KR20170078826A - 자동차 내부의 다수의 참여자를 구동 제어하기 위한 커뮤니케이션 시스템 및 이러한 커뮤니케이션 시스템을 위한 데이터 버스 - Google Patents

자동차 내부의 다수의 참여자를 구동 제어하기 위한 커뮤니케이션 시스템 및 이러한 커뮤니케이션 시스템을 위한 데이터 버스 Download PDF

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레오니 보르드네츠-시스테메 게엠베하
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Abstract

커뮤니케이션 시스템(communication system)(2)은 특히 주변 조명(ambient lighting)을 위해, 자동차 내부의 다수의 참여자(Ti), 특히 LED-모듈들을 구동 제어하기 위해 이용된다. 상기 커뮤니케이션 시스템(2)은 컨트롤러(controller)(K) 및 상기 참여자들(Ti)을 포함한다. 이 경우, 상기 참여자들(Ti)은 데이터 라인(data line)(12)을 통해 하드웨어 기술적으로 직렬로 링 구조물(ring structure)로 연결되어 있다. 상기 참여자들(Ti) 각각은 제어 유닛(18)을 포함한다. 개별적인 참여자들(Ti)을 구동 제어하기 위해, 커뮤니케이션 프로토콜(communication protocol)(P)을 구비한 데이터 버스(data bus)가 사용되고, 상기 커뮤니케이션 프로토콜은 데이터 패킷들(data packets)(Di; Dc)의 선형 직렬 배치를 포함하며, 이때 각각의 참여자(Ti)에 대해 참여자 특유의 데이터 패킷(Di)이 제공되어 있다. 이 경우, 개별적인 데이터 패킷(Di)은 참여자 부분(T) 및 정보 부분(I)으로 세분된다. 상기 정보 부분(I)은 각각 후속하는 참여자 부분(T)의 상태에 대한 정보를 포함하는데, 특히 이와 같은 참여자 부분(T)이 이미 개별적인 참여자(Ti)에 의해 수신되었는지, 또는 수신되지 않았는지에 대한 정보를 포함한다. 이와 같은 정보 부분(I)은 개별적인 참여자(Ti)에 의해 오버라이트 가능하다(overwritable). 각각의 참여자(Ti)는 "비수신" 상태를 갖는 각각의 첫 번째 데이터 패킷(Di)을 평가하고, 상기 상태를 "수신" 상태로 변경한다. 그럼으로써, 어드레싱(addressing) 없이 간단한 설치로 충분한 비용 저렴하면서도 효율적인 커뮤니케이션 시스템(2)이 제조된다.

Description

자동차 내부의 다수의 참여자를 구동 제어하기 위한 커뮤니케이션 시스템 및 이러한 커뮤니케이션 시스템을 위한 데이터 버스 {COMMUNICATION SYSTEM FOR ACTUATION OF MULTIPLE SUBSCRIBERS IN A MOTOR VEHICLE, AND DATA BUS FOR SUCH A COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 자동차 내부의 다수의 참여자를 구동 제어하기 위한 커뮤니케이션 시스템(communication system)에 관한 것이며, 상기 커뮤니케이션 시스템은 컨트롤러(controller) 및 다수의 참여자를 포함한다. 계속해서 본 발명은 상기 유형의 커뮤니케이션 시스템을 위한 데이터 버스(data bus)와 관련이 있다.
최신 자동차들에서, 특히 LED 기반의 주변 조명 소자들(ambient lighting element)이 점차 빈번하게 사용된다. 이와 같은 주변 조명 소자들은 상황에 따라 중앙 제어 장치에 의해 구동 제어된다. 이 경우, 상기 조명 소자들은 자동차 내부에 분포하여 배치되어 있다. 이때 다수의 개별 LED-모듈이 구동 제어되고, 이때 각각의 LED-모듈은 통상적으로 드라이버(driver) 또는 IC 형태의 제어 유닛 및 상이한 컬러를 갖는 다수의 발광 다이오드를 포함한다. 이 경우, 이와 같은 개별 LED-모듈들 각각은 구동 제어되고 에너지를 공급받아야 한다.
동시에, 상기 주변 조명의 기능을 컨트롤(control)하고 모니터링(monitoring) 하는 것이 요구된다. 따라서, 개별 LED-모듈들을 구동 제어하기 위해, 그리고 상기 개별 LED-모듈들을 모니터링 하기 위해, 중앙 제어 장치와 상기 개별 LED-모듈들 사이의 커뮤니케이션을 위한 효과적인 커뮤니케이션 시스템이 요구된다. 동시에, 특히 자동차들에서 가급적 비용 저렴하면서도 신뢰할 만한 제어 시스템들 및 커뮤니케이션 시스템들을 구현하기 위한 노력이 이루어진다.
자동차 내부의 데이터 커뮤니케이션(data communication)을 위해서는 이미, 예를 들어 소위 LIN-버스 또는 CAN-버스와 같은 다양한 버스 시스템들(bus systems)이 공지되어 있다. CAN-버스에서는 2개의 데이터 라인(data line)(2-와이어(wire)-버스)을 통해 데이터 전달이 이루어진다. 추가적으로, 각각의 버스-참여자에게 하나의 버스-어드레스(bus address)가 할당되어야 한다. 따라서, 다수의 LED-모듈을 구동 제어하기 위해 CAN-버스를 사용하는 것은 비교적 복잡할 수 있다.
