JP6771791B2 - エネルギー効率の高いデータフレーム交換 - Google Patents

Description

本発明は、コマンドユニットと複数のＬＥＤ制御ユニットとの間の複数のデータフレームのエネルギー効率の高い交換または送信のための通信装置に関する。さらに、コマンドユニット自体および制御ユニット自体が提案され、提案された通信装置を動作させる通信方法も提案される。さらに、本発明は、本方法を実行するか、または通信装置を動作させる複数の制御コマンドを含むコンピュータプログラム製品に関する。本発明によれば、複数の手段が、複数のコンポーネント間においてセキュアでエネルギー効率の高いデータ交換が可能なように、適切に組み合わされる。

複数のＬＥＤに制御ユニットを設け、対応する複数の制御ユニットを直列に接続することが知られている。この場合、アドレス指定システムを使用して複数の制御ユニットをアドレス指定するコマンドユニットが提供される。さらに、データストリームは複数の個別ユニット間の通信回線上で生成され、同期される必要がある。この目的のために、データフローを解釈するさまざまな回路を提供することが知られており、これらに関して、データストリームは複数の論理ユニットに分割され得る。この場合、多数の回路が設置される必要があり、さらに高価な手法で運用される必要がある。したがって、対応する複数の回路がエネルギーを消費し、その多数の結果として潜在的に故障しやすい可能性があることは特に不利である。特に、この場合、データストリームの解釈とユニットの同期化のための高度な技術的複雑さがある。

特許文献１は、いくつかの通信モードを備えた電子エンドデバイスの方法を示す。
特許文献２は、１つまたはいくつかの処理モジュール、ならびに内部データバスおよび様々なＬＥＤユニットを含む車両用照明装置を示す。

特許文献３は、複数のシリアルデータフレームを送信する方法を示す。
一般に、直列通信が知られており、コマンドユニットは、ペイロードデータまたはＩＤＬＥフレームとして知られる空フレームのいずれかが送信されるように個々の制御ユニットと通信する。空フレームは、ペイロードデータが現在送信されていないことを通信受信機に示す所定のビットパターンである。このタイプの信号を送信することは複雑であり、また、空フレームにおいてさえビットが落ち、望ましくないビットパターンをもたらす可能性があるので、不具合が生じやすい。したがって、ＬＥＤの状態変化が生じない場合でも情報が伝達される必要があるため、この方法は不具合を生じやすく、エネルギーを大量に消費する。

複数の通信パートナーとの通信には、複数の個別フィールドを有する複数のデータフレームを使用することがさらに知られている。この場合、典型的には、１つ以上のバイトに対応する一定の長さのフィールドが使用される。しかし、この場合、対応するデータフレームの符号化は適用シナリオに依存し、既存のハードウェアコンポーネントは典型的には、基礎（basis）としてみなされない。したがって、極めて小さなメモリの存在は通信方法の成功を脅かすには十分であるが、過度に大きなメモリ空間の場合、いくつかの個別ビットが使用されないようなオーバーハング（overhang）として知られているものが生じる。

すなわち、従来技術では、短いデータストリームよりも長いデータストリームのほうが不具合を生じやすく、送信がより複雑であるため、ビットが無駄になり、特に障害感受性が高まるという欠点がある。典型的には、多数の適用シナリオ用に設計された予め定義されたデータフレームが使用される。ただし、特に、直列に接続されたＬＥＤ用の複数の制御ユニットと通信する場合には、特別な要件が生じる。たとえば、このタイプのＬＥＤは、電動自動車に搭載される。したがって、電流の取り込みは、車両の走行範囲に直接影響するため、非常に重要である。

国際公開第２０１７／０７０５９５号 独国特許出願公開第１０２０１５２２２５０４号明細書 米国特許出願公開第２００８／０２０５４５４号明細書

したがって、本発明の目的は、自動車に特に有利に設置できるデータフレームのエネルギー効率の高い交換のための通信装置を提案することである。さらに、本発明の目的は、対応して設定された通信方法、ならびに提案された通信方法および提案された通信装置で使用するためのコマンドユニットおよび制御ユニットを提案することである。さらに、本方法を実行するか、または通信装置を動作させる複数の制御コマンドを含むコンピュータプログラム製品が提案される。

この目的は、請求項１の特徴によって達成される。さらなる有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。
従って、制御ユニットと、直列に接続された複数のＬＥＤ制御ユニットとの間の複数のデータフレームのエネルギー効率の高い交換のための通信装置が提案され、コマンドユニットおよび複数のＬＥＤ制御ユニットは、サポートされたコマンドセットの範囲（a scope of a supported command set）、ＬＥＤ制御ユニットの数および最小長の使用された複数のパラメータに従って複数のデータフレームを生成し、データフレームにおいて明確に（unambiguously）符号化された複数の制御コマンドを使用して通信を同期させ、さらに、複数のデータフレームの送信の間の動作中に複数の信号を送信しないように設定される。

