である。例では、ネットワークマスターノード７０２は、マルチキャストリードフレーム７０５を２つのスレーブノード（スレーブノード１、スレーブノード２）に送信する。マルチキャストリードフレーム７０５は、スレーブノード１およびスレーブノード２の各々から要求されたデータのためのペイロード空間を含む。マルチキャストリードフレーム７０５は、マスターデバイスからスレーブノード１に渡され、スレーブノード１は、マルチキャストリードフレーム７０５を処理し、要求されたデータをマルチキャストフレームのスレーブノード１ペイロード空間に挿入することによって、フレームを修正する。次いで、スレーブノード１は、マルチキャストリードフレーム７０５をスレーブノード２に渡し、スレーブノード２は、マルチキャストリードフレームを処理し、その要求されたデータをスレーブノード２ペイロード空間に挿入する。ネットワークは、全二重デュプレックスポイントツーポイントネットワークであるため、スレーブノード２は、マルチキャストリードフレーム７０５を反射して、マルチキャストフレームを受信したポートからマスターデバイス７０２に向けて戻す。
マルチキャストリードフレーム７０５は、ポイントツーポイントフォームノードに渡されて満たされ、その後再びマスターデバイス７０２に戻されなければならないため、ネットワーク容量が完全に利用されないことが分かる。ノード数が増えると、チャネル容量の使用量は減少する。例えば、マスターデバイス７０２が８つのスレーブノードから１００バイトのデータを読み取りたい場合、マスターデバイス７０２は、標準のイーサネットフレームプロトコルフィールドに加えて、８００バイトのデータのためのペイロード空間を含むマルチキャストリードフレームを構築する必要がある。次いで、大規模マルチキャストリードフレームは、すべての８つのスレーブノードからデータを収集するために、ポイントツーポイントネットワーク内の８つのスレーブノードの各々によって受信、修正、および送信されなければならない（および任意の介在するノードによって受信、および送信される）。
図８は、半二重マルチドロップネットワークのためのマルチキャストリード要求の例の図である。例では、ネットワークマスターノード８０２は、マルチキャストリードフレーム８０５を２つのスレーブノード（スレーブノード１、スレーブノード２）に送信する。スレーブノード８０４は、ＥＩＭであってもよい。各スレーブノードは、フレームに含まれる１つ以上のコマンドを復号し、要求された読み取りデータを伴う応答フレーム８１０をマスターデバイス８０２に返す。
マルチキャストリードフレーム８０５が、半二重マルチドロップネットワーク上の８つのスレーブノードから１００バイトのデータを要求するように構築される例では、フレームは、標準的なイーサネットフィールドおよびマルチドロップネットワークプロトコルフィールドのみを必要とする。マルチキャストリードフレーム８０５は、各スレーブノードから要求されたデータを運ぶために必要な追加の８００バイトのペイロード空間を必要としない。各スレーブノードから送信される応答フレーム８１０は、要求された１００バイトのみを含み、他の７つのスレーブノードからの追加の７００バイトを含まない。
図９は、半二重マルチドロップネットワークのための異なるＥＩＭデバイス宛の複数の読み取りコマンドのマルチキャストフレーム９０５の図である。複数のコマンドは、単一のフレーム内に含めることができ、個々のコマンドは、特定のインターフェースタイプ（例えば、ＳＰＩ、Ｉ２Ｃなど）に関する複数のインターフェースコマンドを含み得る。
図１０は、半二重マルチドロップネットワークのための単一の読み取りコマンドから構成されるユニキャストフレーム１０１５の図である。マルチキャストリードフレームには、半二重マルチキャスト読み取り操作のためのペイロードプレースホルダを含める必要はない。受信側スレーブノードは、要求されたデータをマスターノードに返す前に、共有リンク伝送媒体が利用可能になるまで待つ。これにより、図９に示すように、マルチキャスト読み取り要求フレームを最適化することができる。フレームは、標準のイーサネットフィールドおよびマルチドロップネットワークプロトコルフィールド（例えば、ネットワークコマンドおよびサブコマンド）のみを必要とする。リードフレームは、読み取られるバイト数を示すＳＰＩコマンドフィールドおよびＳＰＩサイズフィールドを含む。フレームにはＳＰＩペイロードのプレースホルダが含まれていないことに留意されたい。スレーブノードから読み取られるデータの量が多いほど、データ効率の向上が大きくなる。複数の読み取りデータプレースホルダが排除されるにつれて、マルチキャスト読み取り動作のためのデータ効率の向上がさらに増大する。
