201115980 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於控制器網路以及控制控制器網路之方 法。 【先前技術】 現今，許多系統利用網路以自中央控制器管理多個經 電性控制之裝置。此類裝置通常稱作為“OEM’’(原始設備製 造商）裝置，該類裴置需要至少一個或多個電性控制（資料) #號以及電力，並且也能夠提供代表其狀態之電性輸出（資 料)信號。“質量流控制器（mass flow controller)，’可為一種範 例’用於利用電性連接對氣流(gas fl〇w)進行控制，該控制 器典型上包含：一個類比輸入(“設定點（set p〇int)，，）； 一個類 比輸出（與實際氣流成比例）；直流電力供應源；以及一個 或多個數位（開或關（on or off))控制，用以將該裝置設定成 為完全開啟或完全關閉。有時，OEM裝置提供串列介面 (serial interface)，藉由高（high)和低(low)狀態之字串發出 符合經議定協定之信號。典型上，此類裝置包括内嵌式 (embed)微控制器，用於局部控制該類裝置之功能。於下文 中，即便此類裝置係定製設計而非由原始設備製造商所生 產，所有此類裝置仍均稱作為“OEM裝置”。 可利用此類系統之設備範例包含工業機器（industrial machine)、製造工廠與製程、車輛以及特定設備，如實驗 工具和薄膜沉積室（thin film deposition chamber)。 此類工具典型上包含數個不同的OEM單元，每一個 4 94843 201115980 OEM平元本身均具有電性介面。如此一來，通常需要訂製 的電性設計，以提供連接至每一個OEM裝置所需之連接。 串列通訊可減少實體導線之數量，但是仍然必須額外地供 應電力。另一個問題在於有許多不同的串列信號發送協 定，而必須於相同系統上利用多於一個協定結合〇EM裝 置。 以習知技術而言，需要同步控制許多OEM或定製裝 置之糸統係透過將所有OEM襄置連接至中央集線器 (central hub)而達成，該中央集線器給予指令並回讀（read back)資料。此類系統經常架構成硬性且缺乏彈性，難以改 變或適用之方式。此類系統之範例係許多0EM或定製裝 置之硬導線連接（hard-wiring)分佈於一些區域上或者橫跨 機器至中央可編程邏輯控制器（pr〇gramniabie Logic
Controller ; PLC)。 需要連接至存在於系統中之可編程邏輯控制器之多 個裝置所具有之複雜導線連接及/或導線交錯〇〇〇m)係難 以分離的，可理解到添加或移除此類裝置係相當困難且於 大。p分情況下係相當耗時射改變此類裝置之位 置也相當困難且也會遭受類似的缺點。 建立此類系統相當耗時也相當困難且對於製程要求 ^高當發生轉連接錯誤的機纽高，且相於最後確認 二 許多導線連接錯誤均無法被偵測 到任何被發現的導線連接錯講都又且攸^ S] 將該系統部分拆卸及/或切斷導綠連接交錯设’且可能需要 r 94843 5 201115980 當複雜的系統建構有許多OEM或定製裝置時，導線 連接時間可能顯著增加。每一個OEM或定製裝置將需要 正確的插頭（plug)或插槽（socket)以形成有正確長度之正確 電纜線，該電纜線之長度可取決於該裝置所安裝之機器類 型而改變。如果系統係經由可編程邏輯控制器所控制，則 可接著預期進一步之導線連接時間，同樣地可預期到進一 步之導線連接錯誤。 一些控制器網路之範例係揭露於美國專利編號 US-A-5225974、US-A-20050198406、US-A-2007025-5879、 US-A-20070223382、以及 US-A-20080114902 中。 控制器網路中所遭遇的另一個問題係由於該系統之 時間延遲所造成。於直接連接之I/O系統上，操作個別輸 出之間的時間延遲可能非常短-經常小於1微秒 (microsecond)。然而，當以網路方案（netw〇rked s〇luti〇n) 取代此系統時’這些時間增加至介於200微秒與1毫秒 (millisecond)之間。起因於大部分網路之串列性質，對於每 一個欲改變之輸出，訊息必須被傳輸並被告知。 儘管這些時間仍然很短，隹是在需要非常短的步驟時 間⑽p time)之製程中，這些時間可開始變得相當顯著，且 於一些環境中甚至可能改變所f之操作順序。 舉例而言，利用真空電漿處理解決薄膜姓刻與沉積製 程領域存在有特定之問題，其中，心㈣⑽ 之個別部分之步驟時間變得更翅。利用兩種不同氣體或混 合之短脈衝的循環氣體切割製種，如（例如）k. Tsujim〇t〇 94843 6 201115980 等人之 “A New Side Wall Protection Technique in Microwave Plasma Etching Using a Chopping Method55, 1986,
Extended Abstracts of the 18th Conference on Solid State
Devices and Materials, Tokyo,第 229-232 頁中所述。較短 的氣體脈衝造成經钱刻特徵之侧壁之扇形缺口（scalloping) 縮減。原子層钱刻以及原子層沉積方法也需要較短之氣體 脈衝時間。於此等範例中，利用增進準確度以同步不同之 製程裝置係相當重要的’故在單一製程步驟期間，預期氣 流與電漿電力係一致的。利用習知的控制方法，例如，來 自任何一個步驟之電漿電力設定可能不慎地用於鄰近步驟 之重要部分。因此，高度需要用於此類薄膜電漿處理工具 之改善的控制系統。 八 【發明内容】 依據本發明，係提供一種控制控制器網路之方法，誃 控制器網路包括複數個裝置、用於將控制資料輸出至該^ 裝置之控制器、以及複數個介面模組，每一個介面模組知 配置成經由該網路將個別的裝置連接至該控制器，該，、_ 包括： ° ”方法 自該控制器輸出經定址至苐 恩 y 士 制訊息係對應於欲藉由該第一裝置實施之作動； 於將該第一裝置連接至該網路之第一介面模紐 該控制訊息； i 於該第一介面模組之記憶體中儲存該控制訊息； 自該控制器廣播（broadcast)觸發訊息，該觸發訊_ 94843 7 201115980 少經定址至該第一裝置； 於該第一介面模組接收該觸發訊息；以及 回應該觸發訊息而傳遞該控制訊息至該第一裝置，以 使得對應於該控制訊息之作動得以實施。 藉由將操作命令儲存於該介面模組中並且接著以此 方式觸發執行該等操作命令，可精確地控制裝置作動之時 序。此能力使得模組能夠接收並儲存命令，接著以“起跑信 號（starting gUn)，，之方式藉由單一 “廣播，，訊息作動該等命 々。如此一來，可用以觸發模組之相異陣列，以同步地改 變其輸出狀態及/或快速接替地(quick successi〇n)執行一系 列命令。應注意到，該等經觸發之“作動，，可為該裝置中任 何變化，且無須實體回應。舉例而言，作動可為輸出狀態 資料至該網路。也應注意到，用以儲存該等操作命令之介 面模組可實體整合於該裝置中，然而，較佳的情況是，該 介面模組係設置於該裝置與該控制器之間。 此方法額外之優點在於，當步驟(例如：一系列作動） 結束以及開始下一個步驟時，降低該控制器與該網路上之 峰值負載(peak loading)。無須於此時傳輸所有新的控制信 號與請求’可在先前步驟開始之後的任何時間進行傳輸， 僅需要單一觸發訊息以觸發下一個步驟。也可藉由傳送不 同的“廣播，，訊息而在任何點中止該製程。 該方法對於實施一連串作動之裝置特別有用。因此， 較佳的情況是，在該觸發訊息廣播之前，複數個控制訊息 (母一者均對應於欲實施之作動）係輸出至該第一介面模 94843 8 201115980 組，並藉由該第一介面模組而接收和儲存，以及回應該觸 發訊息’該複數個控制訊息係依序地傳遞至該裝置，使得 該裝置依序地實施該等對應之作動。如此一來，可消除談 序列（sequence)中之作動間偶然之延遲。 此序列可相同於其中接收有控制訊息之序列。於其他 較佳範例中，該等控制訊息之每一者均包含排程資訊 (scheduling information) ’且該等控制訊息係依據該排程資 訊依序地傳遞至該裝置。舉例而言，該排程資訊可與該等 作動應實施之順序有關，.或者可提供有關於接收該觸發訊 息之時序。於特定較佳範例中，該控制訊息包含關於是否 根據觸發而直接實施該對應之作動或者在延遲周期之後电 施之資訊。倘若是後者，該控制訊息可附帶指出該延遲周 期之持續期間。又或者是，可將該延遲周期之持續期間^ 先編程至該或每一個介面模組中，並且施加至所有指示出 所需延遲之控制訊息。該經預先編程之延遲周期可於介面 模組之間變化’也可將多於—個延遲周_先編程至每^ 個介面模組中。 於較佳實施例中，該控制器輸出複數個控制訊息，該 等控制訊息之至少一些包含排程資訊，該排程資訊：義= 在:別延遲周期之後實施之對應之作動’使得對應之觸發 訊息之發佈以經控制'經安排時間之順序啟始該等對應^ 作動。 〜
