データ伝送方法
【課題】僅かな遅延時間の環状の直列通信構成の加入者間のデータ伝送方式を実現する。
【解決手段】加入者が互いに直列に接続された環状の直列通信構成２の加入者間のデータ伝送方法であって、データパケットが、マスタ４として構成された加入者によって、スレーブ６、８、１０として構成されたさらなる別の加入者へと伝達され、データパケットが、スレーブ６、８、１０からスレーブ６、８、１０へと伝達され、各スレーブ６、８、１０によって、データパケットのアドレス情報が変更される。
【解決手段】加入者が互いに直列に接続された環状の直列通信構成２の加入者間のデータ伝送方法であって、データパケットが、マスタ４として構成された加入者によって、スレーブ６、８、１０として構成されたさらなる別の加入者へと伝達され、データパケットが、スレーブ６、８、１０からスレーブ６、８、１０へと伝達され、各スレーブ６、８、１０によって、データパケットのアドレス情報が変更される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信構成の加入者間のデータ伝送方法および通信構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くのネットワークにおいて、並列インタフェースの代わりに直列インタフェースが利用されることが多い。その理由は、例えば、ピン数のような構築技術および接続技術のためのコスト削減、システム設計の簡素化、および、複数の直列インタフェースを並行して利用することによる伝送データの帯域幅の拡張可能性（Ｓｋａｌｉｅｒｂａｒｋｅｉｔ）である。
【０００３】
この傾向は、特に家庭用電化製品（Ｃｏｎｓｕｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）分野における複数の直列インタフェース規格により明らかである。この直列インタフェース規格は大抵、例えばハードディスクまたはディスプレイのような周辺装置との通信のために使用される。しかしながら、僅かな数のピンを除いて、このインタフェースは、高い実装コストを要する複雑なプロトコルを利用する。例えば、ＰＣのメインボード上またはハンドヘルド（Ｈａｎｄｈｅｌｄ）装置内の論理モジュール（ＩＣ）間のデータ伝送のために、今日のインタフェース、例えば、ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓ、Ｑｕｉｃｋｐａｔｈは、複数の直列のデータストリームを束ね、それにより、システム設計者にとって、帯域幅の拡張可能性が可能となる。
【０００４】
車両技術分野では、集積回路（ＩＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）として構成可能な論理モジュール間のデータ伝送のために、制御装置内で直列インタフェース（ＳＰＩ：Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）が使用される。本規格は、マスタとして構成されたモジュールと、スレーブとして構成された様々なモジュールとの間の双方向の同期型直列データ伝送を記述する。その際、インタフェースは、マスタとスレーブとの間の少なくとも３つの線を含む。通常では、２つのデータ線と１つのクロック線である。複数のスレーブの場合、これらモジュールのそれぞれが、マスタからの追加的な選択線を必要とする。ＳＰＩインタフェースは、ディジーチェーン（Ｄａｉｓｙ−Ｃｈａｉｎ）またはバストポロジの転用を可能とする。
【０００５】
いくつかの場合に、ＳＰＩインタフェースは、今日のセーフティクリティカル（ｓｉｃｈｅｒｈｅｉｔｓｋｒｉｔｉｓｃｈ）なアプリケーション、例えばＥＳＰの実時間要件に対応するために、タイムクリティカル（ｚｅｉｔｋｒｉｔｉｓｃｈ）な制御信号を伝送するためには適していない。ＳＰＩインタフェースを用いて、診断情報および状態情報の交換のみ行われることが多い。タイムクリティカルな制御信号は、通常、タイマーユニット（Ｔｉｍｅｒ−Ｅｉｎｈｅｉｔ）および／またはコストの高い専有インタフェースを利用して、アクチュエータの制御モジュールへと伝送され、および／または、センサの評価回路から伝送される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