本明細書に記載するデバイス、システムおよび方法は、低複雑性マルチドロップスイッチドネットワークを提供する。ネットワークのプロトコルは、チャネル容量の使用を最適化するマルチキャストおよびユニキャスト操作を利用する。
図１１は、低複雑性マルチドロップネットワークの別の例のブロック図である。ネットワークは、マルチドロップ方式で複数のセンサおよびアクチュエータ１１４２を接続する単一のイーサネットリンク１１０８上のネットワークノードとして接続された１つ以上のマスターデバイス１１０２および複数のＥＩＭ１１０４を含む。単一の低複雑性マルチドロップネットワーク１１００は、複数のレガシーネットワークの置き換えをサポートすることができる。センサノード１１４０またはアクチュエータノード１１４２では、すべての処理がマスターノード１１０２で行われることを可能にする処理は必要とされない。マスターノード１１０２は、中央またはゾーン処理ユニットまたは他の電子制御ユニット（ＥＣＵ）に組み込まれ得る。このネットワークは、車のドアおよび車のシートのためのセンサおよびアクチュエータの接続を提供するために使用することができる。
図１２は、低複雑性マルチドロップネットワークの別の例のブロック図である。ネットワークは、マイクロフォン１２４４およびスピーカ１２４６などの複数のオーディオデバイスをネットワークに接続する単一のイーサネットリンク１２０８上のネットワークノードとして接続される１つ以上のマスターデバイス１２０２およびＥＩＭ１２０４を含む。ネットワークは、オーディオデバイスノードでの処理を必要とせずに、複数のオーディオデバイスへのイーサネット接続をサポートする。これは、自動車用途のための低レイテンシの決定論的接続を提供する。
図１３は、低複雑性マルチドロップネットワークの別の例のブロック図である。ネットワークは、複数の超音波センサ１３４８または他の超音波デバイスをネットワークに接続する単一のイーサネットリンク１３０８上のネットワークノードとして接続される１つ以上のマスターデバイス１３０２およびＥＩＭ１３０４を含む。マルチドロップアプローチは、各超音波センサから処理を取り除くことを可能にし、マスターノード１３０２内に処理を統合する。
図１４は、低複雑性マルチドロップネットワークの別の例のブロック図である。ネットワークは、発光ダイオードの複数のアレイ（ＬＥＤアレイ１４５０）をネットワークに接続する、単一のイーサネットリンク１４０８上のネットワークノードとして接続された１つ以上のマスターデバイス１４０２およびＥＩＭ１４０４を含む。ＬＥＤアレイ１４５０は、車両の内部照明または車両の外部ヘッドライトに使用できる。低複雑性技術を使用しない従来のイーサネットデバイス１４０６もネットワークに接続することができる。
図１５は、低複雑性マルチドロップネットワークの別の例のブロック図である。ネットワークは、アナログ－デジタル変換（ＡＤＣ）デバイス１５５２およびデジタル－アナログ変換（ＤＡＣ）デバイス１５５４を接続する、単一のイーサネットリンク１５０８上のネットワークノードとして接続された１つ以上のマスターデバイス１５０２およびＥＩＭ１５０４を含む。
図１６は、低複雑性マルチドロップネットワークの別の例のブロック図である。ネットワークは、単一のイーサネットリンク１６０８上のネットワークノードとして接続された１つ以上のマスターデバイス１６０２およびＥＩＭ１６０４を含む。図１５のネットワークと同様に、ネットワークは、アナログ－デジタル変換（ＡＤＣ）デバイス１６５２およびデジタル－アナログ変換（ＤＡＣ）デバイス１６５４に接続するが、複数のＡＤＣおよびＤＡＣは、単一のＥＩＭ１６０４に接続することができる。
図１７は、低複雑性マルチドロップネットワークの別の例のブロック図である。ネットワークは、ビデオセンサデバイス１７５６およびビデオディスプレイデバイス１７５８を接続する単一のイーサネットリンク１７０８上のネットワークノードとして接続された１つ以上のマスターデバイス１７０２およびＥＩＭ１７０４を含む。
図１８は、スイッチドネットワークの動作を制御する方法１８００の例のフロー図である。スイッチドネットワークは、本明細書に記載の例示的なネットワークのいずれでもよい。スイッチドネットワークは、すべてのネットワークノードが共有ネットワークリンク上で送信されるすべてのデータを見るマルチドロップスイッチドネットワークである。
１８０５において、マルチキャストコマンドフレームは、ネットワークマスターノードから、共有ネットワークリンクに結合された複数のネットワークスレーブノードに送信される。ネットワークスレーブノードは、ネットワークインターフェースモジュールを使用して共有リンクに結合されるノードを含む。