LIN-버스에서는 기본적으로 소위 오토-어드레싱(auto addressing)의 가능성이 제공되고, 그럼으로써 개별 참여자들은 선행하는 어드레싱 없이 설치될 수 있다. 상기 LIN-버스는 센서들(sensors) 및 액추에이터들(actuators)과 자동차 내부에 통합된 지능의 비용 저렴한 커뮤니케이션을 위해 사용되는 경우가 많다. 이 경우, 단일 와이어-버스가 고려됨으로써, 결과적으로 상기 LIN-버스는 비용 저렴하게 변환될 수 있다. 그러나 LIN-버스 표준은 하나의 LIN-버스 네트워크 내에 최대 64 어드레스로 제한되어 있고, 단지 16개의 참여자만이 권장된다. 이는 다수의 LED-모듈을 구비한 주변 조명에서 충분하지 않은 경우가 많다.
이와 같은 배경에서 본 발명의 과제는, 특히 자동차 내부에서 다수의 참여자를 위한 단순하고도 비용 저렴한 커뮤니케이션 시스템을 제공하는 것이다.
상기 과제는 본 발명에 따라, 청구항 제1항의 특징들을 갖는, 특히 자동차 내부의 다수의 참여자를 구동 제어하기 위한 커뮤니케이션 시스템에 의해 해결된다. 이 경우, 상기 커뮤니케이션 시스템은, 예를 들어 중앙 제어 장치 내에 통합되어 있는 컨트롤러 및 다수의 참여자를 포함한다. 이 경우, 상기 참여자들은 데이터 라인을 통해 하드웨어 기술적으로 연속적으로 직렬로 참여자 사슬로 연결되어 있다. 따라서, 상기 참여자들은 선형으로 배치됨으로써, 선형 토폴로지(linear topology)를 갖는다. 이와 같은 참여자들이 각각 하나의 제어 유닛을 포함한다는 점에서, 상기 참여자들로 지능적 참여자들이 고려된다. 이와 같은 제어 유닛으로는 특히 IC-부품(Integrated Circuit)이 고려된다. 상기 참여자들과의 커뮤니케이션을 위해, 그리고 상기 참여자들을 구동 제어하기 위해, 커뮤니케이션 프로토콜(communication protocol)을 구비한 데이터 버스가 사용되고, 상기 커뮤니케이션 프로토콜은 데이터 패킷들(data packets)의 선형 직렬 배치를 포함한다. 이 경우, 각각의 참여자에 대해 참여자 특유의 데이터 패킷이 커뮤니케이션 프로토콜 내부에 포함되어 있다. 개별적인 데이터 패킷으로는 개별 비트의 직렬 배치가 고려되는데, 다시 말해 논리적 일(1)들 또는 영(0)들의 직렬 배치가 고려된다. 이 경우, 개별적인 데이터 패킷은 참여자 부분 및 특히 헤더(header)의 유형에 따라 상기 참여자 부분 앞에 있는 정보 부분으로 세분되어 있다. 상기 정보 부분은 상기 데이터 패킷의 후속하는 참여자 부분의 상태에 대한 정보를 포함한다. 특히 정보 부분 내부에, 이와 같은 데이터 패킷 및 그에 따라 상기 참여자 부분이 이미 참여자에 의해 수신되었는지, 또는 수신되지 않았는지에 대한 상태가 저장되어 있다. 참여자 부분 내부에는 우선 구동 제어 정보들이 포함되어 있고, 상기 구동 제어 정보들은 참여자를 구동 제어하기 위해 참여자에 대해 결정되어 있다.
정보 부분 내부에는 우선 "비수신" 상태가 포함되어 있다. 이제, 각각의 참여자가 이와 같은 정보 부분을 오버라이트(overwrite) 하고, 특히 "수신" 상태로 상기 상태를 변경해야 한다는 사실이 특히 중요하다. 개별적인 참여자가 다수의 데이터 패킷을 구비한 커뮤니케이션 프로토콜을 얻는 즉시, 상기 개별적인 참여자는 순차적으로 상기 데이터 패킷들의 정보 부분을 검사한다. 정보 부분 내부의 상태가 "수신" 상태인 데이터 패킷들은 상기 개별적인 참여자에 의해 무시된다. 이와 같은 참여자가 "비수신" 상태의 데이터 패킷을 만나는 즉시, 이와 같은 참여자는 이와 같은 데이터 패킷을 자신에게 유효한 참여자 특유의 데이터 패킷으로 식별하고, 참여자 부분 내부에 포함된 정보들을 이용한다. 후속하여, 이와 같은 참여자는 정보 부분 내부의 상태를 "수신" 상태로 변경하고, 마침내 커뮤니케이션 프로토콜을 참여자 사슬 내부의 다음 참여자에게 전달한다.
