JP3795016B2 - ネットワークバス上に事象トリガを作るシステム、方法及びバスコントローラ - Google Patents

Description

本発明は、概して、ネットワークバス上の通信を制御することに関し、より具体的にはネットワークバス上に所定の事象が発生したことを示す事象トリガを作ることに関する。

自動車及び航空宇宙産業使用されるマルチメディアによる娯楽システム、通信システム、プロセス管理システム、及び診断システムなどのシステムが一層複雑になるにつれて、互いに又はセントラルコントローラなどのいずれかと通信する追加の装置に対する必要性が持ち上がる。歴史的に見ると、これらのシステムは様々な装置間に延びる、装置間の通信を支援するための専用の配線を含んでいた。システムが一層集積され、通信に関する要求事項が増加するにつれて、必要とされる専用の配線の量が、配線に必要な空間並びに配線及び付随する据付の費用の両方の点に関して極端に大きくなる。さらに、専用の配線量が増加するにつれて、配線のある部分が据付の間又は据付の後で損傷又は破損する可能性に加えて、システムの全体的な複雑性も一般に増加する。

このため、複数のネットワーク装置間の共通の通信経路を提供するためのネットワークシステムが開発されてきた。例えば、自動車及び航空宇宙の用途では、ネットワークシステムを使用して種々の構成要素をモニタしたり、診断情報及び状況情報を収集することができる。この関連で、各種の構成要素が影響を受ける歪み、加速、圧力及び／又は温度に関する診断情報及び状況情報を収集及び分析することができる。

さらに別の例では、自動車、ミニバン、スポーツタイプの車、航空機、ボートなどの輸送手段の乗員にマルチメディア情報の通信及び配信を支援するためのネットワークバスのアーキテクチャが現在開発されている。都合がいいことに、このネットワークバスは、１つ以上のラジオ、カセットテーププレーヤ、コンパクトディスクプレーヤなどによって作られたストリーミング用オーディオ信号を含むオーディオ信号を輸送手段全体の選択されたスピーカ又はヘッドホンジャックに送ることができる。同様に、ネットワークバスは、ラップトップコンピュータ、手持ち式コンピュータ装置などとの通信に加えて、輸送手段の乗員が保持する携帯電話との音声及びデータの通信を支援することができる。さらに、ネットワークバスは、テレビ受信機、ビデオカセットレコーダ又は他のビデオソースからの、ストリーミング用ビデオ信号を含むビデオ信号を１つ以上のビデオモニタに送信することができる。その上、ネットワークバスはセンサ及びアクチュエータの信号を、ドライブトレーン装置（drivetrain device）、自動安全装置、衝突回避装置、ドライブバイワイヤ装置（drive-by-wire device）などの装置に、またそれらの装置から送信することができる。さらに、ネットワークバスのシステムは、車両の診断性能に関する情報を送ることができる。

ネットワークバスに接続された様々な装置に加えて、１つ以上のコントローラも一般にネットワークバスに接続されて、各種の遠隔装置に命令を送ると共に遠隔装置からデータを受信する。とりわけ、これらの命令は各種の装置が情報をネットワークバス上に送信する方法を含む、各種の装置が機能する方法を指定する。

伝統的に、前述した種類のネットワークは、アナログフォーマットの送信データを有している。残念なことに、アナログ信号はデータ送信の間に信号に取り込まれたノイズに敏感である。第１に、多くの送信された信号の振幅が小さい場合、このノイズが信号を損ない、信号対雑音比を信号に分解能の損失をもたらすレベルまで低下させることがある。さらに、これらのネットワーク装置の多くがコントローラからある程度離れて配置されるため、ネットワーク装置をコントローラに接続する電気回線は、配線中のＤＣ抵抗により信号の劣化を引き起こすほど長いことがある。

これらの欠点に照らして、ディジタルのネットワークを使用することは有利である。しかし、多くの従来のディジタルネットワークは、様々な問題に苦しむことになる。例えば、多くの現行のディジタルネットワークは、それぞれのネットワーク装置に対して比較的高レベルのプロセッサを持つことを要求するような複雑なプロトコルに基づいて動作するため、ネットワーク装置のコストを増加させる。複雑なプロトコルはさらに、バス上のメッセージの中に、データの収集及び制御に必要でないオーバーヘッドをもたらす。このオーバーヘッドは、バス上で送信可能なデータサンプルの数を大幅に制限することがある。これらのネットワークには、別の問題もある。例えば、ネットワークは一般に収集及び制御の両方には対応せず、また一般に比較的短い長さに延びるネットワークのみに対応する。さらに、これらのネットワークでは一般に、ネットワーク装置用インターフェースは大きく、ネットワークのデータ転送速度は遅く、及び／又はネットワーク装置の点数は少ない。その上、ディジタルネットワークを含む多くのコンピュータシステムは、時間確定的方法（time-deterministic manner）では動作しない。このため、これらのコンピュータシステムは一般に、ネットワークの構成要素に対して任意の正確なタイミングで繰り返す又は解釈及び実行されるトリガオンイベント命令（trigger on event command）を計画する能力に欠けている。

さらにまた、いくつかの従来のネットワークシステムはマスタ／スレーブ構成で動作する。この場合、バスコントローラはネットワークバス上の全ての通信を制御する。これらのネットワークシステムでは、バスコントローラはオペレーション計画（命令計画と呼ばれることもある）を使用する。このオペレーション計画には、１つのネットワーク装置又はネットワーク装置のグループのいずれかに関連した命令及びネットワーク装置と通信するタイミングが含まれる。このため、バスコントローラは通信するための全て又はほぼ全てのタイミングを規定する。