提案された通信装置は、とりわけ、コマンドユニットと、単一のコマンドユニットが提供されるように直列に接続され、さらなるＬＥＤ制御ユニットが接続される複数のＬＥＤ制御ユニットとを有する。次に、さらなるＬＥＤ制御ユニットがこれとは別のＬＥＤ制御ユニットに接続され、コマンドユニットから始まる複数のコンポーネントのチェーンが形成され、さらに複数の別のＬＥＤ制御ユニットが続く。複数の個別コンポーネントは、ユニット間で複数のデータ信号が送信されるように、通信接続または通信チャネルまたは回線を使用して電気的に接続される。この目的のために、当業者は、さらなるインタフェース、特に複数のインタフェースが必要であることを認識するであろう。提案された複数の特徴は、特に自動車での使用に適している。

この種の通信回線では、データフレームがビットを符号化した複数の信号の論理シーケンスを示すように、複数のユニット間で複数のデータフレームが交換される。したがって、本発明の説明では、データフレームは、フィールドとしても知られる複数の論理ユニットを含むビットストリームである。これらフィールドの各々には特定のセマンティクス（semantics）が割り当てられる。例えば、コマンドフィールド、アドレスフィールド、データフィールドまたはパラメータフィールドが提供される場合がある。これらのフィールドを使用して、提案された複数のコンポーネント内の情報が解釈され、対応する複数のコマンドが送信されて受け入れられる。したがって、データフレームの交換とは、複数のデータフレームの送信または送信と受信のことを説明する。

本発明によれば、データフレームが最小長で生成されることが特に有利である。したがって、送信は具体化することが容易であり、さらに既知の方法よりも不具合が生じにくい。この場合、コマンドユニットと複数のＬＥＤ制御ユニットの両方でサポートされている、サポートされたコマンドセットが基礎として使用される。したがって、複数の個別ユニットは対応する機能を実装し、複数の個別コマンドを使用して特定される。すなわち、コマンドセットは、コマンドユニットおよび／または複数のＬＥＤ制御ユニットによって実装可能な１組のコマンドを含む。したがって、コマンドセットの範囲は、１組のコマンドのカーディナリティ（cardinality）またはサポートされるコマンドの数に対応する。たとえば、データフレームの対応する部分は、対応する値の範囲が実際にはまだコマンドの数に対応するほど多くのビットが使用される場合に最小となる。たとえば、１６個のコマンドがサポートされている場合、対応する最小長は最初に４ビットである。しかしながら、ビットシーケンスは依然として明確（unambiguous）にする必要があり、そのため、以下でさらに説明するように、４ビットを５ビットにマッピングする（map）ことが有利である。したがって、この例では、対応する最小長は最終的に５ビットである。

ＬＥＤ制御ユニットの数は、対応するデータフレームの最小長にも要件を課す。この場合も、直列に接続されたＬＥＤ制御ユニットの数が再度決定され、これから、対応する数が、余分なビットが使用されないように符号化される。たとえば、１５個のＬＥＤ制御ユニットが直列に接続されている場合、複数のＬＥＤ制御ユニットのアドレス指定システムを実装するには４ビットで十分である。たとえば、ＬＥＤ制御ユニットの数が１３個の場合、同様に４ビットが用いられるべきである。ただし、ＬＥＤ制御装置の数が２０個の場合には、５ビットが使用されるべきである。したがって、すべてのＬＥＤ制御ユニットは、ビットが不必要に浪費されることなく、データフレーム内の符号化されたアドレスを使用してアドレス指定され得る。

同様に、可能な複数のパラメータが決定され、使用される複数のパラメータを符号化するのに十分な大きさのフィールドがデータフレーム上に作成される。したがって、対応するフィールドが最大限に占有されている場合、空のままになるビットは存在しない。

しかし、この場合では、複数の制御コマンドを明確に符号化することができなくなるほど短くてはならないという要求が追加的に存在する。特に、このことは、一緒に連結された複数のデータフレームにも適用される。これに関連して、複数のデータフレームを、複数の個別制御コマンドまたは全体的にビットシーケンスがもはや明確ではないように連結される（strung）ことができる。したがって、どの論理コンテンツが現在符号化されているかを識別できないように、第１のデータフレームの終わりが第２のデータフレームの始まりとマージする場合があり得る。この目的のために、複数の制御コマンドが明確に符号化されるような方法で、特定の長さの第１のビットシーケンスを特定の長さの第２のビットシーケンスにマッピングする対応するテーブルが使用されてもよい。このようにして、ビットストリームから所定のビットパターンを有する複数の制御コマンドを読み出すことができる。複数のデータフレームが連結されている場合でさえ、このタイプのビットパターンは明確（unambiguous）であり、したがって、複数の制御コマンドもまた、常に明確に符号化されるように、このビットパターンは、通信全体を通じて明確である。