１８１０において、マルチキャストフレームは、第１のネットワークスレーブノードの第１のネットワークインターフェースモジュールのフレームキューに受信される。マルチキャストフレームは、共有ネットワークリンクに結合された半二重ポートを使用して受信される。１８１５において、マルチキャストフレームが、第１のネットワークインターフェースモジュールに結合されたホストデバイスのためのマルチキャストリードフレームである場合、第１のネットワークインターフェースモジュールは、マルチキャストフレームのペイロード内の読み取りコマンドを復号する。マルチキャストフレームのペイロードは、複数のネットワークスレーブノードの他のネットワークスレーブノードのための複数の読み取りコマンドを含むことができる。
読み取りデータは、第１のネットワークインターフェースモジュールによってホストデバイスから取り出され、１８２０で、共有ネットワークリンクが送信に利用可能であることを検出すると、読み取りデータを含む応答フレームが共有ネットワークリンク上で送信される。マルチキャストフレームは、ＰＨＹ層およびＭＡＣ層を含む半二重ポートであるスイッチドネットワークへのインターフェース上で受信され得、応答フレームは、半二重ポートを使用して送信され得る。読み取りデータは、ホストデバイスに結合された第２のインターフェースを使用してホストデバイスから取得され得る。
第１のスレーブノードのネットワークインターフェースモジュールは、共有ネットワークリンクに接続されていない第２のマスターノードに接続される第３の外部インターフェースを含み得る。ネットワークインターフェースモジュールは、第２のマスターノードから１つ以上の他のスレーブノードのためのコマンドを受信し、共有リンクが利用可能であるときに、半二重ポートを使用してコマンドをブロードキャストし得る。
低複雑性は、自動車、航空機および鉄道用途、産業オートメーション、建物オートメーション（例えば、センサ、エレベータなどの制御）などの様々な技術領域で説明されたネットワークを使用する利点を提供する。他の技術領域としては、バックプレーン用途（例えば、多点低電圧差動信号（Ｍ－ＬＶＤＳ）ネットワークの物理層）が挙げられる。
追加の説明および態様
第１の態様（態様１）は、スイッチドネットワークの共有バスに通信可能に結合するための単一の半二重ポートを含む第１の外部インターフェースと、ホストデバイスに通信可能に結合するための第２の外部インターフェースと、共有バスを介して受信された１つのマルチキャストリードフレームを格納するようにサイズ設定された少なくとも１つのフレームキューと、論理回路と、を含む、主題を含む（ネットワークインターフェースモジュール）を含む。論理回路は、スイッチドネットワークの他のネットワークノードのための複数の読み取りコマンドを含む、マルチキャストリードフレームのペイロードに含まれるインターフェースモジュールのための読み取りコマンドを復号し、共有バスが送信可能であることを検出すると、共有バス上で読み取りデータを含む応答フレームを送信するように構成される。
態様２において、態様１の主題は、任意選択で、ネットワークマスターノードをスイッチドネットワークの共有バスに通信可能に結合するための専用シリアルペリフェラルインターフェース（ＳＰＩ）を含む第３の外部インターフェースを含む。
態様３において、態様１および２の一方または両方の主題は、任意選択で、１つのマルチキャストライトフレームを格納するようにサイズ設定されたフレームキューと、スイッチドネットワークの他のネットワークノードのための書き込みデータを含む複数の部分を含むマルチキャストライトフレームの指定された部分から書き込みデータを抽出し、抽出された書き込みデータをホストデバイスに送信するように構成されている論理回路と、を含む。
態様４において、態様１～３のうちの１つまたは任意の組み合わせの主題は、任意選択で、より高い優先フレームキューおよびより低い優先フレームキューと、共有バスが送信に利用可能であることを検出すると、より低い優先キューからフレームを送信する前に、より高い優先キューからフレームを送信するように構成されている論理回路と、を含む。
態様５において、態様１～４のうちの１つまたは任意の組み合わせの主題は、任意選択で、ネットワークスレーブノードに含まれるネットワークインターフェースモジュールを含み、マルチキャストリードフレームのペイロードは、ネットワークスレーブノードおよび他のネットワークスレーブノードのための複数のコマンドと、共有バスが送信可能であることを検出すると、ネットワークスレーブノードにアドレス指定されたコマンドを復号し、読み取りデータをスイッチドネットワークのマスターノードに送信するように構成されている論理回路と、を含む。
