JP7212413B2 - 複数の実行ユニットの作動 - Google Patents

Description

本発明は、複数の実行ユニットを作動させるための方法、および対応するセットアップシステム構成に関する。さらに、方法またはシステム構成での使用に適した通信ノードが提案される。本発明はさらに、提案された方法を実施するか、または提案されたシステム構成を作動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に関する。

特許文献１は、バスネットワーク内の複数のバス・サブスクライバを開示し、そのための動的アドレス指定を教示している。
特許文献２は、複数の実行ユニットのエラー耐性があり、電磁的に許容可能な作動のためのシステム構成を開示している。

特許文献３は、２つの単線データバスで構成される連結された２線式バスを開示している。
特許文献４は、直列に配置された実行ユニットがコマンドユニットによって作動される効率的な制御装置および制御方法を開示している。

特許文献５は、汎用的に使用することができるが、コンパクトな構造により、特に、車両での使用に有利であるコンパクトなＬＥＤ装置を開示している。
従来の方法では、直列に接続された複数の制御ユニットをアドレス指定するための複数のオプションが既知である。特定の適用を想定した場合には不利になる可能性のある汎用的なアプローチと、汎用的に使用できなくなった高度に専門化されたアプローチが存在する。例えば、ケーブルハーネスに関連して開発され、特に、制御デバイスのネットワークを実装することを目的としたＣＡＮバスが知られている。

一般に、ＣＡＮプロトコルの複雑さは、ＩＳＥＬＥＤ（登録商標）よりもはるかに大きく、そのため、より高価になる。しかしながら、ＣＡＮとＬＩＮの最大の欠点は、バスアーキテクチャのため、自然な（自動）アドレス指定オプションが提供されないことである。このような場合には、アドレスを設定する必要がある。ＩＳＥＬＥＤ（複数の実行ユニット）、およびセグメント化されたＩＳＥＬＥＤ（ラインドライバユニットおよび複数の実行ユニット）の場合、物理的に事前定義された文字列があり、複数のアドレスを自動的に割り当てるオプションがある。

従来技術では、様々な実行ユニットが既知であり、これらの実行ユニットは、典型的にはスレーブまたはクライアントとして機能し、従って、典型的にはマスターと呼ばれる上位インスタンスからコマンドを受信する。続いて、複数の実行ユニットはこれらのコマンドを実行する。この目的のために、従来技術では、対応する実行ユニットがその制御ユニットとともに配置される様々なアーキテクチャまたはトポロジーが開示されている。

しかしながら、この状況において、従来技術では、適用状況に応じて異なる要件が設定されるという問題を有しているため、全体として、高いエラー感受性を有するエネルギー効率の良い方法を提供すべきか、またはより多くのエネルギーを消費するものの、結果としてよりエラー耐性が高い方法を提供すべきかを検討しなければならない。さらに、このタイプのアーキテクチャが設けられる使用場所の寸法を考慮に入れる必要がある。いくつかの装置は大面積での使用に適していないため、個々の回路基板上にのみ実装することができる。対照的に、他のアーキテクチャは数メートルに及ぶ大規模な領域に設置することができるため、個々の回路基板上のシステム構成とはまったく異なる要件を満たす必要がある。

個々の適用状況では、汎用的なネットワークアーキテクチャを用いて満たすことができない非常に特殊な要件がある。その結果、適用状況のニーズを正確に満たす特別なプロトコル、ネットワークアーキテクチャ、および方法を提案する必要がある。特別な適用の１つは、作業はコスト効率が高く、言い換えれば技術的支出が少なく、さらに信頼性の高いネットワークアーキテクチャが必要である自動車分野である。ネットワークアーキテクチャの信頼性が非常に重要である理由は、自動車はメンテナンス間隔が比較的長いため、顧客はこのタイプの障害を容認しないためである。さらに、安全性を重視した機能が提供されることが多く、故障時の安全性が不可欠となっている。

したがって、特に、従来技術では、個々のコンポーネントが非常に大規模であり、潜在的に使用されないロジックを潜在的に実装するため、適用状況に対応しないネットワークコンポーネントが提供されるということが不利である。さらに、特に効率的であり、また低い技術的支出で製造することができるネットワークアーキテクチャまたはコンポーネントに対するニーズがある。

特に、個々のセグメントが故障した場合にそれ以上のセグメントが影響を受けないように個々のコンポーネントがセグメント化され得るという点で、故障時の安全性が提供される。全体として、これらのコンポーネントは、良好なエネルギー効率で作動することができるように、また、エラー防止手法で機能することができるように、可能な限り簡易的に設けられるべきである。全体としては、エネルギー自体のコストがかかるだけでなく、放出される放射線のリスクもあり、しかも熱の発生は不利であるため、できるだけ少ないエネルギーが使用されるべきである。

