JP3826178B2 - 通信プロトコル管理用のコントローラ／コントロールドプロセッサ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、情報伝送ラインに沿って配置されており、制御機械と被制御機械とに機能上分けることが可能な機械のネットワークにおいて、通信プロトコル管理を専門に行うためのプロセッサに関するものである。
本発明は、限定的ではないが、特に、ホームオートメーションとも呼ばれる家庭用設備のコンピュータ化された管理の分野に有効に適用できる。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータ化されたホームオートメーションネットワークは、一般に、情報伝送ライン（例えば幹線（配電系）、同軸ケーブル、ツイストペア、赤外線等）上に配置された複数の機械を備えている。これらの機械は、民生機器、例えばテレビ、冷蔵庫、洗濯機、暖房装置等、あるいはセンサー類（例えば温度センサ）または、他の機械の動作に関する命令または情報を受けるように構成された１つ以上のコントロールステーションである。これらの命令は、例えば、ユーザからのオン命令またはオフ命令である。そしてコントロールステーションが、設備内の別の機械に、運転の所望な変更を行うために使用されるメッセージの形の命令を送る。例えば、温度センサから情報を受け取った後、コントロールステーションは、この情報をユーザによって指示された値と比較して、必要であれば、比較結果に応じて、暖房装置に対して、オン命令またはオフ命令、または加熱速度を上げ下げするための命令を送る。
【０００３】
ホームオートメーションネットワークにおいては、機能上、機械を制御機械と被制御機械に分けることが可能である。制御機械は、１つ以上の機械から情報を受け、これらの１つ以上の機械に対して、例えば機械の運転モードを変更するための命令信号（制御信号）を送り出すことができる。被制御機械は、状態に関する情報（室温など）だけを送り出すことが可能で、他の機械の動作を自律的に変更するための命令信号（例えば、設備内のエネルギー管理に関する全般的な意味において暖房装置の加熱速度を変更するための制御信号）を送り出すことはできない。一般的に、被制御機械は、民生機器またはセンサ類であって、一方、制御機械は、ユーザによって与えられる命令に従って、ホームオートメーションネットワークの管理（被制御機械を特定の用途または一般的な用途に充てるという意味における管理）を専門に行う機械である。
【０００４】
ここで対象となる分野は、現場であるいは遠隔操作によってプログラム可能な特別な手段を備えて、交換される情報の伝送、受信およびデコーディングを管理できるようになされている機械の間で情報が交換される、コンピュータ化されたホームオートメーションネットワークの分野である。通常、これは、１つ以上のプロセッサと、このプロセッサを実行するための１つ以上のプログラムを内蔵した１つ以上のメモリとを有する回路によって行われる。
【０００５】
この種のプロセッサは、機能の異なる２種類のプログラム、すなわち、ネットワーク管理プログラムと、対象となる機械とその動作に応じたアプリケーションプログラムとを実行する。通常、ネットワーク管理プログラムは、制御機械ならびに被制御機械のためにネットワーク上で受信または伝送されるべきメッセージの認識および整形に関するプログラムである。従って、それらは、プロトコル関連タスク（ネットワーク上の機械によって使用される交換プロトコルに関するタスク）、例えばビットのエンコードまたはデコード、エラー訂正コードの計算、衝突管理など、交換されるメッセージのフォーマット構造に関係するタスクを実行するために使用される。アプリケーションプログラムは、一般に、交換された情報の使用に関するものである。アプリケーションプログラムは、それらを実行する機械に依存するもので、従って、これらの機械の個々の機能的側面に関するものである。
【０００６】
プログラムの開発の観点から言えば、ネットワーク管理プログラムは、ネットワークの機械において使用されるであろうプロセッサを製造するプロセッサメーカにとって特に興味の対象となるものであり、一方、アプリケーションプログラムは、製品のカスタマイジングを可能にするものであり、これらのプロセッサを製品中に組み込むアウトフィッタ（機械メーカー）にとって特に興味の対象となる。
【０００７】
