JP3191935U - メッセージのデジタル伝送のための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メッセージのデジタル伝送のための装置、およびシステムを提供する。
【解決手段】少なくとも第１と第２の伝送路６ａ，６ｂを有する通信リンク６を介し受信器４へデジタルデータメッセージを送信するように動作可能な、第１の伝送路６ａの第１の信号端子８ａと第２の伝送路６ｂの第２の信号端子８ｂを有する制御装置２である。第１の信号端子８ａは第１の伝送技術に従って受信器４へ第１のメッセージをデジタル的に送信するように動作可能であり、第２の信号端子８ｂは第２の異なる伝送技術に従って受信器４へ第２のメッセージをデジタル的に送信するように動作可能である。
【選択図】図１

Description

実施形態は通信リンクを介した受信器へのデジタルデータメッセージの伝送に関する。

コンテンツまたはメッセージは多くのアプリケーションにおいて送信される。例えば、イーサーネットまたは関連技術は、会社のネットワーク内でまたはインターネットを介し大量のデータを転送するために使用される。小規模には、データは例えば、車両内（例えばパワーウィンドウなどを動作させるために自動車内）で送信される。最近の車両はまた、環境条件（すなわち、車両またはその特定構成部品の動作に関係する物理量）を監視するために多くのセンサを使用する。

米国特許出願公開第２００９／０４６７７３Ａ１号明細書 米国特許出願公開第２０１０／００２８２１Ａ１号明細書

通信リンクを介した制御装置と対応する受信器間のデジタルデータメッセージの伝送の失敗は送信対象情報の完全な喪失をもたらし得る。さらに、より複雑に相互に関連付けられたシステムでは、壊れた通信リンクはまた、システム全体が動作不能または非効率になる結果をもたらし得る。したがって、データメッセージの通信の機能的安全性および信頼性を高めることに対する要望がある。

例示的実施形態によると、少なくとも第１と第２の伝送路を提供する通信リンクを介し受信器へデジタルデータメッセージを送信するように動作可能な制御装置は、第１の伝送路の第１の信号端子と第２の伝送路の第２の信号端子を含む。第１の信号端子は第１の伝送技術に従って受信器へ第１のメッセージをデジタル的に送信するように動作可能であり、第２の信号端子は第２の異なる伝送技術に従って受信器へ第２のメッセージをデジタル的に送信するように動作可能である。すなわち、制御装置は２つの異なる伝送技術を同時にまたは並列に利用することによりメッセージを同じ受信器へ送信し、並列送信はまた、第１のメッセージと第２のメッセージが所定時間差を有してまたは次々に送信されるシナリオを含み得る。これは、伝送方式に冗長性を導入することにより機能的安全性を高めるのに役立ち得る。２つの異なる伝送技術が同じ受信器と通信するために活用されるので、機能的安全性はさらに、２つの独立した同一通信リンクが冗長的に使用される手法と比較して、より高いレベルまで高められ得る。例えば、これは、同じ伝送技術に依存する冗長システムにおいて同時に発生し得る系統的エラーが伝送を停止するということを回避し得る。

例示的実施形態によると、異なる伝送技術により、第１のメッセージと第２のメッセージにより送信されるコンテンツは同一である。これは、伝送技術の一方がエラーに遭遇するときですらコンテンツを依然として受信器へ送信するまたは受信器から受信することができるという点で信頼性を高めるのに役立つことができる。

第１の伝送路の第１のバスラインと第２の伝送路の第２のバスラインを少なくとも含むデータバスを利用する例示的実施形態によると、第１の伝送技術はメッセージを送信するためにバス上のまたはバスに接続された第１の信号端子上の電圧の変化を利用し、第２の伝送技術は第２のバスライン上のまたは第２のバスラインに接続された第２の信号端子上の電流の変化を利用する。これは、外部影響が電圧を歪ませるとともに電流を低程度歪ませるシナリオまたはその逆のシナリオにおける送信の信頼性を高めることができる。

例示的実施形態によると、制御装置は、少なくとも第１のメッセージをデジタル的に送信するための第１のバスライン、基準電位を供給するための第２のバスライン、および作動電圧を供給するための第３のバスラインを有するデータバスと共に使用されるように（すなわち、制御装置が受信器からバスを介した作動電圧により給電されるシステムにおいて）動作可能である。制御装置の第１の信号端子は第１のバスラインに接続可能であり、メッセージを送信するために第１の信号端子上の電圧を変化させることによりＳＰＣ（短ＰＷＭ符号：Ｓｈｏｒｔ ＰＷＭ Ｃｏｄｅ）プロトコルに従って第１のメッセージをデジタル的に送信するように動作可能である。制御装置の第２の信号端子は第２のバスラインに接続可能であり、第２のメッセージを物理的に送信するために第２の信号端子上の電流の変化を利用してＳＰＣプロトコルに従って受信器へ第２のメッセージをデジタル的に送信するように動作可能である。制御装置の第３の端子は作動電圧を供給する第３のバスラインに接続される。これは、ＳＰＣプロトコルに基づき既存システムと後方互換性のある方法でデータメッセージを送信するための制御装置の一体化を許容することができる。機能的安全性は任意選択的に、電流の変化を利用する第２の伝送技術を使用すると高めることができる。しかし、同じ制御装置を依然として既存環境内の標準設定と共に利用することができる。