したがって、最小長は、対応する必要なメモリ空間を考慮する必要があるだけでなく、最小長は、複数の制御コマンドがストリームで常に明確に識別できることも考慮する必要がある可能性がある。したがって、累積的に存在しなければならない２つの要件が、データフレームの最小長に存在する。第１に、いかなるビットも浪費されてはならず、第２に、符号化された制御コマンドは、複数のデータフレームが連結されている場合でさえも明確でなければならない。

これは、複数のデータフレームが最初に予備的な最小長さで決定され、その後、例えば経験的に、この最小長さが複数の制御コマンドを明確に符号化するのに十分であるかどうかが決定されるという点で実現される。そうでない場合には、予備的な最小長さは、複数の制御コマンドが典型的には予備的な最小長さよりも長いが明確である更なる複数の制御コマンドにマッピングされるように適合されなければならない。したがって、これらのテーブルは、実行時間前に計算され、準備されてもよい。

すなわち、本発明によれば、特に効率的で、したがって特にエネルギー効率の高い通信を提供することが可能であり、そうすることによって、データ通信を同期させるために必要となる回路を省略することができる。これは、複数の制御コマンドが明確に符号化されて、受信機は、別個のクロッキング（clocking）を必要とすることなく、常に制御コマンドを識別できるためである。これは、制御コマンドが明確であり、したがって、所定のビットパターンに対して、対応する制御コマンドが常に推定されることができるためである。

本発明によるさらなる特徴は、複数のデータフレームの送信の間の動作中において信号が送信されないことである。これにより、空フレームをなくすことができ、エネルギーを必要としない。複数の個別コンポーネントの状態変化が生じると想定されるか、または値が読み出されると想定されるとすぐに、ペイロードデータを含むデータフレームが再送信され、対応する制御コマンドが送信され得る。しかしながら、通信装置が、データ送信が行われていないことを示すビットパターンを常に送信することは、特に有利に抑制される。これは従来技術で実施されているが、エネルギー効率をターゲットとしていない。対応する従来技術の方法は、対応する幹線網から供給される安全なエネルギー供給から始まっている。

しかしながら、本発明によれば、通信装置を例えば電動自動車にも使用できることが特に有利である。本発明によれば、空フレーム、すなわちペイロードデータが送信されていないことを示すビットパターンを抑制することにより、電動自動車の走行範囲に悪影響を及ぼさないことが達成される。

本発明の一態様では、複数の制御コマンドは、さらなる情報無しに明確に符号化されるか、または追加情報を使用して明確に符号化された複数の制御コマンドを符号化するように複数のパラメータが設定される。これは、個々のケースにおいて、複数の制御コマンドの明確な符号化が達成され、複数の制御コマンドは、それ自体の正確さ（right）において明確に符号化されるか、または、最初または予備的に曖昧に符号化され、複数のパラメータを使用して明確な符号化のための追加情報が提供されるという利点を有する。したがって、本発明によれば、互いに明確に符号化されない複数の制御コマンドのカテゴリを作成することができる。この目的のために、曖昧に指定された制御コマンドとともに、複数の制御コマンドを明確に指定する追加情報が、パラメータフィールドに符号化される。したがって、制御コマンドのグループが同じビットシーケンスを有し、この曖昧なビットシーケンスに複数のパラメータが提供され、その後、曖昧な符号化とともに、各制御コマンドを明確に指定することが可能である。概して、各制御コマンドには、例えば、各制御コマンドがナンバリングシステム（numbering system）内にその明確なビットシーケンスを有するような方法で、それを曖昧さのないように記述するビットシーケンスが割り当てられる。したがって、対応するビットシーケンスのみを送信する必要があり、通信受信機はどの制御コマンドが実行されるべきかを認識する。