従来技術におけるさらなる問題は、特定のネットワークアーキテクチャがプロトコルの効率的な実装を妨げることが多いことである。したがって、従来技術から、このタイプの複数のプロトコルが直列配置のために最適化されるネットワークトポロジーの複数のセグメント化が知られている。直列配置のために最適化された複数のプロトコルの変換は、典型的に、複雑でエラーが生じやすい。従って、ネットワークアーキテクチャが効率的なエラー防止手法で動作できるように、エラー防止セグメント化を可能にし、さらに効率的なプロトコルを提供する方法またはシステム構成を提供することが有利である。全体として、ネットワークプロトコルおよびネットワークアーキテクチャが既存のコンポーネントと互換性を有して機能することは常に必要である。

独国特許出願公開第１０２０１４００３０６６号明細書 独国特許出願公開第１０２０１８００７１４１号明細書 独国特許出願公開第１０２０１６１２５２９０号明細書 国際公開第２０１７／１６２３２３号 国際公開第２０１８／１０３８８０号

したがって、本発明の目的は、効率的に実行され、特に複数の実行ユニットの直列チェーンと複数の実行ユニットのセグメント化の両方の利点を組み合わせた、複数の実行ユニットを作動させるための改良された方法を提案することである。さらに、本発明の目的は、対応するセットアップシステム構成を提案するとともに、提案された方法および提案されたシステム構成の両方で使用できる通信ノードを提案することである。さらにまた、本発明は、提案された方法を実施するか、またはシステム構成を作動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を提供することである。

この目的は、請求項１の複数の特徴によって達成される。さらに有利な複数の構成が、従属請求項において提案されている。
従って、複数の実行ユニットを作動させるための方法が提案され、該方法は、複数の実行ユニットの複数の直列サブチェーンの物理ネットワークを提供することであって、個々のサブチェーンが連続してアドレス指定され（seriell angesprochen）、実行ユニットが故障した場合には、サブチェーンの残りの部分のみに障害が発生し、各サブチェーンは、上流に接続された１つの上流通信ノードを最初に有し、複数のサブチェーンの複数の通信ノードは、上流通信ノードの通信チェーンが存在するように直列に連結され、個々の通信ノードは、通信チェーンの残りの部分が継続するようにパッシブ（passiv）に切り替えられ、複数の通信ノードの各々は、少なくとも１つの入力インタフェース及び少なくとも１つの出力インタフェースを有し、少なくとも１つの入力インタフェース及び少なくとも１つの出力インタフェースは、明示的にブロック可能である、提供すること、複数のサブチェーンの各々を、対象とするサブチェーンの対応する上流通信ノードに対するクエリによって順次チェックして、当該ノードは、ネットワーク内の各実行ユニットに固有の識別子が割り当てられるように、サブチェーンの各実行ユニットに固有の識別子を割り当てること、上流通信ノードによって、通信チェーンの上流の制御ユニットによって生成されたコマンドで、少なくとも１つの実行ユニットをアドレス指定する（Ansprechen）こと、を備える。

複数の実行ユニットは、ＬＥＤやセンサなど、それぞれが独立したコンポーネントの形態をとることができる。これは単なる例として理解されるべきであり、スイッチなどのネットワークコンポーネントなど、考えられるすべてのコンポーネントを使用することができる。複数の実行ユニットは、マイクロコントローラの形態をとる制御ユニットから複数の制御コマンドを受け取る。

本発明によれば、物理ネットワークの開始は、個々の実行ユニットが識別子およびアドレスを受け取るように提供される。その結果、ネットワーク自体は最初は不明であり、準備の方法のステップにおいて、複数のコンポーネント、特に複数の実行ユニットが識別され、識別子を受け取るようにネットワークがチェックされる。制御ユニットが各実行ユニットを選択的にアドレス指定できるように、複数の識別子は、関連する実行ユニットをアドレス指定するように機能する。

準備の方法のステップでは、複数の実行ユニットの複数の直列チェーンの物理ネットワークが提供される。これは、直列に構築された少なくとも１つのサブチェーンがあり、その結果、複数の実行ユニットが直列に接続されていることを意味する。このサブチェーンは、最初に通信ノードを有する。したがって、本発明によれば、サブチェーンは、少なくとも１つの通信ノードからなることが提供される。好ましくは、しかし任意選択的に、さらなる実行ユニットがこの通信ノードに接続される。その結果、第１の実行ユニットは、通信ノードに通信可能に接続される。少なくとも１つのさらなる実行ユニットが、この第１の実行ユニットに接続され得る。したがって、実行ユニットは、典型的には、少なくとも２つのインタフェースを有し、１つのインタフェースユニットは、通信ノードまたは前の実行ユニットのいずれかに接続され、第２のインタフェースユニットは、後続の実行ユニットに接続される。したがって、通信ノードからの配列があり、通信ノードに少なくとも１つのさらなる実行ユニットが直列に接続されている。例外的に、通信ノードのみが存在することも可能である。