例示的実施形態によると、センサシステムはまた、センサにより感知された物理量を示すセンサ信号を供給するように動作可能なセンサを含み、制御装置はセンサに結合されたセンサ入力端子をさらに含む。次に、受信センサ信号またはセンサ信号により提供されたコンテンツは２つの異なる伝送技術を介し送信され得る。これは、例えば自動車内など不利な環境内においても、センサデータに依存するシステムの機能的安全性を安価かつ効率的方法で高めることができる。

いくつかの実施形態は、上に示した伝送を行うための、装置内に設置されたデジタル制御回路を含む。このようなデジタル制御回路、例えばデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）はしかるべくプログラムされる必要がある。したがって、さらに別の実施形態はまた、コンピュータプログラムがコンピュータまたはデジタル処理装置上で行われる場合に本方法の実施形態を実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラムを提供する。

装置および／または方法のいくつかの実施形態が単に一例として以下の添付図面を参照して説明される。

通信リンクを介し一緒に通信することができる制御装置および対応する受信器の例示的実施形態を示す。 制御装置の別の例示的実施形態を示す。 制御装置の実施形態を組み込んだセンサシステムの例を示す。 後方互換性のある方法で制御装置の実施形態を組み込んだセンサシステムの例を示す。 デジタルデータメッセージを送信するための方法の例示的実施形態の概略図を示す。 デジタルデータを送信するための方法の別の例示的実施形態の概略図を示す。

次に、様々な例示的実施形態について添付図面を参照して説明する。添付図面では、線、層、および／または領域の太さまたは厚さは明確にするために誇張されることがある。しかし、開示された特定の形式に別の実施形態を制限する意図は無く、逆に、別の実施形態は本考案の範囲に入るすべての修正、等価物、および代替案をカバーするということを理解すべきである。同様な数字は添付図面説明を通して同様または類似の要素を指す。

要素が別の要素に「接続された」または「結合された」として言及される場合、要素は他の要素に直接接続または結合される可能性がある、または介在要素が存在し得るということが理解される。対照的に、要素が別の要素に「直接接続された」または「直接結合された」として言及される場合、存在する介在要素は無い。要素間の関係を説明するために使用される他の語句は、同様な方法（例えば、「間に」対「間に直接の」「隣接する」対「直接隣接する」など）で解釈されるべきである。

本明細書で使用される専門用語は、特定の実施形態だけを説明する目的のためだけであって、別の実施形態を制限するようには意図されていない。本明細書で使用されるように、文脈が明示しない限り単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は複数形も同様に含むように意図されている。本明細書で使用される場合、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」および／または「有している（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、記載された機能、完全体、工程、動作、要素、および／または部品の存在を明示するが、１つまたは複数の他の機能、完全体、工程、動作、要素、部品、および／またはこれらのグループの存在または追加を排除するものではないということもさらに理解されることになる。

特記しない限り、本明細書で使用されるすべての用語（技術的および科学的用語を含む）は、例示的実施形態が属する技術分野の当業者により一般的に理解される意味と同じ意味を有している。用語（例えば通常使用される辞書に定義されるもの）は関連技術の文脈内のそれらの意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本明細書で明示的にそのように定義されない限り理想化されたまたは過度に形式的な意味で解釈されることはないということがさらに理解される。

図１は、少なくとも第１の伝送路６ａと第２の伝送路６ｂとを有する通信リンク６を介し受信器４へデジタルデータメッセージを送信するための制御装置２の例示的実施形態の概略図を示す。すなわち、通信リンク６は、２つの異なる伝送路６ａと６ｂを介しメッセージを送信する可能性を提供する。この意味での通信リンクは、制御装置２から受信器４へのデータメッセージのデジタル伝送を可能にする制御装置２と対応する受信器４間の任意の物理的結合であると理解することができる。例えば、これは、電流または電圧パルス／レベルなどを配布するまたは送信するために２または３以上の任意の数のバスラインを有する有線データバスである可能性がある。通信リンクの別の例は、独立した伝送技術として様々なインターフェイス技術を取り込むことができる光信号を送信するための１つまたは複数のファイバまたは空中インターフェイス（すなわち無線接続）である。無線伝送技術の例は、第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ：３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）により標準化された移動通信システムまたは送受信器、例えば世界移動体通信システム（ＧＳＭ（登録商標）：Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）、ＧＭＳ進化型高速データレート（ＥＤＧＥ：Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄａｔａ ｒａｔｅｓ ｆｏｒ ＧＳＭ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）、ＧＳＭ ＥＤＧＥ無線アクセスネットワーク（ＧＥＲＡＮ：ＧＳＭ ＥＤＧＥ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、汎用地上無線接続ネットワーク（ＵＴＲＡＮ：Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）または拡張ＵＴＲＡＮ（Ｅ−ＵＴＲＡＮ）、例えば汎用移動通信システム（ＵＭＴＳ：Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ：Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）またはＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ（ＬＴＥ−Ａ）、または様々な規格を有する移動通信システム、例えば、多標準無線（ＭＳＲ：Ｍｕｌｔｉｓｔａｎｄａｒｄ Ｒａｄｉｏ）、世界規模で相互運用ができるマイクロ波無線によるアクセス（ＷＩＭＡＸ：Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ）ＩＥＥＥ８０２．１６または無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）ＩＥＥＥ８０２．１１、一般的には、時分割多重接続（ＴＤＭＡ）、周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）、直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（ＩＥＣ ６２５９）、またはフィルタバンクを用いたマルチキャリア方式（ＦＢＭＣ：Ｆｉｌｔｅｒ Ｂａｎｋ Ｂａｓｅｄ Ｍｕｌｔｉｃａｒｒｉｅｒ）のシステムのような多重化可能物理層を有する任意の他の技術に基づく任意のシステム、のうちの１つである可能性がある。当然、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））またはＺｉｇＢｅｅ（登録商標）などの短距離通信システムも使用することができる。