機械メーカの開発業務を促進するために、通信ネットワークの意味合いにおいて、プロセッサメーカは、プロトコル関連タスクの管理のみに使用されるものではなく、ホームオートメーションネットワーク管理にも具体的に使用できるネットワーク管理プログラムの統合に向かいつつある。
実際に、それぞれの種類の民生機器は、機械間で同一の機能を提供する。例えば、洗濯機は、或る数のアプリケーション型の洗濯プログラムによって特徴付けられ、各プログラムは洗濯時間、温度などによって定義される。従って、ホームオートメーションネットワークでは、或る種類の機械を製造した機械メーカがいずれの業者であっても、この機械は、競合するメーカから発売されている同じ種類の機械と同一の運転プロセスを実行することが要求される。従って、同一種類の異なる機械に共通の変数を定義することができる。例えば洗濯機の場合には洗濯時間および温度などの共通の変数を定義することができる。
【０００８】
このような観点に立って商業的見地から言えば、プロセッサメーカは、自社の製品の予想される用途に向けた、そして運転モード命令またはホームオートメーション設備を個々にあるいは包括的に管理する方法に実際に関係した、ネットーワーク管理プログラムを提案する理由が十分にある。
例えば、プロセッサメーカは、機械メーカが洗濯時間に関する情報をコントロールステーションに送ったならば、この情報がこのコントロールステーションによってそのように認識されることを確信できるような方法で、洗濯時間や温度などの変数があらかじめ定義される管理プログラムを提供することができるであろう。
【０００９】
同様に、ネットワークの観点から見れば、プロセッサメーカは、（機械が通信ネットワークに接続されている場合、コントロールステーションによる管理を要求するメッセージを通信ネットワークに送り出すことによって）使用される機械の種類を認識することを可能にするような交換プロトコルに従った通信プログラムを内蔵する製品を提案することが有利であろう。
別々の管理プログラムによって差別化されたプロセッサの数を最小限とするために、プロセッサメーカは、各種のアプリケーション（照明、暖房などの管理）を実行することの可能な制御用プロセッサ（コントローラプロセッサ）あるいは被制御型プロセッサ（コントロールドプロセッサ）を提案している。機械メーカは、例えば、暖房コントロールステーション内に装備するためには制御型プロセッサを選択し、このプロセッサのプログラミングは、簡単に言って、この機械が暖房設備に関係することを示すというものになろう。
【００１０】
現在のところ、プロセッサの値段を抑えるために、コントローラプロセッサまたはコントロールドプロセッサが使用されている。被制御機械は、機械のネットワークの管理という意味において、制御メッセージまたは命令を送り出すように構成されていないので、被制御機械のメモリには、例えばコントロールステーションから送られてきた情報を記憶することを必要とするプログラム、または、ネットワーク内にある機能的に同じ種類に属する別の機械のアドレスを組み込む必要はない。結果的に、実際上、これは、被制御機械用のプロセッサに付属するメモリのサイズは、制御機械用のメモリのサイズよりも小さいことを意味する。従って、経済的に見て、開発中のプロセッサが、被制御機械用であるか制御機械用であるか、機械の種類の区別を行うことが望ましい。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これには２つの欠点があることが判った。
まず第１に、交換プロトコルの広汎な使用を促進するために、１つの種類のネットワーク内で動作するように構成された機械間で、これらの機械のメーカとは独立して、相互の動作性能および適合性を確保するために規格化に向けた努力がなされてきた。従って、制御機械と被制御機械とを区別することは、（実際上、制御機械と被制御機械とを区別するのはメモリの内容だけであるので、究極的には互いに相当に似たものとなる）プロセッサに対して２つの認証操作（規格に準じていることの確認）を、プロセッサのメーカが実行することが必要となる。
【００１２】
第２に、制御機械と被制御機械とに差別化されたプロセッサのメーカは、そのアウトプットを最適化することができない。なぜならば、制御機械用のプロセッサおよび被制御機械用のプロセッサに対して機械メーカから見込まれる注文の数を正確に知ることができないからである。
【００１３】