バスコントローラにネットワークバス上の全ての通信の制御を行わせることは、ネットワークバス上の通信の衝突が除かれるため好都合であるが、この構成にはいくつかの欠点がある。具体的に言うと、場合によっては、ネットワーク上の様々なネットワーク装置に命令を送るタイミングは、ネットワークシステムが関連付けられる処理の中の所定の事象によって指示される。例えば、多くのデータ収集システム及び制御システムでは、正確なタイミング及び制御によりデータを収集すること又は動作を実行することが一般に望ましい。これらのシステムでは、コントローラがネットワーク装置に送った命令を、ネットワークシステムが関連付けられている処理の所定の事象の発生と同期させることが極めて重要であるか又は少なくとも有益である。

例として、自動車に関しては、とりわけ正確なエンジン制御を維持するネットワークシステムを提供することは有益である。この例のシステムでは、エンジンのクランクシャフトの回転についての知識は、データを収集及び制御するための重要な要素である。クランクシャフトの回転は、上死点（ＴＤＣ）位置と呼ばれる回転当たり１回のマーク（once per revolution mark）に基づいて基準にされる。このシステムでは、正確にデータを収集しエンジンの性能を制御するために、ＴＤＣ位置を使用して、バスコントローラからエンジンを制御する上で関連する種々のネットワーク装置への命令の同期を取る必要がある。

バスコントローラを所定の事象と同期させるために、いくつかの従来のネットワークシステムは、事象が発生したとき指示をバスコントローラに送るための、処理過程に接続されたセンサ又は同様な素子を含んでいる。（前述した例では、ネットワークはクランクシャフトの基準点がＴＤＣ位置に来る時間を検出するセンサを備えている。）しかしながら、ネットワークバス上の通信はバスコントローラによって制御され、事象が発生する時点は前もって決定できないため、センサはネットワークシステムの一部にはなれない。その代わり、センサはバスコントローラに別個の専用回線によって接続されるため、センサが所定の事象が発生したという指示を送信する場合、センサはネットワークバス上の通信を混乱させることはない。

しかしながら、前述したように、ネットワークシステムの重要な利点は、専用の配線を共通のネットワークバスと置き換えることである。前述した従来のネットワークシステムによる付加的な専用配線に対する要求は、本願の目的とは一致せず、配線及び付随する据付の費用の増加及び配線のどこかの部分が据付の間又は据付の後で損傷又は破損する可能性のような問題に悩むことになる。

以下に記載するように、本発明は所定の事象をネットワークバスを介してモニタし、事象が発生したことを示す非同期の事象トリガをネットワークバス上に作るためのシステム、方法、及びバスコントローラを提供する。重要なことは、本発明のシステム、方法、及びバスコントローラは、ネットワークバスに接続された１つ又はいくつかのネットワーク装置を使用して、所定の事象の発生をモニタすることである。これらのネットワーク装置は、バスコントローラからの命令により、所定の事象が発生した時点を主としてパルス信号によってネットワークバス上に示すように構成される。次に、バスコントローラ及びネットワークバス上の他のネットワーク装置は、事象が発生したというネットワーク装置からの指示を使用して、命令に対するタイミングを作るか又は所望の動作を実行することができる。ネットワーク装置による事象の指示は、事象がネットワークバス上の通信を制御するバスコントローラが使用するオペレーション計画とは無関係に発生するため非同期である。

より具体的に言うと、１つの実施形態では、本発明のシステムはネットワークバス上の通信を制御するためのバスコントローラと、所定の事象が発生した時点を求めるための少なくとも１つの第１のネットワーク装置とを含む。この所定の事象はどのような特殊な事象であっても良く、この事象にネットワークバス上の通信のタイミングを同期させる必要がある。重要なことは、専用の配線を使用する多くの従来のネットワークシステムとは対照的に、第１のネットワーク装置がネットワークバスに接続されて、本発明のバスコントローラと通信することである。

動作する間に、本発明のバスコントローラは事象命令を第１のネットワーク装置に送信して、この第１のネットワーク装置に対して所定の事象が発生した時点についての指示をネットワークバス上に送るように指令する。この事象命令は、通信に対してバスコントローラが使用するオペレーション計画とは無関係の非同期方式で、第１のネットワーク装置に対してバス上に時期を示すように指令する。事象命令を受け取った後、第１のネットワーク装置は、事象の発生を待つレディー状態になる。事象が発生すると、第１のネットワーク装置は、現在バスコントローラが管理しているネットワークバス上の通信とは関係なく、ネットワークバス上に指示を送る。

本発明のいくつかの実施形態では、事象の発生は、ネットワークシステム内でトリガオンイベント命令として使用される。具体的に言うと、いくつかの実施形態では、本発明のネットワークシステムは、１つ又は複数の第２のネットワーク装置をさらに含むことができる。この第２のネットワーク装置はネットワークバスに接続され、所定の事象が発生した時点に基づいて関連する動作を実行する。例えば、この第２のネットワーク装置は、所定の事象が発生した時点のデータを収集するセンサとすることができ、又は機能を実行するアクチュエータであっても良い。

本発明の１つの実施形態では、第２のネットワーク装置が、所定の事象が発生したという指示があると直ちにその関連する動作を実行することが望ましい。このため、この実施形態では、本発明のバスコントローラは、事象が発生した時点を第１のネットワーク装置に指示させるトリガオンイベント命令を送信する。さらに、第２のネットワーク装置は、トリガオンイベント命令に応答して、第１のネットワーク装置が所定の事象が発生したとネットワークバス上に指示したときに、関連する動作を実行するように構成される。

この実施形態では、第１のネットワーク装置は事象が発生する時点を決定するようにバスコントローラによってプリセットされ、第２のネットワーク装置は事象が発生したことが示されたときに動作を起こすようにプリセットされる。このことは、第２のネットワーク装置が事象の発生とほぼ同時にその関連する動作を実行できるために好適である。

さらに別の実施形態では、第２のネットワーク装置は、所定の事象が発生した後の選択された遅延時間に関連する動作を実行するように構成される。この実施形態では、バスコントローラがトリガオンイベント命令と一緒に選択された遅延時間を送るか、又は選択された遅延時間が第２のネットワーク装置内に事前記憶されるかのいずれかである。この場合、第１のネットワーク装置が所定の事象が発生したと指示した後、第２のネットワーク装置は選択された遅延時間を待ち受け、次いで動作を実行する。