該方法也提出特定之優點，可同步地控制多於一個裝 置。因此，較佳的情況是，藉由該經定址至第一複數個裝K 94843 9 201115980 置之控制器輸出複數個控制訊息，每一個介面模組均 等經定址之裝置之其中-者連接至該網路，該網路係^ 並儲存該等控制訊息之其中-者或多者，且藉由該控 所廣播之觸發訊息係經定址至該苐一複數個裴置之^小二 些，該等接收該觸發訊息之介面模組之每一者'均回 遞其所儲存之控制訊息至該個別的裝置，使得該等裝置同 步地實施該（等）對應之作動，而該觸發訊息係經定址 等裝置。 所有的介面模組同時地接收該觸發訊息，而因此能夠 與另一者協調精確地執行經儲存之命令。 b 較佳的情況是，該觸發訊息或每一個觸發訊息均包含 識別符號，該識別符號係用於區別一個觸發訊息^另= 發訊息，且該方法復包括： 、 在輸出該（等）控制訊息之前，自該經定址至該第一 置之控制器輪出儲存指令，該儲存指令包含識別 、 之觸發資料； 知成心 之㈣^自應於該第—裝置之介面模組接下來儲存所接收 訊息’並且將該等經儲存之控制訊息與該觸發資料 =得當該介面模組接收到觸發訊息時，_觸發訊自 至該tr號聯結之該（等）控制訊息係由該介面模組輸^ 2佳範财，軸存齡復包括㈣訊息押 訊心係在接收到該指令之後由該模組所儲存，並且與= 94843 10 201115980 發資料聯結。 由於該觸發訊息仍然係具有本身權利之訊息，故可廣 播數個不同之觸發訊息以激活不同之裝置群組，而進—步 之觸發訊息係用以關閉裝置群組。可動態地分派這些訊 息，使得其功能並不限定於其可使用之方式。 於一些較佳實施例中，一旦該控制訊息傳遞至該裝 置，則該控制訊息自該記憶體刪除。以此方式，可“重新發 佈(reissue)’’相同之觸發訊息而無須動用相同之指令。 然而’於特定之較佳情形中，，在該控制訊息傳遞至該 裝置之後，該控制訊息保持在該記憶體中，並且在接收到 第-觸發訊息之後再次傳遞至該裝置。如此—來，能夠利 用非4低之網路頻寬多次地啟始經常使用之作動、或者作 動之序列。如同範例，許多製程必須重複執行兩個或更多 =驟。於此情形下，可為了步驟A、B、C等預先編程該 等介面桓相，二& 、、、 而接下來可簡單地藉由將廣播訊息傳送至觸 發A、觸發 寻而執行該製程。以此方式操作，允許步驟 舍洚4非书短的步驟時間以及非常一致之條件變化’而不 過度之網路流量。 效果，而該二較佳實現方式中，係藉由該控制訊息達到上述 或者在多彳訊息包含刪除資訊，該刪除資訊定義是否， 除。於其他較=發訊息之後，該控制訊息自該記憶體刪 訊息傳遞至情形中，該方法可能復包括在該（等）控制 器輸出刪除指:置之後，自該經定址至該第一裝置之控制 曰7 ’該刪除指令包含識別觸發訊息之觸發資【 11 94843 201115980 料；該對應於該第一裝置之介 之後刪除所儲存之控制訊息，該;控該•指令 料聯結。 ^系與該觸發資 2佳實施例中，該觸發訊息係廣播至所 本發明復提供一種適於實施上述方法、、置。 路，如包括一個或多個裝置以及用於控制;制器網 器的控制器網路，該等裝置之每一者均經由介控制 接至該控制器’其中，該控制器係適於輸出經定址 第=之!制訊息’該控制訊息係對應於欲藉由該 第裝置貫施之作動；將該第一裝置連接至該網路 m於在接收到該控制訊息之後將該控制訊息： 存二以第一；丨面模組之記憶體中；該控制器進一步 播經疋址至至少該第一裝置之觸發訊息；以及該第一介面 模組進-步適於將該控制訊息傳遞至該第一裝置，以回應 接收到該觸發訊息，使得該對應於該控制訊息之作動夢: 該第一裝置而實施。 " 該介面模組或每一個介面模組均較佳包括處理器及 用於儲存該（等)控制訊息之記憶體。然而，於特定較佳實 ，例中，其中，該控制器係適於根據網路協定而供應及/ 或接收資料，而該裝置係適於根據裝置協定而供應及/或接 收資料，該介面模組可能復包括： 抑網路連接器，係支援複數個網路通道，用於經由該控 制益網路將該介面模組連接至該控制器； 卫 農置連接益，係支援複數個裝置通道，用於將該介面 94843 12 201115980 模組連接至该裝置；
轉換單元’係配置成用以接收來自該網路連接器之複 數個網路通道，並且適於在該網路協定與該裝置協定之間 轉換資料，铖轉換單元具有一個或多個信號終端，用於供 應信號至該裝置及/或接收來自該裝置之信號；以及 組構單元’係介於該轉換單元及該裝置連接器之間， 適於藉由將經選定之裝置通道路由（route)至該轉換單元之 經選定之信號終端而將該介面模組組構至該裝置； 其中’該組構單元係可自該轉換單元分離並且可移動 地耦接至該轉換單元，使得該介面模組可組構成用於藉由 取代該組構單元而利用不同的裝置。 藉由使得該組構單元能夠自該介面模組之其餘部分 分離，可採用一般的轉換單元來處理於該網路上所接收之 資料，將該資料處理成為適合用於該裝置之格式（反之亦 然）。換言之，相同的轉換單元能夠同時支援數種不同的裝 置協定。舉例而言’該轉換裝置可適於將串列網路資料轉 ^成為多則於傳輸至該|置之類比及/或數位輸入，复可 不同端《使用。該轉換單元之設計無須考量該 確的穿置::輸二：!須考量如何將該等輸入連接至正 j裝置通道。迫疋藉由可移動- 當的輪入連接至所欲之裝置通道早:：、成，將適 係特定的裝置，且由於此組構單元有該組構單元 (例如：適當配置之執跡），因^ 包括路由機構 因此，維持很少的整體零件數^成本不高的元件。 仟數垔，同時不需要使用複 94843 13 201115980 新編程介面（re_programmable 雜且尚成本之可重 interface) 〇 構該^组可與該裝置連接器整合在—起，使得當組 者^時被取時’該組構單元與該裝置連接器兩 時被取代’但是較佳的情況是，触構單元亦係可 亥裝置連接器，以減少重新組構該模組所需 之作，並且維持可取代元件之低成本。 較佳的情況是，該介面模_進—步適於制該介面 、用且該裝置之間的.連接中之缺陷。此額外的功能性幫助 使用者快速地診_路連接之任何問題^利的是，該介 面模組包含缺陷_電路、及/或負載阻抗電路，該缺陷偵 ，電路係用於偵测開路及短路，該負載阻抗電路係用於判 斷負載之大約阻抗。 一於特定較佳實施例中，該模組復包括用於對使用者指 :出狀態#訊之指示減，較佳的是包括光源或者光學顯 示器，該轉換單元進一步適於控制該指示機構。如此一來， ，得使用者能夠快速地定位該網路中之缺陷。較佳的情況 是，該模組係適於激勵該指示機構，以指示出該介面模組 與該裝置之間的連接中之缺陷偵測（detection of fauit)。 於較佳範例中，該網路協定係串列資料協定，且因 此，較佳的情況是，該轉換單元復包括串列資料介面，係 用於經由該控制網路而與該控制器進行通訊。 可利用網路位址永久地編程該介面模組，但是較佳的 情況是，該模組復包括位址切換區塊（address switch 94843 14 .201115980 section) ’該位址切換區塊係用於利 面模組，該位址切換區塊較佳包括於該=程該介 他範例中，該網路位址㈣置於該^換^中°於其 模組係組構祕Μ料，㈣自動#:上’使得當該 於特定較佳實施例中，係透過 電力至該等裝置。因此，較佳的情況是，；供應 道包含至少-個電力通道，該電力通道係：於通 電力來源供應電力至該裝置;該轉換單元之复：：