バストポロジの形態におけるＳＰＩインタフェースの適用においては、データレートが高くなるにつれて信号整合性が悪化し、劣悪なＥＭＣ特性のためにノイズによる影響が大きくなる。さらに、送信信号のみがクロック信号と同期して伝送される一方で、受信信号の位相同期伝送は、スレーブ内の内部遅延によって、データレートが高くなるにつれて設計が困難になり、データ伝送におけるエラーが引き起こされる可能性がある。
【０００７】
ディジーチェーン・トポロジ、すなわち、リング型トポロジ（Ｒｉｎｇｔｏｐｏｌｏｇｉｅ）におけるＳＰＩインタフェースの適用においては、非常に高い遅延時間が発生し、したがって、今日では、この形態は車両制御装置において効果的には利用されえない。
【０００８】
さらに、リングバス内の通信を実現する方法が、英国特許出願公開第２１８８２１６号明細書で公知である。リングバスの加入者間で送信されるメッセージはいわゆるヘッダを有し、このヘッダは、リングバスの利用可能性を示す複数の数字を含む。さらに、シフトレジスタが設けられ、シフトレジスタにおける最大遅延をヘッダ内の複数のビットが表し、その際に、制御素子がメッセージのヘッダ内のデータを操作することができる。
【０００９】
メッセージリング（Ｎａｃｈｒｉｃｈｔｅｎｒｉｎｇ）内でトークンを伝送する方法が、独国特許第３７８８６０４号明細書に記載されている。ここでは、メッセージリング内でのこのトークンの優先度レベルが複数の局により更新される。各領域が、各局により送信される必要があるパケットの優先度レベルに対応し、第１の局が、伝送すべきパケットを含むフレームを伝送し次第、メッセージリングのトークンが当該メッセージリングの第１の局により伝送される。
【００１０】
独国特許出願公開第１９８０３６８６号明細書には、例えば、環状の直列光ファイバーバスの、同等の送信権を有する局の通信のための方法および装置が開示されている。ここでは、局によって、タイムクリティカルなコンテナテレグラム（Ｃｏｎｔａｉｎｅｒｔｅｌｅｇｒａｍｍ）が生成され、アドレス指定され、直列バス上へと与えられる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような背景から、独立請求項の特徴を備えた方法および通信構成が提示される。本発明のさらなる実施形態は、従属請求項および以下の記載から明らかとなろう。
【００１２】
本方法においては、直列の、実施形態では環状の通信構成の加入者、したがってノードの直列接続が行われる。本通信構成において、加入者から加入者へのデータ伝送が、少なくとも１ビット時間の遅延を伴って行われ、これにより、メッセージを含みうるデータパケットが、加入者間で非常に僅かな遅延時間で伝送されうる。記載される通信構成は、実施形態では、双方向の同期型通信システムまたは双方向の同期型通信構成として構成され、通信構成の設計のために設けられたリング型トポロジによりデータ交換が行われる。データ信号または信号によって、クロック情報を含む少なくとも１つのデータパケットが伝送される。通信構成は、一実施形態において、加入者が互いに環状におよび直列に接続されうる環状のネットワークに相当する。この種の通信構成は、リング（Ｒｉｎｇ）とも呼ばれる。
【００１３】
その際に、全加入者のための一意のアドレス、例えば「００…０」を設けることが可能であり、すなわち、スレーブの設定は必要ではない。各スレーブは、メッセージを含む受信されたデータフレームのアドレス値の固定値分を修正し、例えば減算または加算する。通常、通信構成内でのスレーブとして構成された全加入者の位置は、マスタとして構成された加入者のみが知っている必要がある。
【００１４】
本発明の実施において、通信構成のインタフェース上へのシステムクロックの伝送が、連続的な伝送によって、すなわち、連続的な同期化によって、スレーブ内のクロック回復モジュールにより行われる。さらに、固定数のデータビットの後に、いわゆるスタッフィングビット（Ｓｔｕｆｆｉｎｇ−Ｂｉｔ）を挿入することが可能であり、これにより、スレーブ内でのクロック回復が保障されうる。クロック回復に役立つスタッフィングビットの代わりに、パリティチェックのためのビットも挿入することが可能である。パリティビットの適切な選択によって、固定の時間内に少なくとも１回のエッジ変更がビットストリーム内に含まれることが保障されうる。代替的に、クロック回復のための従来技術のさらなる別の符号化方法も利用されうる。