別の実施形態では、本発明のバスコントローラは、所定の事象が発生する前は、トリガオンイベント命令を第２のネットワーク装置には送らない。その代わり、本発明のこの実施形態の第１のネットワーク装置は、事象が発生したことを検出した後、第２のネットワーク装置が関連する動作を実行するための命令を送信する。

前に述べたように、ある場合には、本発明のバスコントローラは、ネットワークバス上のネットワーク装置に送る命令をスケジュールするためのオペレーション計画を使用する。本発明のいくつかの実施形態では、少なくともいくつかのネットワーク装置に対する命令のスケジューリングは、所定の事象の発生に基づいている。例えば、第２のネットワーク装置が事象の発生に続く処理に関係する情報を感知するセンサである場合、オペレーション計画には、第２のネットワーク装置に対して事象が発生したという指示に続く関連動作を実行するように命令する関連したタイミングを有する命令が含まれる。この実施形態では、バスコントローラが第１のネットワーク装置から所定の事象が発生したという指示を受け取ると、バスコントローラは命令を第２のネットワーク装置に送るタイミングが所定の事象に同期するように、オペレーション計画を更新する。

前に記載したように、本発明の第１のネットワーク装置は、多くの従来のネットワークシステムとは異なり、ネットワークバスに接続されて、ネットワークバス上でバスコントローラと通信する。本発明のバスコントローラは、オペレーション計画によって規定されたネットワークバス上の通常の通信とは無関係に、第１のネットワーク装置に対して事象が発生したときネットワークバス上に非同期の指示を送るように指令する。事象命令のようなバスコントローラからの命令は、ネットワークバスを介して第１のネットワーク装置に送信され、事象に関する指示は第１のネットワーク装置によってネットワークバスを介して送信される。このため、バスコントローラに対して所定の事象が発生したことを指示するための専用の配線は必要とされない。

本発明の好ましい実施形態が示されている添付の図面を参照しながら、本発明を以下のようにより十分に説明する。しかしながら、本発明は多くの異なった形態で具体化することができるが、本願に記載された実施形態に限定されると解釈してはならない。むしろ、この開示が詳細で完全であり、また発明の範囲を当業者に十分に伝えるように、これらの実施形態が提供される。同じ参照番号は全体を通して同じ素子を指す。

前には簡単にまた以下に一層詳細に説明するが、本発明は所定の事象の発生をネットワークバスを介してモニタするためのシステム、方法、及びバスコントローラを提供する。重要なことは、本発明のシステム、方法、及びバスコントローラはネットワークバスに接続された１つ又はいくつかのネットワーク装置を使用して、所定の事象の発生をモニタすることである。これらのネットワーク装置は、バスコントローラからの命令により、一般的にパルス信号及び／又はより故障に強いメッセージ応答によって、所定の事象が発生したという非同期の指示をネットワークバス上に送るように構成される。次に、バスコントローラ及びネットワークバス上の他のネットワーク装置は、事象が発生したというネットワーク装置からの指示を使用して、命令に対するタイミングを作るか又は所望の動作を実行することができる。

始めに、本発明のシステム、方法、及びバスコントローラはどのような種類のネットワークシステムの中でも実現できることに注意することが重要である。ネットワークシステムは航空機、宇宙船、自動車、建物、工場、又は他のどのようなパッケージ、構造体、又は環境の中に存在することもできる。実施例として、本発明のシステム、方法、及びバスコントローラは、回転翼航空機に存在するネットワークシステムの中で実現することができる。ここでは、ネットワークは複数のセンサやアクチュエータなどを含み、それらは全てバスコントローラと通信するために共通のネットワークバスに接続されて、航空機の種々の構成要素に関する性能や状態などを判断する。例えば、ネットワーク装置は航空機の主ロータシステムの歪み、加速及び圧力をモニタするセンサを含むことができる。

本発明のシステム、方法、及びバスコントローラは、自動車のような車両の中のネットワークシステムで実現することもできる。この場合、このネットワークシステムには、車両の様々な構成要素に接続されたセンサ及びアクチュエータが含まれる。例えば、ネットワーク装置は、ほんの数例を挙げると、スロットル位置、オイル圧力、水温、トランスミッションの流体圧力、シート位置、アンチロック式のブレーキシステム、サスペンション、自動安全システム及びステアリングシステムをモニタするセンサを含むことができる。別の方法では、ネットワーク装置は、バスコントローラからの命令に呼応して特定の機能を行うためのアクチュエータを含むことができる。例えば、自動車の用途では、ネットワーク装置は、ほんの数例を挙げると、スロットル位置、アンチロック式ブレーキシステム、サスペンション、自動安全システム及びアクティブサスペンションシステムを制御するアクチュエータを含むことができる。

さらに、ネットワーク装置はオーディオ又はビデオのソースを含むことができる。この点に関して、ネットワーク装置は、場合によってはストリーミングオーディオ信号を含むオーディオ信号をネットワークバスに送るために、ラジオ受信機、カセットテーププレーヤ、コンパクトディスクプレーヤ、携帯電話受信機又は他のオーディオソースを含むことができる。これに相応して、ネットワーク装置は、オーディオ信号をネットワークバスから受信し、対応する可聴出力を供給するために、スピーカやヘッドホンジャックなどを含むことができる。同様に、ネットワーク装置は、ストリーミングビデオ信号を含むビデオ信号をネットワークバスに送るために、テレビ受信機、ビデオカセットプレーヤ又は他のビデオソースを含むことができる。このため、ネットワーク装置は、ビデオ信号を受信し、このビデオ信号に基づいて画像を表示するために、ビデオモニタなどを含むことができる。