특수한 커뮤니케이션 프로토콜을 구비한 커뮤니케이션 시스템의 이와 같은 형성예에 의해 우선, 개별 참여자를 구동 제어하기 위한 커뮤니케이션 프로토콜 내부의 어드레싱이 요구되지도 않고, 그에 상응하게 제공되어 있지도 않다는 특별한 장점이 달성된다. 어드레싱은 참여자들의 선형 토폴로지에 의해, 그리고 이에 대응되는, 개별 데이터 패킷들의 직렬 배치를 포함하는 커뮤니케이션 프로토콜의 선형 구조에 의해 암시적으로(implicit) 이루어진다. 개별 참여자들에 상기 커뮤니케이션 프로토콜의 개별 데이터 패킷들을 할당하는 것은, 상기 커뮤니케이션 프로토콜 내부에서 참여자 특유의 개별적인 데이터 패킷의 위치에 의해 이루어진다. 이는, 개별 참여자들에 대해 상기 커뮤니케이션 프로토콜 내부의 데이터 패킷들의 순서가 참여자 사슬 내부의 참여자들의 순서에 상응한다는 사실을 의미한다. 그럼으로써, 개별 데이터 패킷에 포함된 상태 정보에 의해, 그리고 개별 참여자들에 의한 이와 같은 상태 정보의 오버라이트에 의해, 각각의 참여자가 정확히 자신에게 중요한 데이터 패킷을 사용하고 평가하도록 효과적인 방식으로 보장된다. 그 결과, 전체적으로 데이터 버스의 매우 단순한 구조가 가능해진다. 따라서, 개별 참여자들에 대해 데이터 패킷들을 할당하는 것은, 시프트 레지스터(shift register)의 경우와 유사하게 이루어진다: 제1 레지스터 공간은 제1 참여자를 위해 제공되어 있고, 상태 정보의 오버라이트에 의해 말하자면 소비됨으로써, 결과적으로 다음 레지스터 공간이 활성화된다. 따라서, 어드레싱을 포함하는 버스 시스템들과 비교하여 할당 복잡성이 현저하게 더 낮다. 따라서, 상기 참여자들도 비교적 단순하게 구성되어 있고, 특히 프로세서를 포함하지 않는다. 통합된 제어 유닛으로는 바람직하게 단지 단순한 IC-모듈만이 고려되는데, 상기 IC-모듈은 참여자 특유의 데이터 패킷을 기술하는 역할을 한다.
동시에, 개별적인 데이터 패킷이 기술 가능함으로써, 참여자 특유의 정보들이 저장될 수 있고, 그 결과 원칙적으로 컨트롤러와 개별적인 참여자 사이의 단방향 커뮤니케이션(unidirectional communication)뿐만 아니라, 개별적인 참여자에서 컨트롤러로의 데이터 전달을 포함하는 양방향 커뮤니케이션(bidirectional communication)도 이루어진다. 따라서, 전체적으로 효과적이고도 비용 저렴한 커뮤니케이션 시스템이 구현된다.
커뮤니케이션 시스템의 하드웨어 기술적인 형성예의 관점에서, 개별 참여자들은 바람직하게 단지 데이터 전달 및 데이터 커뮤니케이션을 위한 단 하나의 와이어를 통해서만 서로 직렬로 연결되어 있다. 따라서, 원칙적으로 단심 데이터 라인(single-core data line)으로도 이미 충분한다. 이와 같은 단심 데이터 라인에 대해 보완적으로, 상기 개별 참여자들은 추가로 통상적으로 이심의 공급 라인(two-core supply line)에 연결되어 있고, 상기 이심 공급 라인을 통해 전압 공급이 이루어진다. 상기 개별 참여자들의 성질로 인해, 이때 특히 저전압 공급이 고려되고, 공급 전압은 예를 들어 단지 5볼트에 놓인다.
이 경우, 상기 참여자들은 바람직하게 단순한 링 구조물(ring structure)로 단심 데이터 라인 내에 통합되어 있고, 이때 참여자 사슬의 오로지 마지막 참여자만이 재차 컨트롤러에 연결되어 있다. 따라서 데이터 전달 방향은 오로지 컨트롤러에서 참여자들을 통과하는 방향으로, 그리고 마지막 참여자에서 재차 컨트롤러 쪽으로 이루어진다. 이러한 형성예는 커뮤니케이션 시스템의 특히 단순한 구성을 허용한다. 개별 참여자들은 단지 데이터 입력부 및 데이터 출력부에 의해 상기 단심 데이터 라인 내에 통합되기만 하면 된다. 따라서, 2개의 연속하는 참여자는 각각 하나의 라인 섹션을 통해 서로 연결되어 있고, 상기 라인 섹션은 이전 참여자의 데이터 출력부 및 후속하는 참여자의 데이터 입력부에 접속되어 있다. 상기 단심 데이터 라인은 전체적으로, 컨트롤러에서 마지막 참여자까지의 제1 공급 라인 섹션(supply line section) 및 마지막 참여자와 컨트롤러 사이의 리턴 라인 섹션(return line section)으로 세분된다. 상기 공급 라인 섹션은 재차 참여자들 사이의 개별 섹션들로 구성된다. 이러한 점에서, 상기 공급 라인 섹션은 데이터용 순방향 채널(forward channel)을 형성하고, 상기 리턴 라인 섹션은 데이터용 역방향 채널(backward channel)을 형성한다. 추가 데이터 라인 섹션들은 제공되어 있지 않다. 따라서, 양방향 커뮤니케이션의 경우, 상기 리턴 라인 섹션을 통해 참여자에서 컨트롤러로 피드백 정보(feedback information)가 전달된다. 따라서, 상기 리턴 라인 섹션으로는 마찬가지로 마지막 참여자와 컨트롤러 사이의 단심 연결부가 고려된다.
