KR100447314B1

KR100447314B1 - 차량 운전 시뮬레이터

Info

Publication number: KR100447314B1
Application number: KR10-2001-7013725A
Authority: KR
Inventors: 챨스 에이. 크리스토퍼
Original assignee: 아이-심 엘엘씨
Priority date: 1999-04-28
Filing date: 2000-04-19
Publication date: 2004-09-07
Also published as: CA2371663A1; CA2371663C; CN1154078C; JP2003523526A; WO2000065555A1; KR20030006910A; CN1372680A; MXPA01011012A; EP1196909A4; AU4650200A; US6270350B1; JP3774627B2; EP1196909A1; AU756909B2; WO2000065555A9

Abstract

운전 제어 및 기구와 결부시키기 위한 필드 프로그래머블 게이트 어레이(508)을 사용하는 운전 시뮬레이터를 위한 재구성될 수 있는 하드웨어 인터페이스이다. 상기 필드 프로그래머블 게이트 어레이(508)는 상기 운전 시뮬레이터의 컴퓨터 시스템(501)의 입력/출력과 상기 운전 시뮬레이터의 차량 운전석(509)의 사이에 삽입된다. 이것은 운전 시뮬레이터를 다른 기능들 뿐 아니라 특정한 유형의 운전석(509)과 제어에 신속히 적합화시키는데 편리를 제공한다.

Description

차량 운전 시뮬레이터{Vehicle Driving Simulator}

고-현실적 구동 경험을 제공하는 차량 구동 시뮬레이터들이 점점 더욱 이용가능하게 되고 있다. 세련된 시뮬레이터들은 일반적으로 호스트 컴퓨터 시스템에 로딩되고 실행되는 시뮬레이터 마스터 제어 프로그램을 채용한다. 호스트 컴퓨터 시스템으로부터의 제어 입력에 응답하여 실시간 그래픽 이미지를 생성하는 그래픽 이미징 엔진이, 호스트 컴퓨터 시스템에 종속되어 있다. 이러한 이미지는 고현실적 운전 경험을 제공하는 가상 현실을 생성하기 위하여 대략 90도에서 360도 전체의 범위의 시야각을 제공할 수 있는 스크린상에 투영될 수 있다. 시뮬레이션을 가능한 한 현실적으로 만들기 위하여, 시뮬레이터는 실제 제조품 차량의 차량 운전석를 활용할 수 있다. 운전자가 차량 운전석의 제어를 조작할 때 그 운전자에 의한 제어 입력들은 마스터 제어 프로그램과 함께 결부된다. 현실성 감지는 고충실 음향을 생성하는 음향 시스템 및 운전자에게 힘을 받게 하는 운전석에 결합된 운전 시스템에 따라서 더욱 향상될 수 있으며, 이들은 모두 외부의 환경, 도로 표면의투영된 이미지 및 운전자의 입력과 일치한다. 높은 수준의 운전 시뮬레이터는 심지어 이미지화된 도로면에 대해 적절한 타이어 잡음까지 생성할 수 있다. 일반적으로, 차량 운전 시뮬레이터의 구입자들은 시뮬레이터에 대한 하나 이상의 특정한 응용을 가지고 있다. 예를 들면, 반-트럭(semi-truck) 운전자를 훈련시키는데 사용될 수 있거나, 경찰관에게 고속 추적 기술을 가르치는데 사용될 수 있거나, 또는 긴급 차량 운전자의 안전 기술을 향상시키는데 사용될 수도 있다. 그러한 특별한 이용을 위한 운전 기술 습득을 향상시키기 위해서는, 작업상 운전되는 실제의 차량의 차량 운전석을 사용하는 것이 매우 바람직하다. 이것은 시뮬레이터의 제조를 복잡하게 하는데, 시뮬레이터 소프트웨어에 결부되어야 하는 문언적으로 수십가지의 차량 운전석이 있기 때문이다. 예를 들면, 한 경찰국은 시뮬레이터에 대해 포드 크라운 빅토리아(Ford Crown Victoria)의 운전석을 사용하기 원할 수 있는 반면에, 다른 곳은 샤브로레 루미너(Chevrolet Lumina)의 운전석을 사용하기 원할 수 있다. 경찰국과 같은 정부기관에서는 일반적으로 차량을 2,3년에 한번씩 바꾸기 때문에, 상황은 더욱 복잡하다. 또한, 트럭 운전학교는 다양한 트럭 운적석을 활용하여, 배운 기술을 실세계로 변환하는 것을 향상시키도록 원할 수 있다.

차량 운전 시뮬레이션 산업은, 비록 유아단계에 있지만, 매우 경쟁력 있다. 시뮬레이터 제조업자는 하드웨어 제고품을 거의 최소한으로 유지하고 수많은 고객의 필요에 대해 최소수의 각 생산라인을 맞춤으로써 수익을 향상시킬 수 있다. 이상적으로는, 단일의 기본적 생산라인이라도 모든 고색의 요구에 맞도록 쉽게 맞추어질 수 있을 것이다.

소프트웨어 변화는 상이한 유형의 차량을 시뮬레이션하는데 많은 차이점을 나타낼 수 있을 것이지만, 어떤 점에 있어서는 소프트웨어는 하드웨어 인터페이스를 통하여 각 운전석의 독특한 전기회로와 연결되어야 한다. 각 운전석의 전기적 장치간의 몇가지 차이점은 다음을 포함할 수 있다.

1. 전압 비율;

2. 입력 신호 파형 요구조건;

3. 매어질 때 열리거나 잠기는 좌석벨트 스위치와 같은 스위치 논리;

4. 입력 및 출력 신호의 수;및

5. 차량핸들, 브레이크 페달, 가속 페달, 또는 기어변환 레버 상의 센서 유형(즉, 저항성 전위차계, 광학적 인코더, 스위치 등).

현재의 기술은 이러한 차이점들을 다양한 방법으로 나타내고 있다. 도 1 내지 3은 차량운전석을 디스플레이 스크린(101)과 상기 스크린(101)상의 이미지를 투영하기 위한 프로젝터(102) 및 시뮬레이터 데이터 처리유닛(103)을 가지는 시뮬레이터 시스템에 중계하는데 이용되는 현재의 3가지 접근을 나타낸다. 첫번째 인터페이스 접근은 도 1에 나타낸다. 이러한 접근을 이용하면, 운전석(105)은 표준 인터페이스 유닛(104)으로의 연결을 위해 전선이 완전히 다시 감겨진다. 이 접근의 기초적 이점은 한 운전석으로부터 다른 운전석으로의 소프트웨어 변환이 없다는 점이다. 그러나, 주된 단점은 전선을 다시 감는 공정이 고비용이며 시간이 소요된다는 점이다. 이것은 특히, 작업이 스위치와 기구류의 주문맞춤을 필요로 할 때 더욱 그러하다.

도 2에 나타나 있는, 두번째 접근은 각 운전석(205)을 위해, 표준 운전석 배선을 시뮬레이터 데이터 처리유닛(103)과 상호 연결하는 특수 인터페이스 회로(204)를 설계하는 것이다. 이것을 선택하는 주 이점은, 시뮬레이션 소프트웨어 또는 운전석 배선에 대해 어떤 것도 변화시킬 필요성이 없다는 것이다. 그러나 이 접근에는 여러가지 중대한 단점이 있다. 운전석 회로의 분석 및 서류화 뿐 아니라, 주문맞춤 인터페이스 회로의 설계 및 제조에 많은 시간이 소요된다. 또한, 주문맞춤 인터페이스 회로는 한정된 양으로 만들어질 것이므로, 제조비용이 상대적으로 높을 것이다. 또 다른 단점은, 상이한 차량 운전석이 도입될 때마다 운전석 회로를 재분석 및 기록화하고 새로운 인터페이스 회로를 재설계 및 제조해야 할 필요가 있다는 점이다.