複数のサブチェーンが存在するため、複数の通信ノードも存在し、複数の通信ノードを相互接続することも可能である。したがって、図面で言えば、添付の図面にも示されているように、サブチェーンは水平方向に存在している。これにより、たとえば、複数の実行ユニットが水平方向に拡張され、複数の通信ノードが垂直方向に拡張される２次元ネットワークが形成される。

したがって、間接的に、通信ノードが実行ユニットの各サブチェーンの上流に接続され、これらの上流通信ノードが連続して互いに直列に接続されるように、すべての実行ユニットが互いに接続される。

個々のユニットは、さまざまな方法で接続されてもよい。したがって、好ましくは、個々のセグメントまたはサブチェーンは、対応するバスを含む回路基板上に配置され、複数の通信ノードは、有線接続を使用して互いに接続され得る。これは単なる例として理解されるべきであり、決定的なものではない。

通信は、通信チェーンの上流にある制御ユニットから開始される。したがって、複数の通信ノードは全体として通信チェーンを形成し、その最初に制御ユニットが配置されている。その結果、制御ユニットは複数の実行ユニットと間接的に通信でき、通信ノードは各サブチェーンの上流に接続されている。したがって、制御ユニットは主に複数の通信ノードと通信し、複数の通信ノードはその後、接続されたサブチェーンに制御コマンドをそれぞれ渡す。

最初はどのコンポーネントが物理ネットワークに配置されているかが認識されていないため、各サブチェーンは、関連する上流通信ノードへのクエリによって、それぞれ順番にチェックされる。その結果、制御ユニットは、各通信ノードにそのサブチェーンをチェックさせるコマンドを出力し、続いて、対応する複数の識別子が返される。したがって、制御ユニットが、第１の通信ノードと通信し、第１の通信ノードが、続いて、対象とするサブチェーン内にいくつまたはどの実行ユニットが配置されているかをチェックすることが有利である。このことが検出されると、複数の識別子は制御ユニットに返され、これは、概して後の時点で発生してもよい。その結果、第１のサブチェーンがチェックされた場合には、第２の通信ノードへのコマンドにより、当該通信ノードにそのサブチェーンをチェックさせ、その結果、例えば、個々の実行ユニットを連続して番号付けした複数の識別子を生成する。

これは、すべての通信ノードが、配置されたサブチェーンをチェックし、この目的のために各々で固有の識別子を発行するように、連続的かつ反復的に行われる。従って、固有の識別子は通信ノードに利用可能であり、通信ノードはサブチェーン内にどのユニットが配置されているかに関する情報を有する。全ての通信ノードがその複数の識別子を制御ユニットに渡すので、制御ユニットは、全ての利用可能な通信ノードとともに取り付けられた実行ユニットに関する情報を有する。

複数の実行ユニットの個々の識別子が認識されると、少なくとも１つの実行ユニットが、識別子を使用して通信ノードを介して制御ユニットによって間接的にアドレス指定されるように、少なくとも１つの実行ユニットは、アドレス指定されてもよい。これにより、最終的には、複数の実行ユニットの各識別子が制御ユニットに認識され、制御ユニットは、実行ユニットを含むチェーンが作動される対応する通信ノードにこの作動を正確に指示することができる。その結果、制御ユニットは、通信ノードを介して間接的に対象とする実行ユニットに伝達されるコマンドを出力する。コマンドは、読み取り動作または書き込み動作を実行するコマンドであり得る。したがって、例えば、コマンドとして、センサが読み取られることができ、さもなければ、ＬＥＤは、それに伝達される対応する色値または輝度強度を有する。さらに、概して、複数の実行ユニットからステータス情報を読み取ることが可能である。この情報は、その後、通信ノードを介して制御ユニットに間接的に伝達される。

本発明によれば、個々のサブチェーンが連続してアドレス指定されることができ、したがって効率的なプロトコルが作成されることが特に有利である。ただし、この文脈では、単一のサブチェーンが存在しないように個々の実行ユニットをセグメント化することもできる。したがって、全体として複数のセグメントまたは複数のサブチェーンが存在する。したがって、チェーンのコンポーネントが故障した場合にチェーンの残りの部分全体に障害が発生するのではなく、サブチェーンの残りの部分だけに障害が発生するように、故障時の安全性が提供される。したがって、本発明によれば、個々の実行ユニットは、連続的にまたは直列的に制御されることができるが、ハードウェアにおいて依然としてセグメント化が存在し得ることが特に有利である。

さらに、複数の信号が単にこれらの通信ノードを通過するように、個々の通信ノードがパッシブに切り替えられることができることは特に有利である。したがって、個々のサブチェーンは故障する可能性があるが、他のサブチェーンの機能は損なわれない。