개별 참여자들은 바람직하게 케이블 세트(cable set) 내부에, 특히 자동차 전기 계통 내부에 배치되어 있다. 이 경우, 특히 바람직한 형성예에서 상기 참여자들은 통합된 케이블 세트의 부분이다. 이는, 상기 개별 참여자들이 상기 케이블 세트 내에 플러그(plug) 없이 직접 통합되어 있다는 사실을 의미하는데, 다시 말해 개별 라인들, 특히 단지 단심의 데이터 라인 및 공급 라인들은 적합한 콘택팅(contacting)에 의해 상기 케이블 세트의 개별 와이어들에 직접 접속되어 있다. 이를 위해, 상기 개별 참여자들은 예를 들어 크림핑(crimping), 납땜 등에 의해 상기 라인들에 접속된다. 따라서, 상기 통합된 케이블 세트로는 다수의 참여자를 구비한, 플러그 없는 조립식 케이블 세트가 고려된다. 보완적으로, 컨트롤러도 케이블 세트의 부분이고, 그 결과 상기 케이블 세트는 전체적으로 지능적 케이블 세트로서 언급될 수 있다. 대안적으로, 케이블 세트는 예를 들어 플러그를 통해 제어 장치에 접속된다. 이 경우, 상기 제어 장치 내부에는 개별 참여자들을 구동 제어하기 위한 컨트롤러가 포함되어 있다.
바람직한 형성예에서, 적어도 얼마간의 참여자가 참여자 특유의 정보들을 컨트롤러에 전달한다. 이와 같은 참여자 특유의 정보들로는 특히 자기 진단 값들(self-diagnosis values)이 고려된다. 따라서, 개별적인 참여자는 특히 자기 진단이 가능한데, 다시 말해 자체 올바른 기능을 검사할 수 있고, 자기 진단시 오류가 검출되면, 오류 신호를 출력할 수 있다. 특히 상기 참여자로는 LED-모듈이 고려된다. 상기 자기 진단의 틀에서, 예를 들어 모든 개별 LED들이 여전히 작동 가능한지 검사된다.
대안적으로 개별 참여자로는 센서가 고려되며, 상기 센서는 예를 들어 환경 파라미터를 측정하기 위해 형성되어 있다. 이 경우, 이와 같은 센서는 자체 측정 정보들을 컨트롤러에 전달한다. 이는, 예를 들어 온도, 압력 등의 측정값들이다. 마지막으로 참여자로 액추에이터도 고려될 수 있고, 상기 액추에이터를 통해 예를 들어 스위치 또는 밸브가 작동되거나 구성 소자가 움직이기도 한다.
이 경우, 컨트롤러로의 데이터 전달은 바람직하게, 개별 참여자가 참여자 부분을 오버라이트 함으로써 이루어진다. 다시 말해, 상기 개별 참여자를 위한 참여자 부분 내부에 포함된 구동 제어 정보들이 삭제되어 참여자 특유의 정보들에 의해 대체된다. 따라서, 이와 같은 조치에 의해 커뮤니케이션 프로토콜 내부에는 추가적인 공간이 필요하지 않다. 특히 커뮤니케이션 프로토콜 내부의 개별 정보 유닛들(비트들)의 총 개수는 동일하게 유지된다. 바람직하게 각각의 참여자는 자기 진단을 위한 적어도 하나의 상태 정보로 참여자 부분을 오버라이트한다.
바람직한 개선예에서, 데이터 패킷들 각각은 추가적으로 검사 합계(checksum)를 포함하고, 상기 검사 합계에 의해 데이터 패킷 내부에 포함된 데이터의 완전성(integrity)이 검사될 수 있다. 이 경우, 검사는 바람직하게 컨트롤러에 의해 이루어짐으로써, 결과적으로 이와 같은 컨트롤러는 참여자에 의해 전달된 데이터를 데이터 완전성과 관련하여 검사할 수 있다. 따라서, 상기 검사 합계에 의해 적어도 타당성 검사(plausibility check)가 보장된다.
컨트롤러 및 개별 참여자들은 양방향 커뮤니케이션을 위해 이미 언급된 바와 같이, 바람직하게 링 구조물로 배치되어 있다. 따라서, 상기 컨트롤러 및 개별 참여자들은 서로 선형으로 일렬 배치되어 있고, 이때 상기 컨트롤러는 개별 데이터 패킷들을 구비한 커뮤니케이션 프로토콜을 우선 제1 참여자에게 송출하고, 그런 다음 상기 데이터 패킷들을 구비한 커뮤니케이션 프로토콜은 마침내 마지막 참여자에 의해 재차 상기 컨트롤러에 복귀할 때까지, 상기 개별 참여자들에 의해 순차적으로 전달된다. 따라서, 상기 컨트롤러 및 상기 참여자들은 데이터 라인을 통해 링형으로 서로 연결되어 있다.
바람직하게 상기 컨트롤러는 참여자 사슬의 단부에서, 상기 참여자 사슬이 정상인지 여부를 검사한다. 이를 위해, 상기 컨트롤러는 바람직하게 얻은 커뮤니케이션 프로토콜을 분석한다. 이 경우, 다양한 분석 방법이 가능하다: 한편으로는 상기 컨트롤러가 이를 위해 참여자 부분 내부의 오버라이트 된 참여자 특유의 개별 정보들, 특히 참여자 특유의 상태 정보들을 평가한다. 계속해서, 검사는 정보 부분 내부에 포함된 상태 정보들에 의해서도 가능하다. 이와 같은 방식으로 상기 컨트롤러는 예를 들어 데이터 패킷들이 "비수신" 상태로 되돌아오는 상황에 대해 모순(inconsistency)을 검출한다. 이는, 모든 참여자들이 작동하지는 않는다는 사실을 암시한다.