本発明のさらなる態様では、動的データフレーム長に対して、送信される各ビットが符号ペイロードデータを符号化する場合、または静的データフレーム長に対して、通信装置のすべての可能なビット占有（bit occupancies）がオーバーハング（overhang）無しに符号化される場合、複数のデータフレームは最小長である。これは、動的、すなわち柔軟なデータフレーム長と固定データフレーム長の両方をサポートできるという利点を有する。動的データフレーム長では、実際に必要なビット数だけが送信される。静的データフレーム長の場合、データフレーム長全体がその最小長の観点から一度指定され、この固定データフレーム長が常に使用される。この場合、すべての制御コマンド、アドレス、およびパラメータを指定するために最大で何ビットが必要であるかがテストされる。その結果、データフィールドが完全に活用されていない場合でも、最小フレーム長が確立され、常に使用される。ここで、オーバーハングとは、存在する可能性のある最大のデータ占有に使用されない少なくとも１ビットを意味すると理解される。したがって、データフレームは、例えば、複数の命令のためのフィールド、アドレスのためのフィールド、および複数のパラメータのためのフィールドを含む。この場合、最大の制御コマンド、最大のアドレス、および最大のパラメータがそれぞれ選択され、次いで、可能な最大のデータフレームが決定される。このデータフレームは、さらなる複数のビットが提供されることなく確立される。これにより、オーバーハングが防止される。

本発明のさらなる態様において、曖昧なビット占有は、割り当てを使用して、より大きな長さの明確なビット占有にマッピングされる。これには、実際に存在する通信装置に基づいて、予備的に曖昧なビット占有を選択できるという利点がある。ビット占有が曖昧であることが後で判明した場合、これらの曖昧なビット占有は、ビット占有の最小長が、現在のハードウェアと、対応する複数の制御コマンドが明確に符号化されなければならないという要件との両方を考慮するような方法で、明確なビット占有にマッピングされ得る。したがって、より多くのビットシーケンスが受け入れられるが、明確なビットシーケンスが作成される。

本発明の別の態様では、複数のデータフレームの送信の間、コマンドユニットと複数のＬＥＤ制御ユニットとの間の複数の通信チャネルには実質的に電圧が存在しない。これは、空フレームが抑制されて、ＬＥＤ制御ユニットの状態変化を必要としない場合には電圧又はエネルギーが使用されないという利点を有する。したがって、電流は、通信が実際に行われている場合にのみ流れる。したがって、ペイロードデータが送信されていないことを受信機に示す空フレームが抑制される。このことは、本発明にしたがって防止され、特にエネルギー効率の高い方法および通信装置が提案される。この場合において、当業者は、「実質的に」が任意の特徴として理解されるべきであり、電圧が能動的に印加されていない場合でも望ましくない電圧が依然として発生する可能性があることを理解するであろう。

本発明の他の態様では、下り方向（downward direction）のデータフレームは、上り方向（upwarddirection）のデータフレームとは異なるように構成される。これにより、データフレームの選択を通信方向に応じて可能な限り効率的に行うことができ、下り方向のデータフレーム長を上り方向のデータフレーム長とは異なるように選択することができるという利点がある。したがって、対応する複数のデータフレームが対応する複数の要件を考慮できるように、方向に応じて最適な結果が得られる。

本発明の他の態様では、上り方向のデータフレームは、下り方向のデータフレームよりも短くなるように構成される。これは、例えば、下り方向においてＲＢＧコードを用いて複数のＬＥＤの色を設定することができるように、複数のＬＥＤの適用シナリオを考慮することができるという利点を有する。本発明によれば、これは下り方向にのみ生じ、上り方向には生じない。これにより、記憶領域はここに保存させることができ、データフレームを下り方向よりも効率的、すなわち短くすることができる。

本発明の別の態様では、各制御コマンドは、４ビットまたは５ビットで符号化される。これは、この値の範囲内の各制御コマンドを明確に特定することができるという利点を有し、特に、最大１６個のコマンドを有する複数のＬＥＤを、例えば自動車の適用シナリオで従来から使用されている機能を実現できるような方法でアドレス指定できることが特に驚くべき発見であった。したがって、複数のＬＥＤ制御ユニットによって使用される制御コマンドセット全体が典型的には１６個のコマンドを超えないので、４ビットを使用することが特に有利である。ただし、このような場合は、複数のパラメータが追加で符号化される。しかし、これに関して、必ずしも明確なビットシーケンスを生成することは可能ではなく、この理由から、本発明によれば、５ビットを使用することが特に有利である。したがって、４ビットで符号化された複数の制御コマンドは、５ビットで符号化された複数の制御コマンドにマッピングされる。これにより、複数の制御コマンドの明確なシーケンスが得られ、これは特に複数のデータフレームが連結されている場合に依然として明確である。したがって、この場合では、明確な複数のデータフレームまたは明確な複数の制御コマンドが生成されて、特にビットが無駄にならないため、特に５ビットを使用することが有利である。したがって、複数の制御コマンドのフィールドの最小長は５ビットである。