시뮬레이션 산업에서 빈번히 사용되는 또 다른 접근이 도 3에 나타나 있다. 인터페이스(304)는 재고품이 있어서 곧 구할 수 있는 현존하는 회로보드와 전자모듈을 사용하여 설계된다. 그러한 접근은, 일반적으로, 시뮬레이션 소프트웨어에 대해 변화를 요구한다. 이 접근의 기본적인 이익은 주문맞춤 하드웨어가 보다 적게 요구되는 점이다. 언제든지 사용가능한 보드 및 모듈을 사용함으로써, 설계 및 제조비용이 감소될 뿐 아니라, 유지 비용 또한 감소된다. 이 접근에도 많은 문제점이 있다. 재고품이 있어서 곧 구할 수 있는 회로보드는, 일반적으로 값비싸며 시스템에 결합시키기 어렵다. 그것들은 또한 프로그램하기 어려울 수도 있다. 더욱이, 소프트웨어가 재설계되면, 그 보드들은 일반적으로 교체되어야 한다. 또한, 운전석 회로를 리버스 엔지니어링(즉, 분석 및 기록)함과 관련하여 시간과 비용이상당히 소요된다. 소프트웨어가 바뀌도록 요구되면, 비용을 증가시킬 것이다. 이 선택은 심지어 어떤 운전석에 대해서는 사용될 수 없을 수도 있는데, 그것들이 매우 독특해서 주문맞춤에 의해 설계되는 인터페이스 하드웨어를 요구하기 때문이다.

지금까지의 어떠한 인터페이스 선택도, 운전석을 시뮬레이터 시스템에 신속하고 경제적으로 결부시키지 않았다. 시뮬레이터 고객들은 운전석을 주기적으로 바꿀 수 있기를 원하면 그러한 변화에 관련된 비가동 시간과 비용을 최소화함을 원한다. 비록 도 1의 인터페이스 선택이 운전석의 신속한 교체 및 실제 교체에 관련되어 최소의 비용을 가능케 하더라도, 운전석에 표준 인터페이스를 제공하는 비용은 상당하다.

차량 운전석을 운전 시뮬레이터에 연결하는 비용을 감소시키고, 시뮬레이터 소유자로 하여금 보다 빠르고 비용이 덜 소요되도록 하고 현재의 운전석 인터페이스를 사용하여 가능한 보다 적은 소프트웨어 변화로써 시뮬레이터상의 운전석을 교체할 수 있도록 하는 인터페이스가 필요하다. 그러한 인터페이스는 간단한 전기적 절연과 연결 및 적은 소프트웨어 수정만을 요구함으로써 차량 운전석의 교체를 용이하게 할 것이다. 더욱이, 새로운 인터페이스에 의하여, 새로운 시뮬레이터 하드웨어-운전석 조합의 디버깅이 용이하게 되면 바람직할 것이다.

본 발명은 차량 시뮬레이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량 제어장치, 기구와 전자기기 및 예컨대 운동 기저부와 같이 차량 시뮬레이션 소프트웨어에 관련된 시스템을 중계하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

도 1은 차량 시뮬레이션 프로그램이 실행되는 컴퓨터에 차량 운전석을 결부시키는 제1의 종래기술의 방법을 나타내는 블록도,

도 2는 차량 시뮬레이션 프로그램이 실행되는 컴퓨터에 차량 운전석을 결부시키는 제2의 종래기술의 방법을 나타내는 블록도,

도 3은 차량 시뮬레이션 프로그램이 실행되는 컴퓨터에 차량 운전석을 결부시키는 제3의 종래기술의 방법을 나타내는 블록도,

도 4는 시뮬레이터 소프트웨어 인터페이스를 차량 운전석 전자장치에 결부시키기 위한 본 발명의 바람직한 실시예의 블록도,

도 5는 FPGA의 질링크스 XC5200 부류의 구축 블록도,

도 6은 XC5200 FPGA 부류의 베르사 블록(Versa Block)의 블록도,

도 7은 XC5200 FPGA 부류의 논리 셀의 논리도,

도 8은 인터페이스가 기능하는 기본적 기능들을 보여주는, 본 발명에 따라 구성되는 FPGA의 개요도,

도 9는 광학적 부호기(optical encoder) 입력을 복호(decode)하는데 사용되는 회로의 개요도이다.

본 발명의 목적을 위해서, 운전 시뮬레이터 시스템은 시뮬레이터 운전자가 앉는 차량 운전석을 포함한다. 본 시스템은 또한 실시간 운전 환경을 나타내는 그래픽 이미지가 표현되는 시각적 디스플레이 스크린을 포함한다. 본 시스템은 또한적어도 하나의 호스트 데이터 처리, 또는 컴퓨터, 하나 이상의 입/출력 포트를 가지는 시스템을 포함한다. 다른 데이터 처리 요소들이 그 호스트 컴퓨터에 종속될 수 있다. 록히드 마틴 리얼 3-D 프로(Lockheed Martin Real 3-D Pro)와 같은, 그래픽 이미징 엔진은 호스트 컴퓨터 시스템으로부터의 제어 입력에 응답하여, 스크린상에 디스플레이하기 위한 실시간 그래픽 이미지를 생성하는 것으로, 그러한 하나의 요소이다. 다양한 시스템 성분의 실시간 동작을 동기화하는데 이용되는 디지털 신호 처리기(DSP)는, 그러한 또 다른 요소이다. 운전 시뮬레이터 시스템은 또한 호스트 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 운전 시뮬레이션 소프트웨어 프로그램을 포함할 수도 있다. 소프트웨어 프로그램은 차량 운전석으로부터 발산하는 운영자에 의해 초기화되는 제어 입력에 응답하는 입력 신호 세트를 인식할 수 있도록 설계된다. 소프트웨어 프로그램은 또한 출력 신호 세트를 생성하기도 한다. 이러한 출력 신호의 일부는 다양한 다른 시스템 성분을 제어하기 위해 사용되며; 다른 것들은 운전석 기구류를 제어하기 위해 그것들이 이용되는 차량 운전석으로 보내어 진다.

본 발명의 초점은 차량 운전석의입/출력 포트와차량 운전석의전기회로 사이에, 필드-프로그래머블 게이트 어레이, 또는 FPGA로 알려진 필드-프로그래머블 집적회로를 삽입한 것이다. 프로그래머블 집적 회로는 운전석으로부터의 전기신호를 컴퓨터와 로딩된 소프트웨어에 의해 이해될 수 있는 입력신호로 변환하고, 프로그램 출력 신호를 운전석에 활용될 수 있는 전기적 입력 세트로 변환해야 하는 책임을 가지고 있다. 마이크로프로세서 또는 마이크로콘트롤러에 의해 그러한 FPGA의 많은 기능성이 제공될 수 있더라도, FPGA만이 제공할 수 있는 특별한 기능이 있다. 예를 들면, 광학적 부호기(encoder) 출력을 복호(decode)하는 것은 FPGA 내부 회로에 의해 제공될 수 있다. 더욱이, 신호 조건 회로는 또한 FPGA 회로에 의해 제공될 수 있다. 예를 들면, 각 스위치 입력은, 스위치가 닫힐 때 발생할 수 있는 신호반동을 제거함으로써 신호의 신뢰성을 향상시키는 슈미트 트리거를 제공받을 수 있다.