端係適於供應電力繩置；以及該US 通道包含至少-個電力通道，用於供應電力至該η 樣的配置能夠以單一連接連每一 :^ -步降低導線連接之需求連母個裝置而製造，藉此進 ?注意到，能夠經由一個相同的通道供應電力及資 邛。牛例而言’數位輸入通道典型上也供應該裝置所需要 之電力。因此，任何—個信號終端均可同時地作為“資料” 終端及“電力’，終端。 、 、於一些系統中，所有裝置均可適合相同電力供應需 求。然而，於許多情況下，多種裝置可能需要不同的電力 輪入。因此，較佳的情況是，設置有複數個電力來源，且 讀複數個網路通道包含多於一個電力通道，每一個電力通 遒具有不同的電力供應特性，而該轉換單元包含對應之複 數個仏號終端’用於供應電力至該裝置。每一個裝置所適 合之電力供應係由該組構單元所選定，藉由路由該裝置之 t力線(power line)至該轉換單元上之電力終端，該轉換單[s] 15 94843 201115980 元供應所欲之電力位準。 *。1乂二：曰清;兄疋’每一個電力通道均以不同電壓供應電 一棚雪二、"，雖然父流供應可適於其他情況，但該至少 :力m直流供應源。於特定較佳實施射，該（等） 伏特/===、個或多個：+2 4伏特/接地直流供應源；+15 ΓΓΓΓ _供應源以及+5伏特/接地直流供應 :特5二該等電力線可為:+24伏特;接地Μ 伏特’ -15伙特；+5伏牿月桩 _ t 係由該組構，選之任何組合 且調節至該轉換單元之電力供應。個電力通道’並 於特定較佳實施例中，該裝 槽’用於直接連接至該裝置，較佳的是接r5=或者插 接之’該介面模組直接連接至該裝置。η= 裝置連接斋與該裝置之間沒有其他 ::況是’該插頭或插槽係直接連接至該介面模 =線。如此一來，則特別的電心無： "面模組有效地形成該震置本身之延伸。 該 置遠η圭的情況是，該轉換單元與組構單元係包覆於該裝 頭或插二體V舉例而言，該等單元可安裝於標準插 曰成體（Socket busing)中，以便節省額外 =的是，該模組復包括固定機構，該固 ^將 該介面模組牢牢地鎖定至該裝置。舉例而言Si: 94843 16 •201115980 • (thumbsefew)使得賊、該裝置。 較佳的情況是，該控制器網路於該（等）介面模組盘該 •。控制器之間包括CANbus橋接器。有利的是 ;; _ .適於以串列格式供應及/或接收資料。 时係 於較佳實施例中，該控制器網路復包括至少一個電力 來源，、電力係透過該網路自該至少一個電力來源供應至該 一個或多個裝置。有利的是’透過共同連接器提供資料通 訊及電力至每^—個裝置。 較佳的情況是，該控制器係可編程邏輯控制器、或者 電腦。有利的是，該控制器係適於該等震置之同步控制。 該等裝置之每一者均可經由其個別之介面模組而分 別連接至該網路。·然而，較佳的情況&，該網路復包括至 少一個分配節點（distribution n〇de)，每一個分配節點均係 適於將複數個介面模組連接至該控制網路。 本發明也提供了一種包括上述控制器網路之工具，較 佳的是薄膜處理工具，更佳的是薄膜電漿處理工具◊於此 情況下，該網路中之（該等）裝置可包含加熱器（heater)、渦 輪泵控制器（turb〇-pUmp contr〇uer)、閥控制器（valve controller)等。 【實施方式】 於下文中所描述者係控制器網路之實施例，該控制器 網路係用於控制裝置，如内嵌式微控制器裝置。該網路可 稱作為“遍存匯流排（Ubiquit〇us bus ;u_bus)，，網路。該網路 了支挺&準網路協定，例如：如RS485之點對多點串列通 94843 17 201115980 訊鏈結（multi-drop serial communication link)，以及適於該 應用之控制輸入與輸出。舉例而言，一種如化學氣相沉積 (CVD)室之工具可具有包含下列之裝置： 渦輪泵控制器，需要RS232串列通訊介面及特定裝置 協定； 質罝流控制器’除了數位開/關（〇n/〇ff^)控制與1 5伏 特電力供應以外，還需要類比請求(demand)及回讀； 壓力計(pressure gauge)，需要RS232介面至特定裝置 協定及+24伏特電力供應；以及 閥控制器’需要操作於+24伏特之數位輸出及數位回 讀。 該系統之其他應用範例係反應性離子蝕刻設備 (reactive ion etching apparatus)、電漿蝕刻設備、電漿輔助 化學氣相沉積設備、氫化物氣相磊晶設備（hydride vapour phase epitaxy apparatus)、濺鍍沉積室（sputter deposition chamber)、離子束沉積室（i〇n beam deposition chamber)、 以及離子束餘刻設備。 本發明所揭露之組構允許連接此類多種原始設備製 造商（OEM)或者定製裝置至網路能夠有更大的彈性，並且 提供每一個裝置必要之通訊。此外，也可透過與該資料相 同之電纜線選擇性地經由該U-匯流排網路傳送電力，使得 該等裝置不需要獨立的電力連接，藉此將安裝時間及零件 數量最小化。 第1圖顯示同步控制器網路1之實施例。於此範例 18 94843 201115980 中，該網路係由控制器2所控制，該控制器2係為可編程 邏輯控制器（PLC)或者電腦之形式，適於提供多種裝置5 之同步控制。該控制器2係經由CANbus橋接器3而連接 至多種選擇性節點（optional node)4，將於下文中詳述。每 一個OEM裝置5a、5b、5c均直接地連接至介面模組， 可稱為‘‘遍存模組”(U-模組）。於第1圖中，為了清楚起見， 僅顯示有三個裝置5a、5b、5c經由對應之U-模組1 〇a、1 、 10c連接至該網路。然而，實際上，每一個U-模組10將連 接至個別的裝置5。每一個U-模組均經由U-匯流排電 纜線6而連接至分配節點4，於此範例中，每一個節點4 均能夠連接8個U-模組。 於本實施例中’該U-匯流排6係由8個網路通道 (channel)所構成（亦即，8條線或導線）’提供用於資料及電 力之共同電纜線。該等通道包含： 1. 串列資料(RS485) 2. 串列資料(RS485) 3. +24伏特直流電力 4. 接地 5. +15伏特直流電力 6. -15伏特直流電力 7. +5伏特直流電力 8. 接地 線3至線8之電力係由一個或多個設置於該網路之電 力供應7所供應。此電力供應集合涵蓋了大部分〇EM裝【 19 94843 201115980 置5之^同供應需求。然而，於一些情形下，可能適合在 不同電代電力通道或者交流供應(A/C s聊ly)。 同時應>主意到’於此情形下，該網路係根據串列資料 協疋操作’如同熟習本技術領域者所能領會，本發明能夠 Γ]專也貝現於並耳外資料網路(parallel data netw〇rk)中。 %知的CANbus橋接器結構3係實現在該等分配節點 4與該控制$ 2之間。於第1圖所示之結構佈局（layout)之 範例中j可編程邏輯控制器2係經由CANbus橋接器3連 接，該等分配節點4 ’接著經由該U•匯流排6饋入加幻 該等介面模組10。該CANbus(操作於該控制器2與該 CANbus橋接器3之間）支援國際認證標準can協定 (IS011898) ’該橋接器3於該CANbus協定與該&匯流排 協定之間提供介面（如下所述）。帛丨圖中之可編程邏輯控 制器2僅用以作為範例’並非限定本發明之範_。舉例而 吕，可使用電腦作為該控制器。 於該網路1中，該三個示範裝置5a、5b、及5c具有 不同的輸入/輸出資料需求。