【００１５】
マスタにより送信されまたは加入者間で交換される、データフレームまたは空フレームは、いわゆる中間フレームシンボルの特別なビット列によって互いに分けられる。典型的に、クロック回復を可能とするためにデータ信号が符号化されて伝送されるため、中間フレームシンボルは、典型的に、どのデータビット列にも対応しない特別な「禁止された」（ｕｎｅｒｌａｕｂｔ）信号に相当する。さらなる別の実施形態において、中間フレームシンボルは、０または１の列として実現されうる。中間フレームシンボルの測定によって、すなわち、この場合は、エッジ変更が無い時間の測定によって、この時間は１または０の数に依存するのだが、スレーブはデータ伝送の速度を確認して荒いクロック回復を行うことが可能である。スタッフィングビットまたはパリティビットの挿入によって、データパケット内では特定数のビットの後にエッジ変更が引き起こされ、これにより、中間フレームシンボルのみが最大長の１または０を有し、したがって、ここでは同期化のための一意のビット列であるということが保障される。代替的に、中間フレームシンボルは、スレーブに分かる他の任意のビット列であって、例えば周波数領域におけるスペクトル拡散に役立つ上記ビット列であってもよい。
【００１６】
中間フレームシンボルを介して、特に信号伝送の極性が定められうる。したがって、例えば、２つの加入者間の２つの線が、レイアウト（Ｌａｔｏｕｔ）の最適な設計に対応した差動伝送において、例えば通信接続の導電路の導入における交差を防止するために、敷設され、任意の極性により基板上の集積回路（ＩＣ）と接続されうる。符号化が適切に選択された際には、例えば、ミラー（Ｍｉｌｌｅｒ）方式または修正周波数変調（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式によって、情報の回復がエッジの時間的位置にのみ影響を受け、すなわちレベルに影響を受けず、これにより、データ信号の極性がいずれにしても任意であることは有利である。
【００１７】
マスタがアイドル状態にあるときに、すなわち、マスタは送信すべきメッセージを有さないのであるが、スレーブから情報および／または割込み要求を受信できるために、マスタは、連続的にいわゆる空フレームを送信する。したがって、アイドルフレーム（Ｉｄｌｅｆｒａｍｅ）とも呼ばれる空フレームの送信により、スレーブへの問い合わせ（ポーリング、Ｐｏｌｌｉｎｇ）が行われる。各スレーブは空フレームを埋め、自身のデータ、および／または、いわゆる「ソフト割込み」（Ｓｏｆｔ−Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ）、したがってソフトウェア割込みとしての少なくとも１つの要求を、問い合わせに対する応答として、例えば、第２レベル割込みハンドラ（ＳＬＩＨ：Ｓｅｃｏｎｄ Ｌｅｖｅｌ Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ Ｈａｎｄｌｅｒ）によって、すなわち、ＯＳＩ階層モデルの第２層の割込みのための制御プログラムによって、マスタへと伝送する。さらに、直接的に受信されたデータ、および／または、スレーブのところで呼び出されるべきデータが、対応する方法によりマスタのメモリに直接に書き込まれる程度にまで、マスタのインタフェースは自動化されうる。
【００１８】
加入者の直列インタフェースの物理層（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ）は、データ転送が一方向にのみ行われる単信（Ｓｉｍｐｌｅｘ）動作における２地点間接続を含む。この２地点間接続は、例えばＣＭＯＳレベルを介して、電気的に非対称（ａｓｙｍｍｅｔｒｉｓｃｈ）であってもよく、または、例えばＬＶＤＳ差動信号伝送を介して、電気的に対称（ｓｙｍｍｅｔｒｉｓｃｈ）であってもよく、または、光学的であってもよい。さらに伝送は、変調方式を用いても、例えば信号線および／または供給線の複数使用のために実施されうる。