様々な技術は様々な変調および伝送方式に依存するので様々な種類の歪みに弱い可能性がある。したがって１つの伝送技術がデジタルデータメッセージの伝送を達成できない場合でさえ同デジタルデータメッセージを依然として第２の伝送技術により送信することができる。例えば少なくとも２つのバスラインを有する有線データバスを使用する際、１つのバスラインはバスライン上の電圧の変化を利用して受信器へ第１のメッセージをデジタル的に送信するために使用することができ、一方、第２のバスライン上の変化する電流を利用して第２のメッセージを送信することができる。

第１と第２の伝送路６ａと６ｂ上の伝送のための信号を供給するために、制御装置２は第１の伝送路６ａの第１の信号端子８ａと第２の伝送路６ｂの第２の信号端子８ｂとを含む。すなわち、第１の伝送技術と第２の伝送技術に従ってデジタルメッセージを送信するために利用される信号は、信号端子８ａと８ｂにおいてそれぞれ供給される。これらは例えば、有線データバスのバスライン、または無線通信システムのアンテナなどに直接接続することができる。

例示的一実施形態によると、第１と第２の伝送路６ａと６ｂを介し第１のメッセージと第２のメッセージにより送信されるコンテンツは、伝送路の１つが妨害されるか壊された場合でさえ同コンテンツを依然として受信することができるのでシステムの機能的安全性と信頼性を高めるように同一である。

いくつかの実施形態によると、同じコンテンツが両方のメッセージにより送信される場合、コンテンツのデジタル伝送に使用されるビットの順序は第１のメッセージと第２のメッセージで異なる。すなわち、様々な伝送技術を利用して同じコンテンツを送信するビットパターンは、システムの信頼性を依然として高めるように所定の方法でさらにスクランブルされるまたは修正される可能性がある。例えば、第２のメッセージの個々のビットは第１のメッセージのビットの反転である可能性がある。エラーが並列にかつ同時に伝送技術の両方に影響を与えるという起こりそうもない事象においてさえ、コンテンツの異なる部分が影響を受けた場合にはそのコンテンツを復元する可能性が依然としてある。

いくつかの例示的実施形態によると、第１のメッセージ内のコンテンツを送信するために使用される第１のビット系列と第２のメッセージ内の同一コンテンツを送信するために使用される第２のビット系列の長さは同一であり、第１の系列内の所定位置における各ビットのビット値は第２の系列内の同じ位置におけるビットのビット値の反転である。すなわち、第１のメッセージを第２のメッセージのビット的反転にすることができ、これにより、それらの伝送前に個々に計算し第１および第２のビット系列に追加することができる例えば巡回冗長検査値（ＣＲＣ）などの冗長情報の相互関連特性による追加冗長性を提供することができる。

いくつかの例示的実施形態によると、第１のメッセージと第２のメッセージのグループの少なくとも１つのメッセージは、デジタルコンテンツを表すために可変幅の信号を使用する直列伝送プロトコルを利用して送信される。この目的を達成するために、可変幅の信号はパルス幅変調信号（ＰＷＭ）であると理解することができる。ここではデジタル量が所定のパルス長の一部により表され、信号が一論理状態に対応する特徴を有して送信され、一方、所定のパルス長の残り時間内には別の論理状態に対応する別の特徴を有して送信される。この目的を達成するために、所定のパルス長は、プロトコルが依存する共通クロック時間間隔であって、したがって送信側と受信側とにおいて入手可能でなければならない共通クロック時間間隔として理解することができる。

しかし、可変幅の信号は通常、特性長または時間がデジタルコンテンツを表すように変化することができる任意の送信パルス形状またはパルス形態として本明細書では理解すべきである。例えば、可変時間差を有して送信される同様または同一形状の２つの信号パルスもまた、可変幅の信号であると理解される。すなわち、信号は、第１のパルス、第２のパルス、およびこれらパルス間の信号波形に対応する。デジタルコンテンツを表すために可変幅の信号を利用する伝送プロトコルを使用することで、表現の簡潔性により単純かつ安価な装置の使用を可能にし、さらに外部雑音信号などの重畳に対して高い頑強性を提供することができる。

いくつかの例示的実施形態によると、直列伝送プロトコルによる伝送のための共通クロック時間間隔は、送信メッセージのコンテンツに対してプリアンブルを使用することにより制御装置から受信器へ信号で送られ、プリアンブル内の２つの信号パルス間の時間差は共通クロック時間間隔の整数倍に対応する。すなわち、共通クロック時間間隔は送信器により定義され受信器へ供給される。制御装置はプロトコル自体内で使用されるクロックサイクルを定義するという事実により制御装置は送信されたメッセージを受信する広範囲の受信器またはチップと協力することができるので、これはシステム設計における極めて高い柔軟性を提供することができる。特に、センサと関連制御装置が通常、中程度の動作周波数だけを許容する大きな構造寸法を有するセンサシステムにおいては、これは、１つの特定センサに対し調整された受信器を設ける必要無しに、センサとほぼ任意の受信器または受信器を有する制御装置とを組み合わせることを許容することができる。（特許文献１）および（特許文献２）は、共通クロック時間間隔を制御装置から受信器へ供給するためにプリアンブルを使用する特定の方法を開示する。これらの特許文献を全体として参照により本明細書に援用する。これらの出願において開示されるような共通クロック時間間隔を設けることは特定の例示的実施形態の一部として明示的に規定される。