특히 이를 가능하게 하기 위해, 바람직하게 상기 커뮤니케이션 프로토콜 내부의 참여자 특유의 데이터 패킷들의 개수가 상기 참여자 사슬 내부에 포함된 참여자들의 개수에 맞게 조정되어 있는데, 다시 말해 상기 참여자 특유의 데이터 패킷들의 개수는 상기 참여자 사슬 내부의 참여자들의 개수에 상응한다. 따라서, 이와 같은 조치에 의해 말하자면 상기 컨트롤러 또는 상기 커뮤니케이션 프로토콜에 의해 참여자들의 개수가 결정되고, 그에 따라 마지막 참여자도 정해진다. 따라서, 참여자 내부에는 참여자 위치에 대한 정보들이 저장될 필요가 없다. 이는, 오로지 상기 참여자 사슬 내부에서 참여자의 위치에 의해 주어진다.
대안적으로 또는 보완적으로, 커뮤니케이션 프로토콜은 계속해서 컨트롤-데이터 패킷(control-data packet)을 포함하고, 상기 컨트롤-데이터 패킷은 특히 상기 커뮤니케이션 프로토콜의 단부에서 참여자 특유의 데이터 패킷들에 부착되어 있다. 상기 컨트롤-데이터 패킷이 예를 들어 "비수신" 상태를 갖는 첫 번째 데이터 패킷인 경우, 컨트롤러는 참여자 사슬이 정상 기능한다고 검출한다.
이미 언급된 바와 같이, 개별 참여자들로는 바람직하게 각각 하나의 제어 유닛 및 다수의 개별 LED를 구비한 LED-모듈들이 고려된다. 특히 각각의 LED-모듈은 적색, 청색 및 녹색의 LED, 그리고 바람직하게는 보완적으로 백색의 LED를 더 포함함으로써, 결과적으로 각각의 LED-모듈에 의해 모든 컬러들이 제공될 수 있다.
대안적으로, 참여자들로는 이미 언급된 바와 같이, 바람직한 형성예에서 센서들 또는 액추에이터들이 고려된다. 이 경우, 참여자 사슬 내부에는 다양한 유형의 참여자들, 예를 들어 센서들과 액추에이터들, 또는 LED-모듈들과 센서들/액추에이터들이 배치될 수 있다. 그러나 바람직한 형성예에서 참여자들로는 오로지 LED-모듈들만이 고려되며, 상기 LED-모듈들은 특히 주변 조명을 위해 이용된다.
참여자가 다수일 경우에도 가급적 높은 데이터율(data rate)을 보장하기 위해, 개별 데이터 패킷들은 가급적 작게(compact) 유지된다. 이와 같은 방식으로 각각의 데이터 패킷의 참여자 부분은 바람직하게 최대 64비트 및 특히 32비트 또는 24비트로 제한되어 있다. 이 경우, LED-모듈들에서 각각의 개별 LED에 대해 8비트가 제공된다. 따라서, 4 컬러 LED-모듈에서 32비트가 비축되고, 단지 3개의 LED를 구비한 RGB-형성예에서는 24비트가 비축된다. 데이터 패킷의 정보 부분에 대해서도 마찬가지로 가급적 작은 비트-시퀀스(bit-sequence)가 사용된다. 이와 같은 비트-시퀀스는 바람직하게 최대 16비트 및 특히 최대 8비트 또는 4비트이다. 가장 단순한 경우, 정보 부분 내부에 포함된 상태 정보가 "비수신" 상태의 논리적 영(O)에 의해, 또는 "수신" 상태의 논리적 일(1)에 의해 암호화된다. 보완적으로, 개별적인 데이터 패킷의 이미 언급된 검사 합계를 위해서도 바람직하게 단지 최대 8비트 크기의 비트-시퀀스 및 바람직하게 단지 4비트-시퀀스가 사용된다.
상기 유형의 커뮤니케이션 시스템은 작동 중에 자동차 내부에 삽입되어 그곳에 설치되어 있다. 이에 대해 대안적으로, 본 출원서에서 기술되는 커뮤니케이션 시스템은 다른 적용예들에 대해서도 사용되며, 자동차에서의 사용에만 제한되어 있지 않다.
계속해서 상기 과제는 본 발명에 따라, 청구항 제15항의 특징들을 갖는, 전술된 커뮤니케이션 시스템을 위한 데이터 버스에 의해 해결된다. 상기 커뮤니케이션 시스템과 관련하여 인용된 특징들 및 바람직한 형성예들은 상기 데이터 버스에 대해서도 상응하게 적용된다.
본 발명의 일 실시예는 다음에서 도면들의 참조하에 더 상세하게 설명된다. 이와 같은 도면들은 각각 개략도를 나타낸다:
도 1은 컨트롤러 및 다수의 참여자를 구비한 커뮤니케이션 시스템의 매우 개략적인 개략도이고,
도 2는 2개의 참여자를 구비한 컨트롤러의 개략적인 단면도이며,
도 3은 커뮤니케이션 시스템의 참여자 사슬 내부의 커뮤니케이션 프로토콜 및 상기 커뮤니케이션 프로토콜의 순차적 프로세싱(processing)의 개략도이고, 그리고
도 4는 커뮤니케이션 프로토콜 내부의 참여자 특유의 개별적인 데이터 패킷의 비트-시퀀스의 개략도이다.