本発明の一態様では、作動は、読み取り動作および／または書き込み動作を含む。これには、制御ユニットからのコマンドにより、センサの値またはステータスが実行ユニットから読み取られるか、または値が実行ユニットに伝達されるように書き込み動作が行われるという利点がある。この値は、色の強度または輝度であり得る。概して、両方の動作を組み合わせることも可能である。

本発明のさらなる態様では、明確な識別子は、アドレス、番号付け、および／または名前の形態をとる。これには、個々の実行ユニットは一意に識別されることができ、続いて、実行ユニットが実行ユニットを選択的に起動できる固有の識別子が制御ユニットに通信されることができるという利点がある。概して、識別子は、例えば人間が読めるソースコードが生成されるように、汎用的な名前である。

本発明のさらなる態様では、実行ユニットが読み取りのためにアドレス指定される場合、アドレス指定された実行ユニットを含むサブチェーンとの通信のみが存在する。これには、さらなるサブチェーンがマスクされることができ、したがって、制御ユニットが通信ノードを介して間接的に実行ユニットと通信するように、単にシリアル通信（serielle Kommunikation）が行われるという利点がある。これにより、前の通信ノードが接続され、後続する通信ノードへの出力インタフェースがブロックされる。その結果、実行ユニットの効率的なアドレス指定が実施されることができる。特に、セグメント化は、作動される実行ユニットに到達するまですべての実行ユニットを連続してアドレス指定する必要がなく、むしろ前のサブチェーンからの実行ユニットをスキップすることができるという利点を有する。

本発明のさらなる態様では、複数の通信ノードの各々は、少なくとも１つの入力インタフェースおよび少なくとも１つの出力インタフェースを有する。これは、通信ノードが典型的には３つのインタフェースを有し、これらは接続されたインタフェースの形態をとり、入力信号と出力信号との両方を処理することができるという利点を有する。各インタフェースは、添付図面を参照してより詳細に説明される。インタフェースは概してデータ通信用であり、個々のインタフェースをブロックすることも有利である。

本発明のさらなる態様では、少なくとも１つの入力インタフェースおよび少なくとも１つの出力インタフェースは、明示的にブロックされてもよい。これには、効率的な実装が行われ、それ以上の通信ができないようにインタフェースをブロックすることができるという利点がある。これにより、アドレス指定されていない実行ユニットは通信においてさらに考慮する必要がなくなる。したがって、典型的には、アドレス指定された実行ユニットを含むサブチェーンのみがアドレス指定される。さらなるサブチェーンは、インタフェースをブロックすることによる方法でオフになる。

本発明のさらなる態様では、少なくとも１つの入力インタフェースおよび少なくとも１つの出力インタフェースは、制御ユニットおよび／または関連する通信ノードによってブロックされ得る。これには、異なるプロトコルを実装できるという利点があり、どのインタフェースをブロックするかを中央集中型と分散型との両方で決定することができる。

本発明のさらなる態様では、少なくとも１つの入力インタフェースおよび少なくとも１つの出力インタフェースは、提供された識別子に応じてブロックされることができる。これには、どの実行ユニットをアドレス指定するかを識別子から決定できるという利点があり、続いて、実行ユニットを含むサブチェーンのみがアクティブに切り替えられる。したがって、前の通信ノードはパッシブに切り替えられ、つまり、通過させるために接続するように切り替えられ、それ以降のすべての通信ノードはブロックされる。したがって、通信パスでは、１つのサブチェーンのみがアドレス指定され、さらなるすべてのサブチェーンは通信ではマスクされる。結果として、提案された方法は特に効率的である。

本発明のさらなる態様では、複数の固有の識別子は、制御ユニットに順次伝達される。これは、例えば、ネットワーク内の最後の実行ユニットが、前の実行ユニットを介して間接的に識別子を通信ノードに返送し、続いて、通信ノードが制御ユニットに識別子を伝達するように、複数の識別子がそれぞれ返されるという利点を有する。これは、対象とするサブチェーン（jeweilige Teilkette）が処理されるまで、最後から２番目の（vorletzten）実行ユニットを使用して行われる。続いて、最後から２番目のサブチェーン内の最後の実行ユニットの識別子が返される。

本発明の別の態様では、各通信ノードに、その通信ノードが上流にあるサブチェーンからの識別子が伝達される。これは、通信ノードが、そのサブチェーンのすべての実行ユニットからの利用可能な情報を有するという利点を有する。したがって、各通信ノードは、それが上流にある実行ユニットを認識している。

本発明のさらなる態様では、個々の通信ノードは、通信チェーンの残りの部分が継続するようにパッシブに切り替えられる。これは、個々の通信ノード、つまりサブチェーンが通信においてマスクされ得るという利点を有する。したがって、制御ユニットからは、アドレス指定された実行ユニットを含むサブチェーンとの通信のみが存在する。その結果、複数の信号は、変更されない、つまり処理されない前の通信ノードによって単に通過されるかまたはループされる。