舉例而言，装置5a可能需要 類比輸入並且產生類比輸出，裝置5b可能需要數位輸入並 且產生數位輸出，而裝置5c可能需要串列資料輸入及輸 出，可能或不可能操作於與該ϋ匯流排6相同之協定上。 該等裝置也可能需要不同的電力供應。 該等U-模組i〇a、10b、及10c之每一者均係配置成 用以將資料自該U-匯流排協定轉換成為其對應裝置&、 5b、及5c所需要之格式。如以下所詳述，上述效果係藉由 94843 20 201115980 使每一個介面模組配備有轉換單元及組構單元而達成，該 轉換單元係用於實施必要之資料處理，而該組構單元將該 模組組構至特定裝置5a、5b、5c。該轉換單元係一般的轉 換單元，其中，典型上相容於該網路中一個以上之裝置： 舉例而言，具有適於提供類比輸入/輸出之轉換單元之模組 10將適於配合裝置5a以及其他裝置5a’、5a”(未顯示）進行 使用，也需要類比輸入/輸出，其能具有不同組構之裝置通 道（以及潛在地不同電力供應需求）。於一些實現方式中， 所有介面模組10之轉換單元均可具有相同之設計，並且提 供類比、數位、串列輸入/輸出以及多條電力通道之相同集 合。 然而，實際上，較佳的是設置少數個不同之轉換單 元：一個轉換單元係用於主要需要類比輸入/輸出之裝置、 一個轉換單元係用於主要需要數位輸入/輸出之裝置、以及 一個轉換裝置係用於主要需要串列資料輸入/輸出之裝 置。可供應進一步版本之轉換單元予包含感測器（例如，溫 度感測器）之裝置。因此，第1圖所示之介面模組10實際. 上包括不同模組類型之混合，如同該等裝置5所必需。因 而能夠建立該網路，以控制多種經混合之類比、數位、及 串列裝置。其中，裝置係可由該CANbus3或者該U-匯流 排6協定直接定址，而不需要轉換U-模組。 第2圖顯示一般介面模組10之功能性。如上述内容 所指出，該模組包括轉換單元12與組構單元13。該轉換 單元12接收該等網路通道11，例如：上述組構之8條線[s] 21 94843 201115980 路。裝置通道14將該介面模組連接至該裝置5。每一個裝 置通道均使得資料或電力得以傳輸至該骏置或自該裝置傳 輸。典型上，可支援15或25條裝置通道。 該轉換單元12將來自網路通道11之信號處理成為適 合該裝置5之格式，並且於彳έ號終端（由方塊22所代表） 輸出經處理產生之信號。這些信號終端可包含一個或多個 類比、數位及/或串列格式之賁料輸出（用於傳輸至該事置 5)，以及組構成以類比、數位及/或串列格式自該裝置5接 收資料之多條電力通道及輸入。設置有信號終端，用於連 接至所有電力供應執(power supply rail)、每一個可用之輸 入或輸出以及（於一些情形下）選定之其他電路連接。舉例 而言，該轉換單元可提供以下任何一種： 偏壓（biasing)或負載(loading)終端，用以確保倘若該 裝置5(與介面模組1〇)自該網路中斷連接，仍維持在特定 位準； 連接’用於配置欲提升位準（驅動高位準（drivinghigh)) 或降低位準（驅動低位準（driving i〇w))之數位輸出及/或選 擇該等數位輸出之操作電壓（於任何情形下係設置成涵蓋 很大的電壓範圍）； 連接’用於選擇類比輸入或輸出通道之特定增益 (particular gain);以及 額外的通道，允許用於進行模組編程及測試。 因此，該轉換單元係一般的轉換單元，其中，該等信 號終端提供資料連接以及可供多於一個特定裝置5使用之 22 94843 201115980 電力供應。 組構單元13係配置於該等裝置通道14與該等信號終 端22之間，並且係唯一指定予該特定裝置5之元件。為了 將該模組10組構至該特定裝置5，該單元13實體上可自 該轉換單元分離，而較佳的是可自該介面模組1 〇之其餘部 分分離，使得該組構單元13能夠被取代。該組構單元13 包含路由機構(routing means)25，用於將經選定之裝置通道 14連接至經選定之信號終端22。典型上，並非所有之信號 終端22'均將被選定連接至該裝置。同樣地，於許多情形 下，並非所有之裝置通道14將需要被連接。該組構單元係 設計成以便提供該等裝置通道由該轉換單元所引出之適當 輸入及輸出，以及所欲之電力通道。較佳的情況是，該組 構單元僅僅由路由機構所構成，使得該組構單元係成本低 且能夠輕易被取代之元件。 該U-匯流排6上所支援之資料協定與該裝置5所需要 之格式間的轉換係藉由相應編程之微控制器20而實施。該 祕控制器之最佳化選擇基於整合(㈣㈣0而、尺寸、及 ，本考篁上能夠有相當大的選擇性。選擇適當的整合ι/〇 i夠保持_組1〇夠小到足以直接附接至該目標〇碰裝置 “】而。已發現到來自Analog Device, Inc.之裝置中 之ARM7核〜適於類比性能，而來自Νχρ半導體之裝置 =佳適於數位性能。然而，基於替代結構之裝置也同樣 適合。 甘 士 上 [S ] ^ 網路協定係串列資料協定（如同本範例中）， 23 94843 201115980 也可設置有適當的串列資料介面23。此串列資料介面23 較佳包含電磁干擾(EMI)保護。 該轉換單元12可能復包含輸入及輸出驅動器（由區塊 21所代表）。該等輸出驅動器將該等微控制器20之輸出位 準轉換至裝置5所需要之“工業，，位準’該等輸出位準將於 該等信號終端22供應。數位模組也可(於該等輸出驅動器 中）包含缺陷偵測電路，允許識別開路(open circuit)及短路 (short circuit)。舉例而言，於開啟(ON)與關閉（OFF)狀態中 能夠監控輸出之電流，並且與已知或期.望之數值作比較。 於該關閉（OFF)狀態中允許非常小的電流流動，將能夠偵測 開路。實現此功能之控制電路對於熟習本技術領域者縣 所周知的。類比模組同樣可包含允許估計欲判斷之裝置5 負載阻抗(load impedance)之電路。輸入電路於該微控制器 2〇輸入之範圍内提供所期望電壓之比例調整，並且額外提 供保護位準預微控㈣2〇。所有的⑻線路均可設置有 電磁干擾保護。 ，介面模組Π)也可設対位址切換(switeh)24，該位 址切換24較佳形成該轉換單元之―部分。使 此位址切換24，以設定該裝置5 月匕子 中，可預先編程該位址。因此，^面=址。於其他範例 至該特定μΓ M，其中，賴組係附接 力’該轉換單元12亦 。該電力供應單元介面 其中，亦係透過該網路供應電 设置有電力供應單元(psu)介面邛 94843 24 201115980 30可具有功能，包含··對於每—個輸人供應之電磁干 護與解箱；微控制器供應執之局部調節；以及分屋器，允 -許利用實現於該微控制器20令之類比輸入進行供應監控。 第3圖與第4圖以U _模組之主要實體元件之觀點矛二音 -地顯示示範之U-模組。應特別注意到，所顯示之農置通; 14與信號終端22之數量純粹為示範，而可設置有任何^ 量之裝置通道14與信號終端22。 該轉換單元12及組構單元13係配置於私體 __仰中。該轉換單元u係藉由連接器b而^ 至該u-匯流排網路，於此處該連接器16係採用電境線 形式(例如：8線路電、)，並且永久定至該殼體仏。 因此’該等網路通道係直接傳送至該轉換單元12 = 組1〇上之電齡16均較佳具有固定長度，並且設 = 頭16a(如RJ45插頭），用於快速安裝至該網路上。 該轉換單元12係組構於印刷電路板(pCB)l5上於 情形下，_印刷電路板15亦支援連接該等襄置 = 該等裝置通道14係藉由裳置連接器17而傳送至 ， 接器17匹配該裴置5上之對應連接器(未顯;且’ 該裝置連接器17典型上係插頭或插槽(如、）。 具有多條對應於該等裝置通道 連接器）， 二等裝置通道連接(例如:設置於獨立印刷;路： 上）…、、而，本實施例提供了一種便利之配置。 板 可移動之组構單元13係設置於該等裝置通“與該 94843 25 201115980 等信號終端22之間。兮知槐, 一 门該組構早凡13提供路由（表示於乃 用於將經選定之裝置通道14連接至經 端 22。