JP4705103B2 - インターフェイスモジュール - Google Patents

Description

本発明は、独立請求項の上位概念に記載の、集積された構成素子を有するインターフェイスモジュールに基づいている。

この種のインターフェイスモジュールは、種々の適用において使用される。１つの可能性は、たとえば制御装置のメモリモジュールを、集積された構成素子を有するこの種のインターフェイスモジュールによって代用することである。その場合に、本来のメモリモジュール、たとえばＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＲＡＭなどが代替メモリを有するインターフェイスモジュールによって、すなわちエミュレータテストプローブ（Ｅｍｕｌａｔｏｒ Ｔａｓｔｋｏｐｆ：ＥＴＫ）によって、代用される。この種のインターフェイスモジュールは、メモリインターフェイスと称することもできる。このメモリインターフェイスによって、ソフトウェアツールを用いて外部の機器、ツール計算機（たとえばＰＣ）を介して制御装置のメモリデータにアクセスし、制御装置における測定およびアプリケーション適用を実施することが可能である。

そしてまた、この、集積された構成素子を備えたインターフェイスモジュールによって、制御装置自体のマイクロコントローラを代用することもでき、その場合に構成素子はマイクロコントローラとなる。従って以下においては、集積された構成素子を有するインターフェイスモジュールは、マイクロコントローラインターフェイスと称される。しかしこの名称は、上の説明が証明するように、使用に関する限定と理解すべきではない。

マイクロコントローラインターフェイスは、ソフトウェアツールにマイクロコントローラ（ＭＣＵ）の信号にアクセスすることを可能にする、特別な装置である。その場合にマイクロコントローラは、使用場所（たとえば自動車のエンジンルーム内の制御装置内）に組み込まれ、その場合に通常は、制御装置プリント回路基板または導体プリント回路基板上に取り付けられている。ソフトウェアツールは、外部の計算機、ツール計算機（たとえばＰＣ）上で実施される。この構造によって、種々の処理を実施することができる。
−測定と調節（Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ＆ Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）
−バイパス適用（Ｒａｐｉｄ−Ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ）
−エラー除去と機能および／またはエラー追求（Ｄｅｂｕｇｇｉｎｇ ａｎｄ Ｔｒａｃｉｎｇ）

その場合に従来技術は、制御装置プリント回路基板とマイクロコントローラとの間に組み込まれている、プリント回路の使用である。そのために、マイクロコントローラがシリーズ制御装置から取り外されて、アダプタによって代用される。このアダプタ上に、標準ハウジング内にプロトコル変換に必要な電子モジュール、ソフトウェアツールまたはソフトウェア計算機（プラグまたはケーブル）のためのアクセスおよびマイクロコントローラを有する、マイクロコントローラインターフェイスが取り付けられる。この構造と付加的な電子構成部品によって、マイクロコントローラインターフェイスの、従ってインターフェイスモジュールの底面が、マイクロコントローラ自体の面よりもずっと大きくなる。

これが、欠点となる。というのは、制御装置プリント回路基板上でインターフェイスモジュールの、従ってマイクロコントローラインターフェイスの下に、高い構成部品を設けることが許されないからである。さらに、インターフェイスモジュールが導体プリント回路基板面またはプリント回路基板底面を越えて一方の側または複数の側へ突出しないように注意しなければならない。ツールメーカーと制御装置メーカーは、それぞれの製品の機械的寸法に関して正確に調整し合わなければならない。これは困難である。というのは、特に制御装置開発の初期段階においては、構成部品配置が著しく変化する可能性があるからである。それにもかかわらず、インターフェイスモジュール開発またはインターフェイス開発は、できる限り早期に開始されなければならない。というのは、マイクロコントローラインターフェイスが制御装置と同時に提供できなければならないからである。

他の欠点は、モノリス状の組立て形態である。集積された構成素子を有するインターフェイスモジュール全体は、組込み場所への適合およびツール計算機へ伝達するための信号の適合によって、プリント回路内に分離不可能に実現されている。しかし、組込み場所への適合は、機械的な組込み形状とマイクロコントローラのタイプに依存し、信号の適合は実施される処理に依存する。測定し、かつ調節する際に、たとえばデバッギングの場合とは異なるマイクロコントローラ機能およびインターフェイスにアクセスしなければならない。それによって、多数のインターフェイスモジュール変形例またはインターフェイス変形例が生じ、それらは製造と管理が煩雑である。

すなわち、従来技術はどの観点においても最適な結果を提供できないことが明らかにされた。従って課題は、一方で、組込み場所に関して高い柔軟性を有し、他方では変形例の数を制限することができる、インターフェイスモジュールを提供することである。