本発明のさらなる態様では、複数のパラメータは２４または３０ビットで符号化される。これには、ＲＧＢ値などの長い複数のパラメータでも、提案された長さで符号化できるという利点がある。典型的には、カラーコードには８ビットが必要であるため、赤、緑、青などの３色は２４ビットになる。ただし、３つの値を符号化する２４ビットから明確な制御コマンドまたは明確なデータフレームを生成することは常に可能ではないため、４ビットが５ビットにマッピングされるように、３０ビットが使用される。したがって、３０ビットが本願の適用シナリオで特に有利に使用される。すなわち、２４または３０ビットは、対応するパラメータフィールドの最小長である。

本発明のさらなる態様では、コマンドユニットおよび複数のＬＥＤ制御ユニットは、データフレームに、送信をセキュアにするためのテスト情報を連結するように設定される。これには、たとえば、データフレームのデータ送信が成功したかどうかを確認できるように、巡回冗長テスト用のＣＲＣコードを適用できるという利点がある。これに関連して、チェックサムは典型的に、データ送信に障害があったかどうかを確認するのにも適している。この場合、データフレームが、新たに送信されてもよい。

本発明のさらなる態様では、下り方向のデータフレームは、上り方向のデータフレームよりも２５パーセント長くされる。これには、４ビットが常に５ビットにマッピングされるように、個々のフィールドの特に有利な符号化を実行できるという利点がある。これにより、それでも明確である最小長のデータフレームが得られる。

本願の目的は、直列に接続された複数のＬＥＤ制御ユニットと通信するコマンドユニットによって達成され、コマンドユニットは、サポートされたコマンドセットの範囲、ＬＥＤ制御ユニットの数および最小長の使用された複数のパラメータに従って複数のデータフレームを生成し、データフレームにおいて明確に符号化された複数の制御コマンドを使用して通信を同期させ、さらに、複数のデータフレームの送信の間の動作中に信号を送信しないように設定される。

本願の目的は、コマンドユニットと、さらなるＬＥＤ制御ユニットと通信するための直列に接続された複数のＬＥＤ制御ユニットによって達成され、コマンドユニットは、サポートされたコマンドセットの範囲、ＬＥＤ制御ユニットの数および最小長の使用された複数のパラメータに従って複数のデータフレームを生成し、データフレームにおいて明確に符号化された複数の制御コマンドを使用して通信を同期させ、さらに、複数のデータフレームの送信の間の動作中に信号を送信しないように設定される。

本願の目的は、対応する通信装置と同様に構成された複数のデータフレームのエネルギー効率の高い交換のための通信方法によって達成される。
本願の目的は、コンピュータ上で実行されるときに方法を実行するか、または提案された通信装置を動作させるか、またはコマンドユニットおよび／または複数のＬＥＤ制御ユニットを動作させる制御コマンドを含むコンピュータプログラム製品によって達成される。

本発明によれば、通信装置が通信方法を実行するように設定されるか、または通信方法が通信装置を動作させるように設定されることが特に有利である。本発明によれば、提案されたコマンドユニットおよび提案されたＬＥＤ制御ユニットは、通信装置で使用されてもよく、またはこれらのユニットは、少なくとも部分的に通信方法を実行してもよい。したがって、方法のステップと同様に効果を発揮できる構造的特徴が提案される。同様に、方法のステップは、構造的特徴を使用して模倣され得る。

さらなる有利な実施形態は、添付の図面によってより詳細に説明される。

本発明の出発点としての既知の適用シナリオを示す。 本発明の一態様による下り方向の例示的なデータフレームを示す。 本発明の一態様による上り方向の例示的なデータフレームを示す。 本発明の利点に従って達成可能な測定結果を示す。 本発明の一態様によるデータフィールドを含むデータフレームを示す。 本発明の一態様による通信方法の概略的なフローチャートである。

図１は、例えば本発明の基礎を形成するような通信装置を示す。このタイプの通信装置は既に知られており、この通信装置は、本発明による通信装置に対応するように、低い技術的複雑さで適応可能である。これに関連して、特に複数のデータフレームは、本発明に従って提案されるのと同じ方法で構成されるべきである。さらに、標準的な方法で提案されているように、空フレームが送信されないことが補償されるべきである。概して、本発明によれば、更なる構成要素が提供されなければならないが、本発明によれば明確な制御コマンドが送信されるので、通信を同期させるための回路は不要である。