【００１９】
本方法は、さらなる別の実施例において、各スレーブ内での信号の再生成を可能とし、したがって、信号はその都度短距離のみ移動（ｕｅｂｅｒｂｒｕｅｃｋｅｎ）すればよい。これにより、伝送レートが高いにも関わらず、技術的なコストがさらに削減される。
【００２０】
さらに、本発明は典型的に、任意の数のスレーブの接続を可能とする。スレーブの数は、アドレス空間、したがってアドレスフィールドの大きさによって制限される。さらなるスレーブの追加は、電気特性、例えば、信号品質、または、通信構成のＥＭＣ動作もしくは電磁整合性に対して影響を与えない。
【００２１】
全てのスレーブが、少なくとも自身の通信インタフェースおよびクロック供給に関して、作動しうる（ｆｕｎｋｔｉｏｎｓｆａｅｈｉｇ）ことが、本方法により潜在的に保障されうる。
【００２２】
好適な実施形態において、車両制御装置として構成された車両のための装置内で、マイクロコントローラと、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）との間のデータ伝送のために行われうる。少なくとも１つの加入者であって、この場合では１つの装置に相当しおよび／またはこの種の装置に割り当てられた上記加入者のための直列インタフェースが、本方法の枠組みにおいて定義される。このインタフェースによって、少なくとも、記載される方法の個別のステップが実施されうる。通常では、記載される通信構成および記載される方法が、異なる電気機械素子内の装置および加入者のために、当該装置および加入者のためにデータ伝送が設けられる場合には、利用することが可能である。
【００２３】
本発明により、例えばリング構造を有する通信構成のための実施形態において、加入者のためのアドレス指定のコンセプトが提供され、加入者から次の加入者へのデータパケットの転送の際に、少なくとも１ビット時間分の遅延が生じる。
【００２４】
したがって本発明により、制御装置内で論理モジュールとして構成されうる加入者間の直列データ伝送のための通信構成および方法を提供することができる。加入者として、スレーブとしての少なくとも１つの個別論理モジュール（ＡＳＩＣ）と、少なくとも１つのスレーブをコントロールし、または、制御および／または管理するためのマスタとしての論理モジュール（マイクロコントローラ）が設けられる。その際に、高いデータレートでの、論理モジュール上、すなわちマイクロコントローラおよび／またはＡＳＩＣ上での簡単で安価な実装が可能となり、この種の実装は、基板上の少数の接続線、および、論理モジュールの少数のピンにより、すなわち、構築技術および接続技術の僅かなコストで、実現可能である。さらに、本方法は、車両での適用には典型的なＳＰＩインタフェースよりもデータレートが高い伝送を可能としうる。データ信号に符号化されたクロック信号により、位相同期型伝送が、配線または遅延時間に依存せずに保障される。
【００２５】
加入者は、通常ではリング型トポロジの形態の通信構成内に配置され、これにより、加入者は、２地点間接続により最小数のピンを用いて接続されうる。リング型トポロジにおいては、最も遅い加入者がバス速度を決定する。場合によっては、異なるリング内の加入者の統合またはグループ化が行われ、各リングにおいて、本発明に係る通信構成の、それ自体が完結した実施形態として、本発明に係る方法の一実施形態が実施されうる。制御装置内で複数の機能群が統合されている場合には、例えば、マイクロコントローラは、異なる機能ユニットの少なくとも１つのＡＳＩＣと通信し、したがって、各機能群は典型的に異なるリング構成を利用する。
【００２６】
マイクロコントローラは通常マスタとして振る舞い、これにより、バス調停が必要ではない。したがって、マスタは、同様にマスタ・スレーブ構想である今日のＳＰＩプロトコルに対応して、いわゆるポーリングを介して周期的にスレーブに問い合わせをすることができる。
【００２７】