도 1에 도시된 커뮤니케이션 시스템(2)은 컨트롤러(K) 및 다수의 개별 참여자(Ti)를 포함하고, 이때 i는 러닝 인덱스(running index)(i = 1 내지 n)이고, n은 상기 참여자들(Ti)의 총 개수이다. 이 경우, 개별 참여자들(Ti)은 통합된 케이블 세트(8)의 부분이고, 상기 케이블 세트는 실시예에서 플러그 커넥터(plug connector)(10)를 통해 상기 컨트롤러(K)에 연결되어 있다. 이때 도 1의 실시예에는 상기 컨트롤러(K)와의 직접적인 플러그 커넥터(10)가 표시되어 있다. 이에 대해 대안적으로, 컨트롤러(K)가 통합된 케이블 세트(8)로부터 멀리 배치되어 추가 케이블 연결부를 통해 이와 같은 통합된 케이블 세트(8)에 연결되어 있는 것도 가능하다. 상기 컨트롤러(K)는 예를 들어 본 도면에는 더 상세하게 도시되어 있지 않은 중앙 제어 장치 내에 배치되어 있다. 상기 커뮤니케이션 시스템(2)은 특히 자동차 내부에 배치되어 있다. 상기 참여자들(Ti)로는 특히 LED-모듈들이 고려되고, 전체 커뮤니케이션 시스템(2)은 자동차 내부 공간의 주변 조명을 위해 이용된다.
상기 개별 참여자들(Ti)은 선형으로 연속적으로 일렬 배치되어 있고, 특히 단심 데이터 라인(12)을 통해 서로 연결되어 있음으로써, 결과적으로 참여자 사슬(14)이 형성되어 있다(상기 참여자 사슬은 "데이지 체인(daisy chain)"으로도 언급됨). 상기 데이터 라인(12)은 컨트롤러(K)에서 시작되고 종료됨으로써, 결과적으로 링 구조물이 형성된다. 상기 데이터 라인은 컨트롤러(K)에서 마지막 참여자(Ti)까지 이르는 단심 공급 라인 섹션(12A) 및 마지막 참여자(Ti)에서 직접 컨트롤러(K)에 이르는 단심 리턴 라인 섹션(12B)으로 세분된다.
상기 통합된 케이블 세트(8)는 상기 데이터 라인(12) 이외에, 계속해서 바람직하게 이심 공급 라인(16)을 더 포함하고, 이는 예시적으로 도 2에 도시되어 있다(도 1에 포함되지 않음).
이 경우, 상기 공급 라인(16)의 하나의 와이어(16a)는 예를 들어 5볼트의 전압 전위를 제공한다. 제2 와이어(16b)는 예를 들어 접지 전위에 놓인다. 도 2에는 계속해서 데이터 라인(12)이 도시되어 있고, 상기 데이터 라인을 통해 개별 참여자들(Ti)은 서로 직렬로 연결되어 있다. 개별적인 참여자(Ti)는 통합된 제어 유닛(18) 및 다수의 LED(20)를 포함한다. 실시예에는 적색, 녹색, 청색의 컬러들을 위한 3개의 LED(20)가 도시되어 있다. 바람직하게 계속해서 백색 LED가 제4 LED로서 더 제공되어 있다. 상기 제어 유닛(18) 및 상기 개별 LED들(20)은 바람직하게 LED-모듈로서 언급된 개별적인 참여자(Ti)의 공동 회로 기판상에 배치되어 있다.
상기 컨트롤러(K)는 데이터 버스에 의해 개별 참여자들(Ti)과 통신하고, 상기 개별 참여자들(Ti)을 구동 제어하는데, 상기 데이터 버스는 커뮤니케이션 프로토콜(P)을 사용하고, 이는 도 3에 의해 더 상세하게 설명된다. 도 3에 의해 링 구조물 내부에서 컨트롤러(K)와 개별 참여자들(Ti) 사이의 직렬 방식의 커뮤니케이션도 설명된다. 이는 예시적으로 3개의 참여자(Ti), 말하자면 제1 참여자(T1), 제2 참여자(T2) 및 제3 참여자(T3) 그리고 컨트롤러(K)에 의해 묘사되어 있다. 상기 커뮤니케이션 프로토콜(P)이 각각의 참여자(Ti)에서 변경되기 때문에, 다양한 커뮤니케이션 프로토콜들(Pi)에도 마찬가지로 러닝 인덱스가 제공된다. 컨트롤러로부터 출력된 본래의 커뮤니케이션 프로토콜은 러닝 인덱스 0을 포함한다.
상기 커뮤니케이션 프로토콜(Pi)은 다수의 참여자 특유의 데이터 패킷(Di)으로 구성되고, 이때 인덱스 i는 상기 개별적인 참여자(Ti)에 대한 러닝 인덱스를 나타낸다. 실시예에서는 예시적으로 3개의 참여자(Ti)를 위한 커뮤니케이션 프로토콜이 도시되어 있다. 보완적으로, 실시예에서 커뮤니케이션 프로토콜(Pi)은 참여자 특유의 개별 데이터 패킷들(Di)의 단부에 컨트롤-데이터 패킷(Dc)을 더 포함한다.
참여자 특유의 개별적인 데이터 패킷(Di)은 비트-시퀀스에 의해, 다시 말해 논리적 일(1)들 및 영(0)들의 선형 순서에 의해 형성되어 있고, 이때 상기 비트-시퀀스는 적어도 2개의 부분으로 세분되는데, 말하자면 정보 부분(I) 및 참여자 부분(T)으로 세분된다. 실시예에서는 상기 참여자 특유의 개별적인 데이터 패킷(Di)의 단부에 검사 합계(C)를 위한 비트-시퀀스가 더 포함되어 있다.
상기 정보 부분(I) 내부에는 상기 참여자 부분(T)의 상태에 대한 정보가 포함되어 있다. 말하자면, 본 출원서의 실시예에서는 "비수신" 상태와 "수신" 상태가 구분된다. 이는 도 3에서 "비수신" 상태에 대한 표시 I(NE) 및 "수신" 상태에 대한 표시 I(E)에 의해 나타나 있다.