本発明はどのような特定のプロトコル及びネットワーク構造でも、本発明から逸脱せずに使用できることも理解されたい。しかしながら、１つの好ましい実施形態では、本発明のシステム、方法、及びバスコントローラは、２００年１２月１２日に出願された「Network Device Interface for Digitally Interfacing Data Channels to a Controller Via a Network」という名称の米国特許出願第Ｓ／Ｎ０９／７３５，１４６号、及び２０００年１２月１４日に出願された「Network Controller for Digitally Controlling Remote Devices Via a Common Bus」という名称の米国特許出願第Ｓ／Ｎ０９／７３６，８７８号に記載されたプロトコル及びネットワーク構造の中で実現される。これらの特許出願は両方とも、参照することによって本願に組み込まれる。このプロトコル及びネットワーク構造は、多くの従来のディジタルネットワークに対して多くの利点を提供する。

具体的に言うと、前述したように、多くの現行のディジタルネットワークは、各ネットワーク装置に対して比較的高いレベルのプロセッサを持つことを要求するような複雑なプロトコルに従って動作する。このことは、今度は、ネットワーク装置の価格を増加させることになる。さらに、高レベルのプロトコルはバス上のメッセージにオーバーヘッドをもたらし、これにより、バス上で送信できるデータサンプルの数が著しく制限されることがある。これらのネットワークはまた一般に収集及び制御の両方に対応せず、それらは比較的短い長さに延びるネットワークに対応するに過ぎない。さらに、これらのネットワークでは一般に、ネットワーク装置用インターフェースは大きく、ネットワークデータ転送速度は遅く、及び／又はネットワーク装置の点数は少ない。その上、ディジタルネットワークを含む多くのコンピュータシステムは、時間確定的方法では動作しない。このため、これらのコンピュータシステムは、ネットワークの構成要素に対して任意の正確なタイミングで繰り返す又は解釈及び実行されるトリガ命令を予定する能力に欠けている。

従来のディジタルネットワークシステムに関するこれらの欠点に照らして、米国特許出願第Ｓ／Ｎ０９／７３５，１４６号及び米国特許出願第Ｓ／Ｎ０９／７３６，８７８号のディジタルネットワークの構造及びプロトコルは、複雑でない装置を実現できる低いレベルの命令のセットを使用する。新たに開発されたネットワークのシステム及びプロトコルはデータ転送速度を増加させることができ、ネットワークバス上で正確なタイミングのデータ収集又は他の動作を可能にするような命令構造を使用する。

本発明の１つの好ましい実施形態では、本発明の機能がこのネットワークの構造及びプロトコルの現行の命令構造に加えられる。この実施形態では、本発明のシステム、方法、及び機能は、米国特許出願第Ｓ／Ｎ０９／７３５，１４６号及び米国特許出願第Ｓ／Ｎ０９／７３６，８７８号のディジタルネットワークの構造及びプロトコルの中で実現される。具体的に言うと、後で説明する命令はプロトコルの命令と同じ構造で実現され、通信構造は同一である。重要なことは、本発明を米国特許出願第Ｓ／Ｎ０９／７３５，１４６号及び米国特許出願第Ｓ／Ｎ０９／７３６，８７８号の構造及びプロトコルと組み合わせることにより、ネットワークバス上の通信に対して時間確定的命令構造（time-deterministic command structure）が提供され、同時に所定の事象に対するネットワークバス上の非同期のトリガリングも可能にされる。

図１を参照すると、本発明を実現することができる一般化されたネットワークシステムが示されている。具体的には、図１は、ホストコンピュータすなわちバスコントローラ１２、ネットワークバス１４、及び多数のネットワーク装置１６〜２０を有する共通のマスタ／スレーブ式ネットワークシステム１０を示す。この構成では、バスコントローラは、主として、ネットワーク１０の設定及び制御を行う。さらに、個々のネットワーク装置は、バス上のネットワーク装置を一意的に定義する割り当てられた識別子又はアドレスを含む。動作に当たっては、バスコントローラは、主として、命令に従うと仮定されたネットワーク装置のアドレスに加えて、命令をネットワークバスを介してネットワーク装置に送る。命令と一緒に送られたアドレスによって指定されたネットワーク装置は、命令に関連する動作を実行し、バスコントローラ又は他のネットワーク装置のいずれかに送られるべきデータをネットワークバス上に出すことによって応答する。

バスコントローラは、一般に、オペレーション計画（命令計画と呼ばれることもある）を使用する。このオペレーション計画は、バスコントローラとネットワーク装置との間の通信を略述している。オペレーション計画はサンプリング速度及び装置の他の要求事項を考慮し、様々なネットワーク装置に対する命令及び命令についてのタイミングを列挙して、ネットワークに対して所望の動作を実行する。

前述したように、いくつかのネットワークシステムは、ネットワークシステムが命令のタイミングを制御するために使用するような所定の事象を有する処理と共に使用される。例えば、産業用のプロセス制御や機械制御などに使用されるネットワークシステムは全て、ネットワークシステム内のいくつかの動作の時間を合わせる必要があるような工程に関連した所定の事象を有する。例えば、工業工程において、温度又は液体があるレベルに到達したというような事象が工程内で発生すると、いくつかの動作を行う必要が生ずる。これらの動作には、温度及び圧力の読取りなどの各種の読取り動作が含まれるか、又はバルブを開く又は熱源を取り除くといった動作が必要とされる。さらに、機械的な制御工程では、シャフトの回転周期及びある点を通るレバーの動きなどにより、制御システムはいくつかの制御手順を変更することが必要となる。工程又は所定の事象に関係なく、本発明のシステム、方法、及びバスコントローラは、所定の事象をネットワークバスを介してモニタするために使用することができる。重要なことは、本発明のシステム、方法、及びバスコントローラがセンサに指示する非同期のトリガをバス上に作り、他のネットワーク装置が所定の事象が発生した時点をネットワークバス上に指示するために工程をモニタすることである。