ＳＰＩ規格に対応して同期型データ伝送が行われうる。ただし、データとクロックのために異なる線が必要である。設けられるインタフェースは、データ信号内でのクロックの符号化伝送を構想し、例えば、８Ｂ／１０Ｂ符号化、マンチェスタ符号化（Ｍａｎｃｈｅｓｔｅｒｃｏｄｉｅｒｕｎｇ）、または、ミラー符号化（Ｍｉｌｌｅｒｃｏｄｉｅｒｕｎｇ）、もしくは、修正周波数変調を構想する。したがって、低いデータレートのために、先行加入者または後続加入者への各線と共に、加入者ごとに２つのピンのみ設けられる。高い伝送レートでは、先行加入者または後続加入者への各線と共に加入者ごとに４つのピンを設ける差動伝送が構想される。クロック情報の符号化伝送によって、コスト削減に並んで、加入者間の伝送区間において、クロックとデータとの間の遅延が生じないことも可能となる。システムクロックはマスタによって設定され、全てのスレーブが、独自の局所クロック回復モジュールを用いて、例えば、位相ロックループにより、または、オーバーサンプリングを用いて、メッセージ信号に対する対応する同期化によって、同期化される。
【００２８】
伝送の開始時の初期化の間に、マスタは、データパケットがそこから送信される第１のインタフェースから出発して、例えばリングとして形成された通信構成内の第１のスレーブへと、同期化信号を送信する。第１のスレーブの、すなわち受信者のシステムクロックがマスタと同相となり次第、次のスレーブへの同期化信号の転送が開始される。ここでは、隣接する加入者のインタフェース間でデータパケットの伝達が行われる。この手続きは全通信構成を通して続けられる。例えばリングとして形成された通信構成内の全てのスレーブの同期化が行われた後で、マスタ内の受信者、通常では、それによりデータパケットが受信される第２のインタフェースも適合されうる。リングを通じたデータフレームまたは空フレームの伝送の際のマスタ内での未知の遅延、および、それに伴う独自のクロックに対する位相オフセットのために、初期化の最終ステップにおいて、マスタ内でも位相補正（Ｐｈａｓｅｎｎａｃｈｆｕｅｈｒｕｎｇ）が行われる。マスタの受信者内でも位相が補正された後には、全ての加入者が同相にあり、データパケットを同時に伝送することができる。
【００２９】
常に新たに同期化されることによる、スレーブ内のクロック回復モジュールの周波数変動を防止するために、データおよびデータパケットの連続的な伝送が、いわゆる連続動作の際に使用される。これにより、まず、連続伝送（いわゆる、連続伝送モード、Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｍｏｄｅ）に対して、パケット指向型伝送（いわゆる、バースト伝送モード、Ｂｕｒｓｔ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｍｏｄｅ）の際に必要な、データパケットの開始時の同期化パターンのための余剰（Ｕｅｂｅｒｈａｎｇ）が必要ではない。連続的な同期化という選択肢により、スレーブは、公知のシステムでは通常インタフェースと並んで追加的に供給される必要がある、さらなる別のシステムクロックを必要としない。したがって、さらなる線やピンが節約することができる。任意に、連続動作は、ＥＭＣ特性を改善するために、スペクトル拡散方式（Ｓｐｒｅａｄ−Ｓｐｅｃｔｒｕｍ−Ｖｅｒｆａｈｒｅｎ）またはスペクトル拡散を設ける。さらに、パケット指向型伝送（いわゆる、バースト伝送モード）の適用も、これによりマスタからスレーブへのシステムクロック伝送のために追加的な線が必要な場合もあるが、可能である。
【００３０】
さらなる別の実施形態において、通信に関与する加入者はシフトレジスタを有する。ここでは、シフトレジスタでは自動的にタイミングが取られ（Ｔａｋｔｕｎｇ）、その際に、クロック回復モジュールを用いて、マイクロコンピュータとして構成されたマスタのタイムベースへとクロックが回復される。シフトレジスタは、このクロックのクロック信号により自動的にデータを伝送する。ビットは個別に処理されうるので、加入者ごとに１ビット時間の最小遅延時間が達成されうる。したがって、メッセージを有するデータパケットがリングを通じて伝送されるまでに生じる遅延時間は僅かであり、これにより、通信構成の実時間性能が保障されうる。少なくとも１クロック分のメッセージの最小遅延により、各加入者内ではさらに、信号の修復、すなわち、レベルおよび／または時間に関して作用しうる信号再生（Ｂｉｔ−Ｒｅｓｈａｐｉｎｇ）が行われる。
【００３１】