いくつかの例示的実施形態によると、デジタル量は、デジタル量に関係する所定数の共通クロック時間間隔の時間差を有して送信される２つの連続信号パルスにより表される。例えば、２つの信号パルス間の所定数の共通クロック時間間隔は、直列伝送プロトコルを使用して送信される数に丁度等しい。すなわち、数字４が送信される場合、第２の信号パルスは第１の信号パルスの４共通クロック時間間隔後に送信される。数を表す２つの信号パルス（可変幅の信号）の各系列はニブルとも呼ばれる。ニブルを使用してデータをデジタル的に送信するプロトコルの特定の一実施形態に関し、（特許文献１）と（特許文献２）が再び参照される。両特許文献に記載されたプロトコルは特定の一例示的実施形態の一部であるものと理解すべきである。

いくつかの実施形態によると、第１の伝送技術に関連する直列伝送プロトコルは、ＳＥＮＴ（シングルエッジニブル伝送（ＳＡＥ：Ｓｉｎｇｌｅ Ｅｄｇｅ Ｎｉｂｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ、Ｊ２７１６規格））プロトコルまたはＳＰＣプロトコルである。別の実施形態によると、第２の伝送技術だけがこれらの２つのプロトコルの１つを使用する。さらに別の実施形態によると、両方の伝送技術は、ＳＰＣまたはＳＥＮＴプロトコル、またはより一般的には同じプロトコルに依存する。この目的を達成するために、プロトコルは、どのようにデジタルデータが符号またはビット系列に、または一般的には伝送技術により一度に送信される量子化情報にマッピングされるかに関する規則であると理解すべきである。プロトコルは両方の伝送路上の伝送に対して同じであるが伝送技術自体すなわち情報が対応する送信ケーブル上で物理的に送信される特定の方法は異なる可能性があるということに留意することが重要である。例えば、その意味での伝送技術は、典型的なプロトコルスタックの物理層に相当する可能性があり、一方、ＳＰＣまたはＳＥＮＴプロトコルまたは本明細書で言及されるような論理プロトコルはプロトコルスタックのいくつかの上位層プロトコルの単一のものにまたはその組合せに関連付けられるべきである。その意味で、デジタル的に送信することはそれらのプロトコルの１つに従って伝送用デジタルデータを作成するものと理解することができ、一方伝送技術に従って物理層自体を介する伝送はアナログ信号または量を通常利用することができる。もちろん、他の例示的実施形態は、例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ）、周辺センサインターフェイス５（ＰＳＩ５ ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ、ｈｔｔｐ：／／ｐｓｉ５．ｏｒｇによりさらに標準化および開発されたＰＳＩ５）、周辺加速度センサプロトコル（ＰＡＳ３／ＰＡＳ４）、分散システムインターフェイス（ＤＳＩ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｓｉｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ．ｏｒｇによりさらに標準化および開発されたＤＳＩ）などの様々なプロトコルを使用することができる。個々のプロトコルは、第１のメッセージと第２のメッセージの１つを個々に送信するために、または同じプロトコルを使用して両方のメッセージを送信するために使用することができる。別の例示的実施形態では、これらのプロトコルのいかなる将来の進歩も明示的に含む、メッセージをデジタル的に送信するのに好適な任意の他のプロトコルを使用することができるということにさらに留意すべきである。

したがって、同じプロトコルのデータは、例えば、電圧領域に依存するまたは電圧領域において実施されることに依存する伝送技術と並列に電流領域に依存するまたは電流領域において実施される第２の伝送技術により送信することができる。すなわち、電圧レベルまたは電圧パルスの電圧の変動は信号端子８ａを介し第１の伝送技術に従って第１のメッセージを送信するために使用することができ、一方、同時に、第２の信号端子８ｂ上の電流の変化は第２の伝送技術に従って第２のメッセージを送信するために使用することができる。これは、例えば、追加電圧を磁場の存在下でバスラインに誘導することができるという点で有益である可能性があり、一方、電流ベース搬送技術は磁場の存在に対してかなり頑強である可能性がある。

図２は、通信リンク６を介し受信器４へデジタルデータメッセージを送信するように動作可能な制御装置２の別の例示的実施形態を示す。図２に示す実施形態の制御装置２は、センサにより感知された物理量を示すセンサ入力信号１２を受信するためのセンサ入力端子１０をさらに含む。すなわち、図２に示す制御装置２は、例えば、センサにより感知された物理量を示すセンサ入力信号を受信するために、そしてセンサ入力信号の情報を含むメッセージを対応する受信器４へ送信するためにセンサに結合されるように動作可能である。これは例えば、センサデータが補助システムを駆動するための入力を供給する役目を果し、ひいては、センサデータの喪失がシステムの故障としたがって運転者の負傷を引き起こし得る例えば自動車アプリケーションに役立つことができる。機能的安全性を高めるために、センサ入力信号１２は最初に制御装置２内のプロトコルスタックの共通部により処理される。しかし、第１と第２の伝送路６ａと６ｂ上の伝送は、最終的には、システムの必要な機能的安全性を提供するために２つの異なる伝送技術により行われる。この目的を達成するために、制御装置２内のプロトコルスタック実施態様は、上位層を共通に有すると同時に２つの物理層プロトコルまたはインターフェイスを提供するプロトコルスタックと見なすことができることもある。

制御装置または以下の図３と図４に関して論述されるセンサシステムの２つの別の例示的実施形態によると、プロトコルスタックまたは伝送プロトコルの上位層は、単純な３線バスを介する自動車アプリケーションにおけるセンサデータの効率的読み取りを可能にするために導入されるＳＰＣプロトコルである可能性がある。