본 발명의 바람직한 수행을 위해서는, 분리회로를 FPGA와 차량 운전석 사이에 위치시킴으로써,정전기 방전, 유도성 부하 반동 또는 잘못된 배선으로 인한예상보다 높은 전압,지상편향(ground-loop) 문제, 또는 결함있는 배선에 의해 야기되는단락에 대비하여 FPGA를 보호하는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 제1 실시예에서, FPGA는 RAM으로 구성될 수 있는 유형이다. 즉, FPGA는 그 FPGA를 구성하는 하나의 독특한 데이터 값 세트가 저장될 수 있는 보드상의 휘발성 메모리 레지스터이다. 이 구성 데이터는 하드디스크 드라이브와 같은 비휘발성 매체에 저장될 수 있으며, 시스템 초기화 동안에 FPGA로 로딩될 수 있다. 각각의 상이한 차량 운전석을 위한 복수의 구성 데이터는 호스트 컴퓨터 시스템의 하드디스크 드라이브상의 데이터 파일 라이브러리내에 저장될 수 있다. 따라서, 그 라이브러리로부터 새로운 운전석을 위한 적절한 데이터 파일을 선택함으로써, 새로운 차량 운전석은 운전 시뮬레이터에 결부될 수 있다. 또한, 앤티퓨즈(antifuse) 기술을 활용하는 것과 같은 다른 FPGA 유형도 본 발명을 실행하는데 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 그러나, 재프로그램될 수 있는 FPGA를 사용하는 것에는 명확한 한계가 있다. 구성 데이터 파일이 수정되거나 업데이트될 때 칩이 교체될 필요가 없기 때문에, 디버깅이 훨씬 쉽다. 더욱이, 상이한 차량 운전석은 단일의 재프로그램될 수 있는 FPGA에 의하여 조절될 수 있다.

본 발명의 다른 제2의 실시예에서, FPGA 및 관련 인터페이스 회로는 단일의 회로보드상에 배치된다. 특별한 운전석 인터페이스를 위해 필요한 FPGA 및 어떠한 특별한 성분이라도, 회로보드상의 소켓에 꽂히는 단일의 모듈로서 일괄된다. 그러한 특별한 성분은 광학적 인코더 및 ACD/DAC 파형/레벨 생성기와 인터프리터를 제한없이 포함할 수 있다. 차량 운전석을 스위칭하기 위하여, 상기 모듈은 하나의 유닛으로 교체된다.

어떠한 실시예이든, 호스트 컴퓨터 시스템으로부터의 제어 신호는 FPGA를 통하여 운전석내의 계측기로 보내어 진다. 마찬가지로, 운전석 제어장치와 스위치로부터의 신호는 FPGA를 통하여 호스트 컴퓨터 시스템으로 반대 방향으로 발송된다.

완전히 새로운 운전석을 시뮬레이터에 결부시키기 위하여는, 운전석에서의 각 입력이나 출력이 FPGA의 운전석 측에 결합된 인터페이스 버스상의 특정 핀에 연결되고 식별되어야 한다. 그러면, FPGA는 운전석으로부터의 각 입력/출력이 호스트 컴퓨터 시스템으로부터의 대응하는 입력/출력과 올바르게 조화되도록 프로그램될 수 있다. 데이터 파일 편집 동작중에 각 운전석 기능을 계속하여 테스트함으로써, 적절한 논리값이 어떠한 주어진 신호에라도 쉽게 할당될 수 있다. 예를 들어, 만약 시뮬레이션 소프트웨어가 걸쇠걸린 좌석벨트에 대해 높은 논리값을 기대하지만 그대신 이 특성에 대한 운전석 입력이 낮은 논리 레벨을 전달하면, FPGA는 수신신호를 변환하기 위하여 편집 동작 도중에 재프로그램될 수 있다. 각 신호를 위해 적절한 발송 및 적절한 논리 할당을 제공하는 데 부가하여, FPGA는 또한 어떠한 신호를 위하여라도 신호 처리 기능을 제공하도록 프로그램될 수 있다. 예를 들면, FPGA는 입력이 운전석내의 광학적 인코더에 결합될 때 특정한 입력을 위한 위치 감지를 제공하도록 프로그램될 수 있다.

재구성될 수 있는 FPGA를 사용하는 한가지 분명한 이점은, 새로운 운전석을 시뮬레이터 시스템에 결부시키는 과정이 매우 단순화된다는 점이다. 더욱이, FPGA가 재구성될 수 있기 때문에, FPGA를 구성할 수 있는 데이터 파일은 신속히 안전하게 테스트되고 편집될 수 있다. 이러한 요소의 결과로서, 결부시키는 비용은 현존하는 결부 수단과 비교하여 엄청나게 감소된다.

재구성될 수 있는 FPGA를 사용하는 또 다른 이점은 운전석의 전기적 구성을 불문하고 시뮬레이션 소프트웨어에 대해 일관적인 인터페이스를 생성할 수 있다는 점이다. 호스트 컴퓨터 시스템으로부터의 출력 신호 뿐 아니라 운전석으로부터 FPGA로 들어오는 입력 신호들은, FPGA의 휘발성 메모리로 로딩된 데이터 파일값에 의해 지시됨에 따라 FPGA에 의해 발송되고 처리된다. 시뮬레이터 소프트웨어는 항상 FPGA로부터 특정한 표준 신호를 기대할 수 있기 때문에, 차량 운전석이 바뀌었을 때, 시뮬레이션 소프트웨어의 수정은 최소화되거나 완전히 제거된다. FPGA 구성은 운전석을 시뮬레이션 소프트웨어에 대하여 있는 그대로 투명하도록 만든다.

차량 운전 시뮬레이터는 많은 상이한 방법으로 구성될 수 있다. 최종적 구성은, 비용 및 하위요소의 이용가능성, 단순성 및 유용성의 필요, 어느 정도로는, 특정 구성간에 아무런 명백한 이득이 없는 무작위의 설계 선택에 의하여 요구되는 현실성의 정도에 의해 결정될 것이다. 어떠한 상업적 제품이라도 설계 및 조립에 대해서는 타협이 요구된다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 본 발명을 구체화하는,차량 운전 시뮬레이터를 위한 바람직한 실시예는, 새로운 요소가 이용가능하게 되고 현존하는 요소가 더욱 입수가능하게 됨에 따라 바뀔 것이다.

도 4를 참조하면, 차량 운전 시뮬레이터 시스템(400)의 현재의 바람직한 실시예는 호스트 컴퓨터 또는 데이터 처리 시스템(401)을 포함한다. 컴퓨터 시스템(401)은 록히드 마틴 리얼 3-D 프로(Lockheed Martin Real 3-D Pro)와 같은, 호스트 컴퓨터 시스템(401)로부터의 제어 입력에 응답하여 스크린(404)에 프로젝터(403)에 의해 디스플레이하기 위한 실시간 그래픽 이미지를 생성하는 그래픽 프로세서(402)에 결합된다.