態様６において、態様１～５の１つまたは任意の組み合わせの主題は、任意選択で、共有バス上で応答フレームを送信するときに衝突が検出されると、少なくとも１つのフレームキュー内に応答フレームを保持するように構成されている論理回路を含む。
態様７において、態様１～６のうちの１つまたは任意の組み合わせの主題は、任意選択で、フレームのペイロードに含まれるインターフェースモジュールのための読み取りまたは書き込みコマンドを復号するように構成されている論理回路を含む。
態様８において、態様７の主題は、任意選択で、他のネットワークノードをターゲットとするマルチキャスト読み取りまたは書き込みコマンドを含むフレームのペイロードを含む。
態様９において、態様１～８の１つまたは任意の組み合わせの主題は、任意選択で、複数のインターフェースタイプと、受信フレームのペイロードに含まれるネットワークインターフェースモジュールのための複数のコマンドを復号し、複数のコマンドのうちの１つのコマンドに含まれる複数のインターフェースタイプのための複数のコマンドを復号するように構成されている論理回路と、を含む。
態様１０において、態様１～９の１つまたは任意の組み合わせの主題は、任意選択で、データを含まない応答フレームをフレーム受信確認として送信するように構成されている論理回路を含む。
態様１１は、主題（スイッチドネットワークなど）を含むか、または任意選択で、態様１～１０の１つまたは任意の組み合わせと組み合わせて、そのような主題を含むことができ、第１のネットワークマスターノードと、ネットワークインターフェースモジュールによってネットワークに接続されたホストデバイスを含むネットワークスレーブノードと、を含む。ネットワークインターフェースモジュールは、スイッチドネットワークの共有バスに接続された単一の半二重ポートを含む第１の外部インターフェースと、ホストデバイスに接続された第２の外部インターフェースと、共有バスを介して受信された１つのマルチキャストリードフレームを格納するようにサイズ設定された少なくとも１つのフレームキューと、論理回路であって、スイッチドネットワークの他のネットワークノードのための複数の読み取りコマンドを含む、マルチキャストリードフレームのペイロードに含まれるインターフェースモジュールのための読み取りコマンドを復号することと、共有バスが送信可能であることを検出すると、共有バス上で読み取りデータを含む応答フレームを送信することと、を行うように構成されている、論理回路と、を含む。
態様１２において、態様１１の主題は、任意選択で、ネットワークインターフェースモジュールを通じてスイッチドネットワークに接続された第２のネットワークマスターノードを含み、ネットワークインターフェースモジュールは、第２のネットワークマスターノードに接続された専用シリアルペリフェラルインターフェース（ＳＰＩ）を含む第３の外部インターフェースを含む。
態様１３において、態様１１および１２の一方または両方の主題は、任意選択で、ネットワークスレーブノードおよびスイッチドネットワークの他のスレーブノードのための複数のコマンドのフレームペイロードを含む受信フレームからネットワークスレーブノードのための読み取りコマンドを抽出することと、共有バスが送信に利用可能であることを検出すると、読み取りコマンドを復号し、読み取りデータをスイッチドネットワークの第１のネットワークマスターノードに送信することと、を行うように構成されているネットワークインターフェースモジュールの論理回路を含む。
態様１４において、態様１１～１３の１つまたは任意の組み合わせの主題は、任意選択で、ネットワークインターフェースモジュールは、複数のインターフェースタイプを含み、ネットワークスレーブノードおよびスイッチドネットワークの他のスレーブノードのための複数のコマンドのフレームペイロードを含む受信フレームからネットワークスレーブノードのためのコマンドを抽出することと、抽出されたコマンドに含まれる複数のインターフェースタイプのための複数のコマンドを復号することと、を行うように構成されている、論理回路を含む。
態様１５において、態様１１～１４の１つまたは任意の組み合わせの主題は、任意選択で、共有バスにスレーブノードとして結合されたネットワークインターフェースモジュールを含み、第１のネットワークマスターノードが中間ネットワーク接続を介して共有バスに結合されている。