為了方便起見，可利較置有適當_(tJj第 印刷電路板(習知之護頂板— 可設置有第一與第二連接哭％ 〇7 m 彳上玟連接 “ ㈣該組構單元連 故端M，而：第t板15 ’該第一連接器係匹配該等信號 422喊第二連接器係匹配該等裝置通道⑷於替代 貫施射’可設置有單—連接器單元，結合連接器26盘連 接益27之功能。舉例而言’於較佳範例中，可使用80-路 (80-way)之連接器單元，利用經選定之引線連接至 號終端’而其他經選定之引線剌於連接至該等裳㈣ 道。經選定弓I線之兩個群組提供了第3圖與第4圖所 第-與第二連接器26、27之功能。該（等）連接器使得純 構單兀13係直接自該轉換料12以及該等裝置通道w 分離，並且當必要時以具有不同路由軌跡配置之替代單元 取代。於其他範例中，可將該組構單幻3與該裝置連接= 17 -體(mtegrally)形成’並且設置有用於將該組構單 合至該等錢終端22之單—連接器，於此情形下，當該模 組重新组構至新裝置時’可同時取倾連接器丨技置 元13兩者。 、、再早 於本範例中，該等信號終端22中僅有四個被選定用 於連接至四個對應之裝置通道14,如同組構單元13上之 路由25所代表。這些信號終端可能係由例如—個類比輸 入、一個類比輸出以及+VAV電力線路所構成。相同之模 94843 26 .201115980 • 組10可利用其他具有不同路由之板取代該組構單元而重 新組構成配合不同裝置5使用。舉例而言，可設置有兩個 y 額外的路由線路以額外地供應數位輸入及數位輸出予該裝 . 置。 於大多數情形下，於該組構單元13上藉由簡單之執 跡連接而無須額外之元件即可達到裝置通道14與信號、終 端22 ^間所需要之對映（mapping)。然而，於一些情形下， 於該護頂板上可包含有額外的元件，以實現額外的用途（例 如，用於低位準信號之額外比例調整）或者實現無法.自該轉 換單元12直接獲得之介面模式-例如：用於利用變化電流 (varying current)而非變化電壓（varying voltage)之裝置的 電流迴路(current loop)輸入及輸出作為信號請求及回讀， 其可具有降低電性雜訊敏感度（susceptibility)之優點。 該模組10直接經由該連接器17插入該OEM或定製 裝置，而無須任何電規線，藉此將所需要之電繞線降至最 少。本發明之發明人發現到藉由先進電子微型化以及使用 表面接置印刷電路板（surface-mounted printed circuit board)，能夠將該U-模組10之電子裝置安裝於連接器殼體 内部，直接安裝至該OEM裝置。因此，較佳的情況是， 該殼體17a係該連接器17之標準殼體（亦即，其中接置有 該插頭/插槽之殼體）。這些殼體17a典型上係堅固鋁殼 (robust aluminium casing)，並保護該U-模組的同時維持緊 密（compact)。該模組具有容易存取之指旋螺釘扣件 18 (thumb screw fastener)，以將該模組10穩固地固定至該[s ] 27 94843 201115980 裝置5。 匕所述之介面模組“U-模組”ι〇提供了簡單的殼體 設計，用於直接連接至該〇EM或定製裝置，係易於安裝 或移除。該轉換經由網路通道u接收該電力供應和該仏 匯流排串列指令，並且將其轉換成為用於OEM裝置之類 比、數位、及串列連接。本發明之發明人發現到利用四種 類型之轉換單元，能夠涵蓋大多數 OEM裝置之需求。舉 例而，口讀遍存數位介面（Ubiquit〇us出咖; UDI)’’轉換單元具有8個數位輸入與8個數位輸出。其他 版本轉換單元係詳述如下。藉由利用護頂板 =控:^置，係將安裝所需之不同零件數量最小化。 ^版之介面模組1()係稱為“遍存—般介面，，⑽ 該仰要係用於自該仏匯流排網路6連接至 要需要Γ:通訊，但是也可能需要數位輸入或輸：。舉例 而言1質量流控制器、屋力計、電力供應、Rp電 及慶=器之|置典型上需要類比輪入。該_模仏 轉換爭兀係配置成用以提供多達4個類比輸人 ⑼和3個類比輸出終端(自該裝置)加上多達8 (j 八和輸出終端。 致位輸 因^該轉換單元之彈性允許沿著該⑽模組中之類 比通道存在有數個數位通訊之通道。如此一來，對於該了 模組與許以_型之QEM或定製裝置進行通訊給予相 94843 28 201115980 當大的彈性。 藉由增加適當的組構單元13残模組而選擇所使用 一之輸入/輪出，該組構單元對用於正確連結至該裝置所需之 引線進行組構。因此，該等通訊通道能夠以類比或數位之 幵y式操作以„賣取或寫入-貝料。該組構單元非常小且便宜， 而且係用以將該一般UGI模短轉變成特定裝置5之控制器 所需之唯一非一般零件。 數位控制 其中，該裝置5僅需要數位輸入及/或輸出，接著可使 用該遍存數位介面”(UDI)模組1〇。該um轉換單元能夠 支援多達8個數位輸入及輸出。該丽也具有债測開路或 短路連接之功能性，用於進—步之診斷與尋找缺陷。如果 需要的話，也能夠實現多達8個頻率計數器（frequency counter)代替數位輸入通道。 舉例而言，該UDI模組1〇可配合多個裝置（如閥、電 性切換)使用。可使用頻率計數器（倘若有設置的話）配合裝 置使用其中，必須監控轉逮或脈衝，如水流監控(㈣如 flow monitor)。 -般而言，電力係由經切換之輸出(—“吻叫 所直接供應’而非使用獨立電力通道(亦即，該資料通道也 供應電力）。於大部分情形下，裝置需求係24伏特輸入及 輸出，但是該轉換單元允許提供5伏杉24伏特之任何電 壓。 串列控制 94843 29 201115980 裝置5之串列控制係透過該“遍存串列介面”(USI)模 組10進行管理。為了操作該串列裝置5’該USI轉換單元 係以有關的串列資料語言（serial data language)及程式碼 (code)進行預先編程。雖然能夠以類似的方式處理其他格 式，但是已發展出支援RS232、RS422及RS485之USI。 該USI也支援Modbus，並且也能夠輕易地適用其他通訊 協定（如Profibus及OEM特定協定）。 因此，於該等模組10之製造期間，當必要時，構成 每一個USI之硬體可完全相同，安裝有不同韌體，以負責 不同的串列協定與多種裝置所需之不同製造商語言 (manufacturer language)。但是選擇至正確裝置引線之適當 通道及路由仍然係由該特定裝置組構單元所實施。 典型上，USI模組可用於需要多樣化輸入及輸出功能 之更複雜裝置，如渦輪泵控制器。然而，該USI也可用於 其他代替該等類比等效(analog equivalent)之裝置，包含溫 度控制器、壓力計、及電力供應裝置。 感測器控制 對於包含感測器（如溫度感測器）之裝置而言，該轉換 單元可包含進一步的處理能力。舉例而言，可設置感測電 路’適於產生對應於由該感測器所測量之參數之信號。舉 =而言’該“遍存溫度介面，，(UTI)模組轉換單元能夠直接地 項取溫度感測器，並且提供用於類比、相位角（phase angle)、脈衝寬度調變（PWM)、以及固態電力控制器之控 制仏號。所產生之信號可送回至該網路6，或者能夠回覆 94843 30 •201115980 至該裝置5，如同至局部控制器之輸入。 舉例而言，如加熱器之裝置可包含溫度感測器。該 UTI可組構成用以接收所測量之溫度，並且將該溫度與^ 定數值作比較，並且依據裝置需求而輪出類比或數位信鞔 至該加熱器，用於控制其電力輸出。 7 也可於每一個U-模組10上設置狀態指示器i卜該狀 態指示器係用以警示使用者位於該模組輸出埠（m〇d如e output port)之開路或短路路徑，以及用於顯示匯流排狀雖 並且指示出電力供應之問題。雖然可使用任何其他之光源 或光學顯不器（如液晶顯示器（LCD))，但該狀態指示器= 較佳包括多色發光二極體(LED)。 回應來自該缺陷偵測電路及/或負載阻抗電路以及來 自該PSU介面30之資訊而該狀態指示器19係由該微控制 器20所控制，其中，該負載阻抗電路係包含於該輸入/輪 出區塊21(如上所述者）中。 