호스트 컴퓨터는 또한 음향 생성기(405)에 결합된다. 보다 적은 총 시스템 비용 추구를 위한 타협으로써, 호스트 컴퓨터 시스템(401)은 마이크로소프트 윈도우즈 운영체제하에서, 비록 이 운영체제가 결정적 프로세싱에 최적화된 것은 아니지만, 실행된다. 따라서, 호스트 시스템(401)은 ISA 또는 PCI 버스와 같은 병렬 인터페이스(407)을 경유하여 디지털 신호 처리기(DSP;406)에 종속된다. 물론 시리얼 버스도 병렬 버스 대신에 사용될 수 있다. DPS(406)는 시뮬레이터 시스템(400)의 다양한 요소를 위한 마스터 클럭 신호를 제공하며, 그렇게 함으로써 다양한 시스템 요소의 동작을 조정하여 현실적인 시스템 동기성이 달성되도록 한다. 또한 직렬 인터페이스를 경유하여, DPS(406)가 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA;408)로 직접 결합된다. 질링크스(Xilinx) XC5215 집적회로(IC)는 현재 선호되는 FPGA이다. XC5215 IC는 운전석의 특정 구성 데이터가 저장될 수 있는 보드상의 휘발성 메모리 레지스터를 가지는 램으로 구성될 수 있는 장치이다.FPGA(408)는 이 데이터 값의 독특한 세트에 의해 구성될 수 있다. 운전석 구성 데이터는 하드디스크 드라이브(411)과 같은 비휘발성 매체상에 저장될 수 있고, 시스템 초기화 동안에 FPGA(408)로 로딩될 수 있다. 각각 상이한 차량 운전석을 위한 복수의 구성 데이터 세트는 호스트 컴퓨터 시스템의 하드디스크 드라이브상의 데이터 파일 라이브러리내에 저장될 수 있다. 따라서, 그 라이브러리로부터 새로운 운전석을 위한 적절한 데이터 파일을 선택함으로써, 새로운 차량 운전석이 운전 시뮬레이터로 결부될 수 있다.

XC5215 IC의 아키텍쳐(구조)는, 프로그램될 수 있는 입력/출력 블록, 프로그램될 수 있는 논리 블록 및 프로그램될 수 있는 상호연결을 가진다는 점에서 전통적인 FPGA들의 아키텍쳐와 유사하다. 도 5,6 및 7은 FPGA의 XC5200 부류의 아키텍쳐의 간략한 개관을 제공한다. 도 5는 XC5200 아키텍쳐의 개념적 개관을 나타낸다. 전통적인 FPGA와 달리, 논리 및 로컬 발송 자원들은 유연한 베르사블록(VersaBlock)에 결합된다. 일반 목적의 발송은 일반 발송 매트릭스(GRM)을 통하여 각 베르사블록에 연결된다. 베르사링(VersaRing)은다중 입/출력 블록(IOB)들로부터베르사블록으로 만들어진내부 논리로 향하는연결을 제공하는 장치를 둘러싸는 상호연결 셀의 "자유로" 이다. 단일의 베르사블록의 구조가 도 6에 나타나 있다. 구성가능한 논리 블록(CLB;Configurable Logic Block)은 4개의 논리 셀(LC0, LC1, LC2, LC3)을 담고 있다. CLB는 프로그램될 수 있는 로컬 상호연결 매트릭스(LIM;Local Interconnect Matrix)에 연결되며, 이것은 4조의 4비트 직접 연결을 통하여 인접한 4개의 베르사블록에 결합되며 24개의 양방향노드를 경유하여 GRM에 결합된다. 단일의 논리 셀(LC:Logic Cell)의 구조는 도 7에 나타나 있다. 각 논리 셀(LC)은 4개의 입력(F1, F2, F3, F4)을 가지는 함수 발생기(F); D 플립플롭이나 래치로서 구성될 수 있는 저장 장치(FD);및 제어 논리를 포함한다. 도 7에서 식별되는 신호들은 다음과 같다: DI=데이터 입력; DO=데이터 출력; CI=캐리 입력; CO=캐리 출력; CE=클럭 가동; CK=클럭; CL=클리어; D=래치 데이터 입력; Q=래치된 출력; X=래치되지 않은 출력. 제어 논리는 수치 함수의 빠른 실행을 위해 캐리 논리를 제공하는 3조의 멀티플렉서(M1, M2, M3)를 활용한다. 제어 논리는 또한 매우 광범위한 입력 함수를 복호(decode)할 수 있게 하는 직렬 사슬로서 구성될 수도 있다. 따라서, 셀로 들어가는 5개의 입력(F1, F2, F3, F4, DI, CI)과 4개의 출력(CO, DO, Q, X)이 있다. 입력과 출력의 독립성은 소프트웨어가 각 논리 셀(LC) 내부에서 자원의 활용을 최대화하도록 해준다. 베르사블록 내부의 모든 셀에 공통적인, 신호들(CE, CK, CL)은 래치(FD) 내부에 저장된 값을 쓰거나 지우는데 사용된다. 각 논리 셀(LC)은 또한 함수발생기 또는 레지스터중 어느 하나의 사용도 희생하지 않는 직접적 연결도체 통로를 포함한다.

XC5215 IC를 사용하는 것은 저비용 때문에, 그리고 보드상의 메모리 레지스터에 단지 새로운 데이터를 쓰기만 하면 재프로그램될 수 있기 때문에 유익하다. 앤티퓨즈(antifuse) 기술을 체용한 것과 같은 다른 유형의 FPGA도 또한 본 발명을 실행하는데 이용될 수 있다. 그러나, 내부 프로그래밍을 위해 앤티퓨즈를 활용하는 FPGA는 오직 한 번만 프로그램될 수 있다. 부정확하게 프로그램된 그러한 유형의 FPGA를 교정하기 위해서는 프로그램되지 않은 새로운 FPGA가 사용되어야 한다.한편, 질링크스(Xilinx) IC는, 에러를 교정하고 상이한 데이터 레지스터 값을 요하는 새로운 운전석을 조절하기 위하여 계속하여 재프로그램될 수 있다. ISA 또는 PCI 버스와 같은 병렬 인터페이스가 호스트 컴퓨터(401)와 디지털 신호 처리기(DSP;406)를 상호연결하기 위하여 채용되더라도, 그 자리에 직렬 인터페이스가 사용될 수 있다. 마찬가지로, 디지털 신호 처리기(406)와 FPGA(408)을 결합시키기 위해 비록 직렬 인터페이스가 사용되더라도, 병렬 인터페이스가 그 자리에 사용될 수 있다. FPGA(408)는, 차량 운전석(409)에 결합되고, 그 차량 운전석(409)이 탑재된 운동 기저부(410)에 결합된다.