本発明の別の態様では、複数のサブチェーンは、複数の実行ユニットの全体をセグメント化する。これには、すべての実行ユニットが直列に接続されている必要はなく、むしろ個々のセグメントが生成されることができ、個々のサブチェーンの処理によって効率的なプロトコルが依然として行われるという利点がある。その結果、１つの実行ユニットが故障しても、直列に接続された他のすべての実行ユニットに障害が発生するわけではなく、セグメント内の他のすべての実行ユニットのみに障害が発生するように複数の実行ユニットがセグメント化されるので、全体として、障害時の安全性が向上する。

またこの目的は、提案された方法または提案されたシステム構成で使用するために構成された通信ノードによって達成される。
またこの目的は、複数の実行ユニットを作動させるためのシステム構成によって達成され、該システム構成は、複数の実行ユニットの複数の直列サブチェーンの物理ネットワークであって、個々のサブチェーンは、連続してアドレス指定可能であり、該個々のサブチェーンは、実行ユニットが故障した場合には、前記サブチェーンの残りの部分のみに障害が発生するように構成されており、各サブチェーンは、最初に上流に接続された１つの通信ノードを有し、前記複数のサブチェーンの複数の通信ノードは、上流通信ノードの通信チェーンが存在するように直列に連結され、個々の通信ノードは、前記通信チェーンの残りの部分が継続するようにパッシブに切り替え可能であり、前記複数の通信ノードは、少なくとも１つの入力インタフェース及び少なくとも１つの出力インタフェースをそれぞれ有し、前記少なくとも１つの入力インタフェース及び前記少なくとも１つの出力インタフェースは、明示的にブロック可能である、前記物理ネットワークと、前記複数のサブチェーンの各々を、対象とするサブチェーンの対応する上流通信ノードに対するクエリによって順次チェックするように構成された通信ノードであって、前記ネットワーク内の各実行ユニットに固有の識別子が割り当てられるように、前記サブチェーンの各実行ユニットに固有の識別子を割り当てるように構成された前記通信ノードと、前記上流通信ノードによって、前記通信チェーンの上流の制御ユニットによって生成されたコマンドで、少なくとも１つの実行ユニットをアドレス指定するように構成された制御ユニットと、を備える。

この目的はまた、制御コマンドがコンピュータ上で実行された場合に方法を実施するか、または提案されたシステム構成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、システム構成が、方法のステップに機能的に対応する構造的特徴を提供することが特に有利である。さらに、対応する機能の観点からシステム構成によって構造的に模倣されることもできる方法のステップが提案されている。従って、この方法は、システム構成を動作させるためのものであり、システム構成は、提案された方法を実施することができる。

本発明のさらなる利点、特徴および詳細は、本発明の態様が図面を参照して詳細に説明される以下の説明から明らかになるであろう。特許請求の範囲および明細書において記載されている複数の特徴は、それぞれ個別に、又は任意の所望の組み合わせで、本発明に不可欠であり得る。同様に、前述の複数の特徴および以下に説明される複数の特徴は、各々それ自体で、または任意の所望の組み合わせで複数で使用されることができる。機能的に類似または同一の複数のコンポーネントは、場合によっては、同じ参照符号で提供される。実施形態を説明する際に使用される「左」、「右」、「上」および「下」という用語は、通常は図面タイトルが読み取り可能であり且つ通常は参照符号が読み取り可能である向きの図面に関する。図示および説明される実施形態は、決定的なものとして理解されるべきではなく、むしろ、本発明を説明するための例示的な性質のものである。詳細な説明は当業者への情報提供を目的としており、本発明の説明の理解を妨げないように、公知の回路、構造、および詳細は、詳細な説明において詳細に図示または説明されていない。さらなる有利な構成は、添付の図面を参照してより詳細に説明されている。