図１において、マイクロコントローラは左側に示されており、コマンドユニットＢＥの形態であり得る。マイクロコントローラの右側には、複数のＬＥＤ制御ユニットＣＴＲＬが接続されており、個々のＬＥＤを作動させる。個々のＬＥＤは上に配置され、例えば、個々のＬＥＤユニットを使用して、特定の色調である赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの光の混合比を生成し得る。また、図１に示すように、複数のＬＥＤ制御ユニットは、左側にコマンドユニットが設けられるように直列に接続され、さらなる複数のＬＥＤ制御ユニットが、コマンドユニットの右側に、構成要素の全てが直列に接続されるように、配置されている。これは、少なくとも１つの通信チャネルを使用して行われる。この場合、コマンドユニットは、対応する複数のデータフレームを生成し、それらを複数のＬＥＤ制御ユニットに渡すように設定される。個々の制御ユニットＣＴＲＬは、自身のデータフレームを生成するか、または受信したデータフレームを渡す。したがって、複数のデータフレームは、複数の個別コンポーネント間で交換される。これに関して、交換は、複数のデータフレームの送信に基づいている。

コマンドユニットＢＥおよび複数のＬＥＤ制御ユニットＣＴＲＬは、例えば、色値の送信を促すコマンドを含む特定のコマンドセットをサポートする。したがって、コマンドユニットは、特定の色値を特定のアドレス、つまり特定のＬＥＤまたは制御ユニットに設定するコマンドを出力し得る。色値は赤、緑、青の混合によって生成されるため、複数のパラメータが、たとえば３バイト、つまり２４ビットを使用して送信され得る。各ケースのこれらの８ビットは潜在的に明確に符号化できない可能性があるため、各ケースのこれらの８ビットは１０ビットにマッピングされる。したがって、データフレーム内で３つのフィールド、つまりコマンドフィールド、アドレスフィールド、およびパラメータフィールドが送信される。

コマンドフィールドは、例えば、コマンドの番号を指定するビットシーケンスを有する。ここで、このコマンドは、ＬＥＤの対応する混合値を設定する。さらに、直列に接続された複数のＬＥＤまたはＬＥＤのどれがアドレス指定されるかを指定するアドレスフィールドが提供されてもよい。これに関して、コントロールユニットは常に直接的にアドレス指定されて、ＬＥＤを設定する。さらに、特定の色値を指定するパラメータフィールドが提供されてもよい。

図２は、下りの方向に送信された対応するフレームを示す。本発明では、従来のように、コマンドユニットＢＥから進行する現在右方向が下り方向であり、複数のＬＥＤ制御ユニットＣＴＲＬからコマンドユニットＢＥに向かう方向が上り方向である。従って、図１は、左から右への下りの方向と、右から左への上向きの方向を有する。従って、図２は、図１では左から右に送信されているデータフレームを、データフレームの最小長の例示的な値とともに示している。例えば、４ビットがコマンド用に提供され、１２ビットがＬＥＤアドレスまたは制御ユニットのアドレス用に提供され、２４ビットが複数のパラメータまたはデータ用に提供され、任意選択的に、８ビットがチェックサム用に提供される。

しかし、４ビットは一義的に符号化できないので、本発明によれば、４ビットの各ビットシーケンスが５ビットのビットシーケンスに割り当てられるように、これら４ビットは５ビットに拡張される。本発明によれば、これは、通信装置が動作する前に設けられたテーブルを用いて行われる。このテーブルは、算出されてもよいし、または経験的に決定されてもよい。

本発明によれば、１６個の制御コマンドで十分であるので、この目的のために、５ビットに拡張された４ビットのフィールド長が提案されている。したがって、左側の値の列はネットデータレート（net data rate）で、右側の値の列はグロスデータレート（grossdata rate）である。したがって、１２ビットは１５ビットに拡張され、２４ビットは３０ビットに拡張され、８ビットは１０ビットに拡張される。したがって、本発明によれば、１６個の制御コマンド、「４，０９６」の制御ビット、３バイトの色値および８ビットのチェックサムに対して、５、１５、３０および１０ビットのフィールド長がそれぞれ設定される。合計すると、最小データフレーム長は６０ビットになる。したがって、複数のＬＥＤ制御コマンドの明確な符号化が依然として可能なデータフレームの最小長が計算される。

これに関して、対応するデータフレームが、追加情報を符号化するさらなるフィールドを任意に含んでもよいことが、本願のテーブルに示されている。
図３は、上り方向に送信されるデータフレームを示す。この場合、本発明によれば、複数のＬＥＤの色値を送信する必要がないため、データフレーム長をより短く設定することが可能である。これらのパラメータ値は、上り方向において保存可能な最も長いパラメータ値である。同様に、上り方向は、典型的には複数のＬＥＤの状態情報を読み出すことだけに関与するので、上り方向に複数のコマンドを送信する必要はない。したがって、制御コマンド用の対応するフィールドは０ビットにすることができる。したがって、チェックサムも全体的に削減できる。