도 8을 참조하면, 운동 기저부(410), (도시되지 않은) 운전석에 결합되며 디지털 신호 처리기(406)를 경유하여 호스트 데이터 처리 시스템(401)에 결합된 FPGA(408)의 단순화된 개요도가 나타나 있다. 이 도해의 기본적 목적은 FPGA(408)에 의해 수행될 수 있는 특정한 유형의 기능의 기본적 아이디어를 제공하기 위함이다. FPGA(408)의 좌측에 있는 신호선들은 디지털 신호 처리기(406)로부터의 출력 뿐 아니라 그로 향하는 입력을 나타내며; 우측에 있는 신호선들은 운전석(407)으로부터의 제어 출력 및 운동 시스템으로부터의 출력 뿐 아니라 운전석 기구류 및 계측기로의 입력, 운동 시스템(410)으로의 입력을 나타낸다. FPGA(408)가 수행하는 기초적인 작업 중의 하나는, 본 발명에 의해 구체화되는 바와 같이, FPGA의 한쪽의 발송 신호를 다른쪽의 적절한 위치로 발송하는 작업이다. 예를 들면, 신호(CS1,CS2,CS3)는 차량 운전석(이 도면에는 나타나지 않음)의 내부의 스위치로부터 발산하는 운전석-측 신호를 나타내는 반면에, 신호(DS1,DS2,DS3)는신호(CS1,CS2,CS3)에 각각 대응하는 디지털 신호 처리기(DSP)측 신호를 나타낸다. 한편, 신호(DG1,DG2,DG3)는 운전석-측 계측기 입력(CG1,CG2,CG3)에 각각 대응하는 디지털 신호 처리기(DSP)측 FPGA 계측기 신호이다. FPGA(408)는 신호 입력들이 그들의 관련 출력으로 발송되도록 프로그램된다. 만약 발송이 부정확하면, FPGA(408)은 그 문제를 교정하기 위해 쉽게 재프로그램될 수 있다. 신호(CD1)는 운전석-측 운전자의 입력이다. 만약 신호(CD1)가 운전대 위치 정보를 제공하는 광학적 부호기(encoder)에 결합되면 그 정보의 복호(decoding)는 논리 블록(802)에 의해 제공될 것이다. 히스테리시스적인 디지털 복호기는 FPGA 회로 요소로 구축될 수 있다. 그러한 디지털 복호기는, 복수의 동등한 아치형 전장(arcuate span) 중의 하나 내에서 360도의 회전을 통하여, 회전하는 샤프트의 위치를 식별할 수 있다. 활모양의 전장의 사이즈는 다소의 민감성을 제공하도록 조절될 수 있다.논리 블록(802)은또한 운전석의 특정 전기 신호를, 그 전기 신호가 DSP(406)를 통하여 호스트 컴퓨터 시스템(401)에 의해 샘플링될 때까지, 입력값에 유지시키는 FPGA(408) 내부의 회로로 구축되는래치일 수 있거나 또는 래치를 포함할 수 있다.

계속 도 8을 참조하면, 운동 기저부(410)는 복수의 광학적 부호기를 활용하여 각 움직임의 각도에 대한 상대적 위치를 감지하며, FPGA(408)을 경유하여 DSP(406)에 결합된다. DPS-측 제어 신호(DC2,DC3,DC4)는 운전석측 제어 신호(CC2,CC3,CC4,CC5,CC6,CC7)에 결합된다. 운전석측 제어신호는 운동 시스템(410)에 직접적으로 결합된다. 운동 기저부(410)의 절대 위치는 운동 시스템(410)을 교정함으로써 결정된다. 이것은 운동 시스템을 이동범위 사이에서 각 움직임의 정도내로 움직이게 함으로써 이루어진다. 논리 블록(804)은 호스트 DPS(401)에게 운동 시스템 위치를 제공하는 복수의 광학적 복호기를 포함한다. 논리 블록(802 및 804)내에 사용될 수 있는 광학적 복호 회로는, 도 9를 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다. 계속 도 8을 참조하면, 논리 블록(803)은 DSP(406)로부터 수신받은 신호의 조건을 맞추어 운전석의 요구와 조화하도록 하기 위하여 이용되는 신호조건 회로를 나타낸다. 예를 들면, 논리 블록(803)은 운전석의 특정한 전기적 입력을 DSP(406)으로부터의 출력으로서 수신받은 값으로, 그 출력이 호스트 컴퓨터 시스템(401)에 의해 업데이트될 때까지, 유지시키는 FPGA 내부의 회로로 구축되는 래치일 수 있다.

계속 도 8을 참조하면, FPGA는 분리된 회로를 경유하여 운동 시스템(410)과 운전석 회로 양측에 직접적으로 결합되어 있다. 직접적 연결은 특별히 좋은 설계수행이 아닌데, 이는 직접적 연결은 FPGA(480)를정전기적 방전, 유도성 부하 반동 이나 잘못된 결선으로 인한예상보다 높은 전압,지상편향 문제또는 결합적인 결선으로 인한단락에 노출시킬 수 있다. FPGA(408)을 그러한 조건에 노출시키는 것은 FPGA의 신뢰성을 희생시키거나 또는 모두를 실패하게 만들 수 있다. 비록 분리 회로가 용량성 또는 유도성 커플링을 포함하더라도, 본 발명의 바람직한 실시예를 위하여는, 복수의 광학적 아이솔레이터(Optical Isolator; OI1 - OI14)가 활용된다. 각 광학적 아이솔레이터는, 가장 기본적인 형태로는, 리시버 트랜지스터에 인접한 발광 다이오드(LED)로 구성된다. 선택적으로는, 광학적 아이솔레이터는 하나는 송신기이고 다른 하나는 수신기로서의, 한쌍의 인접한 LED로 구축될 수 있다. 따라서, 지상편향(ground-loop) 및 다른 분리(isolation) 문제가 제거될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예로서, 광학적 아이솔레이터(OI1 - OI14)는 쉽게 구성될 수 있는 인터페이스 보드상에 물리적으로 배치된다. 또한, 운전석으로부터의 각 스위치 입력은, 스위치가 닫힐 때 발생할 수 있는 신호반동을 제거함으로써 신호의 신뢰성을 향상시키는 슈미트 트리거를 제공받는다. 스위치 신호들(CS1,CS2,CS3)은 각각의 슈미트 트리거(ST2,ST1,ST3)와 관련된다는 것을 관찰할 수 있다.

도 9는 사각 부호기(quadrature encoder) 장치의 출력을 복호하기 위해 활용되는 회로의 바람직한 실시예를 나타낸다. 사각 부호기는 본 기술분야에서 잘 알려져 있기 때문에, 그 설계 및 기능은 여기서 설명하지 않겠다. 이 복호회로들은 기본적으로, 본 설명의 문맥에서 FPGA(408)의 다기능성을 나타내기 위해 나타낸 것이다. 복수의 사각 부호기들은 회전 위치 정보를 제공하기 위하여 운동 기저부(410)에 채용된다. 그것들은 또한 방향 변환 입력을 제공하기 위하여 운전석(409)의 운전대의 기둥에 채용될 수도 있다. 보다 상세하게는, 도 9는 복호회로를 나타낼 뿐 아니라, 3개의 다른 선택적으로 관련된 회로도 또한 나타내고 있다. 복호 회로는 비교 회로(블록 C), 그리고 위치 적산기(블록 D)라는 2개의 큰 블록으로 나뉘어질 수 있다. 광학적 회로는 부호기 완전성 테스트 회로(블록 A), 노이즈 차단 회로(블록 B), 그리고 병렬-직렬 컨버터(블록E)이다.

광학적 부호기 테스트 회로는 사각 부호기의 출력을 감시하고, 부호기 출력이 활성인지 그리고 차동 출력들(A,A* 및 B,B*)이 실제로 반대 상태인지 확인한다.사각 부호기가 전력을 잃으면, 또는 전선이 단선 또는 단락되면, 부호기 OK 신호는 로우(low)로 될 것이고 로우에 머무를 것이다. 이러한 안전 특성은, 호스트 데이터 처리 시스템(401)이건 디지털 신호 처리기(406)이건 간에, 제어 처리기에게 사각 부호기로부터의 현재 위치 출력값의 유효성에 관련된 정보를 제공한다.