於較佳實現方式中，當未偵測到問題時，該狀態指示 器將顯示綠色。倘若偵測到任何電力供應超過容忍度 (tolerance)或者開路或短路路徑，則該狀態指示器接著閃現 (flash)^^色。於通訊失敗之事件中，該狀態指示器閃現 紅色。此簡易的診斷工具係有效判斷導線連接缺陷，而不 必手動地測量電路節點。因此，當考量偵錯或尋找缺陷時， 此工具係增加該系統之整體透明度(transparency)。 如下所述，該U-匯流排協定定義了狀態位元組，該模 組10能夠以相同於該類比及數位輸入之方式讀取該狀離 94843 31 201115980 位兀組。如此一來，使得有關於該缺陷之額外資訊一經請 求即經由該u_匯流排被讀取。該可用資訊將經由資訊的兩 個位準把工程師引領至該缺陷。於該第一位準，由該微控 制器20所產生之狀態位元組將該問題分解成為多個種類 之其中—種。舉例而言，該等種類可為：+15伏特供應〇K; -15伏特供應〇κ; +24伏特供應〇κ;數位輸出全部〇κ ; 類比輸出全部〇κ;類比輸出於容忍度内；以及無最近重 设（用以價測最近新增至該網路並且作為額外缺陷診斷之 模’’且）該+5伏特供應一般而言不包含於此集合中，因為 倘右超過谷心度，該模組1 〇將停止操作。然而，可如下所 述般對於該+5伏特供應之實際電壓位準進行監控。對於每 一種類而言，係採用進一步之診斷讀取（diagnostic reading)(如同習知利用數位電壓計）。舉例*言，藉由傳送 ，疋指令碼至該模組1()可設定轉換單元12以傳送經測 量之電綠_路，代替正f㈣。可使用其他程式碼以 ，旬問該模組類型以及韌體修正碼⑺加评啦revisi〇n )較佳的凊纟兄是，開路與短路診斷總是較佳得自 UDI如同額外的狀態字元w〇rd)，如同類比輪出之 矜卩抗因此，可對於每一個有關之供應測量該模組1〇 所看見之供應電壓，短路或開路條件可分解至單一輸出引 線，並且可測量類比輸出之負載阻抗。如此一來，能夠將 缺㈣離至單-供應或輸出，而無須移除連接或覆蓋。 於此範例中，能約經由該指示器 號集合係如下所示。 19所提供之完整信 94843 32 201115980 LED顏色 描述 紅色 快速閃現等相紅色（iSOphase red flashing)指示出該模組ι〇並未與該 網路進行通訊。於此狀態下，所有輸 出將關閉（0V)。 琥抬色 •缓慢隱敝之琥珀色光指示出該模組 係與該網路進行通訊，但是有一些參 數係超出正常容忍度。一般而言，係 由於電力供應超出容忍度或者有輸 出短路或開路。可經由該網路讀取該 狀態位元組，以判斷問題之確切性 質。不會影響到該模組之操作。 紅-綠-紅-綠 校正錯誤（calibration error)-在編程之 後，該模組無法完成自我校正程序。 模組需要重新-校正或修理。 ^31 - '綠 於該匯流排上兩個或更多個模組具 有經選定之相同位址。 綠色 所有連接均OK且網路進行通訊中 所有不同類型之模組10均可經由分配節點4而連接 f該CANbUS橋接11 3。於替代實施例中，可將該CANbxis 橋接器3之功能結合人該絲—個分㈣點*中。 94843 33 201115980 該分配節點4(於第5圖中所詳示者）係設計成用於簡 易低成本之安裝與簡易組構。單一分配節點將具有例如8 個RJ45類型之網路埠(network port)。該8-路節點係包覆 於而ί用之链殼體（durable aluminium housing)中，並且也可 具有後備電力埠(auxiliary Power Port)，以得到最大之安裝 彈性。舉例而言，於一些情形下，經由介面模組10連接至 該分配節點4之所有裝置5之總供應負載(SUppiy i〇ading) 可能超出該分配節點供應電纜線之性能。於此情形下，能 夠經由這些後備電力埠注入額外電力以補足不足之處。於 其他情形下，可自這些埠獲得額外電力，以支援不須控制 之裝置，如永久操作之風扇或照明等。 為了新增裝置5至該控制網路1，該介面模組1〇係連 接至該OEM或定製裝置5，且該RJ45連接器i6a係連接 至該8-路分配卽點4 ’如弟5圖所示。由於不需要工具且 不需要手動連接，故此做法係有利的。倘若該分配節點完 全地分佈，則其他分配節點可輕易地新增至該網路。類似 地，倘若需要連接之裝置係遠離所有分配節點，則接著可 新增其他8-路節點至該系統。 該模組可插入該分配節點上8個埠之任何一個。然 而，該模組必須具有正確的節點位址設定，該節點位址 設定可藉由該模組殼體内部之小16-路切換（16-way switch)24元成。該切換係由模組存取罩蓋(module access cover)所存取。 該等分配節點4將該xj-匯流排網路路由至每一個 34 94843 201115980 埠。該等節點也可提供該等模組ίο之過電流保護 (over-current protection)，並且可包含電路，以最小化該匯 流排資料線路上之反射作用（impact of reflection)。該等模 組10較佳可插入該等節點4或自該等節點4移除，而無須 將該系統關閉-亦即，該等模組係“可熱插拔的（hot pluggable)”-該硬體及軟體係對應地設計，如同熟習本技術 領域者所了解。 第6圖所示係該等介面模組1〇與分配節點4如何能 夠用以快速建立控制器網路i之進一步範例。該等U_模組 10係經由該等指旋螺釘18扣鎖至該等OEM或定製裝置 5，並且接著藉由將該Rj45連接器插入可用埠（available port)中而連接至該路節點4。每一個介面模組1 〇均將需 要適合該個別的裝置5之組構單元π，該等組構單元將判 斷用於該特定裝置之引線組構。 所有的介面模組10均具備有固定長度且永久連接至 該模組殼體17a之網路電纜線16。於此範例中，延伸此電 纜線需要標準插槽-插槽配接器（socket_s〇cket adapter)，該 配接器可配合適當長度之標準網路電纜線使用。 也可經由該等8-路分配節點4將電力供應至該等裝置 5。如此一來’節省了透過該系統至獨立電力供應之路由電 鏡線’使得該系統可適於設計者之需求。 可利用低成本安裝所使用之標準引線-至-引線電纜連 接(pin-t0-pin cabling)完成自該8_路節點4至該CANbUs橋 接器3之連接。如此一來，簡化了取得製程並且快速地累 94843 35 201115980 積或帶來節約與提升。 於此範例中，該等模組與該等分配節點之間的實體距 離限制係、ίο公尺。此限制係由設置於該分配節·點中之電路 系統所造成，使得該網路之其他部分之反射效應能夠最小 化。當利用任何導線連接網路時，利用較特定最大長度更 長之電纜線可能造成操作可靠度較低。如果需要的話，該 8_路分配節點4可藉由長達100公尺之電鏡線而自該 CANbus橋接器3脫離。該CANbus橋接器本身較佳形成 不超L 50 A尺之線性菊鍊電路如一 chain circuit).該CANbus規格放低了信號時序（timing)之限制， 以破保該網路上之錯誤價測。該電魔線長度、電纜線類型 以及傳輸速度均促成了最大電缓線長度之定義。利用第6 圖作為範例’如果需要的話，該兩個介面模組心與上⑽ 之間的最大距離可為220公尺，而適合的CAN介面（如可 編程邏輯控制器2)可適於距離該CANbus橋接器3達50 公尺。並未限制該等模組可定位成如何靠攏，而無須顧慮 該等OEM裝置與互連連接器之實體尺寸及擺放 (placement) 〇 上述系統達到許多優點，包含： 可將所需之手動導線連接數量最小化； 無須導線剝線器； 以經編號之模組取代導線標記； 無須訂製的電纜線； 將所而之％碎服務零件（field service part)最小化； 36 94843 201115980 減少所需之特殊工具； 大幅縮減系統導線連接時間； 顯著降低導線連接發生缺陷之可能性； 僅須少量之不同模組類型，用於串列、數位及類比通 訊之所有組合-大幅降低不同零件之數量； 可藉由該模組對感測器控制信號進行局部處理； 該等裝置不需要獨立的電力連接； 由於該u-模組係直接插入該裝置，故所需之獨立電纜 線之數量係最小化；以及 該等模組係“可熱插拔的’，，容許無須關閉機器之需求 而進行維修與升級。 