このように、本発明によれば、各方向について最小のデータフレーム長を選択することができ、全体として効率的な低電流の通信が可能であるという利点があることが明らかである。短いビットシーケンスの結果として、提案された通信装置はさらに、特に耐障害性（fault-proof）を有する。

図４は、本発明に従って達成することができる対応するデータレートを示す。したがって、左側の列は制御ユニットの数を示し、中央の列は時間値を示し、右側の列は時間単位を示す。従って、例えば、４，０９６個の制御ユニット、つまり４，０９６個のＬＥＤに対して、２１５ｍｓの更新レート（update rate）を達成することができるということは特に有利である。したがって、１４７ｍｓの読み取り時間を実現できる。

図５は、さまざまなデータフィールドを有するデータフレームを示す。本発明によれば、第２の行は、左側のフィールドが制御コマンド用に提供され、右側にアドレスフィールドが続き、さらに右側にパラメータフィールドまたはデータフィールド、テスト情報用のフィールドが続くことを示す。本発明によれば、複数の個別フィールドを実際に加算して全体としてのデータフレームの長さが最小になるように、個々の個別フィールドが最小の長さで構成されることが特に有利である。この場合、複数のビットシーケンスの最小長にもかかわらず、複数のＬＥＤ制御コマンドを明確に符号化することができる。これにより、連続する複数のデータフレームに対して、提供される情報が常に明確になる。これにより、明確な複数のＬＥＤ制御コマンドを使用して同期が行われるため、ハードウェアによる支出が抑制される。

図６は、直列に接続されたコマンドユニットと複数のＬＥＤ制御ユニットとの間の複数のデータフレームのエネルギー効率の高い交換のための本発明による通信方法の概略フローチャートであり、コマンドユニットおよび複数のＬＥＤ制御ユニットは、サポートコマンドセットの範囲、ＬＥＤ制御ユニットの数および最小長の使用される複数のパラメータに応じて、１００個のデータフレームを生成するように設定され、通信が、データフレーム内で明確に符号化された複数の制御コマンドを使用して同期化され（１０１）、さらに、複数の信号が、複数のデータフレームの送信（１０２，１０４）の間の動作中に送信されない（１０３）。これに関して、当業者は、提案された方法がさらなる方法ステップを含み、特に、個々の方法ステップが反復的におよび／または異なる順序で実行され得ることを理解するであろう。

明確な符号化は、複数の制御コマンドに関連し、任意選択的に、すべての追加データフィールドに関連する。したがって、複数のデータフレームは、サポートコマンドセットの範囲、ＬＥＤ制御ユニットの数、および最小長の使用される複数のパラメータに応じて明確に符号化される。また、任意選択的に、個々のフィールドは明確に符号化される。

本発明は、好ましくは電動自動車において使用される。したがって、低電流の取り込みは、車両の走行範囲に直接影響するため、特に有利である。
コンピュータプログラム製品は、コンピュータ上で実行されるときに方法を実行するか、または提案された通信装置を動作させるか、またはコマンドユニットおよび／または複数のＬＥＤ制御ユニットを動作させる制御コマンドを含む。これに関して、コンピュータプログラム製品は、例えば通信装置にインストールされるモジュールの形態で提供され得る。これに関して、コンピュータは、任意の計算ユニット、特にマイクロコントローラを含む構成を意味すると理解される。本発明の通信方法は、記憶媒体上に提供される通信プロトコルとして提供され得る。

Claims (14)