블록 B의 선택적인 노이즈 차단 회로는 부호기로부터의 전선의 노이즈를 차단하는 본 기술의 방법의 일반적인 상태이다. 이 회로는 또한 부호기 제조자에 의해 제안될 수도 있다.

블록 E의 선택적인 병렬-직렬 컨버터는 단지 복호기 회로의 병렬 출력값을 직렬 장치로 결부시키기 위한 직렬값으로 변환한다.

블록 C의 비교 회로는 비동기 데이터를 수신하고 동기 데이터를 출력한다. 비동기 데이터는 FPGA(408) 내부의 마스터 클럭 신호에 의하여 블록 D의 위치 적산 회로내의 부호표시 위치값을 가지는 동기 데이터로 변환된다. 사각 부호기는 회전당 카운드 또는 회전당 펄스로 평가된다. 따라서, 부호기의 특성은 회전당 얼마나 많은 사각형 펄스들이 부호기에 의해 생성되는가를 지시한다. 이러한 구형파 펄스들은 부호기 A 출력 및 부호기 B 출력 신호들로서 비교 회로에 의해 수신된다. 펄스 생성률은 부호기의 회전 속도에 정비례한다(즉, 분당 회전수 r/m). 부호기 회로는 마스터 클럭 주파수가 적어도 부호기 주파수보다 적어도 10배라는 가정하에서 설계된다. 부호기의 특성은 일반적으로 대략 100 KHz의 최대 동작 주파수로 세팅되고, FPGA의 특성은 일반적으로 적어도 1 MHz의 주파수에서 동작한다. 따라서, 현실적 응용을 위해서는, 마스터 클럭 주파수의 최대 부호기 주파수에 대한 비율은 적어도 10:1이다. 복호기 회로는 일반적으로 부호기 펄스당 1 카운트(즉, 구형파 발생기의 주기), 또는 부호기 펄스당 4 카운트 중 어느 하나에서 동작하도록 설계된다. 최대 해상도를 제공하기 위하여, 도 9의 회로는 부호기 펄스당 4개의 카운트에서 동작하도록 설계된 것이다.

계속 도 9를 참조하면, 비교 회로와 위치 적산기의 동작은 수신된 부호기 출력을 예전에 수신되어 저장된 출력값과 비교함으로써 동작한다. 부호기 출력은 4개의 독자적인 상태를 출력하는데, 이는 2비트의 그레이 코드이다(그레이 코드는 한번에 한 비트만 바뀌는 것이다). 위치 적산기내의 2개의 가장 중요하지 않은 저장 비트는 부호 출력에서 바라볼 때 동일한 그레이 코드로 변환된다. 이어서, 비교 회로는 위치 적산기를 부호기에 동기하도록 하여 위치 적산기의 값이 부호기 값과 동일하게 되도록 한다. 이것은 2 카운트 사이의 에러를 감지함으로써 이루어진다. 만약 에러(즉, 차이)가 감지되면, 위치 적산기는 부호기의 운동방향으로 1만큼 증가하거나 감소한다. 특히, 비교 회로는 2개의 값의 비교에서 히스테리시스를 실행함으로써 동작한다. 그 회로는 부호기와 예전의 출력 값 사이의 1카운트의 차이를 이용하여 도면에서 '부호기 방향'이라고 표시된 부호기의 현재 방향을 결정한다. 그리고는, 비교 회로는 위치 적산기에 신호를 주어 부호기의 운동 방향으로 그 카운트를 1만큼 변화시키기 전에, 2카운트의 전체 에러에 대하여, 차이에 대한 또 다른 카운트를 기다린다. 이 신호는 '스텝 출력값'이라고 표시되었다. 아래의 표 1은 블록 C의 비교 회로에 대한 동작표이다.

[표 1]

비교 회로 동작표

부호기 값 카운터 값 수정된 비트

A B D1 D0 C1 C0

0 1 0 0 0 0

0 1 1 0 1 0 1

1 1 1 1 0 1 1

1 0 0 1 1 1 0

복호기의 실제 위치에 대한 복호기의 출력값의 동작을 지금부터 분석할 것이다. 부호기가 일정한 속도로 회전하고 있을 때, 출력값은 항상 적어도 실제 부호기 위치보다 1카운트 뒤일 것이며, 출력값이 변화할 때, 카운트는 마스터 클럭 주파수에 의해 하나가 나누어지는 한, 1주기동안 실제 부호기 위치보다 2카운트 뒤일 것이다. 부호기가 정지하고 특정 위치에 대하여 + 또는 -1 카운트 움직일 때, 부호기의 출력은 값에 있어서는 변화하지 않으므로, 출력 에러는 +1,0 또는 -1 카운트가 될 것이다. 부호기가 어느 한 방향으로 계속 움직이기 시작할 때, 동작은 상기한 바와 같다.

비록 본 발명의 몇가지 실시예만 여기에서 설명되고 있지만, 다음의 특허청구범위에 청구되는 본 발명의 범위 및 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 , 본 발명에서 일반적인 기술을 가지는 자들에 의해 변경 및 수정이 가능함은 명백하다.

Claims

적어도 하나의 입력/출력 포트를 가지는 적어도 하나의 컴퓨터 시스템과;

상기 컴퓨터 시스템상에서 실행될 수 있는 운전 시뮬레이션 소프트웨어 프로그램으로서, 상기 소프트웨어 프로그램은 하나의 표준 입력 신호 세트를 인식하고, 상기 표준 입력 신호 세트 중 적어도 하나는 운영자에 의해 초기화되는 특정한 제어 동작에 대응하며, 상기 소프트웨어 프로그램은 또한 하나의 표준 출력 신호를 생성하고, 상기 표준 출력 신호 세트 중 적어도 하나는 특정한 차량 동작 파라미터에 대응하며, 상기 표준 입력 신호는 상기 입력/출력 포트에 의해 수신될 수 있으며, 상기 표준 출력 신호는 상기 입력/출력 포트로부터 발송될 수 있는, 운전 시뮬레이션 소프트웨어 프로그램과;

복수의 제어장치 및 복수의 기구를 포함하는 전기 회로를 가지는 차량 운전석으로서, 상기 복수의 제어장치 중 적어도 하나의 제어장치는 운영자에 의해 초기화되는 제어 동작에 대응하여 운전석의 특정 전기 신호를 제공하고, 상기 복수의 기구 중 적어도 하나의 기구는 운전석의 특정 전기적 입력을 그 동작을 위하여 요구하는, 차량 운전석과;

상기 입력/출력 포트 및 상기 차량 운전석의 전기 회로 사이에 삽입된 필드-프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)로서, 상기 FPGA는 운전석의 특정 전기 신호를 상기 표준 입력 신호 세트로 변환하고, 상기 표준 출력 신호 세트를 상기 운전석의 특정 전기적 입력으로 변환하는, 필드-프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)를 포함하는 차량 운전 시뮬레이터.
제1항에 있어서,

상기 FPGA는 상기 컴퓨터 시스템에 의한 상기 운전 시뮬레이션 소프트웨어 프로그램의 초기화에 따라 로딩된 상기 차량 운전석에 대해 특유한 구성 데이터가 있는 보드상의 레지스터를 포함하고,