そこで、本発明は、差別化は機械メーカに任せて、制御型アプリケーションに適した機能と被制御型アプリケーションに適した機能とを統合する１種類のプロセッサを開発することを提案するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明によるならば、情報伝送ラインに沿って配置された複数の機械を含むネットワークに含まれる機械に組み込まれるように構成されたプロセッサであって、当該プロセッサは、当該機械と上記ネットワークとの間の通信を管理するように構成されており、上記機械が、機能上、制御機械と被制御機械とに区別されており、上記プロセッサは、付属するプログラムメモリに含まれているプログラムを実行し、これらのプログラムが、機能上、上記ネットワーク上で交換される情報の送信又は受信に関するネットワーク管理プログラムと、上記した交換された情報の使用に関するアプリケーションプログラムとを含んでおり、
上記ネットワーク管理プログラムが、当該機械が制御機械であるか被制御機械であるかによって常に異なり、
上記プログラムメモリが、制御機械のためのネットワーク管理プログラムと被制御機械のためのネットワーク管理プログラムとを備えており、
上記プロセッサが、上記制御機械のためのネットワーク管理プログラムと上記被制御機械のためのネットワーク管理プログラムと何れか一方を選択的に実行するための選択手段を備えている
ことを特徴とするプロセッサが提供される。
以下、例として挙げる図面を参照して行う説明によって、本発明の内容および製造方法が明らかに理解されよう。
【００１５】
【実施例】
図１は、情報伝送媒体（この場合は搬送電流による通信を行う幹線ＣＰ）上に配置された複数の機械ＳＣ、10、20を有するホームオートメーション設備におけるデータ伝送システムを示した概略図である。各種機械間のデータの伝送は、配電回路を通してのみ行われる。情報を流すための専用の伝送ラインが用意されるならば、そのような伝送ラインも同様にこの目的のために使用可能である。各種の媒体（幹線、無線周波数波、赤外線、同軸ケーブルなど）を使用し、これらの各種媒体間を結ぶ中継器を備えたシステムを作製することも可能である。
【００１６】
コントロールステーションＳＣおよび機械10、20で構成される機械は、データ送信および受信が可能であって、このデータは、２つの周波数の変調によって伝送される。２進情報『０』および『１』は、例えば、第１の変調周波数132kHzおよび第２の変調周波数133kHzそれぞれの存在によって表される。
図２は、コントロールステーションＳＣの全体構造を示す。
このコントロールステーションは、設備全体を管理するための制御信号または命令を送出し、信号を受けてその信号を処理するための処理回路を備えているのが好ましい。この処理回路は、自分自身の動作プログラムを備えており、このプログラムは例えば、制御キーボードおよび制御スクリーンを備えたパネルＭＣを介してユーザによって制御される。処理回路がパーソナルマイクロコンピュータによって制御され、ユーザがマイクロコンピータのオペレーティングプログラムを望ましい形に規定できるようにすることも可能である。
【００１７】
マイクロプロセッサＭＰ、そのプログラムメモリＭＥＭおよびその作業メモリＭＥＭ’に加えて、処理回路は、幹線上を伝送されるべき信号を発生させるために必要な手段を備えている。これらの手段は、局部搬送周波数を発生させるための発振器ＯＳＣを備えているのが好ましい。発振器ＯＳＣの出力は変調器／復調器ＭＯＤＥＭを介して増幅器ＡＭＰに印加されて、増幅器ＡＭＰの出力は変成器ＴＲの第２の巻線に印加されており、この変成器ＴＲの第１の巻線は幹線に接続されている。
幹線から送られてくるコントロールステーションＳＣ宛に構成された情報は変成器ＴＲに到着する。これら情報は、幹線上に２進数情報『０』または『１』が存在することを検出するために使用されるフィルタＦＬＴに伝送される。このフィルタの出力はＭＯＤＥＭに接続されて波型整形される。この処理回路の出力はプロセッサＭＰに接続されている。かくして、ネットワークを介して設備内の他の機械から送られてくる信号は、復調されて、プロセッサＭＰによって使用可能な２進パルス列に変換される。
【００１８】
図３は、機械10と20の全体構造を示している。これらの構造は事実上図２に示したものと同一であるが、機械10と20はキーボードおよびスクリーンによって制御されるものではない。
１つの例によれば、機械10は温度センサであって、機械20は暖房装置であり、コントロールステーションＳＣがホームオートメーション設備の暖房を制御するように構成されているとすることができる。
【００１９】