ＳＥＮＴは、センサからのデータがデータ受信装置（すなわち受信器）の介入なしに自律的に送信される一方向通信規格であり、一方、ＳＰＣは、受信器が送信をトリガする半２重同期通信の可能性を提供する。一般的には、ＳＥＮＴとＳＰＣでは、信号は一連のパルスにより制御装置またはセンサから送信され、関連パルスの連続立下がりエッジ間の距離が送信データワードを規定する。すなわち、２つの連続パルス間の連続クロックサイクル（例えば３マイクロ秒）の数は送信される符号またはデータに直接対応する。

図３は、温度センサ１６だけでなく制御装置２と磁場センサ１４も含むセンサシステムの例示的実施形態を示す。制御装置２すなわち図３のセンサシステムは、センサのデータを読み出す自動車アプリケーションにおいて使用することができるので、標準的ＳＰＣアプリケーションと互換性があるように実施される。図３におけるアプリケーションは、制御装置２により読み出されるまたは制御される磁場センサ１４と温度センサ１６の組合せを示すが、もちろん別の実施形態もまた、異なる物理量を感知または監視するために異なるセンサタイプを利用することができる。例えば、センサにより感知される物理量は、電圧、電流、抵抗、圧力、力、位置／場所、歪、磁界または電界などである可能性がある。図３に示す実施形態によると、制御装置２はセンサ１４と１６が接続された第１と第２のセンサ入力端子１８ａと１８ｂを含む。図３と図４の特定の実施形態では、センサ入力信号は、デジタル表現または数により個々のセンサにより感知されるような物理量を表すようにアナログからデジタルへ既に変換されている。しかし、別の実施形態によると、例えば個々のセンサ素子により直接導出される電圧または電流などのセンサ生データもまたセンサ入力端子へ供給することができる。これらの実施形態では、センサ生データまたは信号のデジタル表現への変換はまた、制御装置２自体により行うことができる。

図３と図４の制御装置２はＳＰＣ準拠受信器により動作可能となるように設計されるので、制御装置は、３つの信号端子、すなわち第１の伝送路の第１の信号端子２０、アースまたはより一般的には基準電位を供給するための第２の信号端子２２、および制御装置と関連センサを給電する作動電圧を供給するための第３の信号端子２４含む。

この特定の実施形態では、制御装置２は、その関連プログラム論理を読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）２８内に格納するデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）２６であって消去可能ＥＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ（登録商標））３０内に格納された別のデータをアクセスすることができるデジタル信号プロセッサ２６を含む。読み取り専用メモリはＤＳＰ２６自体の動作に必要なデータを含むが、ＥＥＰＲＯＭ３０は、例えば制御装置２に関連付けられたセンサの校正データ、製造番号、製造者コードなどの追加データを例えば含むことができる。

制御装置２、具体的にはＤＳＰ２６は、個別センサにより感知された物理量を示すセンサ入力信号をセンサ入力端子１８ａと１８ｂを介し受信する。

次に、ＤＳＰ２６はセンサ１４または１６のセンサ信号の少なくとも１つの情報を含む第１のメッセージと第２のメッセージを提供する。すなわち、センサ１４と１６により提供されるコンテンツすなわちセンサ信号の表現は適切なメッセージまたは適切なメッセージ形式に変換される。次に、メッセージ（すなわちコンテンツのデジタル表現）は、ＳＰＣプロトコル生成器３２に転送され、ＳＰＣプロトコル生成器３２はメッセージをＳＰＣ規格により要求されるような送信形式に変換する。プロトコル生成器３２は、ＳＰＣプロトコルによる伝送の準備が整い次第、メッセージを、第１の伝送技術に従って動作する第１の送信器３４または出力段へ、および並列に第２の異なる伝送技術に従って動作する第２の送信器３６または電流変調器へ提供する。特定の例では、第１の送信器は電圧領域において動作する、すなわち伝送技術はＳＰＣプロトコルの規格に記載されるように第１の端子２０に接続されるバスライン上の電圧レベルの変化に依存する。この目的を達成するために、異なる電圧レベルを規定することができ、１つの電圧レベルから他の電圧レベルへの遷移はＳＰＣプロトコルによる時間測定の開始を示す。

並行して、第２のメッセージは電流領域において動作する第２の送信器３６により処理される。すなわち、物理層実施態様は、ＳＰＣプロトコルの異なる状態間の遷移が、異なる電流レベルにより信号で送られるという点で第１の送信器３４のものと異なる。この目的を達成するために、例えば、論理的「低」状態を表す電流レベルは、論理的「高」状態に関連付けられた電流レベルの半分であるように定義することができる。しかし、別の実施形態はもちろん、異なる状態間の遷移を送信するまたは信号で送るために他の電圧および／または電流レベルを定義し得る。

図３に示すように制御装置２の実施形態を利用する際、制御装置２に関連付けられたセンサ１４と１６から情報を読み出すまたは収集するために標準的３線ＳＰＣバスおよび対応する受信器を使用することができる。さらに、端子２０と２２に関連付けられた伝送路の１つが失敗しても、第２の送信器３６は、センサ信号についての必要な情報を受信することができるように第１の送信器３４と並列に動作するという点で、機能的安全性を著しく強化することができる。

これは、それぞれが同じ技術を利用する２つの完全に別個のセンサおよび送信器システムを実装する必要無く機能的安全性を高めることができる。したがって、実施形態は、このような手法より安価であるだけでなく、極めて重要な動作条件と環境に対してより安全である可能性がある。既に示したように、２つの同一実施態様における系統的エラーは、２つの伝送路が同じ受信器へメッセージを送信するために異なる伝送技術により使用されるということに基づいてシステムを実施する際、回避することができる。