実施例を示すために、図２は、自動車の中に組み込まれた図１のネットワークシステムを示す。この実施形態のネットワークシステム１０は、ネットワークバス上の通信を制御するための、ネットワークバス１４に接続されたバスコントローラ１２を含む。ネットワークシステムは、自動車に対して様々な機能を行うために、センサ、アクチュエータ、マルチメディア装置などの複数のネットワーク装置１６〜２０をさらに含む。

重要なことは、ネットワークシステム１０は、車両のエンジン３２の性能を制御するために使用される複数の第２のネットワーク装置２４〜３０をさらに含んでいることである。これらのネットワーク装置は、エンジンの温度、吸気の酸素含有量、排気などの情報を感知するセンサを含む。ネットワーク装置は、スロットル位置や空気取り入れ口などの、工程を制御するためのアクチュエータも含む。この実施形態では、車両のエンジン３２のクランクシャフト３６のＴＤＣ位置３４を、制御工程の基準点として使用する。ネットワーク装置２４〜３０に関する全て又は少なくとも大部分の制御及びデータ収集は、ＴＤＣ位置を基準にする。このため、バスコントローラが第２のネットワーク装置２４〜３０に適切に命令してエンジンの性能を制御するには、バスコントローラはクランクシャフトがいつＴＤＣ位置に来たかを知る必要がある。

この点に照らして、本発明のこの実施形態のシステムは、エンジンのクランクシャフトをモニタする１つ又は複数の第１のネットワーク装置２２をさらに含む。この第１のネットワーク装置はネットワークバスに接続され、クランクシャフトの基準点４８がＴＤＣ位置３４に到達する時点を検出するような場所に配置される。第１のネットワーク装置は、事象が発生したことを示す非同期のトリガをネットワークバス上に提供して、コントローラ及び第２のネットワーク装置がクランクシャフトと同期して動作を行うことができるように、バスコントローラによって設定される。換言すると、第１のネットワーク装置は、バスコントローラが使用するオペレーション計画によって定義されたようなネットワークバス上の通常の通信とは無関係に、事象が発生したときにネットワークバス上に信号を送るように指示される。

図３Ａは本発明の１つの実施形態によるシステムの動作を示し、図４はネットワークバス上の事象及び通信に関するタイミング図を示す。具体的に言うと、図４を参照すると、車両のクランクシャフトの回転についてのタイミングがプロットＡとして示されている。このタイミングには、クランクシャフトの基準点４８がＴＤＣ位置３２にあるときを示す事象部３８Ａ，３８Ｂ及びクランクシャフトがその回転内の別の点にいる場合を示す非事象部４０Ａ〜４０Ｃが含まれる。

図３Ａを参照して、第２のネットワーク装置２４〜３０に対する命令をクランクシャフトの回転に同期させるために、バスコントローラ１２は事象命令（ピップオンイベント命令（Pip on Event command）と呼ぶこともある）を第１のネットワーク装置２２（従来技術ではピパーと呼ぶこともある）に送信する。事象命令は第１のネットワーク装置に対して、所定の事象が発生した時点、この場合はクランクシャフトの基準点４８がＴＤＣ位置に来た時点を示すように指示する。（ステップ１００を参照のこと。）図４を参照すると、プロットＢは、バスコントローラから第１のネットワーク装置に送られた事象命令を示すデータ４２を用いたネットワークバス上の通信を示す。

第１のネットワーク装置２２は、事象命令を受信して、次の事象の発生（すなわち、図４の受信３８Ｂ）を待つように指示される。（ステップ１１０を参照のこと。）クランクシャフトがＴＤＣ位置（受信３８Ｂ）まで回転すると、第１のネットワーク装置はこの事象を感知する。（ステップ１２０を参照のこと。）第１のネットワーク装置は、一般にパルス又はメッセージを送信することによって、事象が発生したという指示４６をネットワークバス上に送る。（ステップ１３０を参照のこと。）このため、バスコントローラ１２及び第２のネットワーク装置２４〜３０は、クランクシャフトの回転と同期することができる。

図４に関して、第１のネットワーク装置はクランクシャフトが最初にＴＤＣに来たこと（事象３８Ａ）を示さなかったことに注意されたい。この理由は、第１のネットワークバスがコントローラからの事象命令４２を事象３８Ａが発生した後までに受け取らなかったためである。このことは、バスコントローラは第１のネットワーク装置に事象の発生を、選択された間隔の時間のみ又は連続的に指示するように命令することができることを示している。

前述したように、例証となる実施形態では、第２のネットワーク装置は情報を感知すること又は車両のエンジンのいくつかの状況を制御することのいずれかを行うために使用される。いくつかの実施例では、少なくともいくつかの第２のネットワーク装置が所定の事象とほぼ同時に動作することが重要である。例えば、上記の実施例では、いくつかの第２のネットワーク装置は、クランクシャフトがＴＤＣ位置にあるときのエンジンのいくつかのパラメータを測定するセンサとすることができる。この場合、第１のネットワーク装置が所定の事象が発生したことを示す時点と第２のネットワーク装置がそれらの関連する動作を実行するように命令される時点との間の時間的な遅れを減らすことが好ましい。この点に照らして、本発明の１つの実施形態では、所定の事象の前に、バスコントローラは命令（ときには、「トリガオンピップ」命令（"Trigger on Pip" command）と呼ばれる）を発行する。この命令は第１のネットワーク装置に次の事象の発生を待つように指示し、第１のネットワーク装置が所定の事象が発生したと指示したとき即座に動作を行う必要がある第２のネットワーク装置を準備させる。

具体的に言うと、図３Ｂを参照すると、この実施形態では、事象の発生時に即座に動作する必要がある第２のネットワーク装置の同期を取るために、バスコントローラ１２はトリガオンイベント命令を第１のネットワーク装置２２に送信して、この第１のネットワーク装置に所定の事象が発生したときに指示を行うように命令する。（ステップ２００を参照のこと。）トリガオンイベント命令は、事象の発生時に即座に動作することを要求する第２のネットワーク装置もトリガする。トリガオンイベント命令（トリガオンピップ命令と呼ばれることもある）は、第２のネットワーク装置に第１のネットワーク装置が事象が発生したと指示したときに、それらの関連した動作を行うようにさせる。