U-匯流排協定 現在將描述較佳操作於該U-匯流排6上之協定。熟習 本技術領域者將明確體會到任何適當之協定均可輕易應 用。 於本範例中，該U·匯流排6係利用單一對RS485網 路執行於115200總(baud)之串列通訊介面。該網路係半雙 工網路(half duplex)’允許非同時地於雙向上於該等襞置與 該CAN橋接器之間進行資料傳輸。為了偵測傳輸錯誤， 較佳设置有偶同位位元(^611 parity bit)。該匯流排可採用 RJ45連接器以及四對屏蔽電纜線。此組構 容許經由單一電纜線/連接器供應電力分配。 曰如上所述，每一個裝置均具有網路位址。雖然裝置數 置可藉由協定之合適變更而擴展，但是於本範射，單 94843 37 2〇Π 15980 U-匯流排係限制於15個裝置。該模組位址（介於1和15 之間）係利用16進位切換(hexadecimal switch)而設定於該 模組中。如果需要的話’此格式允許利用標準串列介面測 試該等模組。Hilgraeve Inc.所推出之UyperTerminal™具有 RS485轉換器，將足夠滿足最小需求。為了廣播而保留最 後剩餘位址（例如：0)。 該網路上之訊息係以一般格式提供： #AFhhhh\r 其中： #係“注意（attention)”字元，用以表明新訊息之開始； A係模組位址，為單一 16進位字元之形式； F係功能暫存器，為單一 16進位字元之形式； hhhh係四個16進位子元之序列（seqUence)，定義經選 定之功能暫存器之數值；以及 \r係“確定輸入(enter)”字元，終止該訊息。 因此’每一個訊息均以前言（由指令意指之該模組之 位址A所構成）開始，接著數字F定義該模組中該訊息之 功月b。該16進位數子F之最鬲有效位元(most significant bit) 定義了 “讀取”(〇)或者“寫入”(1)。該三個剩餘位元定義了該 模組中8個16位元暫存器之其中一者。因此，ρ中介於〇 至7(亦即，0001，〇〇1〇, “〇xxx，，)範圍内之所有數值定義了讀 取功能，而F中介於8至F(亦即，1〇〇〇，1〇〇1, “1χχχ”)範 圍内之所有數值定義了寫入功能。 舉例而言，該等讀取暫存器可包含功能，如“讀取狀 38 94843 -^U111598q 態，，、“譫 應訊息如通道x”、以及“讀取輸出狀態”。因此，回 該模組， 由於此為讀取功能因此不需要供應資料至 Ψ 因此省略訊息格式之提示（reminder))，通道3之 别出如）可自該模組回讀至該網路。 道χ，，Γ‘樣地’寫入暫存器可包含功能，如“寫入至類比通 二寫入至數位輸出”。於大部分情形下，該資料序列 的，義了經選疋功能之數值，亦即，欲寫入經選定暫存 益之資料，而最後控制設置於該㈣號終端上之輸出。舉 例而言，該訊息#錢hhh\r可控制該模組輸出數值祖红於 類比通道1 於此種情形下’整體序列祕可稱作為“往 求(demand)”亦即’需要於經選定通道上輸出之特定數= 或程式碼。 於此範例中，係使用暫存器8(該第—寫人暫存 提供額外的功雜。該16位元暫—半剌 組之數位輸出，其中，最大值係8。該16位讀存 -半係用於控制該介面模組本身n 自 雜，議小前兩個數字h，h，代表給予該介面模^J 令，而僅有接^兩個數字hh形成數位·。想當: 也可選擇任何其他暫存器來達到此目的。 、爾 可^多種方式使用暫存器 要求該齡神電壓位準並實㈣^ = 令攔位h，h，之特殊用途。 了咔返该指 該模組以“!”(告知）或者“?，，(錯誤)告知寫入指令。也將 以“？，，回覆無效之讀取要求。 也將 94843 39 201115980 傳輸錯誤係藉由同位檢查(parity check)以及檢查所接 收訊心之格式而進行識別。於該回應字串出現錯誤之情形 下’該控㈣將忽略該資料並且重新傳送該指令。偏若錯 誤訊息(“?”)係由該控制器所接收，則也將重新傳送該指 令。 如果需要的話 ”丨π叼相宁興回應均允許16位兀之 解析度(res—)，使得類比輸出及輸入之範圍介於〇至 65535(或者_32767至+32767，倘若有標記正負號）之間，達 者16個數位輸出或輸入之狀態。 於標準或者預設操作模式中，由模組所接收之所有詞 求hhhh(或者暫存器8中之叫係直接輪出至掛應之裝置t ▲然而’可能遭遇到—個由於網路延遲所造成之問題， 可能導致控制訊息較預期贿到達經定址之模組1〇。如此 一來，會導縣置實施作動之非同步行為與其他裝置不一 致，而最壞的情形下，將發生順序錯誤。 b於較佳實施例中’該等介面模、址10進-步設 zit體’並且適於儲存來自該控制器2之外來控制訊 心。該微控制器20可用以提供記憶體。 隸Γ控制器2係配置成用以根據上述該仏匯流排協定 =制訊息輸出至該等裝置5之其中—個或多個，但反而 — 時產生並且輪出每-個訊息，可於藉由 實施該作動之前的任何時間輸出該等訊息。位於該 二：置(該控制訊息係定址於此)之間的介面模組將 “訊心儲存於本身之記憶射，絲將其傳遞下去直接由 94843 40 201115980 該裝置執彳亍以此方式，可藉由_個或多個模組儲存任 何數量之控制訊息。稍後，藉由觸發訊息⑽gger_age) 之發佈而作動經儲存之訊φ。 … —彳㈣^儲存之控制訊4，可直接實施該控制訊 心（亦即傳遞至該裳置）或者在已經過預定的延遲(delay) 之後實施該控制訊息。較佳的情況是，每一個控制訊息本 身疋義了相關》月求疋否應該直接或者在延遲之後輸出，而 倘右如此’則控制訊息定義該延遲之持續時間W加）。 如此-來’可用以考量網路中多種裝置之已知之回應時間 差異’或者用以配置作動序列（sequence 〇f acti〇n)以發佈單 -觸發訊息。因此’單—觸發訊息可同時或者利用經定義 之延遲集合(defined set of delay)啟始多個作動。此外，每 個J面模組均可利用欲施加於所有經儲存之訊息（或者 所有經儲存並指示出需要延遲之訊息）之延遲周期（dday period)進行預先編程’而該延遲周期可根據相關裝置之性 質而於該等介面模組間變化。 儲存控制訊息係利用第8暫存器中之指令攔位h，h，所 達成。當模組須要自該預設模式切換進入該儲存模式時， 該控制器以格式#A8h’h’·傳送訊息，其中，h，h，代表經 預先疋義之儲存範圍中之數(number)。於本範例中，此數 可為T包括）1至127之間的任何數。對應於位址A之模組 接收該訊心並且理解該指令1^，做為命令（instructi〇n)，以 鳍存任何也包含在該訊息中之請求（亦即，該數位輸出數值 hh)以及所有接著接收之請求。該數值h，h，構成觸發資訊『 94843 41 201115980 資料。舉例而言，倘若h’h’具有數值“l”，則接著將不會輸 出經儲存之請求，直到發佈對應之觸發(識別作為觸發“1”) 為止。 只要暫存器8包含儲存指令，則該模組將繼續儲存所 有經接受之訊息。因此，該模組之操作可藉由供應指令h’h’ 而切換回到該預設模式（亦即，直接實施外來之請求），該 指令係處於預定儲存範圍外。舉例而言，可使用該數值 “0”。藉由將該數值h’h’改變成該預定範圍内之其他數值， 可為了欲儲存的不同外來請求而調整該觸發資訊資料。 當期望實施經儲存之作動時，該控制器2產生觸發訊 息，並將其廣播至該等裝置之其中一者或多者（較佳的是全 部）。舉例而言，典型上會以位址數字“0”將該觸發訊息定 址，該網路中所有裝置均將認可該位址數字“0”。該觸發訊 息係與該儲存指令相同格式外之其他格式。舉例而言，該 觸發訊息可為#〇8h’li’hh\r，其中，h’h’再次採用1和127 之間的數值。該數值作為一個觸發訊息與其他訊息做區別 之識別符號(identifier)。該觸發訊息係藉由使用該廣播位 址“0”而與該儲存指令做區別。 