図３は、第１のメッセージと第２のメッセージのコンテンツが同一である（すなわち、センサ信号についての同一の情報を含む）実施形態を例示するが、別の実施形態もまた、異なる伝送路を介し異なるメッセージにより異なるコンテンツを送信する。

図４は、図３に関して論述された実施形態と部分的に同一の別の例示的実施形態を示す。したがって、図３の実施態様とは異なる追加部品だけが手短に論述される。第１と第２の送信器３４と３６は依然として電流および電圧領域において動作するが、図４の実施形態は、別個のメッセージのいずれかを送信する可能性、または例えばバーストエラーなどを回避するためにメッセージの提出前にメッセージをスクランブルすることによりシステムの頑強性をさらに強化する可能性を提供する。この目的を達成するために、図４の実施形態は、ＳＰＣプロトコルを提供するプロトコル生成器３２から自律的に動作させることができる第２のプロトコル生成器３８を追加的に含む。第２のプロトコル生成器３８はまたＳＰＣプロトコルを実施することができる。しかし、別の実施形態によると、第２のプロトコル生成器３８はまた、電流領域において提示可能な別のプロトコル（例えばマンチェスタ符号化プロトコル）を提供することができる。

プロトコル生成器３２と３８において使用されるプロトコルが同一かどうかに関係なく、図４の実施形態は、さらなるエラーを回避するために提出前にメッセージをスクランブルする可能性を提供する。図４の実施形態はさらに、プロトコル生成器３２と３８のそれぞれを独立に活性化または非活性化する可能性を提供する。すなわち、図４の制御装置２は、第１の伝送技術だけ（第１の送信器３４）を使用する第１の動作モードまたは第２の伝送技術だけ（第２の送信器３６）を使用する第２の動作モードで選択的に働くように動作可能である。この目的を達成するために、第１のシュミットトリガ回路４０はその入力により第１の信号端子２０へ接続され、その出力によりプロトコル生成器３２の操作入力または制御入力へ接続される。第２のシュミットトリガ回路４２は、その入力により第３の信号端子２４へ接続され、その出力により第２のプロトコル生成器３８の制御入力に接続される。すなわち、第１のシュミットトリガ４０に関連付けられた第１の所定閾値を越えた電圧が、受信器により、または制御装置２に関連付けられた制御ユニットにより第１の端子２０に印加されると、第１のプロトコル生成器３２を動作状態に切り替えることができる。同様に、第３の信号端子２４上で第２の所定閾値を越えた電圧が発生すると、第２のプロトコル生成器３８を動作状態に置くことができる。この目的を達成するために、図４のセンサシステムの制御装置２のユーザは自身の特定ニーズに応じて制御装置と伝送技術を構成することができ、一方、制御装置２は標準ＳＰＣ実施態様との後方向互換性を同時に提供する。

データの完全性のために、図５と図６はデジタルデータメッセージを送信する方法の別の例示的実施形態を模式的に示す。図５は、少なくとも第１と第２の伝送路を有する通信リンクを介し対応する受信器へデジタルデータメッセージを送信する方法の例示的実施形態を示す。任意選択的準備工程５０において、送信対象の第１のメッセージと第２のメッセージが準備される。

この目的を達成するために、第１のメッセージと第２のメッセージは例えば図２〜図４の実施形態に例示したように外部装置から受信することができるかまたは制御装置自身内で生成されることができるかのいずれかであるということに注目することができる。

伝送工程５２では、第１のメッセージは第１の伝送技術に従って第１の伝送路を介し受信器へデジタル的に送信される。さらに、伝送工程は、第１の伝送技術とは異なる第２の伝送技術に従って第２の伝送路を介し同じ受信器へ第２のメッセージをデジタル的に送信することを含む。両方の伝送は並列または同時に行われ得る。

図６は、対応する受信器にデジタルデータを送信する方法の別の例示的実施形態を概略的に示す。この実施形態によると、同じコンテンツが、システムの機能的安全性を高める冗長性（例えば、自動車アプリケーションにおいて採用されるような）を与えるために２つのメッセージを介し送信される。

メッセージ作成工程５４では、送信対象コンテンツは、第１のメッセージがコンテンツを含むように提供され第２のメッセージもまたコンテンツを含むように提供されるように、処理される。コンテンツを含むことは、この点において、同一コンテンツを再構築規則に従ってメッセージのいずれか１つから復元することができることを意味する。すなわち、両方のメッセージは送信されるとき同じ情報を搬送する。

伝送工程５６では、第１のメッセージは第１の伝送技術により送信され、一方、第２のメッセージは伝送技術の一方が失敗した場合でもコンテンツの冗長伝送と起こり得る再構築を可能にするように第２の伝送技術により送信される。

例示的実施形態については、特にセンサ実施態様、すなわちセンサデータまたはセンサ情報が制御装置により読み出され送信される実施態様に関し既に説明されたが、別の実施形態もまた他のアプリケーションにおいて本明細書に記載の概念を利用することができる。例えば、自動車アプリケーションとは別に、機能的安全性は、航空機または宇宙産業などにおけるアプリケーションにおいて役割を果たすことができる。したがって、先の考察によると、本明細書に記載の実施形態または別の代替実施形態もまた例えば航空宇宙産業などの他の技術分野および領域において適用することができる。