상응하게, 상기 참여자 부분(T)은 개별적인 참여자(Ti)를 구동 제어하기 위한 제어 정보들을 포함한다. 이는 도 3에서 T(S)에 의해 표시되어 있다. 그러나 상기 참여자 부분(T)이 참여자 특유의 정보들로 오버라이트 되면, 이는 도 3에서 T(TI)에 의해 표시된다. 보완적으로, 참여자 특유의 정보들(TI)로 오버라이트 되어 있는 데이터 패킷들(Di)은 회색으로 남아있다. 커뮤니케이션 시스템(2) 내부의 커뮤니케이션은 다음과 같이 이루어진다:
상기 컨트롤러(K)는 참여자 특유의 데이터 패킷들(Di)을 구비한 커뮤니케이션 프로토콜(P0)을 제1 참여자(T1)에 송출한다. 전체적인 참여자 특유의 데이터 패킷들(Di)은 정보 부분(I)에서 "비수신" 상태(I(NE))를 나타낸다. 그럼으로써, 개별적인 데이터 패킷(Di)이 아직 할당된 참여자(Ti)에 도달하지 않았고, 이와 같은 참여자에 의해 수신되지 않았다는 사실이 확인된다. 보완적으로, 개별적인 참여자 부분(T)에는 각각 구동 제어 정보들(S)이 포함되어 있다. 따라서, 상기 제1 참여자(T1)는 도 3의 첫째 줄에 도시되어 있는 것처럼, 상기 본래의 커뮤니케이션 프로토콜(P0)을 수신한다.
상기 참여자(T1)는 제1 데이터 패킷(D1)을 사용하고, 상기 제1 데이터 패킷 내부에 포함된 상응하는 제어 정보들(S)을 꺼낸다. 후속하여, 상기 제1 참여자(T1)는 상태 정보를 "수신" 상태로 오버라이트 하고, 동시에 바람직하게 상기 참여자 부분(T)도 참여자 특유의 정보들(TI)로 오버라이트 한다.
상기 방식으로 변경된 커뮤니케이션 프로토콜은 커뮤니케이션 프로토콜(P1)로서 다음 참여자(T2)에게 전달된다. 이와 같은 참여자는 -각각의 다른 참여자와 마찬가지로- 우선 정보 부분(I)을 평가한다. 이때 개별적인 참여자(Ti)는 정보 부분(I) 내부에 "비수신" 상태가 포함되어 있는 첫 번째 데이터 패킷(Di)을 만날 때까지 개별적인 데이터 패킷(Di)을 무시한다. 그런 다음, 상기 개별적인 참여자(Ti)는 이와 같은 데이터 패킷을 자신에 대해 결정된 데이터 패킷(Di)으로서 간주하고, 상기 데이터 패킷 내부에 포함된 제어 정보들(S)을 사용한다. 후속하여, 상기 개별적인 참여자(Ti)는 상기 데이터 패킷(Di)의 정보 부분을 기술하고, 상태를 "수신" 상태로 변경하며, 상기 데이터 패킷의 참여자 부분(T)도 기술한다. 이는, 모든 데이터 패킷들(Di)이 변경되고 기술될 때까지 순차적으로 이루어진다. 따라서, 각각의 참여자 특유의 데이터 패킷(Di)은 참여자 사슬(14)의 단부에 정보 부분(I) 내부에 "수신" 상태를 포함하고, 추가적으로 참여자 부분(T) 내부에 참여자 특유의 정보들(TI)을 포함한다. 그런 다음, 마지막 참여자(Tn)에 의해 변경된 이와 같은 커뮤니케이션 프로토콜(P3)은 마침내 다시 상기 컨트롤러(K)에 전달된다. 이와 같은 컨트롤러는 한편으로 개별 데이터 패킷들(Di)의 검사 합계(C)에 의해 개별적인 참여자 부분(T) 내부에 포함된 정보들을 완전성에 대해 검사한다. 마지막으로 상기 컨트롤러(K)는 추가로 컨트롤-데이터 패킷(Dc)에 의해 상기 참여자 사슬(14)이 정상적으로 작동하는지 검사한다.
마지막으로 도 4에는 예시적으로, 특히 참여자(Ti)로 4 컬러 LED-모듈이 고려되는 적용예를 위한 참여자 특유의 개별적인 데이터 패킷(Di)의 비트-시퀀스가 도시되어 있다. 각각 적색, 녹색, 청색 및 백색의 4개의 컬러를 위해 각각 하나의 8비트-데이터 시퀀스(R, G, B, W)가 비축되어 있다. 이 경우, 이와 같은 4×8비트-데이터 시퀀스는 참여자 부분을 형성한다. 이와 같은 참여자 부분 앞에는 정보 부분(I)이 있고, 상기 정보 부분은 실시예에서 4비트-데이터 시퀀스에 의해 나타나 있다. 상기 참여자 부분(T) 다음에는 마침내 검사 합계(C)가 오고, 상기 검사 합계는 4비트-데이터 시퀀스에 의해 나타나 있다.