第１及び第２のネットワーク装置が設定された後、第１のネットワーク装置は次の事象の発生（すなわち、図４の事象３８Ｂ）を待ち、バスコントローラからトリガオンイベント命令を受け取った第２のネットワーク装置は、第１のネットワーク装置がネットワークバス上に指示を送るのを待ち受ける。クランクシャフトの基準点４８がＴＤＣ位置に回転すると（事象３８Ｂ）、第１のネットワーク装置はこの事象を感知する。（ステップ２１０を参照のこと。）第１のネットワーク装置は事象が発生したという指示４６を、通常はパルスを送ることによってネットワークバス上に提供する。（ステップ２２０を参照のこと。）第２のネットワーク装置はネットワークバス上の指示を感知して、それらの関連した動作を実行する。（ステップ２３０を参照のこと。）このため、第２のネットワーク装置は同期が取られて、関連する動作を所定の事象とほぼ同時に実行することができる（この場合、クランクシャフトはＴＤＣ位置にある）。

さらに別の実施形態では、第２のネットワーク装置は、所定の事象が発生した後の選択された遅延時間に関連する動作を実行するように構成される。この実施形態では、バスコントローラがトリガオンイベント命令に加えて選択された遅延時間を送信するか、又は選択された遅延時間は第２のネットワーク装置内に事前記憶される。この場合、第１のネットワーク装置が所定の事象が発生したことを指示した後に、第２のネットワーク装置が選択された遅延時間を待ち受けて次に動作を実行する。

前述したように、いくつかの実施例では、本発明のバスコントローラはオペレーション計画を使用して、命令をネットワークバス上のネットワーク装置に送る予定を立てる。本発明のいくつかの実施形態では、所定の事象の発生に基づいて、少なくともいくつかのネットワーク装置に対する命令の予定を立てる。例えば、第２のネットワーク装置の１つを、所定の事象が逐次発生する間に定義された時間周期（例えば、クランクシャフトの基準点がＴＤＣ位置にある間の事象のない時間４０Ａ〜４０Ｃ）の間中に多数のサンプルを取り込むセンサとすることができる。この実施形態では、オペレーション計画には、第２のネットワーク装置に測定値を取り込むように指示する命令及びタイミングが含まれる。この場合、これらの命令は事象の発生を参照して開始される。

第２のネットワーク装置をクランクシャフトに同期させるために、本発明のこの実施形態のバスコントローラは、事象が発生したという指示を受け取ると、オペレーション計画の中で列挙された命令に対するタイミングを更新する。例えば、第２のネットワーク装置が事象間の時間周期の間に８個の読取りを行うように設計される場合、オペレーション計画は第２のネットワーク装置がその読取りを行うように制御するための命令及びタイミングを含む。バスコントローラは、事象が発生した後で読取りが行なわれるように、これらの命令のタイミングを更新する。さらに、バスコントローラは、クランクシャフトの周期を求めるために事象の発生の時間（すなわち、クランクシャフトが１回転するために要する時間）を計る。この計算された時間周期を使用して、全ての読取りがクランクシャフトの周期の間に実行されるように、各読取りのタイミングを決定する。

図３Ｃを参照すると、この実施形態では、オペレーション計画を更新し第２のネットワーク装置をクランクシャフトに同期させるために、バスコントローラ１２は事象命令を第１のネットワーク装置２２に送って、第１のネットワーク装置に所定の事象が発生したときに指示を送るように命令する。（ステップ３００を参照のこと。）第１のネットワーク装置は事象命令を受け取り、事象の発生を待ち受ける。（ステップ３１０を参照のこと。）

クランクシャフトの基準点がＴＤＣ位置まで回転すると（事象３８Ｂ）、第１のネットワーク装置は事象を感知する。第１のネットワーク装置は、事象が発生したという指示４６をネットワークバス上に送る。（ステップ３２０を参照のこと。）バスコントローラがこの指示を受け取ると、バスコントローラはそのオペレーション計画を更新し、これにより、第２のネットワーク装置に送られる命令をクランクシャフトに同期させる。（ステップ３３０を参照のこと。）

前に説明したように、本発明のバスコントローラは、主として、ネットワーク装置に命令して、事象が発生した時点をネットワークバス上に指示させる。しかしながら、場合によってはバスコントローラ自身が事象命令を使用して、ネットワークバス上にトリガを作ることができる。具体的に言うと、バスコントローラは、工程内の所定の事象がネットワークバスに接続されたいくつかのネットワーク装置の同期を取るためのトリガとして使用されるような、ある内部工程を実行する。この実施形態では、バスコントローラは、所定の事象に同期しているネットワーク装置にトリガオンイベント命令を送信する。所定の事象がコントローラによって実行される内部工程内で発生すると、バスコントローラは事象が発生したことをネットワークバス上に指示し、選択された第２のネットワーク装置がそれらの関連する動作を実行する。

上記の様々な実施形態の中で説明したように、本発明はネットワークバスを介して事象をモニタし、ネットワークバス上の通信の計画を立てるためにこの事象を使用するシステム、方法及びバスコントローラを提供する。重要なことは、本発明のシステム、方法、及びバスコントローラは、事象をモニタするためにバスコントローラと第１のネットワーク装置との間に専用の配線を使用するのとは対照的に、ネットワークバスを使用することである。さらに、バスコントローラは一般にネットワークバス上の全ての通信を制御するが、本発明のシステム、方法、及びバスコントローラは、バスコントローラが通信に対して使用するオペレーション計画とは無関係に、第１のネットワーク装置に対して非同期の指示をネットワークバス上に送るように指令する。