図１は、本発明による通信ノード、特にそのインタフェースユニットの一態様を示す。 図２は、本発明による通信ノード、方法またはシステム構成の複数の状態を示す状態遷移図である。 図３は、提案されたシステム構成、および提案された方法、特に「ＩＮＩＴ」コマンドの実行に従った通信の進行の一態様を示す概略ブロック図である。 図４は、提案されたシステム構成、および提案された方法、特に「ＰＩＮＧ１」コマンドの実行に従った通信の進行の一態様を示すさらなる概略ブロック図である。 図５は、提案されたシステム構成、および提案された方法、特に「ＰＩＮＧ２」コマンドの実行に従った通信の進行の一態様を示すさらなる概略ブロック図である。 図６は、提案されたシステム構成、および提案された方法、特に「ＷＲＩＴＥ」コマンドの実行に従った通信の進行の一態様を示すさらなる概略ブロック図である。 図７は、提案されたシステム構成、および提案された方法、特に「ＲＥＧ＿ＲＥＡＤ」コマンドの実行に従った通信の進行の一態様を示すさらなる概略ブロック図である。 図８は、提案されたシステム構成、および提案された方法、特に「ＣＨＡＩＮ＿ＲＥＡＤ １」コマンドの実行に従った通信の進行の一態様を示すさらなる概略ブロック図である。 図９は、提案されたシステム構成、および提案された方法、特に「ＣＨＡＩＮ＿ＲＥＡＤ ２」コマンドの実行に従った通信の進行の一態様を示すさらなる概略ブロック図である。 図１０は、提案されたシステム構成、および提案された方法、特に「ＩＮＴＥＲＲＵＰＴ １」コマンドの実行に従った通信の進行の一態様を示すさらなる概略ブロック図である。 図１１は、提案されたシステム構成、および提案された方法、特に「ＩＮＴＥＲＲＵＰＴ ２」コマンドの実行に従った通信の進行の一態様を示すさらなる概略ブロック図である。 図１２は、複数の実行ユニットを作動させるための本発明による方法の一態様を示す概略フローチャートである。

図１は、通信ノードＩＣＮを示し、特に対応する複数のインタフェースを示す。従って、通信ノードは、典型的には、この場合では上部に示されるマスターインタフェースユニットＭＡ＿ＰＯＲＴと、この場合では右側に示されるクライアントインタフェースユニットＣＬ＿ＰＯＲＴと、この場合では下部に示されるスレーブインタフェースユニットＳＬ＿ＰＯＲＴと、を有する。通信ノードの向きは、他の図面において示されている向きに対応している。図面で言えば、通信チェーンは垂直方向に配置され、複数のサブチェーンは水平方向に配置されている。したがって、示されている通信ノードは、他の通信ノードまたは制御ユニットのいずれかと上流で通信する。右側では、通信ノードは、第１の実行ユニットと通信する。実行ユニットは、任意選択的に他の実行ユニットと通信する。下流では、示されている通信ノードは、任意選択的に、さらなる通信ノードと通信する。しかし、これ以上の通信ノードが接続されないように、通信チェーンの終端に到達していてもよい。

図２は状態遷移図であり、特に上部に２つの状態、下部に２つの状態を示している。左上の状態は、ネットワークが初期化されていない状態である。個々の状態内の複数の矢印は、そのケースにおいて関係する通信の方向を示す。したがって、初期化では、上部の制御ユニットから開始して、制御コマンドが、右側の複数のサブチェーンに伝達される。複数の識別子が制御ユニットで認識されるように、複数の値が、最終的に上流に返される。

個々の実行ユニットは、通信ノードを介して通信する。右上には、完全な初期化を示す状態が示されている。最終的にすべての実行ユニットが認識されるので、上矢印の信号は、書き込み動作および読み出し動作が繰り返し実行され得ることを示す。初期化は、クエリ（Anfrage）が個々のコンポーネントに送られるように実行される。さらに、左下では、ｐｉｎｇ、つまりクエリメッセージが待機されている。コンポーネントが問い合わせされた（angefragt）場合、そのコンポーネントはレポートを返し、時間枠を超えると、タイムアウトが発生する。したがって、すべてのコンポーネントは、繰り返し問い合わせされ得る。右下には、すべての通信ノードが、収集された識別子を返すまで、垂直チェーンの読み取りが待機されていることが示されている。

図３は、物理ネットワークを示しており、制御ユニットが、マイクロコントローラの形態をとっており、この場合では上部に示されている。さらに、複数の通信ノードＩＣＮは、左側に位置している。ＩＣＮは、例えば、ＩＳＥＬＥＤ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ（登録商標）の略である。したがって、複数の通信ノードは垂直方向に配置され、複数の実行ユニットは水平方向に配置されている。ここでは、実行ユニットは、例えば、ＬＥＤまたはセンサである。代替的には、実行ユニットはまた、スイッチの形態をとることができる。

さらにまた、図３は、個々の番号によって、どのように複数の識別子が初期化されるかを明確にしている。したがって、識別子「１」が第１の通信ノードに割り当てられ、次に識別子「２」が第２の通信ノードに割り当てられる。この場合、接続されたサブチェーンは、第１のＬＥＤが識別子「３」を受け取り、第２のＬＥＤが識別子「４」を受け取り、第３のＬＥＤが識別子「５」を受け取るように複数の識別子を提供される。続いて、これらの識別子は、通信ノード２に返される。その後、複数の識別子は、この例では下に示されている次のサブチェーンで発行される。したがって、上流通信ノードは識別子「６」を受け取り、それに接続されたセンサは識別子「７」を受け取る。続いて、この識別子が返され、通信ノード６、２および１を介して制御ユニットに渡される。続いて、スイッチ９ならびにセンサ１０およびＬＥＤ１１が接続されている次のサブチェーンが通信ノード８を用いて開始するように、さらなる複数の識別子が発行される。