2 커뮤니케이션 시스템
8 통합된 케이블 세트
10 플러그 커넥터
12 데이터 라인
12A 공급 라인 섹션
12B 리턴 라인 섹션
14 참여자 사슬
16 공급 라인
16a, b 와이어
18 제어 유닛
20 LED
K 컨트롤러
Ti 참여자
Di 참여자 특유의 데이터 패킷
I 정보 부분
T 참여자 부분
S 제어 정보
TI 참여자 특유의 정보들
C 검사 합계
Dc 컨트롤-데이터 패킷
P 커뮤니케이션 프로토콜

Claims (15)

  1. 자동차 내부의 다수의 참여자(Ti)를 구동 제어하기 위한 커뮤니케이션 시스템(communication system)(2)으로서,
    컨트롤러(controller)(K) 및 다수의 참여자(Ti)를 포함하고, 이때
    - 상기 참여자들(Ti)은 데이터 라인(data line)(12)을 통해 연속적으로 직렬로 참여자 사슬(14)로 연결되어 있으며,
    - 각각의 참여자(Ti)는 제어 유닛(18)을 포함하고,
    - 상기 참여자들(Ti)을 구동 제어하기 위해, 커뮤니케이션 프로토콜(communication protocol)(P)을 구비한 데이터 버스(data bus)가 사용되며,
    - 상기 커뮤니케이션 프로토콜(P)은 데이터 패킷들(data packets)(Di, Dc)의 선형 직렬 배치를 포함하고, 이때 각각의 참여자(Ti)에 대해 참여자 특유의 데이터 패킷(Di)이 제공되어 있으며,
    - 참여자 특유의 개별적인 데이터 패킷(Di)은 참여자 부분(T) 및 정보 부분(I)으로 세분되어 있고,
    - 상기 정보 부분은 개별적인 참여자(Ti)에 의해 기술 가능한, 상기 참여자 부분의 상태, 특히 "수신" 상태 또는 "비수신" 상태에 대한 정보를 포함하며,
    - 개별적인 참여자(Ti)는 "비수신" 상태를 갖는 첫 번째 참여자 특유의 데이터 패킷(Di)을 자신에게 유효한 데이터 패킷(Di)으로서 사용하고, 상기 상태를 "수신" 상태로 변경하는,
    커뮤니케이션 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 라인(12)은 데이터 전달을 위한 단 하나의 와이어(wire)를 포함하고, 상기 참여자들(Ti)은 상기 와이어를 통해 서로 직렬로 연결되어 있는,
    커뮤니케이션 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 참여자들(Ti)은 링 구조물(ring structure)로 서로 직렬로 연결되어 있고, 오로지 마지막 참여자(Ti)만이 상기 데이터 라인(12)의 리턴 라인 섹션(return line section)(12B)을 통해 상기 컨트롤러(K)에 연결되어 있는,
    커뮤니케이션 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개별 참여자들(Ti)은 통합된 케이블 세트(cable set)(8)의 구성 부품이고, 이때 상기 참여자들(Ti)은 상기 데이터 라인(12) 및 공급 라인(16)에 플러그(plug) 없이 직접 연결되어 있는,
    커뮤니케이션 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 얼마간의 참여자들(Ti)은 상기 참여자 부분(T)을, 측정값 또는 자기 진단 값(self-diagnosis values)과 같은 참여자 특유의 정보들(TI)로 오버라이트(overwrite) 하는,
    커뮤니케이션 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 참여자 특유의 데이터 패킷(Di)은 검사 합계(checksum)를 포함하고, 상기 검사 합계에 의해 참여자 특유의 데이터 패킷(Di) 내부에 포함된 데이터의 완전성(integrity)이 검사될 수 있는,
    커뮤니케이션 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨트롤러 및 상기 참여자들(Ti)은 링 구조물을 형성하고, 상기 컨트롤러는 상기 참여자 사슬(14)의 단부에서 이와 같은 참여자 사슬이 정상인지 여부를 검사하는,
    커뮤니케이션 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 참여자 특유의 데이터 패킷들(Di)의 개수는 경우에 따른 컨트롤-데이터 패킷(control-data packet)(Dc)을 포함하여 상기 참여자들(Ti)의 개수에 상응하는,
    커뮤니케이션 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커뮤니케이션 프로토콜(P)의 단부에 상기 컨트롤러를 위한 컨트롤-데이터 패킷(Dc)이 포함되어 있고, 상기 컨트롤러는 상기 컨트롤-데이터 패킷에 의해 상기 참여자 사슬(14)이 정상인지 여부를 검사하는,
    커뮤니케이션 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 참여자들(Ti)로는 LED-모듈들이 고려되는,
    커뮤니케이션 시스템.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 참여자들(Ti)로는 센서들(sensors)이 고려되는,
    커뮤니케이션 시스템.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 참여자 부분은 최대 64비트 및 특히 24비트 또는 32비트를 포함하는,
    커뮤니케이션 시스템.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정보 부분은 최대 16비트 및 특히 최대 8비트 또는 4비트를 포함하는,
    커뮤니케이션 시스템.
  14. 특히 안전상 중요하지 않은(not safety relevant) 참여자들(Ti)을 구동 제어하기 위한 자동차 내부의 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 커뮤니케이션 시스템(2)의 용도.
  15. 참여자들(Ti)을 구동 제어하기 위한 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 커뮤니케이션 시스템(2)을 위한 데이터 버스로서,
    커뮤니케이션 프로토콜(P)을 포함하고, 이때
    - 상기 커뮤니케이션 프로토콜은 데이터 패킷들(Di, Dc)의 선형 직렬 배치를 포함하고,
    - 각각의 참여자(Ti)에 대해 참여자 특유의 데이터 패킷(Di)이 제공되어 있으며,
    - 개별적인 데이터 패킷(Di)은 참여자 부분 및 정보 부분으로 세분되어 있고,
    - 상기 정보 부분은 개별적인 참여자(Ti)에 의해 기술 가능한, 상기 참여자 부분의 상태, 특히 "수신" 상태 또는 "비수신" 상태에 대한 정보를 포함하는,
    데이터 버스.
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