本発明の多くの変形例及び他の実施形態は、前述した説明及び関連する図面の中で示した教義の利点を有する、本発明が属する当業者には思い浮かぶであろう。このため、本発明は開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、また変形例及び他の実施形態は添付した特許請求の範囲の中に含まれるものとすることは理解されよう。本願の中で特定の用語が使用されるが、それらの用語は一般的であり説明のためのみに使用されたものであり、本発明の範囲を限定する目的で使用したのではない。

本発明のシステム、方法、及びバスコントローラが実現される一般的なネットワークシステムのブロック図である。 本発明のシステム、方法、及びバスコントローラが実現されるネットワークシステムのブロック図である。この図では、ネットワークシステムは自動車の中にあり、本発明の１つの実施形態に基づいて、ネットワークシステムの一部は自動車内の工程を制御するために使用される。 本発明の１つの実施形態に従い、事象の発生に基づいてネットワークバス上に非同期の事象トリガの作成を説明する動作上のブロック図である。 本発明の１つの実施形態に基づいて、ネットワークバス上に非同期の事象トリガの作成を説明し、事象が発生した場合に動作を実行するための動作上のブロック図である。 本発明の１つの実施形態に基づいて、ネットワークバス上に非同期の事象トリガの作成を説明し、ネットワークバス上の通信を制御するために使用されるオペレーション計画を更新するための動作上のブロック図である。 本発明の１つの実施形態に基づいて、事象が発生する時点をモニタし指示するための、所定の事象の発生についてのタイミング及びネットワークシステム内の信号トラフィック（signal traffic）を示す図である。

Claims (22)