つまり、機械10は、プログラムメモリＭＥＭ１と作業メモリＭＥＭ’１を有するマイクロプロセッサＭＰ１を備えている。このマイクロプロセッサは、第１に、コントロールステーションＳＣから幹線を介して送られてくる信号による制御下に所定の動作を行うことができ（これら所定の動作はプログラムメモリＭＥＭ１に含まれている）、第２に、変換器ＣＡＮを介して温度センサＣＡＰより送られてくる情報を作業メモリＭＥＭ’１に記憶することができる。この機械10は更に、変成器ＴＲ１を備え、この変成器を介して、データが、ネットワークに伝送される、あるいはデータネットワークより受信される。機械10は更に、これらデータを、プロセッサによって使用可能な形に変換するのに必要な変調手段、フィルタ手段および復調手段を備えており、これらの手段は、コントロールステーションＳＣの処理回路内の手段と同様なＯＳＣ１、ＭＯＤＥＭ１、ＡＭＰ１、ＦＬＴ１である。
【００２０】
機械20は、プログラムメモリＭＥＭ２と作業メモリＭＥＭ’２を有するプロセッサＭＰ２を備えている。この機械20は従って、例えば、変換器ＣＮＡを介して抵抗（電気暖房装置）の可変電源に制御信号を送ることができる。この機械20はさらに、変成器ＴＲ２を備えており、この変成器を介して、データが、ネットワークに伝送される、あるいはデータネットワークより受信される。機械20はさらに、これらの信号を、プロセッサによって使用可能な形に保つために必要な変調手段、フィルタ手段および復調手段を備えており、これらの手段は、コントロールステーションＳＣの処理回路内の手段と同様なＯＳＣ２、ＭＯＤＥＭ２、ＡＭＰ２、ＦＬＴ２である。
【００２１】
図４は、ネットワーク上に機械から伝送されるメッセージの全体構造を示している。図示のメッセージは、特にプレアンブルＰＲ、ヘッダＨＤＲ、メッセージの送り主のアドレスと送り先のアドレスを含むアドレス領域ＡＤＤ、データ領域ＤＡＴＡおよび、場合によっては、（送り主が、送り出されたメッセージに対して肯定応答メッセージを受けることを希望するか否かを示す領域）肯定応答領域ＡＣＫを有する。
機械ＳＣ、10、20のプロセッサに付属するメモリに関しては、プログラムメモリと作業メモリとの間で区別されている。当然、これらのメモリは、物理的に同一のメモリであってもよく、その場合プログラムメモリと作業メモリとの違いは別々に決定されるアドレス領域によって表される。
【００２２】
プログラムメモリは、ネットワーク管理プログラム（Ｇ、Ｇ１、Ｇ２）とアプリケーションプログラム（ＡＰ、ＡＰ１、ＡＰ２）とに機能上区別できるプログラムを含んでいる。
実際には、ネットワーク管理プログラムは、マスクメモリ、つまり機械メーカがアクセスできないメモリに含まれており、交換プロトコルとの適合を永続的に確実とし、ネットワークに接続されて互いに通信し合わなければならない機械によってネットワーク内で行われる各種の装置の動作を（おそらくは基準を設けることによって）調和させる。
これに対して、アプリケーションプログラムは、機械メーカによってプログラムされ、更新されることができるようにプログラミングモードでアクセス可能なメモリゾーンに含まれているのが有利であることは当然明らかである。
【００２３】
上記の例では、機械ＳＣ、10および20のプロセッサはそれぞれ選択ピンＣＲ／ＣＥを備えている。このピンは機械の種類（制御機械であるか被制御機械であるか）を表す信号を受けるように構成されている。一般的にプロセッサは全て、正の電源電圧Ｖccおよびグランド電圧Ｖssを受けるための２つの電源ピン(supply pin)を備えているので、例えば、それらの電源ピンのいずれか一方にピンＣＲ／ＣＥを接続することによって機械の種類を区別することが可能である。上記の実施例では、ピンＣＲ／ＣＥが電圧Ｖssを受ければそれは被制御機械であって、電圧Ｖccを受けるならば、それは制御機械である。電源がオンにされると、機械ＳＣまたは10または20のプロセッサがこのピンの状態を読み取ってその種類を決定する。アプリケーションプログラム（ＡＰ、ＡＰ１、ＡＰ２）を含むメモリの空間を別に確保して、機械メーカがこの情報を記録し、電源がオンになされた時点でこの情報が読み取られるようにすることも可能である。
後者の方法は、機械の種類に関する情報を受けるための専用のピンを必要とせず、従ってその機械に内蔵されるプロセッサが必要とする空間の量が小さくてすむという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （配電用）幹線に沿って配置されたコントロールステーション（制御機械）と数個の機械（被制御機械）との間でデータを伝送するためのシステムを備えた設備を示す図。