1. コマンドユニット（ＢＥ）と、直列に接続された複数のＬＥＤ制御ユニット（ＣＴＲＬ）との間の複数のデータフレームのエネルギー効率の高い交換のための通信装置であって、前記コマンドユニット（ＢＥ）および前記複数のＬＥＤ制御ユニット（ＣＴＲＬ）は、サポートされたコマンドセットの範囲、ＬＥＤ制御ユニット（ＣＴＲＬ）の数および最小長の使用された複数のパラメータに従って複数のデータフレームを生成し、前記データフレームにおいて明確に符号化された複数の制御コマンドを使用して通信を同期させ、データフレームの送信とデータフレームの次の送信との間の前記通信装置のアイドル期間に複数の信号を送信しないように設定され、
   動的データフレーム長に対して、送信される各ビットがペイロードデータを符号化する場合、または静的データフレーム長に対して、前記通信装置の可能性がある最大のビット占有が符号化される場合、前記複数のデータフレームは最小長である、通信装置。
2. 前記複数の制御コマンドが、さらなる情報無しに明確に符号化されるか、または前記複数のパラメータが、曖昧に符号化された複数の制御コマンドを追加情報を使用して明確に符号化するように設定される、請求項１に記載の通信装置。
3. 曖昧なビット占有は、割り当てを使用して、より大きな長さの明確なビット占有にマッピングされる、請求項１または２に記載の通信装置。
4. 前記複数のデータフレームの送信の間、前記コマンドユニット（ＢＥ）と前記複数のＬＥＤ制御ユニット（ＣＴＲＬ）との間の複数の通信チャネルに実質的に電圧が存在しない、請求項１〜３のいずれか１項に記載の通信装置。
5. 下り方向の前記複数のデータフレームは、上り方向のデータフレームとは異なるように構成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の通信装置。
6. 前記上り方向の複数のデータフレームは、前記下り方向の複数のデータフレームよりも短くなるように構成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の通信装置。
7. 前記複数の制御コマンドの各々は、４ビットまたは５ビットで符号化される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の通信装置。
8. 前記複数のパラメータは、２４ビットまたは３０ビットで符号化される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の通信装置。
9. 前記コマンドユニット（ＢＥ）および前記複数のＬＥＤ制御ユニット（ＣＴＲＬ）は、前記データフレームに、送信をセキュアにするためのテスト情報を連結するように設定される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の通信装置。
10. 前記下り方向の複数のデータフレームは、前記上り方向のデータフレームよりも２５パーセントだけ長くなるように構成される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の通信装置。
11. 直列に接続された複数のＬＥＤ制御ユニット（ＣＴＲＬ）と通信するコマンドユニット（ＢＥ）であって、前記コマンドユニット（ＢＥ）は、サポートされたコマンドセットの範囲、ＬＥＤ制御ユニット（ＣＴＲＬ）の数および最小長の使用されたパラメータに従って複数のデータフレームを生成し、データフレームにおいて明確に符号化された複数の制御コマンドを使用して通信を同期させるように設定され、データフレームの送信（１０２，１０４）とデータフレームの次の送信との間の前記通信装置のアイドル期間に複数の信号を送信しないようにさらに設定され、
    動的データフレーム長に対して、送信される各ビットがペイロードデータを符号化する場合、または静的データフレーム長に対して、通信装置の可能性がある最大のビット占有が符号化される場合、前記複数のデータフレームは最小長である、通信装置。
12. コマンドユニット（ＢＥ）と、通信するために別のＬＥＤ制御ユニット（ＣＴＲＬ）と直列に接続されたＬＥＤ制御ユニット（ＣＴＲＬ）であって、前記ＬＥＤ制御ユニット（ＣＴＲＬ）は、サポートされたコマンドセットの範囲、ＬＥＤ制御ユニット（ＣＴＲＬ）の数および最小長の使用されたパラメータに従って複数のデータフレームを生成し、データフレームにおいて明確に符号化された複数の制御コマンドを使用して通信を同期させるように設定され、データフレームの送信（１０２，１０４）とデータフレームの次の送信との間の前記通信装置のアイドル期間に信号を送信しないようにさらに設定され、
    動的データフレーム長に対して、送信される各ビットがペイロードデータを符号化する場合、または静的データフレーム長に対して、通信装置の可能性がある最大のビット占有が符号化される場合、前記複数のデータフレームは最小長である、ＬＥＤ制御ユニット。
13. コマンドユニット（ＢＥ）と、直列に接続された複数のＬＥＤ制御ユニット（ＣＴＲＬ）との間の複数のデータフレームのエネルギー効率の高い交換のための通信方法であって、前記コマンドユニット（ＢＥ）および前記複数のＬＥＤ制御ユニット（ＣＴＲＬ）は、サポートされたコマンドセットの範囲、ＬＥＤ制御ユニット（ＣＴＲＬ）の数および最小長の使用された複数のパラメータに従って複数のデータフレームを生成する（１００）ように設定され、前記通信は、前記データフレームにおいて明確に符号化された複数の制御コマンドを使用して同期させ（１０１）、データフレームの送信（１０２，１０４）とデータフレームの次の送信との間の前記通信装置のアイドル期間に複数の信号が送信されず（１０３）、
    動的データフレーム長に対して、送信される各ビットがペイロードデータを符号化する場合、または静的データフレーム長に対して、通信装置の可能性がある最大のビット占有が符号化される場合、前記複数のデータフレームは最小長である、通信方法。
14. コンピュータ上で実行されたときに請求項１３に記載の方法を実行する複数の制御コマンドを含むコンピュータプログラム製品。