收到該觸發訊息時，該等模組10藉由傳遞一個或多 個經儲存之控制訊息至該等模組之個別裝置作為回應，使 得對應之作動得以執行。以此方式，可藉由一個或多個裝 置以快速接替之方式實施一系列的作動，而不會發生由網 路所造成之延遲的可能性。 該等欲藉由觸發訊息作動之請求係由經儲存之觸發 42 94843 201115980 資料所判斷。當發侧發訊息 發訊息之經儲存請求。舉例而言，有指定相同觸 訊息識別觸發“r，，而接下來所有由該2情形下，該儲存 息均保留指㈣發Τ。當接收到識別 包含相_觸發朗符號，使得所有此類指令 =二==Γ作動。每—個模組均可儲存複數個 對應於多種不同觸發之指令。 第7圖示意地顯示可藉由該控制器(中間行㈣咖 C〇1Umn))進行發佈的訊息以及兩個介面模組“a”和“b”的回 應之範例。為了易於參考，每一個訊息均被指定m至 M9。應注意到，為了清楚起見，此圖式並未顯示該等模組 與該控制H之間所傳送的任何告知或錯誤訊息。 該★第一訊息Ml係命令’用以使模組、，，於暫存器％例 如：該第一類比輸出）上輸出該數值_卜此輸出係由該 模組“a”在接收到之後直接實施。第二訊息M2包含儲存^ 令。此訊息係由含有指令之指定暫存器8所認可，其指示 出頭兩個16進位數字，h，h、h，h，之數值，χ，係介於！和η? 之間’使得該模組“a”認可此訊息作為命令，以儲存附加之 請求hli(於暫存n 8中）以及任何接下來之訊息（對比觸發 “X”）。M3係類似經定址至模組“b”之儲存指令，係識別相 同的觸發“X”。 訊息M4、M5及M6係欲儲存於該等模組之其中一者 或他者之請求。該模組（每一個訊息均經定址至該模組）儲 94843 43 201115980 存了對比經指定之觸發數值χ之請求。將注意到，訊自 Μ4與訊息M1完全相同’但是由於介於中間的儲存指: M2，該模組將採取不同於之前的回應。 訊息M7包含有經定址至模組“b，，之新儲存命令。於此 ㈣下’純令h’h’包含有新的數值“y’’，使得附加之請求 让以及任何接下來之請求均對比觸發“〆，進行儲存。然 f”，於其他範例中，可藉由維持該指令攔位h，h，中之數值 而儲存對於暫存H 8之新請求^無變該觸發資料。 °凡心娜係第一觸發訊息，除了定址欄位設定成，，〇，， 2均與儲存指令M2 # M3完全相同。因此，所有模組 均接收該訊息。指定暫存器δ(再一次)指示出頭兩個Μ進 =字h，h，代表至該·之指令，而倘若其數值係介於預 二=内(自亦即’ 1至127)，此指令將被認可為觸發訊息。 信\心係#由數值h，h，進行識別，於此情形下，該數 出=’。模組“a”和“b，，兩者均將藉由輸出已儲存之請求作 接/，鍋求指定了觸發“X”。由於兩個模組恰好同時 :收了該觸發_，因此兩者之回應 = :=該觸發指令傳輸請求，故忽略該等剩餘之t 進位數子hh。方便的是，玆黧勃 而，如果期望的話，可新增額外的功能。設定為〇〇。然 ，值‘v，。此係也::模 請求作為回應。於此範例，，僅有模 94843 201115980 :‘:應之請求(如同部分一)’因此沒有來自模組‘V， ·- 於替代實施例中，舉例而言，可獲得較多數量之模组 位址，反而可藉由設定該位址位元組至“群組=現 該觸發訊息，其甲，選擇該等裝置係認定為經 裝置。該等經定址之編轉著輸出其中所鍺存之所有請; 旦已觸發，，並輪出經儲存之訊息，貝丨J可自相 器刪除該等訊息，使得偏若發二匹 不會再次作動相同指令。然而，於一迪較佳則將 較佳觸發經儲存之訊*不舍白叙道貫知例中，係 存之m自诉曰i妓Γ 導刪除’而是維持經儲 存之訊心並且在接收到其他適當觸發之後再次 =:=:::==實行㈣ (cyc咐所欲實施之作動的控制訊息（包含ς於—個循環 程資訊）可分配至相關介面模組（連接 可必要之排 次二並且如果需要的話，接著反覆被觸發許多^皮使因用此卜 於每一個循環中，個別的裝置可以一致 因 ㈣循環，同時僅使用非常小的網 時序反覆地實行 在觸發之後儲存控制訊息之命令可包含於該 之中（例如：該命令可包含於有關 /㈣U身 (number of triggering CyCies)之資訊'、、之觸發循 ％ 數 制之命令發佈獨立訊息，㈣除所 《者可藉由經控 之訊息。舉例而言，該第8暫存器中^特定觸發所錯存 得數值之子集合可用於此目的。 指令攔位h’h’之可 94843 45 201115980 四個:置5圖=進-步範例。如圖所示，顯示了 由CANbus連接至控1應:介面模組10a i 10d ’經 但是可·上料以Μ ° _料—化形式顯示， 4。 · 第5圖及第6圖所述之節點 每一個模組之記憶體 ⑽中。如_示，卜糸顯不於母一個模組他至 四個模組，以及H)個請/A r已將儲存指令發佈至所有 I及J。這些請求之每—者'C、D、E、F、G、H、 、及咖所接收。如已定址之模組伽、 ππ加咕本 ^4« 如此一來，該模組10a已接收 收;:而:已接收三個請求，該模組⑽已接 1〇d已接收兩個。將注意到，這些請求 將由該控勤則均職之順序發佈。 有關於每一個言奩、卡Δ e τ 中指出。將可^ B，而請求C識別觸發 藉由該儲存指令所設定，。該觸發識別資料係 訊息之前被接收(如上所述通常在發佈控制 求以及對應之觸發識別資訊寺地發佈數位輸出請 界）。 因為兩者均使用該第8暫存 該控制器現在發佈觸發 達之標記），廣播至所有x(於該指令齡中所傳 組l〇a、、及10c將同步地 , 令傳遞至其本身之個別裝置…㈣__發X之指 置（亦即，於其信號終端輸出對應 94843 46 201115980 之請求）：裝置5a將實施對應於指令A和B之作動，裝置 5b將實施對應於指令Η之作動，而裝置5c將實施對應於 指令D之作動。由於該等作動係回應藉由該三個模組所同 時接收之共同觸發信號，故將準確地協調（co-ordinate)該等 作動與另一個作動。可發佈進一步的觸發信號以停止該等 模組實施該等作動。其他的觸發信號“y”可藉由其個別的裝 置廣播至作動指令E、F、I及G。於較佳實施例中，該觸 發信號廣播至所有裝置，使得所有裝置恰好同步地操作。 -因此，可藉由該控制器2動態地改變每一個觸發訊息 (經由該觸發資訊資料）所“定址”至一個或多個裝置之群 組。 此方法較佳利用上述參考第1圖至第6圖之介面模組 而實現。然而，此方法也可實現於其他習知之控制器網路 上，該控制器網路設置有介面模組，該等介面模組僅包括 處理器與適合之記憶體，無須包含上述之轉換單元及組構 單元。但是較佳的情況是，設置實施所述之轉換單元及組 構單元兩者功能之介面模組。 【圖式簡單說明】 現在，將參照附加圖式描述根據本發明之控制器網路 及方法之範例，其中： 第1圖係顯示控制器網路之實施例； 第2圖係由功能的觀點示意地顯示介面模組之實施 例； 第3圖係描繪介面模組之實施例，顯示該介面模組之[s] 47 94843 201115980 主要元件； =圖係顯示透過第3厨之介面模紐之經選定元件之 局部剖面圖； 之節點模組、以及 第5圖係顯示用於該控制器網路中 兩個介面模組； 第6圖係顯示控制器網路之進一步實施例； 第7圖係描繪控制器網路可支援之通訊之範例；以及 第8圖係顯示控制器網路之進一步範例。 【主要元件符號說明】 1 同步控制器網路 2 控制器 3 CANbus橋接器 4 選擇性節點 5a、5b、5c 裝置 6 U-匯流排電瘦線 7 電力供應 10 介面模組 l〇a、l〇b、 l〇c、i〇d u-模組 11 網路通道 12 轉換單元 13 組構單元 14 裝置通道 15 印刷電路板 16 連接器 94843 48 201115980 16a 插頭 17 裝置連接器 17a 殼體 18 扣件 19 狀態指示器 20 微控制器 21 輸入/輸出區塊 22 信號終端 23 串列資料介面 24 位址切換 25 工具 26 連接器 27 連接器 30 PSU介面
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