本発明の範囲において、加入者のアドレス指定は、別の選択信号を介しては行われず、データフレームまたは空フレームとして形成されたデータパケット内でのアドレス指定によって行われる。連続的なデータストリームにおいてアドレスフィールドを検出するために、実施形態ではデータパケットの開始シンボルおよび終了シンボルに相当する中間フレームシンボルが挿入される。
【００３２】
中間フレームシンボルは、データフレームのプリアンブルとして見なすことも可能であり、これにより、スレーブが、正に到着するデータに対して同期化されうる。このためにフレームの同期化が行われる。なぜならば、中間フレームシンボルの後で常にデータが伝送されることが、各加入者には分かるからである。中間フレームシンボルは、可変的なデータ長の実現のためにも利用されうる。
【００３３】
マスタは、アドレス指定を介してスレーブに問い合わせを行い、および、対応する命令を介してデータを書き込みまたは読み出すことができる。予約標識（Ｒｅｓｅｖｉｅｒｕｎｇｓｚｅｉｃｈｅｎ）、すなわち、フレームにユーザデータが割り当てられているのか、および、アドレス指定された加入者のみがデータフレームを処理してよいのか、というビット情報が、中間フレームシンボルの直後にシグナリングされうる。この専用ビットは通常予約標識と呼ばれ、この予約標識によって、データパケットがデータフレームまたは空フレームを含むかどうかがシグナリングされる。
【００３４】
本発明の可能な実施形態において、各スレーブは、受信されたデータパケットのアドレスのアドレス値の固定の値を減算し又加算する。ここでは、加入者のアドレス指定の際に、環状のネットワークとして形成可能な通信構成のリング型トポロジが、各加入者が現在のアドレス「１」から減算または加算し、これにより、ゼロのみ含むアドレス「００・・・０」において所望の加入者がアドレス指定されうる程度にまで、利用される。本方法の実施において、全ての加入者、通常は全てのスレーブが、同一のアドレスに対して反応する（ｓｅｎｓｉｔｉｖ）。この減算または加算は典型的に、データフレームがユーザデータを含み、すなわち、予約標識が中間フレームシンボルの後に設定されている場合にのみ行われる。この実現は通常では、１ビット減算器により、アドレスＬＳＢ−Ｆｉｒｓｔ、すなわち、第１の最下位ビット（ｌｅａｓｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｂｉｔ）のアドレスが伝送されることで行われる。
【００３５】
受信されたアドレスのアドレス値が「０００・・・０」である場合には、後続のデータが現在のスレーブのために定められ、当該スレーブにより処理される。さらに、データフレーム内のアドレスフィールドのアドレス値は、記載される手続きにより、すなわち、「１」分の減算により、桁あふれ（Ｕｅｂｅｒｌａｕｆ）により自動的に「１１１・・・１」に設定され、このことにより、当該データパケットがメッセージとしてマスタまで転送され、例えば、メッセージの正しい受信についての肯定応答（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ）もしくは確認、または、直接的に応答が獲得されることが保障される。このデータパケットは、通信構成内の次の加入者へと転送される。その際に、全ての後続のスレーブによって、新たに設定されたアドレス値について、修正、例えば減算または加算が行われる。スレーブ内でデータフレームのアドレスフィールド内のアドレス値を自動的に最高値に設定することによって、どのスレーブからメッセージが送信されたのかを、マスタは追跡することができる。なぜならば、マスタは、アドレス値の構造に基づいて、設定されたアドレス値について修正または変更が何回行われたのかを追跡できるからであり、その際に、行われた修正の数は、或るスレーブによるアドレス値の設定の後にデータパケットを受信し転送したスレーブの数に対応する。
【００３６】
記載されるインタフェースによって、様々なフレーム長の切り替えが行われうる。固定のフレーム長が選択される限り、場合によっては、大きなフレームでは小さなデータパケットが伝送されえない。この場合、ブラインドデータ（Ｂｌｉｎｄｄａｔｅｎ）によるデータパケットの充填が必要である。同様に、可変的なフレーム長が実現可能であり、スレーブ内のシフトレジスタの長さが互いに依存しないということが可能である。なぜならば、関連していないデータフレームはその都度転送される（ｄｕｒｃｈｒｅｉｃｈｅｎ）からである。