態様１６は、主題（すべてのネットワークノードが、共有ネットワークリンク上で送信されるすべてのデータを見る、マルチドロップスイッチドネットワークの動作を制御する方法など）を含むか、または任意選択で、態様１～１５の１つまたは任意の組み合わせと組み合わせて、そのような主題を含むことができ、第１のネットワークマスターノードによって、マルチキャストリードフレームを、共有ネットワークリンクに結合された複数のネットワークスレーブノードに送信することと、マルチキャストリードフレームを、共有ネットワークリンクに結合された半二重ポートを使用して、第１のネットワークスレーブノードの第１のネットワークインターフェースモジュールのフレームキューに受信することと、第１のネットワークインターフェースモジュールによって、複数のネットワークスレーブノードの他のネットワークスレーブノードのための複数の読み取りコマンドを含む、マルチキャストリードフレームのペイロードに含まれる第１のネットワークインターフェースモジュールに結合されたホストデバイスのための読み取りコマンドを復号することと、共有ネットワークリンクが送信可能であることを検出すると、共有ネットワークリンク上で読み取りデータを含む応答フレームを送信することと、を含む。
態様１７において、態様１６の主題は、任意選択で、第１のネットワークインターフェースモジュールの第１の外部インターフェース上でマルチキャストリードフレームを受信することであって、第１の外部インターフェースが共有ネットワークリンクに接続されている、受信することと、読み取りデータを、第１のネットワークインターフェースモジュールの第２の外部インターフェース上で第１のネットワークインターフェースモジュールに接続されたホストデバイスから受信することと、第１のネットワークインターフェースモジュールの第１の外部インターフェース上で応答を送信することと、第１のネットワークインターフェースモジュールの第３の外部インターフェース上で第２のネットワークマスターノードから別のスレーブノードのためのコマンドを受信することであって、第２のネットワークマスターノードが共有ネットワークリンクに接続されていない、受信することと、共有ネットワークリンクが利用可能であることを検出すると、第１の外部インターフェース上でコマンドをブロードキャストすることと、を含む。
態様１８において、態様１６および１７の一方または両方の主題は、任意選択で、第１のネットワークインターフェースモジュールの第１の外部インターフェースを使用して、第１のネットワークインターフェースモジュールのフレームキュー内にマルチキャストライトフレームを受信することであって、第１の外部インターフェースが共有ネットワークリンクに接続されている、受信することと、複数のネットワークスレーブノードの他のネットワークスレーブノードのための書き込みデータを含む複数の部分を含むマルチキャストライトフレームの指定された部分から書き込みデータを抽出することと、第１のネットワークインターフェースモジュールの第２の外部インターフェースを使用して、抽出された書き込みデータをホストデバイスに送信することと、を含む。
態様１９において、態様１６～１８の１つまたは両方の主題は、任意選択で、第１のネットワークインターフェースモジュールのフレームキューにマルチキャストコマンドフレームを受信することであって、マルチキャストコマンドフレームのペイロードは、複数のネットワークスレーブノードの他のネットワークスレーブノードを対象とするマルチキャストリードまたは書き込みコマンドを含む、受信することと、ペイロードに含まれる第１のネットワークインターフェースモジュールのための第１のコマンドを復号することと、第１のコマンドに含まれる第１のネットワークインターフェースモジュールの異なるインターフェースタイプの複数のインターフェースのための複数のコマンドを復号することと、を含む。
態様２０において、態様１６～１９の１つまたは任意の組み合わせの主題は、任意選択で、共有ネットワークリンク上の衝突を検出すると、第１のネットワークインターフェースモジュールのフレームキュー内に応答フレームを保持することを含む。
これらの非限定的な態様は、任意の順列または組み合わせで組み合わせることができる。上記の詳細な説明は、詳細な説明の一部を形成する添付図面の参照を含む。図面は、実例として、本発明を実施することができる特定の実施形態を示す。これらの実施形態は、本明細書では「例」とも称される。本書で言及されるすべての刊行物、特許、および特許文献は、参照により個別に組み込まれるかのように、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。本書と参照により組み込まれる文書との間に矛盾する使用法がある場合には、組み込まれる参照における使用法は、この文書における使用法の補足と見なされ、調整不能な矛盾については、本書における使用法が制御する。