1. 所定の事象をネットワークバスを介してモニタするシステムであって、
   前記ネットワークバス上の通信を制御するために、前記ネットワークバスと電気通信するバスコントローラと、
   前記所定の事象が発生したことを示すために前記ネットワークバスと電気通信する少なくとも１つの第１のネットワーク装置と、
   前記所定の事象が発生した時点に基づいて関連する動作を実行する少なくとも１つの第２のネットワーク装置と、
   を備え
   前記バスコントローラは、前記所定の事象が発生した時点をネットワークバス上に示すように前記第１のネットワーク装置に対して命令する命令を前記ネットワークバスを介して送信し、前記第１のネットワーク装置は、前記事象の発生を判断した時点で前記ネットワークバス上に指示を送信し、前記命令は、前記指示に基づいて前記第２のネットワーク装置が前記関連する動作を行うように前記第２のネットワーク装置に対してさらに命令することを特徴とするシステム。
2. 前記バスコントローラは、前記第１のネットワーク装置が前記所定の事象が発生したことを前記ネットワークバス上に示した時点で前記第２のネットワーク装置が前記関連する動作を実行するように該第２のネットワーク装置に対して命令することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記バスコントローラは、前記第１のネットワーク装置が前記所定の事象が発生したことを前記ネットワークバス上に示した時点から選択された遅延時間が経過した後に前記第２のネットワーク装置が前記関連する動作を実行するように該第２のネットワーク装置に対して命令することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
4. 前記第２のネットワーク装置は、前記第１のネットワーク装置が前記所定の事象が発生したことを前記ネットワークバス上に示してから選択された遅延時間が経過した後に前記関連する動作を実行することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
5. 前記バスコントローラが、前記第２のネットワーク装置に送られる命令及び前記命令を送るタイミングの概要が記述されているオペレーション計画に基づいて前記第２のネットワーク装置と通信し、前記バスコントローラが前記第１のネットワーク装置から前記所定の事象が発生したという指示を受け取ると、前記バスコントローラは前記命令を前記第２のネットワーク装置に送るタイミングが前記所定の事象が発生する時点に基づくように前記オペレーション計画を更新することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
6. 前記所定の事象が周期的に発生し、前記オペレーション計画は、前記バスコントローラが前記所定の事象が逐次的に発生する間に定義された指定の時間周期で関連する動作を実行するように前記第２のネットワーク装置に対して命令するために使用する命令及びタイミングを含み、前記バスコントローラが前記第１のネットワーク装置から前記所定の事象が発生したという指示を受け取ると、前記バスコントローラは前記命令を前記第２のネットワーク装置に送るタイミングが前記所定の事象が発生する時点に基づくように前記オペレーション計画を更新することを特徴とする請求項５に記載のシステム。
7. 前記バスコントローラは、前記ネットワークバス上の全ての通信の概要が記述されているオペレーション計画に基づいて全てのネットワーク装置と通信し、前記所定の事象が発生すると前記第１のネットワーク装置が前記オペレーション計画とは無関係に前記ネットワークバス上に指示を送信することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
8. 前記第１のネットワーク装置が、前記所定の事象が発生するとパルス及びメッセージの少なくとも１つを前記ネットワークバス上に送信することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
9. 所定の事象をネットワークバスを介してモニタする方法であって、
   前記ネットワークバス上の通信を制御するために、前記ネットワークバスと電気通信するバスコントローラを設けるステップと、
   前記所定の事象が発生したことを示すために前記ネットワークバスと電気通信する少なくとも１つの第１のネットワーク装置を設けるステップと、
   前記所定の事象が発生した時点に基づいて関連する動作を実行する少なくとも１つの第２のネットワーク装置を設けるステップと、
   前記バスコントローラが、前記所定の事象が発生した時点をネットワークバス上に示すように前記第１のネットワーク装置に対して命令する命令を前記ネットワークバスを介して送信するステップと、
   前記第１のネットワーク装置が、前記事象の発生を判断した時点で前記ネットワークバス上に指示を送信するステップと、を含み、
   前記命令を送信するステップは、前記指示に基づいて前記第２のネットワーク装置が前記関連する動作を行うように前記第２のネットワーク装置に対してさらに命令するステップを含むことを特徴とする方法。
10. 前記命令を送信するステップは、前記第１のネットワーク装置が前記所定の事象が発生したことを前記ネットワークバス上に示した時点で前記第２のネットワーク装置が前記関連する動作を実行するように該第２のネットワーク装置に対して命令するステップを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記命令を送信するステップは、前記第１のネットワーク装置が前記所定の事象が発生したことを前記ネットワークバス上に示した時点から選択された遅延時間が経過した後に前記第２のネットワーク装置が前記関連する動作を実行するように該第２のネットワーク装置に対して命令するステップを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
12. 前記第２のネットワーク装置は、前記第１のネットワーク装置が前記所定の事象が発生したことを前記ネットワークバス上に示してから選択された遅延時間が経過した後に前記関連する動作を実行することを特徴とする請求項９に記載の方法。
13. 前記命令を送信するステップは、前記第２のネットワーク装置に送られる命令及び前記命令を送るタイミングの概要が記述されているオペレーション計画に基づいて前記命令を第２のネットワーク装置に送信するステップを含み、
    前記第１のネットワーク装置が前記指示を送信したときに、前記命令を前記第２のネットワーク装置に送るタイミングが前記所定の事象が発生する時点に基づくように前記オペレーション計画を更新するステップをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
14. 前記所定の事象が周期的に発生し、前記オペレーション計画は、前記命令を前記第２のネットワーク装置に送信して、前記所定の事象が逐次的に発生する間に定義された周期の間の指定された時間に関連する動作を実行させるために使用する命令及びタイミングを含み、前記第１のネットワーク装置が前記指示を送信したときに、前記命令を前記第２のネットワーク装置に送るタイミングが前記所定の事象が発生する時点に基づくように前記オペレーション計画を更新することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記命令を送信するステップは、前記ネットワークバス上の全ての通信の概要が記述されているオペレーション計画に基づいて命令を前記第２のネットワーク装置に送信するステップを含み、前記指示を送信するステップは、前記オペレーション計画とは無関係に前記ネットワークバス上に指示を送るステップを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
16. 前記指示を送信するステップは、前記所定の事象が発生したときにパルス及びメッセージの少なくとも１つを前記ネットワークバス上に送るステップを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
17. 所定の事象をネットワークバスを介してモニタするバスコントローラであって、
    前記ネットワークバスと電気通信して前記ネットワークバス上の通信を制御し、
    前記ネットワークバスを介して前記ネットワークバスに接続された少なくとも１つの第１のネットワーク装置に、前記所定の事象が発生した時点を前記第１のネットワーク装置が前記ネットワークバス上に指示するように命令する命令を送信することができ、
    前記所定の事象が発生したという前記第１のネットワーク装置からの指示を受け取ることができ、
    前記命令は、前記所定の事象が発生したと前記第１のネットワーク装置が示したときに第２のネットワーク装置が関連する動作を実行するように該第２のネットワーク装置に対してさらに命令する
    ことを特徴とするバスコントローラ。
18. 前記第２のネットワーク装置に送られる命令及び前記命令を送るタイミングの概要が記述されているオペレーション計画に基づいて前記第２のネットワーク装置と通信し、前記所定の事象が発生したという指示を前記第１のネットワーク装置から受け取ったときに、前記命令を前記第２のネットワーク装置に送るタイミングが前記所定の事象が発生する時点に基づくように前記オペレーション計画を更新することを特徴とする請求項１７に記載のバスコントローラ。
19. 前記所定の事象が周期的に発生し、前記オペレーション計画は、前記所定の事象が逐次的に発生する間に定義された周期の間の指定された時間に関連する動作を実行するように前記第２のネットワーク装置に対して命令するために使用する命令及びタイミングを含み、前記所定の事象が発生したという指示を前記第１のネットワーク装置から受け取ると、前記命令を前記第２のネットワーク装置に送るタイミングが前記所定の事象が発生する時点に基づくように、前記オペレーション計画を更新することを特徴とする請求項１８に記載のバスコントローラ。
20. ネットワークシステム内で所定の事象をモニタするシステムであって、
    前記ネットワークシステム内で全ての通信を行うためのネットワークバスと、
    前記ネットワークバス上の通信を制御するために、前記ネットワークバスと電気通信するバスコントローラと、
    前記所定の事象が発生したことを示すために前記ネットワークバスと電気通信する少なくとも１つの第１のネットワーク装置と、
    前記所定の事象が発生した時点に基づいて関連する動作を実行する少なくとも１つの第２のネットワーク装置と、
    を備え、
    前記バスコントローラが、前記所定の事象が発生した時点を示すように前記第１のネットワーク装置に対して命令する命令を前記ネットワークバスを介して送信し、前記第１のネットワーク装置が前記事象が発生したと判断すると前記ネットワークバス上に指示を送信し、前記命令は、前記所定の事象が発生したと前記第１のネットワーク装置が示したと きに前記関連する動作を実行するように前記第２のネットワーク装置に対してさらに命令し、前記第２のネットワーク装置が前記所定の事象が発生した時点に基づいて前記関連する動作を実行する、ことを特徴とするシステム。
21. 前記バスコントローラは、前記第２のネットワーク装置に送られる命令及び前記命令を送るタイミングの概要が記述されているオペレーション計画に基づいて前記第２のネットワーク装置と通信し、前記バスコントローラが前記所定の事象が発生したという指示を前記第１のネットワーク装置から受け取ったときに、前記バスコントローラが命令を前記第２のネットワーク装置に送るタイミングが前記所定の事象が発生する時点に基づくように前記オペレーション計画を更新することを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
22. 前記所定の事象が周期的に発生し、前記オペレーション計画は、前記所定の事象が逐次的に発生する間に定義された周期の間の指定された時間に関連する動作を実行するように前記バスコントローラが前記第２のネットワーク装置に対して命令するために使用する命令及びタイミングを含み、前記バスコントローラが前記所定の事象が発生したという指示を前記第１のネットワーク装置から受け取ると、前記バスコントローラは命令を前記第２のネットワーク装置に送るタイミングが前記所定の事象が発生した時点に基づくように、前記オペレーション計画を更新することを特徴とする請求項２１に記載のシステム。

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