［発明の利点］
本発明は、プリント回路基板上の構成素子を代用するための、集積された構成素子を有するインターフェイスモジュールに基づいており、その場合にインターフェイスモジュールの下側に、接続接点がプリント回路基板上の構成素子の接触のために設けられているように形成されており、その場合にインターフェイスモジュールは、好ましくはベースモジュールとしての適応部分と、ツールアクセスモジュールとしてのプロトコル変換器部分に分割されている。

好ましくは、集積された構成素子（１）がベースモジュール内にチップスケールパッケージ技術で集積されており、それによってより小さいパッケージが可能である。

さらに好ましくは、集積された構成素子がベースモジュール内に含まれ、ベースモジュールが適応部分を有しており、その場合に集積された構成素子と適応部分がボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）として形成されている。

好ましくはベースモジュールが適応ベースと支持体基板から形成され、その場合に適応ベースが適応接点を有し、支持体基板が接続接点を有しており、その場合に支持体基板内の接続、特に導線を介して、適応接点が接続接点と接続されており、それによって様々な接続変形例への極めて柔軟な適応を行うことができる。

好ましくはツールアクセスモジュールが、モジュール基板とアダプタから形成され、その場合にモジュール基板とアダプタがアダプタ−基板−接点を介して接続されている。

さらに好ましくは、ベースモジュールとツールアクセスモジュールが、差込み接点と差込みジャックとを介して接続されており、その場合に適応ベースが差込みジャックを有し、アダプタが差込み接点を有している。

第１の実施形態において、集積された構成素子はマイクロコントローラであって、それはプロセッサ、特に、信号プロセッサ（ＤＳＰ）などのような特殊なプロセッサあるいはその他の集積された構成素子を含んでいる。

第２の実施例において、集積された構成素子がメモリモジュールであって、それは特に、ＥＰＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリなどのような、すべてのプログラミング可能なメモリを含んでいる。

従って、本発明に基づくインターフェイスモジュールまたはマイクロコントローラインターフェイスは、インターフェイスが、代用する構成素子、たとえばマイクロコントローラとほぼ同じ、または正確に同じ底面を有している、という利点を有している。それによって、ツールメーカーと制御装置メーカーとの間の調和が著しく簡単になる。制御装置メーカーは、プリント回路基板レイアウトに関する制限を何ら受けない。任意の高さの構成部品をマイクロコントローラのすぐ隣に位置決めすることができる。

さらに、適応部分とプロトコル変換器部分を物理的に分離することによって、特に必要とされるマイクロコントローラの変形例多様性が著しく制限される。標準化された適応部分またはインターフェイスを有するインターフェイスモジュールによって、形成すべき製品の数を削減し、管理と保守を簡略化することができる。従ってマイクロコントローラと実施される活動との各組み合わせのために、適応部分とプロトコル変換器との理想的な組み合わせを提供することができる。その場合にモジュールは、様々な納入者によって納入することができる。モジュールは、機械的に信頼できる、自動車に適した接点を介して接続されている。

本発明の実施例を図面に示し、以下で詳細に説明する。図面は、本発明に基づくインターフェイスモジュール、特にマイクロコントローラインターフェイスまたはメモリインターフェイスの著しく簡略化した、寸法通りではない実施例を様々な方向から見たものである。インターフェイスは、２つの物理的に分離されたモジュールからなり、それらは接点によって互いに重なるように差し込むことができる：ベースモジュール（数字１から８で示される）は適応部分を実現し、ツールアクセスモジュール（文字ＡからＥで示される）はプロトコル部分を実現する。

以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。

実施例の説明

本発明によれば、マイクロコントローラインターフェイスは、２つの論理的部分にわけて考えられる。
１）マイクロコントローラの必要な入／出力ピン（Ｉ／Ｏピン）を接触させる、適応部分、
２）比較的長い距離にわたって確実かつ信頼できるように伝送することができるようにＭＣＵ信号を変換する、プロトコル変換器。

従来技術においては、これがモノリス状の組立て形状で実現されている。適応部分とプロトコル変換器は、プリントされた回路内で分離できないように実現されている。しかし、適応部分は、機械的な組立て形状（たとえばハウジング）とマイクロコントローラのタイプに依存し、プロトコル変換器は実施される活動に依存する。それによって、従来技術においては、多数のインターフェイス変形例が生じ、これらは形成と管理が煩雑である。これが、本発明に基づいてベースモジュール（１００）としての適応部分とツールアクセスモジュール（２００）としてのプロトコル変換器に物理的に分離することによって対処され、改良される。