【図２】 図１のコントロールステーションを示す図。
【図３】 図１の被制御機械を示す概略図。
【図４】 図１の設備内の各機械間を伝送されるメッセージの一般的な構成を示す図。
【符号の説明】
ＣＰ 幹線
10、20 機械
ＭＰ、ＭＰ１、ＭＰ２ マイクロプロセッサ
ＭＣ パネル
ＡＭＰ ＡＭＰ１ ＡＭＰ２ 増幅器
ＭＯＤＥＭ ＭＯＤＥＭ１ ＭＯＤＥＭ２ 変調器／復調器
ＴＲ、ＴＲ１、ＴＲ２ 変成器
ＳＣ コントロールステーション
ＯＳＣ、ＯＳＣ１、ＯＳＣ２ 発振器
ＦＬＴ、ＦＬＴ１、ＦＬＴ２ フィルタ
ＭＥＭ、ＭＥＭ１、ＭＥＭ２ プログラムメモリ
ＭＥＭ’、ＭＥＭ’１、ＭＥＭ’２ 作業メモリ
ＣＡＰ 温度センサ
ＣＡＮ ＣＮＡ 変換器
ＰＲ プレアンブル
ＨＤＲ ヘッダ
ＡＤＤ アドレスゾーン
ＤＡＴＡ データゾーン
ＡＣＫ 肯定応答キャラクタゾーン
ＣＲ／ＣＥ 選択ピン
Ｇ、Ｇ１、Ｇ２ ネットワーク管理プログラム
ＡＰ、ＡＰ１、ＡＰ２ アプリケーションプログラム

Claims (7)

1. 情報伝送ラインに沿って配置された複数の機械を含むネットワークに含まれる機械に組み込まれるように構成されたプロセッサであって、当該プロセッサは、当該機械と上記ネットワークとの間の通信を管理するように構成されており、上記機械が、機能上、制御機械と被制御機械とに区別されており、上記プロセッサは、付属するプログラムメモリに含まれているプログラムを実行し、これらのプログラムが、機能上、上記ネットワーク上で交換される情報の送信又は受信に関するネットワーク管理プログラムと、上記した交換された情報の使用に関するアプリケーションプログラムとを含んでおり、
   上記ネットワーク管理プログラムが、当該機械が制御機械であるか被制御機械であるかによって常に異なり、
   上記プログラムメモリが、制御機械のためのネットワーク管理プログラムと被制御機械のためのネットワーク管理プログラムとを備えており、
   上記プロセッサが、上記制御機械のためのネットワーク管理プログラムと上記被制御機械のためのネットワーク管理プログラムとの何れか一方を選択的に実行するための選択手段を備えていることを特徴とするプロセッサ。
2. 上記ネットワーク管理プログラムが消去不可能な状態で上記プログラムメモリ内に記録されていることを特徴とする請求項１に記載のプロセッサ。
3. 上記アプリケーションプログラムが、メモリ内の、書き込みモードでアクセス可能な部分に記録されていることを特徴とする請求項１〜２のいずれか一項に記載のプロセッサ。
4. 上記被制御機械の１つは、状態に関する情報を送り出すことが可能であり、上記制御機械は、１つ以上の被制御機械の運転モードを変更するための当該１つ以上の被制御機械の状態を変更するための制御信号を送ることが可能であり、且つ、上記制御機械は、上記１つ以上の被制御機械より送られてくる情報を記憶する手段を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロセッサ。
5. 当該プロセッサが組み込まれている機械が制御機械か又は被制御機械かどうかを表す信号を受けるための選択ピンを備えており、上記プロセッサが、上記選択ピンの状態を読み取って、当該機械が制御機械か又は被制御機械かどうかを決定して、上記制御機械のためのネットワーク管理プログラムと上記被制御機械のためのネットワーク管理プログラムと何れか一方を選択的に実行することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のプロセッサ。
6. 機械が制御機械か又は被制御機械かどうかを表す情報を記憶するために、上記プログラムメモリの空間が確保されており、上記プロセッサが、上記情報を読み取って、当該機械が制御機械か又は被制御機械かどうかを決定して、上記制御機械のためのネットワーク管理プログラムと上記被制御機械のためのネットワーク管理プログラムと何れか一方を選択的に実行するいることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のプロセッサ。
7. 上記ネットワークがコンピュータ化されたホームオートメーションネットワークである請求項１〜６のいずれか一項に記載のプロセッサ。

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