このことは、この形式で当業者によく知られており且つこの方法で使用するであろう英語の用語を含む擬似ソースコード（Pseudo-Quellcodes）を用いて以下に示される。

図３および以下の図面では、複数のコンポーネントは、例示的な複数のコンポーネントに基づいている。特に、スイッチ９は、スイッチ、アクチュエータ、インタラプタ（Unterbrecher）および／またはスキャナ（Abtaster）の形態をとることができる。コンポーネント９、１０および１１からＩＣＮ８への矢印は、インタラプタを用いて具体化され得るか、または少なくとも１つのインタラプタが通信に使用され得る。またコンポーネント７からＩＣＮ６への通信も同じである。また通信の方向は、通信中または少なくとも１つのさらなる通信中に方向が逆になる可能性があるため、矢印は、双方向であることが示されていない場合でも、常に双方向に理解され得る。

図４は、対応するメッセージが通信ノードの関連する上部インタフェースユニット（obere Schnittstelleneinheit）に伝達されるｐｉｎｇプロセスを示している。続いて、これらのメッセージはサブチェーンに伝達され、次にサブチェーンから通信ノードに返される。続いて、これらは下に続く関連する通信ノードに渡され、次にそのサブチェーンをチェックする。最後に、結果は、制御ユニットに上流で渡される。

図５は、プロセスのさらなる進行を示し、複数の矢印を用いて通信プロセスを示している。以下のソースコードは、この応答の待機を示しており、特にエラー処理も示されている。

図６は、書き込みプロセスを示し、通信ノードＩＣＮへの対応するクエリが上から渡され、続いて、そのノードが、コマンドを右側と下方のさらなるユニットの両方に渡すことを示している。応答が制御ユニットによってサブチェーンから受信された場合、これは上流に渡され、通信ノードが下方から応答を受信した場合、これは同様に制御ユニットに渡される。

図７は、登録（Registrierung）の読み取りを示し、コマンドは、関連する通信ノードで上方から受信され、下流および右側に渡される。回答が右側から届く場合、それは上流に渡され、下からの回答も同様に上流に渡される。

図８は、通信チェーン、つまり、個々の通信ノードの読み取りを示している。概して、ネットワークの状態は初期化され、また、すべての制御ユニットがまだ初期化されていない可能性があるため、初期化するプロセスが終了するまで待機する必要がある。この状況の違いは、以下のソースコードテキストによって示される。

図９は、通信チェーンの読み取りのさらなる進行を示す。ここでは、すべての実行ユニットが認識されており、複数の識別子が最終的に制御ユニットに渡される。したがって、ネットワークの状態は初期化されたものとみなされることができる。

図１０は、個々のサブチェーンに渡される割り込み（Unterbrechung）を示している。この例では、最後のサブチェーンに到達すると、関連する複数の実行ユニットのステータスが読み取られ、これらはさらに上流で制御ユニットに返される。複数の実行ユニットのステータスが存在する場合、対応するパラメータが再度削除される。

図１１は、割り込みプロセスのさらなる進行を示しており、特に割り込みが最終的に除去されることを示している。

図１２は、複数の実行ユニットを作動させるための方法を示す概略フローチャートであり、該方法は、複数の実行ユニットの複数の直列サブチェーンの物理ネットワークを提供すること（１００）であって、個々のサブチェーンが連続してアドレス指定され、実行ユニットが故障した場合に、サブチェーンの残りの部分のみに障害が発生し、各サブチェーンは、最初に上流に接続された１つの通信ノードＩＣＮを有し、複数のサブチェーンの複数の通信ノードＩＣＮは、上流通信ノードＩＣＮの通信チェーンが存在するように直列に連結され、個々の通信ノードＩＣＮは、通信チェーンの残りの部分が継続するようにパッシブに切り替えられ、複数の通信ノードＩＣＮは、少なくとも１つの入力インタフェース及び少なくとも１つの出力インタフェースをそれぞれ有し、少なくとも１つの入力インタフェース及び少なくとも１つの出力インタフェースは、明示的にロック可能である、提供すること（１００）、複数のサブチェーンの各々を、対象とするサブチェーンの対応する上流通信ノードＩＣＮに対するクエリによって順次チェックすること（１０１）であって、そのノードは、ネットワーク内の各実行ユニットに固有の識別子が割り当てられるように、サブチェーンの各実行ユニットに固有の識別子を割り当てる（１０２）、順次チェックすること（１０１）、上流通信ノードＩＣＮによって、通信チェーンの上流の制御ユニットによって生成されたコマンドで、少なくとも１つの実行ユニットをアドレス指定すること（１０３）、を備える。