図１には、マイクロコントローラインターフェイスまたはメモリインターフェイスとしての、本発明に基づくインターフェイスモジュールのベースモジュール１００の実施例が上面で示されている。ここに図示する実施例において、適応ベース３がベースモジュール１００のフレームを形成する。この適応ベースは、４つの側すべてに２列の接点を有するＢＧＡベース（Ｂａｌｌ−Ｇｒｉｄ−Ａｒｒａｙ）である。捻れに対する符号化のために、適応ベース３の１本のコーナーピンが欠けている。

適応ベースの自由空間内に、集積された構成素子１、特にマイクロコントローラまたはメモリモジュールが取り付けられている。その場合に構成素子、特にマイクロコントローラが、チップスケールパッケージ（ＣＳＰ）として実現されている。それは、著しく小型化されたハウジングであって、それが標準ハウジングと同じチップダイ（内部のチップ基板、マイクロディスク）を有するが、もちろんさらに密な接点レイアウト、より小さいピッチを有していてもよい。それによって、同じマイクロコントローラ機能性をより小さいパッケージで達成することができる。

適応ベース３と集積された構成素子としてのマイクロコントローラ１は、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）として形成され、支持体基板２上に半田付けされている。代替的に、接着方法を使用することもできる。

適応に必要なすべてのマイクロコントローラ信号は、適応ベース３の差込みジャック４を介して上から接近できる。

上述した構造によって、通常、特にシリーズで使用されて、本発明に従って代用しようとする、標準構成素子、従って標準マイクロコントローラあるいは標準メモリと同じ底面および同じピンアウト、従って同じ接続接触配置を有するベースモジュール１００が得られる。

図２と３は、本発明に基づくインターフェイスモジュールまたはマイクロコントローラインターフェイスの実施例を、側方から示している。その場合に図３はベースモジュールを、図２はツールアクセスモジュールを示している。

図３は、波線の左半分において、構成素子、マイクロコントローラ自体の断面、従ってベースモジュールの内部を示し、波線の右半分においては外側からベースモジュール１００を見た図としての側面図を示している。

図３において、構成素子、従ってマイクロコントローラ１の、特にＢＧＡ接点として形成された適応接点８が、支持体基板２上に半田付け（あるいは他の方法で接合）されて、適応ベース３の前側によって覆われている。適応ベース３は、ベース接点５を介して同様に支持体基板２上に半田づけ（あるいは他の方法で接合）されている。支持体基板２の下側に、標準ハウジング内のマイクロコントローラのピンアウトに相当する、ベースモジュール１００の接点が取り付けられている。接続、特に支持体基板内の導線７を介して、これらの接点６と、マイクロコントローラのための上側の接点、ベース接点５からなる適応接点８との間の接触が形成される。それによって様々な構成素子を極めて多様な接点箇所に適合させることが、問題なく可能となる。

従って、チップスケールパッケージ内のＩＣ構成素子１と包囲する適応ベース３とを有する、特に導体プリント回路基板技術における、インターフェイスモジュールが示されており、その場合にインターフェイスモジュールは下から標準ハウジング内のＩＣ構成素子のピンアウト６を有しており、支持体基板２内ですべてのＩＣ信号はチップスケールパッケージ接点または適応接点８とモジュール接続接点６の間で正しくかつ完全に配線されており、適応に必要なすべての信号は支持体基板２の一番上の層上で案内されて、適応ベース３の接点５と接続され、ベースモジュール１００の上側の接触または差込みジャック４において提供される。

図２には、ベースモジュール１００上に取り付けることができる、ツールアクセスモジュール２００が示されている。このツールアクセスモジュール２００は、電子構成素子Ｅを有するモジュール基板Ｄからなり、それらの構成素子が下でアダプタ基板接点Ｃを介してアダプタＢと接続されている。