【００３７】
フレーム長が可変的である場合、スレーブは空フレームを介して、スレーブによりユーザデータが伝送されるべきであるという要求によって、マスタにシグナリングすることが可能であり、その後、このユーザデータは引き続いて、適切な長さのデータフレームの送信によって、マスタにより取得される。
【００３８】
マスタからの要求なくスレーブによってマスタへとデータが伝送される限りにおいて、スレーブは、マスタにより送信された空フレームを埋める（ｂｅｌｅｇｅｎ）。このために、中間フレームシンボルの後に１ビット、すなわち、予約標識が設定される。データフレームのアドレスフィールド内のアドレス値は、通常では、空フレームを埋めるスレーブによって、最高値（「１１１・・・１」）に設定される。このことは、空フレーム内のアドレス値が、スレーブによって「１１１・・・１」に設定され、各スレーブにおけるデータフレームのアドレスフィールド内のアドレスの減算または加算によりマスタへと伝達されるように行われうる。値「１１１・・・１」へのアドレスの設定は、例えば、ＯＲ結合によって、全アドレスビットが「１」で上書きされることで、行われうる。マスタは、この場合にも、スレーブにより行われるアドレスフィールドの修正の数を用いて、どのスレーブにより空フレームが埋められアドレスフィールドのためのアドレス値が新たに設定されたのかを追跡することができる。この実現により、マスタによる送信の際にデータフレームまたは空フレーム内のアドレスフィールドは、ランダムデータを含むことが可能であり、これにより、スペクトル拡散が行われ、したがって、ＥＭＣ特性の改善が達成されうる。インタフェースのさらなる別の実施形態において、空フレームはユーザデータフィールドも含むことが可能であり、このことにより、空フレームにより設定されたデータ長を超えないデータを伝送することが、スレーブにとって可能となる。
【００３９】
空フレームの構成がユーザデータを含まない場合には、スレーブは、割込み、例えば、ソフト割込みのみマスタに送信し、マスタが適切なデータフレームを次の周回（Ｕｍｌａｕｆ）でスレーブへ送信するのを待つことができる。このデータフレームは、設定された予約標識と、スレーブのアドレスと、を含む。データフレームの内容には、例えば、再度、レジスタを読み出すための命令が記述されていることが可能であり、この命令にしたがって、スレーブは引き続いて、存在する情報をデータフレーム内または特に空フレーム内に複写する。しかしながら、空フレームがユーザデータフィールドを有する限りにおいて、スレーブは、伝送すべきデータを、当該データが空フレームのデータフィールドの長さを超えない限りにおいて、直接的に付加できる。
【００４０】
通信の本変形例においてシグナリングを開始させるために、通信構成内でのスレーブの位置を利用して、スレーブの優先順位が付けられる。その際に、インタフェースの一構成において、スレーブが、当該スレーブに割り当てられたビットの設定を介して、マスタへのシグナリングを伝達することができる。したがって、この限定条件（Ｒａｎｄｂｅｄｉｎｇｕｎｇ）は、レイアウトまたは基板の設計における強い制限に繋がる可能性がある。このことを避けるために、中間フレームシンボルと、予約標識との後には、通信構成内の加入者としてのスレーブの数に対応して、通信構成内の割込みを作動しうる加入者の数、通常では、スレーブの数と少なくとも同じ数のビットが続く。したがって、マスタからデータのみを受信してマスタにはメッセージを伝達しない加入者は割込み機能を有さず、したがって、空フレームを無視する。したがって、この形態の加入者のために、空フレーム内の割り込みビットが提供される必要はない。割込みが可能な加入者によって割込みが作動される必要がある限りにおいて、割込みが可能な加入者が、自身に割り当てられたビットを設定する。割込みの実行の優先順位は、マスタ（マイクロプロセッサ）内で付けられる。
【００４１】