この文書では、「ａ」または「ａｎ」という用語は、特許文書で一般的であるように、「少なくとも１つ」または「１つ以上」の他の例または使用法とは関係なく、１つまたは１つ以上を含むように使用される。本書では、「または」という用語は、特に指定のない限り、「ＡまたはＢ」が「ＡであるがＢではない」、「ＢであるがＡではない」、および「ＡおよびＢ」を含むように、非排他的な「または」を指すために使用される。添付の特許請求の範囲では、「含む」および「そこで」という用語は、「備える」および「そこで」というそれぞれの用語の平易な英語の同等語として使用される。また、以下の特許請求の範囲において、「含む」および「備える」という用語は制限のないものであり、つまり、請求項でそのような用語の後に列挙されたものに加えて、要素を含むシステム、デバイス、物品、またはプロセスは、依然としてその請求項の範囲内にあると考えられる。さらに、以下の請求項では、「第１」、「第２」、および「第３」などの用語は単にラベルとして使用され、その対象に数値的な要件を課すことを意図するものではない。本明細書に記載される方法の例は、少なくとも部分的に機械またはコンピュータに実装することができる。
上記の説明は例示的なものであり、限定的なものではない。例えば、上記の例（またはその１つ以上の態様）を互いに組み合わせて使用することができる。当業者であれば、上記の説明を検討することにより、他の実施形態を使用することができる。要約は、読者が技術的開示の性質を迅速に確認することを可能にするために、３７Ｃ．Ｆ．Ｒ§１．７２（ｂ）に準拠して提供される。要約は、特許請求の範囲または意味を解釈または限定するために使用されないということを理解した上で提出される。また、上記の発明を実施するための形態では、開示を簡素化するために、様々な特徴をグループ化してまとめることができるこれは、特許請求されていない開示された特徴がいずれかの請求項に不可欠であることを意図するものとして解釈されるべきではない。むしろ、発明の主題は、特定の開示された実施形態のすべての特徴よりも少ない特徴にある場合がある。したがって、以下の特許請求の範囲は、詳細な説明に組み込まれ、各請求項は別個の実施形態としてそれ自体で成り立つ。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、そのような特許請求の範囲が権利を与えられる均等物の全範囲とともに決定されるべきである。
１０２ マスターデバイス
１０４ ＥＩＭ
１０６ 他のイーサネットデバイス
１０８ 共有ネットワークリンク
１１０ ホストデバイス

Claims (20)

  1. ホストデバイスをネットワークノードとしてスイッチドネットワークに結合するためのネットワークインターフェースモジュールであって、前記ネットワークインターフェースモジュールは、
    スイッチドネットワークの共有バスに通信可能に結合するための単一の半二重ポートを含む第１の外部インターフェースと、
    ホストデバイスに通信可能に結合するための第２の外部インターフェースと、
    前記共有バスを介して受信された１つのマルチキャストリードフレームを格納するようにサイズ設定された少なくとも１つのフレームキューと、
    論理回路であって、
    前記スイッチドネットワークの他のネットワークノードのための複数の読み取りコマンドを含む、前記マルチキャストリードフレームのペイロードに含まれる前記インターフェースモジュールのための読み取りコマンドを復号することと、
    前記共有バスが送信可能であることを検出すると、前記共有バス上で読み取りデータを含む応答フレームを送信することと、を行うように構成されている、論理回路と、を含む、ネットワークインターフェースモジュール。
  2. ネットワークマスターノードを前記スイッチドネットワークの前記共有バスに通信可能に結合するための専用シリアルペリフェラルインターフェース（ＳＰＩ）を含む第３の外部インターフェースを含む、請求項１に記載のネットワークインターフェースモジュール。
  3. 前記フレームキューは、１つのマルチキャストライトフレームを格納するようにサイズ設定されており、
    前記論理回路は、前記スイッチドネットワークの他のネットワークノードのための書き込みデータを含む複数の部分を含む前記マルチキャストライトフレームの指定された部分から書き込みデータを抽出し、前記抽出された書き込みデータを前記ホストデバイスに送信するように構成されている、請求項１に記載のネットワークインターフェースモジュール。
  4. 前記少なくとも１つのフレームキューは、より高い優先フレームキューおよびより低い優先フレームキューを含み、前記論理回路は、前記共有バスが送信に利用可能であることを検出すると、前記より低い優先キューからフレームを送信する前に、前記より高い優先キューからフレームを送信するように構成されている、請求項１に記載のネットワークインターフェースモジュール。