本明細書と添付図面は本考案の原理を単に例示する。したがって、当業者は本明細書に明示的に記載および示されなかったとしても本考案の原理を具現しその精神と範囲に含まれる様々な構成を考案することができるだろうということが理解される。さらに、本明細書に列挙されたすべての例は、本技術をさらに進めるために、読者が本考案の原理と本考案者により寄与された概念とを理解するのを支援する教育的目的のためだけであることを主として明示的に意図されており、このような具体的に列挙された例と条件に限定するものではないものと解釈すべきである。さらに、本考案の原理、態様、および実施形態だけでなくその具体例についても本明細書において列挙するすべての記述はそれらの等価物を包含するように意図されている。

（ある機能を行う）「のための手段」として本明細書で表された機能ブロックはそれぞれ、ある機能を行うように適合化された回路を含む機能ブロックとして理解すべきである。したがって「何かのための手段」もまた、「何かに適合化されたまたは何かに好適な手段」と理解してもよい。したがって、ある機能を行うように適合化された手段は、このような手段が前記機能を（所定の時刻に）必然的に行うことを意味しない。

「手段」、「のための手段」などとして表記され任意の機能ブロックを含む添付図面に示された様々な要素の機能は、適切なソフトウェアと共同してソフトウェアを実行することができるハードウェアだけでなく「プロセッサ」、「制御装置」などの専用ハードウェアを利用して提供され得る。さらに、「手段」として本明細書に記載された任意のエンティティは「１つまたは複数のモジュール」、「１つまたは複数の装置」、「１つまたは複数のユニット」などとして実現され得る。プロセッサにより提供される場合、機能は、単一の専用プロセッサにより、単一の共用プロセッサにより、またはそのいくつかが共有され得る複数の個々のプロセッサにより提供され得る。さらに、用語「プロセッサ」または「制御装置」の明示的な使用は、ソフトウェアを実行することができるハードウェアを排他的に参照するように解釈されるべきではなく、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）ハードウェア、ネットワークプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ソフトウェアを格納するための読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、および不揮発性記憶装置を限定するものではないが暗黙的に含み得る。通常のおよび／または専用の他のハードウェアもまた含まれ得る。

本明細書の任意のブロック図は本考案の原理を具現する例示的回路の概念図を表すということが当業者により理解されるべきである。同様に、任意のフローチャート、フローダイアグラム、状態遷移図、擬似コードなどはコンピュータ読み取り可能媒体内に実質的に表されしたがってコンピュータまたはプロセッサ（このようなコンピュータまたはプロセッサが明示的に示されても示されなくても）により実行され得る様々な処理を表すということが理解される。

さらに、以下の実用新案登録請求の範囲は、本明細書内の詳細な説明に組み込まれ、各請求項はそのまま別個の実施形態として有効であり得る。各請求項はそれぞれ別個の実施形態としてそのまま有効であり得る。従属請求項は実用新案登録請求の範囲において１つまたは複数の請求項との特定の組合せを指し得るが他の実施形態もまた従属請求項の他の各従属請求項の主題との組合せを含み得るということに留意すべきである。このような組合せは、特定の組合せが意図されていないということが明示されない限り、本明細書において提案されている。さらに、請求項の特徴は、この請求項が任意の他の独立請求項に依存して直接なされなかったとしても、この任意の他の独立請求項に対する請求項の特徴を含むように意図されている。

本明細書または実用新案登録請求の範囲に開示された方法はこれらの方法のそれぞれの工程のそれぞれを行うための手段を有する装置により実施され得るということにさらに留意すべきである。

さらに、本明細書または実用新案登録請求の範囲に開示された複数の工程または機能の開示は特定の順序であると解釈しなくてもよいということを理解すべきである。したがって、複数の工程または機能の開示は、このような工程または機能が技術的理由のために互に交換可能でない限り、これらを特定の順序に制限することはない。さらに、いくつかの実施形態では、単一工程は複数の副工程を含み得るまたは複数の副工程に分解され得る。このような副工程は、明示的に除外されない限り、この単一工程の開示に含まれ得、この単一工程の開示の一部であり得る。

２ 制御装置
４ 受信器
５ 周辺センサインターフェイス
６ 通信リンク
６ａ 第１の伝送路
６ｂ 第２の伝送路
８ａ 第１の信号端子
８ｂ 第２の信号端子
１０ センサ入力端子
１２ センサ入力信号
１４ 磁場センサ
１６ 温度センサ
１８ａ センサ入力端子
１８ｂ センサ入力端子
２０ 第１の信号端子
２２ 第２の信号端子
２４ 第３の信号端子
２６ ＤＳＰ
２８ ＲＯＭ
３０ ＥＥＰＲＯＭ
３２ 第１のプロトコル生成器
３４ 第１の送信器
３６ 第２の送信器
３８ 第２のプロトコル生成器
４０ 第１のシュミットトリガ回路
４２ 第２のシュミットトリガ回路
５０ 準備工程
５２ 伝送工程
５４ メッセージ作成工程
５６ 伝送工程

Claims (21)