상기 구성 데이터는 FPGA가 상기 운전석의 특정 전기적 신호 세트 및 상기 표준 출력 신호 세트를 상기 표준 입력 신호 세트 및 상기 운전석의 특정 전기적 입력으로 각각 변환하는 효과를 발생시키도록 상기 FPGA를 구성하는 독특한 데이터 값 세트를 가지는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제2항에 있어서,

상기 보드상의 레지스터는 상기 FPGA에 전력이 제공되는 한, 상기 구성 데이터를 보유하는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제2항에 있어서,

상기 컴퓨터 시스템은 상기 구성 데이터가 저장되어 있는 비휘발성 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제1항에 있어서,

상기 FPGA와 상기 전기 회로의 사이에 삽입된 신호 조건 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제5항에 있어서,

상기 신호 조건 회로는, 과도 전압, 정전기적 방전, 운전석 회로의 결함있는 결선으로 인한 단락 및 운전석 회로의 잘못된 결선으로 인한 예상보다 높은 전압레벨로부터, FPGA를 절연하는 분리 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제6항에 있어서,

상기 분리 수단은 광학적 아이솔레이터, 변압기 및 커패시터로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제5항에 있어서,

상기 신호 조건 회로는 신호의 신뢰성을 향상시키는 적어도 하나의 히스테리시스적 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제8항에 있어서,

상기 히스테리시스적 요소는 슈미트 트리거인 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제1항에 있어서,

상기 특정한 운전석의 특정 전기적 입력은 대응하는 표준 출력 신호가 상기 컴퓨터 시스템에 의해 업데이트될 때까지, 상기 FPGA의 내부 회로에 의해 래치(latch)되는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제1항에 있어서,

상기 특정한 운전석의 특정 전기적 신호는 대응하는 표준 입력 신호가 상기 컴퓨터 시스템에 의해 샘플링될 때까지, 상기 FPGA의 내부 회로에 의해 래치(latch)되는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제1항에 있어서,

상기 적어도 하나의 운전석의 특정 전기적 신호는 상기 컴퓨터 시스템에 의한 수신 전에 아날로그-디지털 컨버터에 의해 아날로그로부터 디지털 형식으로 변환되는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제1항에 있어서,

상기 적어도 하나의 운전석의 특정 입력은 상기 운전석의 전기 회로에 의한 수신 전에 디지털로부터 아날로그 형식으로 변환되는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제1항에 있어서,

상기 차량 운전석의 앞에 위치되고, 상기 차량 운전석 내부에 앉아 있는 시뮬레이터 운전자에게 운전 환경의 시뮬레이션되는 모습을 제공하는 디스플레이 스크린과;

상기 적어도 하나의 컴퓨터 시스템에 결합되고, 상기 디스플레이 스크린상에 디스플레이되는 실시간 그래픽 이미지를 생성하는 그래픽 프로세서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제1항에 있어서,

상기 차량 운전석 내부에 앉아 있는 시뮬레이터 운전자의 견지에서 상기 차량 운전석의 앞에 위치되는 디스플레이 스크린과;

운전 환경의 시뮬레이션되는 모습을 나타내는 녹화된 비디오 장면과;

상기 녹화된 비디오 장면을 읽고 그것들을 상기 디스플레이 스크린상에 디스플레이하기 위한 상기 컴퓨터 시스템에 나타내기 위한 비디오 플레이어를 더 포함하는 차량 운전 시뮬레이터.
제11항에 있어서,

상기 운전자로 하여금 상기 스크린상에 디스플레이되는 이미지 및 운전자의 제어 입력과 일치하는 힘을 받도록 하는, 상기 운전석에 결합되는 운동 시스템을더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제11항에 있어서,

투영된 이미지 및 상기 운전자의 제어 입력과 일치하는 음향을 생성하는 음향 시스템을 더 포함하는 차량 운전 시뮬레이터.
적어도 하나의 입력 포트를 가지는 적어도 하나의 컴퓨터 시스템과;

상기 컴퓨터 시스템상에서 실행될 수 있는 운전 시뮬레이션 소프트웨어 프로그램으로서, 상기 소프트웨어 프로그램은 하나의 표준 입력 신호 세트를 인식하며, 상기 표준 입력 신호 세트 중 적어도 하나는 운영자에 의해 초기화되는 제어 동작에 대응하고, 상기 표준 입력 신호들은 상기 포트에 의해 수신될 수 있는 운전 시뮬레이션 소프트웨어 프로그램과;

복수의 제어장치를 포함하는 전기 회로를 가지는 차량 운전석으로서, 상기 복수의 제어중 적어도 하나는 운영자에 의해 초기화되는 제어 활동에 응답하여 운전석의 특정 전기 신호를 제공하는 차량 운전석과;

상기 포트 및 상기 차량 운전석의 상기 전기 회로의 사이에 삽입된 필드-프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)로서, 상기 FPGA는 운전석의 특정 전기 신호를 상기 표준 입력 신호 세트로 변환하는 필드-프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)를 포함하는 운전 시뮬레이터.
제18항에 있어서,

상기 입력 포트는 또한 출력 포트로서 기능하고,

상기 소프트웨어 프로그램은 또한 하나의 표준 출력 신호 세트를 생성하고, 상기 표준 출력 신호 세트 중 적어도 하나는 특정 차량 동작 파라미터에 대응하며, 상기 표준 출력 신호는 상기 입력/출력 포트로부터 발송될 수 있고;

상기 차량 운전석은 또한 복수의 기구를 가지고 있으며, 상기 기구 중 적어도 하나는 그 동작을 위해 운전석의 특정 전기적 입력을 필요로 하고;

상기 FPGA는 또한 상기 표준 출력 신호 세트를 상기 운전석의 특정 전기적 입력 세트로 변환하는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제18항에 있어서,

상기 FPGA는 상기 컴퓨터 시스템에 의해 상기 운전 시뮬레이션 소프트웨어 프로그램의 초기화에 따라 로딩된 상기 차량 운전석에 독특한 구성 데이터가 있을 수 있는 보드상의 레지스터를 포함하고, 상기 구성 데이터는 FPGA가 상기 운전석의 특정 전기 신호 및 상기 출력 신호를 상기 입력 신호 세트 및 상기 운전석의 특정 전기적 입력으로 각각 변환하는 효과를 내도록 상기 FPGA를 구성하는 독특한 데이터 값 세트를 가지는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제20항에 있어서,

상기 보드상의 레지스터는 상기 FPGA에 전력이 제공되는 한 상기 구성 데이터를 보유하는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제20항에 있어서,

상기 컴퓨터 시스템은 상기 구성 데이터가 저장되는 비휘발성 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제18항에 있어서,

상기 FPGA 및 상기 차량 운전석의 전기 회로의 사이에 삽입된 신호 조건 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제23항에 있어서,

상기 신호 조건 회로는, 과도 전압, 정전기적 방전, 운전석 회로내의 결함있는 결선으로 인한 단락 및 운전석 회로의 잘못된 결선으로 인한 예상보다 높은 전압레벨로부터, FPGA를 절연하는 아이솔레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제24항에 있어서,

상기 아이솔레이터는 광학적 아이솔레이터, 변압기 및 커패시터로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제23항에 있어서,