  5. 前記ネットワークインターフェースモジュールは、ネットワークスレーブノードに含まれ、前記マルチキャストリードフレームの前記ペイロードは、前記ネットワークスレーブノードおよび他のネットワークスレーブノードのための複数のコマンドを含み、
    前記論理回路は、前記共有バスが送信可能であることを検出すると、前記ネットワークスレーブノードにアドレス指定されたコマンドを復号し、前記読み取りデータを前記スイッチドネットワークのマスターノードに送信するように構成されている、請求項１に記載のネットワークインターフェースモジュール。
  6. 前記論理回路が、前記共有バス上で前記応答フレームを送信するときに衝突が検出されると、前記少なくとも１つのフレームキュー内に前記応答フレームを保持するように構成されている、請求項１に記載のネットワークインターフェースモジュール。
  7. 前記論理回路は、フレームのペイロードに含まれる前記インターフェースモジュールのための読み取りまたは書き込みコマンドを復号するように構成されている、請求項１に記載のネットワークインターフェースモジュール。
  8. 前記ペイロードは、他のネットワークノードをターゲットとするマルチキャスト読み取りまたは書き込みコマンドを含む、請求項７に記載のネットワークインターフェースモジュール。
  9. 複数のインターフェースタイプを含み、
    前記論理回路は、受信フレームのペイロードに含まれる前記ネットワークインターフェースモジュールのための複数のコマンドを復号し、前記複数のコマンドのうちの１つのコマンドに含まれる前記複数のインターフェースタイプのための複数のコマンドを復号するように構成されている、請求項１に記載のネットワークインターフェースモジュール。
  10. 前記論理回路は、データを含まない前記応答フレームをフレーム受信確認として送信するように構成されている、請求項１に記載のネットワークインターフェースモジュール。
  11. スイッチドネットワークであって、
    第１のネットワークマスターノードと、
    ネットワークスレーブノードであって、前記ネットワークスレーブノードが、ネットワークインターフェースモジュールによって前記ネットワークに接続されたホストデバイスを含み、前記ネットワークインターフェースモジュールが、
    前記スイッチドネットワークの共有バスに接続された単一の半二重ポートを含む第１の外部インターフェースと、
    ホストデバイスに接続された第２の外部インターフェースと、
    前記共有バスを介して受信された１つのマルチキャストリードフレームを格納するようにサイズ設定された少なくとも１つのフレームキューと、
    論理回路であって、
    前記スイッチドネットワークの他のネットワークノードのための複数の読み取りコマンドを含む、前記マルチキャストリードフレームのペイロードに含まれる前記インターフェースモジュールのための読み取りコマンドを復号することと、
    前記共有バスが送信可能であることを検出すると、前記共有バス上で読み取りデータを含む応答フレームを送信することと、を行うように構成されている、論理回路と、を含む、ネットワークインターフェースモジュールである、ネットワークスレーブノードと、を含む、スイッチドネットワーク。
  12. 前記ネットワークインターフェースモジュールを通じて前記スイッチドネットワークに接続された第２のネットワークマスターノードを含み、
    前記ネットワークインターフェースモジュールは、前記第２のネットワークマスターノードに接続された専用シリアルペリフェラルインターフェース（ＳＰＩ）を含む第３の外部インターフェースを含む、請求項１１に記載のスイッチドネットワーク。
  13. 前記ネットワークインターフェースモジュールの前記論理回路が、
    前記ネットワークスレーブノードおよび前記スイッチドネットワークの他のスレーブノードのための複数のコマンドのフレームペイロードを含む受信フレームから前記ネットワークスレーブノードのための読み取りコマンドを抽出することと、
    前記共有バスが送信に利用可能であることを検出すると、前記読み取りコマンドを復号し、前記読み取りデータを前記スイッチドネットワークの前記第１のネットワークマスターノードに送信することと、を行うように構成されている、請求項１１に記載のスイッチドネットワーク。
  14. 前記ネットワークインターフェースモジュールは、複数のインターフェースタイプを含み、
    前記論理回路は、
    前記ネットワークスレーブノードおよび前記スイッチドネットワークの他のスレーブノードのための複数のコマンドのフレームペイロードを含む受信フレームから前記ネットワークスレーブノードのためのコマンドを抽出することと、