ツールアクセスモジュール２００の差込み接点Ａは、ベースモジュールの差込みジャック４への接続を形成する。それによって、例えば、特に導体プリント回路基板技術において、モジュール基板Ｄが、１つまたは複数の、上に半田付けされたあるいは上に接着された電子構成部品Ｅと共に示され、それら構成部品は（ＢＧＡ）アダプタＢ上に半田付けあるいは接着され、そのアダプタは差込み接点Ａによってベースモジュール１００の接触または差込みジャック４上に接続することができる。その場合に電子構成部品Ｅは、特にローカルなマイクロコントローラバスを伝送可能なプロトコルにプロトコル変換するために用いられる。マイクロコントローラバスとして、例えば、ＪＴＡＧ、ＮｅｘｕｓまたはＡＵＤが使用され、あるいはまたローカルなアドレスバス、データバスまたはコントロールバスが使用される。その場合に上述したバスは、例えばキャリブレーションＲＡＭを接続するために用いられ、その場合にキャリブレーションＲＡＭは特にデュアルポーテッドＲＡＭ（ｄｕａｌ−ｐｏｒｔｅｄ−ＲＡＭ）として形成されている。その場合に、伝送可能なプロトコルは、特に、ＩＥＥＥ８０２．３に基づく１００Ｍビット／ｓイーサネット（登録商標）として形成されている。好ましくはＩＥＥＥ８０２．３ｕ（１００Ｍビット／ｓ）またはＩＥＥＥ８０２．ａｂ（１Ｇビット／ｓ）に基づくプロトコルも使用される。

そして図４には、本発明に基づくインターフェイスモジュールまたはマイクロコントローラインターフェイスあるいはメモリインターフェイスの同じ実施例が、下から示されている。

ベースモジュール１００の支持体基板２は、すでに説明したように、構成素子、特にマイクロコントローラの標準ハウジングと同じピンアウト、従って同じ接点６およびほぼ同じ面積または正確に同じ面積を有している。ベースモジュールは、接続接点６を介して特に制御装置の導体プリント回路基板またはプリント回路基板と接続される。

ベースモジュールを示す上面図である。 ツールアクセスモジュールの側面を開示している。 ベースモジュールに関する様々な深さを示す側面図である。 インターフェイスモジュールまたはベースモジュールを下から示している。

Claims (9)

1. プリント回路基板上の構成素子を適合させるためのインターフェイスモジュールであって、前記インターフェイスモジュールは集積された構成素子（１）を有し、前記インターフェイスモジュールの下側に、接続接点（６）がプリント回路基板上の構成素子の接触のために設けられるように形成されている、前記インターフェイスモジュールにおいて、
   前記インターフェイスモジュールが、ベースモジュール（１００）としての適合部分と、ツールアクセスモジュール（２００）としてのプロトコル変換器部分に分割されており、前記ベースモジュールは、適合ベース（３）と支持体基板（２）から形成され、前記支持体基板（２）は下側に前記接続接点（６）を有しており、前記支持体基板（２）内の接続を介して、前記支持体基板上に配置された前記集積された構成素子の適応接点（８）と前記接続接点（６）とが接続されており、
   前記適合ベース（３）を通じて、前記構成素子の、適合に必要な全ての信号が前記ベースモジュール（１００）の上側へと導かれ、
   前記ベースモジュール（１００）と前記ツールアクセスモジュール（２００）は差込み接点（Ａ）と差込みジャック（４）とを介して接続されており、
   前記ツールアクセスモジュール（２００）は、ローカルなマイクロコントローラバスを伝送可能なプロトコルにプロトコル変換するための電気的構成素子を有することを特徴とする、インターフェイスモジュール。
2. 前記集積された構成素子（１）は、前記ベースモジュール内に、チップスケールパッケージ技術で集積されていることを特徴とする、請求項１に記載のインターフェイスモジュール。
3. 前記集積された構成素子（１）と前記適合ベース（３）とは、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）として形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のインターフェイスモジュール。
4. 前記ツールアクセスモジュールは、モジュール基板（Ｄ）とアダプタ（Ｂ）から形成されることを特徴とする、請求項１に記載のインターフェイスモジュール。
5. 前記モジュール基板（Ｄ）と前記アダプタ（Ｂ）は、アダプタ−基板−接点（Ｃ）を介して接続されていることを特徴とする、請求項４に記載のインターフェイスモジュール。
6. 前記ベースモジュール（１００）は、前記差込みジャック（４）を有しており、
   前記ツールアクセスモジュール（２００）は、前記アダプタ（Ｂ）を有し、当該アダプタは、前記差込み接点（Ａ）を有していることを特徴とする、請求項１に記載のインターフェイスモジュール。
7. 前記集積された構成素子（１）は、マイクロコントローラであることを特徴とする、請求項１に記載のインターフェイスモジュール。
8. 前記集積された構成素子（１）は、メモリモジュールであることを特徴とする、請求項１に記載のインターフェイスモジュール。
9. 前記メモリモジュールは、プログラミング可能であることを特徴とする、請求項８に記載のインターフェイスモジュール。

Images