この文脈において、当業者は、説明された方法の複数の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認識するであろう。さらに、個々の方法のステップには複数のサブステップが含まれてもよい。

Claims (9)

1. 物理ネットワークにおいて複数の実行ユニットを作動させるための方法であって、
   前記物理ネットワークは、制御ユニットと、複数のサブチェーンと、を含み、前記複数のサブチェーンの各々は、通信ノードと、該通信ノードに直列に連結された複数の実行ユニットと、を含み、前記複数のサブチェーンの複数の通信ノードは、該複数の通信ノードの通信チェーンが存在するように前記制御ユニットに直列に連結され、前記複数のサブチェーンの各々の複数の実行ユニットには、前記制御ユニットによって前記複数の実行ユニットをアドレス指定するための連続した識別子が割り当てられており、実行ユニットが故障した場合に、前記サブチェーンの残りの部分のみに障害が発生し、前記複数の通信ノードの各々は、当該通信ノードを下流側の通信ノードと接続するための入力インタフェース及び出力インタフェースを含む、前記方法において、
   前記物理ネットワークの初期化において、各通信ノードが、当該通信ノードに接続されたサブチェーンの複数の実行ユニットに前記連続した識別子を割り当て、該連続した識別子を前記制御ユニットに送信すること、
   前記制御ユニットが、前記識別子を含むコマンドを前記実行ユニットに該実行ユニットの上流側の通信ノードを介して送信して該実行ユニットを動作させること（１０３）であって、
   各通信ノードは、前記コマンドの前記識別子が当該通信ノードに接続されたサブチェーンの複数の実行ユニットの識別子ではない場合、前記通信チェーンの残りの部分が継続するように前記コマンドを下流側の通信ノードに送り、前記サブチェーンに送らず、
   前記入力インタフェース及び前記出力インタフェースは、前記コマンドの前記識別子が、対応する通信ノードに接続されたサブチェーンの複数の実行ユニットのうちの１つの識別子である場合に前記下流側の通信ノードとの通信をブロックする、前記実行ユニットを動作させること、を備える方法。
2. 前記動作させること（１０３）は、読み取り動作および書き込み動作の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記識別子は、アドレス、番号付け、又は名前の形式を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の方法。
4. 前記実行ユニットが読み取りのために動作される（１０３）場合、前記制御ユニットは、動作される（１０３）前記実行ユニットを含むサブチェーンの前記通信ノードを介して前記動作される前記実行ユニットと通信することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記連続した識別子を前記制御ユニットに送信することは、
   個々の識別子は、前記制御ユニットに順次伝達されることを含む、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記連続した識別子を前記制御ユニットに送信することは、
   各通信ノードに、前記通信ノードが上流にある前記サブチェーンからの識別子が伝達されることを含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記複数のサブチェーンで複数の実行ユニット全体がセグメント化されることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の方法。
8. 複数の実行ユニットを作動させるためのシステムであって、
   制御ユニットと、複数のサブチェーンと、を含む物理ネットワークを備え、
   前記複数のサブチェーンの各々は、通信ノードと、該通信ノードに直列に連結された複数の実行ユニットと、を含み、前記複数のサブチェーンの複数の通信ノードは、該複数の通信ノードの通信チェーンが存在するように前記制御ユニットに直列に連結され、前記複数のサブチェーンの各々の複数の実行ユニットには、前記制御ユニットによって前記複数の実行ユニットをアドレス指定するための連続した識別子が割り当てられており、実行ユニットが故障した場合に、前記サブチェーンの残りの部分のみに障害が発生し、前記複数の通信ノードの各々は、当該通信ノードを下流側の通信ノードと接続するための入力インタフェース及び出力インタフェースを含み、
   前記物理ネットワークの初期化において、各通信ノードは、当該通信ノードに接続されたサブチェーンの複数の実行ユニットに前記連続した識別子を割り当て、該連続した識別子を前記制御ユニットに送信するように構成されており、
   前記制御ユニットは、前記識別子を含むコマンドを前記実行ユニットに該実行ユニットの上流側の通信ノードを介して送信して該実行ユニットを動作させるように構成されており、
   各通信ノードは、前記コマンドの前記識別子が当該通信ノードに接続されたサブチェーンの複数の実行ユニットの識別子ではない場合、前記通信チェーンの残りの部分が継続するように前記コマンドを下流側の通信ノードに送り、前記サブチェーンに送らないように構成されており、
   前記入力インタフェース及び前記出力インタフェースは、前記コマンドの識別子が、対応する通信ノードに接続されたサブチェーンの複数の実行ユニットのうちの１つの識別子である場合に前記下流側の通信ノードとの通信をブロックするように構成されている、システム。
9. コンピュータ上で実行される場合に、請求項１～７のいずれか１項に記載の方法を実行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。

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