    前記抽出されたコマンドに含まれる前記複数のインターフェースタイプのための複数のコマンドを復号することと、を行うように構成されている、請求項１１に記載のスイッチドネットワーク。
  15. 前記共有バスにスレーブノードとして結合されたネットワークインターフェースモジュールを含み、前記第１のネットワークマスターノードが中間ネットワーク接続を介して前記共有バスに結合されている、請求項１１に記載のスイッチドネットワーク。
  16. すべてのネットワークノードが、共有ネットワークリンク上で送信されるすべてのデータを見る、マルチドロップスイッチドネットワークの動作を制御する方法であって、
    第１のネットワークマスターノードによって、マルチキャストリードフレームを、前記共有ネットワークリンクに結合された複数のネットワークスレーブノードに送信することと、
    前記マルチキャストリードフレームを、前記共有ネットワークリンクに結合された半二重ポートを使用して、第１のネットワークスレーブノードの第１のネットワークインターフェースモジュールのフレームキューに受信することと、
    前記第１のネットワークインターフェースモジュールによって、前記複数のネットワークスレーブノードの他のネットワークスレーブノードのための複数の読み取りコマンドを含む、前記マルチキャストリードフレームのペイロードに含まれる前記第１のネットワークインターフェースモジュールに結合されたホストデバイスのための読み取りコマンドを復号することと、
    前記共有ネットワークリンクが送信可能であることを検出すると、前記共有ネットワークリンク上で読み取りデータを含む応答フレームを送信することと、を含む、方法。
  17. 前記第１のネットワークインターフェースモジュールの第１の外部インターフェース上で前記マルチキャストリードフレームを受信することであって、前記第１の外部インターフェースが前記共有ネットワークリンクに接続されている、前記受信することと、
    前記読み取りデータを、前記第１のネットワークインターフェースモジュールの第２の外部インターフェース上で前記第１のネットワークインターフェースモジュールに接続されたホストデバイスから受信することと、
    前記第１のネットワークインターフェースモジュールの前記第１の外部インターフェース上で前記応答を送信することと、
    前記第１のネットワークインターフェースモジュールの第３の外部インターフェース上で第２のネットワークマスターノードから別のスレーブノードのためのコマンドを受信することであって、前記第２のネットワークマスターノードが前記共有ネットワークリンクに接続されていない、前記受信することと、
    前記共有ネットワークリンクが利用可能であることを検出すると、前記第１の外部インターフェース上で前記コマンドをブロードキャストすることと、を含む、請求項１６に記載の方法。
  18. 前記第１のネットワークインターフェースモジュールの第１の外部インターフェースを使用して、前記第１のネットワークインターフェースモジュールの前記フレームキュー内にマルチキャストライトフレームを受信することであって、前記第１の外部インターフェースが前記共有ネットワークリンクに接続されている、前記受信することと、
    前記複数のネットワークスレーブノードの他のネットワークスレーブノードのための書き込みデータを含む複数の部分を含む前記マルチキャストライトフレームの指定された部分から書き込みデータを抽出することと、
    前記第１のネットワークインターフェースモジュールの第２の外部インターフェースを使用して、前記抽出された書き込みデータを前記ホストデバイスに送信することと、を含む、請求項１６に記載の方法。
  19. 前記第１のネットワークインターフェースモジュールの前記フレームキューにマルチキャストコマンドフレームを受信することであって、前記マルチキャストコマンドフレームのペイロードは、前記複数のネットワークスレーブノードの他のネットワークスレーブノードを対象とするマルチキャストリードまたは書き込みコマンドを含む、前記受信することと、
    前記ペイロードに含まれる前記第１のネットワークインターフェースモジュールのための第１のコマンドを復号することと、
    前記第１のコマンドに含まれる前記第１のネットワークインターフェースモジュールの異なるインターフェースタイプの複数のインターフェースのための複数のコマンドを復号することと、を含む、請求項１６に記載の方法。
  20. 前記共有ネットワークリンク上の衝突を検出すると、前記第１のネットワークインターフェースモジュールの前記フレームキュー内に前記応答フレームを保持することを含む、請求項１６に記載の方法。
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