상기 신호 조건 회로는 신호의 신회성을 향상시키는 적어도 하나의 히스테리시스적인 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제26항에 있어서,

상기 히스테리시스적인 요소는 슈미트 트리거인 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제18항에 있어서,

상기 특정한 운전석의 특정 전기적 입력은 상기 컴퓨터 시스템에 의해 업데이트 될 때까지 상기 FPGA의 내부 회로에 의해 래치(latch)되는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제18항에 있어서,

상기 특정한 운전석의 특정 전기 신호는 상기 컴퓨터 시스템에 의해 샘플링될 때까지 상기 FPGA의 내부 회로에 의해 래치되는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제18항에 있어서,

상기 적어도 하나의 운전석의 특정 전기 신호는 상기 컴퓨터 시스템에 의한수신 전에 아날로그-디지털 컨버터에 의해 아날로그로부터 디지털 형식으로 변환되는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제18항에 있어서,

상기 적어도 운전석의 특정 입력은 상기 운전석의 전기 회로에 의한 수신 전에 디지털로부터 아날로그 형식으로 변환되는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제18항에 있어서,

상기 차량 운전석의 앞에 위치되고, 상기 차량 운전석 내부에 않아 있는 시뮬레이터 운전자에게 운전 환경의 시뮬레이션되는 모습을 제공하는 디스플레이 스크린과;

상기 적어도 하나의 컴퓨터 시스템에 결합되고, 상기 디스플레이 스크린상에 디스플레이되는 실시간 그래픽 이미지를 생성하는 그래픽 프로세서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제32항에 있어서,

상기 운전자로 하여금 상기 스크린상에 디스플레이되는 이미지 및 운전자의 제어 입력과 일치하는 힘을 받도록 하는 상기 운전석에 결합되는 운동 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제32항에 있어서,

투영된 이미지 및 상기 운전자의 제어 입력과 일치하는 음향을 생성하는 음향 시스템을 더 포함하는 차량 운전 시뮬레이터.
적어도 하나의 출력 포트를 가지는 적어도 하나의 컴퓨터 시스템과;

상기 컴퓨터 시스템상에서 실행될 수 있는 운전 시뮬레이션 소프트웨어 프로그램으로서, 상기 소프트웨어 프로그램은 하나의 표준 출력 신호 세트를 생성하며, 상기 표준 출력 신호 세트 중 적어도 하나는 특정한 차량 동작 파라미터를 가지며, 상기 표준 출력 신호는 상기 포트에 의해 발송될 수 있고;

복수의 기구를 포함하는 전기 회로를 가지는 차량 운전석으로서, 상기 복수의 기구 중 적어도 하나는 그 동작을 위해 운전석의 특정 전기적 입력을 필요로 하는 차량 운전석과;

상기 포트 및 상기 차량 운전석의 상기 전기 회로의 사이에 삽입된 필드-프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)로서, 상기 FPGA는 상기 표준 출력 신호 세트를 상기 운전석의 특정 전기적 입력 세트로 변환하는 필드-프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)를 포함하는 운전 시뮬레이터.
제35항에 있어서,

상기 출력 포트는 또한 입력 포트로서 기능하고,

상기 소프트웨어 프로그램은 또한 하나의 표준 입력 신호 세트를 인식하고, 상기 표준 입력 신호 세트 중 적어도 하나는 특정한 운영자에 의해 초기화된 제어 동작에 대응하며, 상기 표준 입력 신호는 상기 포트에 의해 수신될 수 있고;

상기 차량 운전석은 또한 복수의 제어장치를 가지고 있으며, 상기 제어장치 중 적어도 하나는 운영자에 의해 초기화된 제어 동작에 응답하여 운전석의 특정 전기적 신호를 제공하고;

상기 FPGA는 또한 상기 운전석의 특정 전기적 신호를 상기 표준 입력 신호 세트로 변환하는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제35항에 있어서,

상기 FPGA는 상기 컴퓨터 시스템에 의해 상기 운전 시뮬레이션 소프트웨어 프로그램의 초기화에 따라 로딩된 상기 차량 운전석에 독특한 구성 데이터가 있을 수 있는 보드상의 레지스터를 포함하고, 상기 구성 데이터는 FPGA가 상기 운전석의 특정 전기 신호 및 상기 출력 신호를 상기 입력 신호 세트 및 상기 운전석의 특정 전기적 입력으로 각각 변환하는 효과를 내도록 상기 FPGA를 구성하는 독특한 데이터 값 세트를 가지는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제37항에 있어서,

상기 보드상의 레지스터는 상기 FPGA에 전력이 제공되는 한 상기 구성 데이터를 보유하는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제37항에 있어서,

상기 컴퓨터 시스템은 상기 구성 데이터가 저장되는 비휘발성 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제35항에 있어서,

상기 FPGA 및 상기 차량 운전석의 전기 회로의 사이에 삽입된 신호 조건 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제40항에 있어서,

상기 신호 조건 회로는, 과도 전압, 정전기적 방전, 운전석 회로내의 결함있는 결선으로 인한 단락 및 운전석 회로의 잘못된 결선으로 인한 예상보다 높은 전압레벨로부터, FPGA를 절연하는 아이솔레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.

[청구항 42]

제40항에 있어서,

상기 아이솔레이터는 광학적 아이솔레이터, 변압기 및 커패시터로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제41항에 있어서,

상기 아이솔레이터는 광학적 아이솔레이터, 변압기 및 커패시터로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제40항에 있어서,

상기 신호 조건 회로는 신호의 신회성을 향상시키는 적어도 하나의 히스테리시스적인 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제43항에 있어서,

상기 히스테리시스적인 요소는 슈미트 트리거인 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제35항에 있어서,

상기 특정한 운전석의 특정 전기적 입력은 상기 컴퓨터 시스템에 의해 업데이트 될 때까지 상기 FPGA의 내부 회로에 의해 래치(latch)되는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제35항에 있어서,

상기 특정한 운전석의 특정 전기 신호는 상기 컴퓨터 시스템에 의해 샘플링될 때까지 상기 FPGA의 내부 회로에 의해 래치되는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제35항에 있어서,

상기 적어도 하나의 운전석의 특정 전기 신호는 상기 컴퓨터 시스템에 의한 수신 전에 아날로그-디지털 컨버터에 의해 아날로그로부터 디지털 형식으로 변환되는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제35항에 있어서,

상기 적어도 운전석의 특정 입력은 상기 운전석의 전기 회로에 의한 수신 전에 디지털로부터 아날로그 형식으로 변환되는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제35항에 있어서,

상기 차량 운전석의 앞에 위치되고, 상기 차량 운전석 내부에 앉아 있는 시뮬레이터 운전자에게 운전 환경의 시뮬레이션되는 모습을 제공하는 디스플레이 스크린과;

상기 적어도 하나의 컴퓨터 시스템에 결합되고, 상기 디스플레이 스크린상에 디스플레이되는 실시간 그래픽 이미지를 생성하는 그래픽 프로세서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제49항에 있어서,

상기 운전자로 하여금 상기 스크린상에 디스플레이되는 이미지 및 운전자의 제어 입력과 일치하는 힘을 받도록 하는 상기 운전석에 결합되는 운동 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 운전 시뮬레이터.
제49항에 있어서,

투영된 이미지 및 상기 운전자의 제어 입력과 일치하는 음향을 생성하는 음향 시스템을 더 포함하는 차량 운전 시뮬레이터.