1. 少なくとも第１と第２の伝送路を有する通信リンクを介し受信器へデジタルデータメッセージを送信するように動作可能な制御装置であって、
   第１の伝送技術に従って前記受信器へ第１のメッセージをデジタル的に送信するように動作可能な、前記第１の伝送路の第１の信号端子と、
   第２の異なる伝送技術に従って前記受信器へ第２のメッセージをデジタル的に送信するように動作可能な、前記第２の伝送路の第２の信号端子とを含む制御装置。
2. 前記第１のメッセージと前記第２のメッセージのグループの少なくとも１つのメッセージは、デジタルコンテンツを表すために可変幅の信号を使用する直列伝送プロトコルを利用して送信される、請求項１に記載の制御装置。
3. デジタル量は、前記デジタル量に関係する所定数の共通クロック時間間隔の時間差を有して送信される２つの連続信号パルスにより表される、請求項２に記載の制御装置。
4. 前記直列伝送プロトコルによる伝送の共通クロック時間間隔は送信メッセージのコンテンツに対してプリアンブルを使用することにより前記制御装置から受信器へ信号で送られ、前記プリアンブル内の２つの信号パルス間の時間差は前記共通クロック時間間隔の整数倍に対応する、請求項２に記載の制御装置。
5. 前記第１のメッセージと前記第２のメッセージにより送信されるコンテンツは同一である、請求項１に記載の制御装置。
6. 前記第１のメッセージ内の前記コンテンツを送信するために使用されるビットの順序は前記第２のメッセージ内の前記同一コンテンツを送信するために使用されるビットの順序と異なる、請求項５に記載の制御装置。
7. 前記第１のメッセージ内の前記コンテンツを送信するために使用される第１のビット系列と前記第２のメッセージ内の前記同一コンテンツを送信するために使用される第２のビット系列の長さは同一であり、前記第１の系列内の所定位置における各ビットのビット値は前記第２の系列内の同じ位置における前記ビットのビット値の逆数である、請求項５に記載の制御装置。
8. 前記通信リンクは前記第１の伝送路の第１のバスラインと前記第２の伝送路の第２のバスラインを少なくとも含むデータバスを含む、請求項１に記載の制御装置。
9. 前記第１の伝送技術は前記第１のメッセージを送信するために前記第１の信号端子上の電圧の変化を利用する、請求項８に記載の制御装置。
10. 前記第２の伝送技術は前記第２のメッセージを送信するために前記第２の信号端子上の電流の変化を利用する、請求項８に記載の制御装置。
11. 前記データバスは前記制御装置の第３の信号端子へ作動電圧を提供するための第３のバスラインを含み、前記第２のバスラインは前記作動電圧の基準電位を提供する役目を果たす、請求項８に記載の制御装置。
12. 前記制御装置はセンサにより感知された物理量を示すセンサ入力信号を受信するためのセンサ入力端子をさらに含む、請求項１に記載の制御装置。
13. 前記デジタル直列伝送プロトコルは、ＳＰＣ（短ＰＷＭ符号）またはＳＥＮＴ（シングルエッジニブル伝送）プロトコルに対応する、請求項２に記載の制御装置。
14. 前記グループの両方のメッセージは前記ＳＰＣまたはＳＥＮＴプロトコルにより送信される、請求項１３に記載の制御装置。
15. 前記制御装置はさらに、前記第１の伝送技術だけを使用する第１の動作モードまたは前記第２の伝送技術だけを使用する第２の動作モードにおいて選択的に働くように動作可能である、請求項１に記載の制御装置。
16. 前記制御装置はさらに、前記第１および／または前記第３の端子上の信号条件を評価し、それぞれ前記第１および／または前記第３の端子上の所定条件の発生に応じて前記第１または前記第２の動作モードに入るように動作可能である、請求項１５に記載の制御装置。
17. 前記所定条件はそれぞれ前記第１の端子上および／または前記第３の端子上の所定の電圧レベルを超過することである、請求項１６に記載の制御装置。
18. 少なくとも第１のメッセージをデジタル的に送信するための第１のバスライン、基準電位を供給するための第２のバスライン、および作動電圧を供給するための第３のバスラインを有するデータバスを介して対応する受信器へデジタルデータメッセージを送信するように動作可能な制御装置であって、
    前記第１のバスラインの第１の信号端子であって、前記ＳＰＣプロトコルと前記第１のメッセージを送信する前記第１の信号端子上の電圧の変化とに従って前記受信器へ前記第１のメッセージをデジタル的に送信するように動作可能な第１の信号端子と、
    第２のバスラインの第２の信号端子であって、前記ＳＰＣプロトコルに従って前記受信器へ第２のメッセージをデジタル的に送信するように動作可能な第２の信号端子と、
    前記第３のバスラインの第３の信号端子とを含み、
    前記第２のメッセージは前記第２の信号端子と前記第３の信号端子間の電流の変化を利用して送信される、制御装置。
19. 前記制御装置はさらに、前記第１の伝送技術だけを使用する第１の動作モードまたは前記第２の伝送技術だけを使用する第２の動作モードにおいて選択的に働くように動作可能である、請求項１８に記載の制御装置。
20. 前記制御装置はセンサにより感知された物理量を示すセンサ入力信号を受信するためのセンサ入力端子をさらに含む、請求項１８に記載の制御装置。
21. センサであって、前記センサにより感知された物理量を示すセンサ信号を供給するように動作可能なセンサと、
    少なくとも第１と第２の伝送線を有するデータバスを介し対応する受信器へデジタルデータメッセージを送信するように動作可能な制御装置とを含むセンサシステムであって、前記制御装置は、
    前記センサに結合され前記センサ信号を受信するように動作可能なセンサ入力端子と、
    前記第１の伝送線の第１の信号端子であって、第１の伝送技術に従って前記受信器へ前記センサ信号についての情報を含む第１のメッセージをデジタル的に送信するように動作可能な第１の信号端子と、
    前記第２の伝送線の第２の信号端子であって、第２の異なる伝送技術に従って前記受信器へ前記センサ信号についての情報を含む第２のメッセージをデジタル的に送信するように動作可能な第２の信号端子とを含むシステム。

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