固定ビットの割り当てが構想される変形例においては、通信構成内での自身の位置についてのスレーブ内の知識、および／または、スレーブに対して空フレーム内に割り当てられたビットの知識が必要となる。インタフェースの別の構成において、スレーブには固定ビットが割り当てられない。その代わりに、予約標識の後ろの空フレームのビット列が、各スレーブによって１ポジション分だけずらされ、新しいビットが追加される。その際に、その都度、最終ビットの情報が失われる。しかしながら、このことは制限を意味しない。なぜならば、伝送の開始時に、すなわち、マスタによる空フレームの伝送時に、空フレームは情報を担っておらず、当該フレーム内で提供されるビットの数は、割込み要求を設定しうる通信構成のスレーブの数と少なくとも同じだからである。割込み要求、または、提供されるデータについての標識（Ｚｅｉｃｈｅｎ）が作動される限りにおいて、スレーブにより挿入されたビットが設定されうる。したがって、各スレーブには同一のアルゴリズムが保存され、マスタは、通信構成内での加入者の位置についての知識に基づいて対応して割込み要求を割り当て、所望の優先順位にしたがって処理することができる。
【００４２】
誤り訂正は、さらなる別の構成において同様に追加されうる。通信構成が環状に構成された場合には、この通信構成は、リングを通じた伝送の後にマスタが、受信されたメッセージとマスタに本来送信されたメッセージとを比較し、誤りの無い伝送または誤りのある伝送を推測しうるように、リング型トポロジに基づいて構成される。通常では、システムの負荷改善を保障するために、スレーブからの問い合わせに対する応答が直接的にマスタへと送信される。代替的に、スレーブの応答は、当該スレーブに対してアドレス指定された後続のデータパケットにより、今日のＳＰＩ通信の構成に対応して行われる。任意に、巡回冗長検査（ＣＲＣ：Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）がチェックサム方式として実施され、または、パリティチェックがデータフレーム内に追加され、受信加入者が、自身の応答の終わりに受信を肯定応答する（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ）。さらに、データフレームのアドレスフィールドにパリティビットを挿入することも、任意で可能である。
【００４３】
選択的に、通常ではデータフレーム内に提供され、送信者、すなわちマスタから出発してリングを通じてその全体が伝送されるデータを含むメッセージが、次のデータフレームの送信が行われる前にマスタ内で再び複号されるように、データの伝送が行われうる。代替的に、データの連続的なビットストリームが選択可能であり、すなわち、次のデータフレームの送信が、先行メッセージの受信後に初めて行われるのではなく、直接的に連続して行われる。この場合にプロトコルにおいて、スレーブのソフト割込みが、マスタによるアドレス指定と重なった場合に、すなわち、スレーブの当該ソフト割込みが未だ処理される前にマスタがスレーブに問い合わせをするのだが、当該ソフト割込みが正確に処理されることが調停により保障される。この想定は許容可能であり、記載されるビット伝送層の構成に対して影響を及ぼさない。
【００４４】
連続的なデータストリームの場合は、中間フレームシンボルの長さは、例えば、実施形態では環状の通信構成の加入者、通常ではスレーブの数に対応する。典型的に１ビット時間の加入者ごとの遅延に基づいて、リングを通じた伝送の時間は正に、中間フレームシンボルの送信時間に対応する。したがって、中間フレームシンボルの長さ、または、中間フレームシンボルの送信時間は、リングを通じた伝送の遅延時間に対応して選択される。したがって、連続的なデータストリームが提供され、このとこは例えば、スレーブの同期化に対してポジティブに（ｐｏｓｉｔｉｖ）作用する。さらに、マスタは、周回しているメッセージを、次のデータフレームの送信の前に複号する。したがって、入って来るソフト割込みに対する迅速な応答が可能であり、スレーブによる割込み要求の解除と、マスタによる問い合わせに対する応答とが重なることはない。
【００４５】
任意に、受信データ、例えばセンサデータをメモリに直接書き込むために、マスタ内での追加的な論理モジュールの実装が行われる。さらに、スレーブのポーリング（Ｐｏｌｌｉｎｇ）が自動化される。これにより、ソフトウエア・インタラクション（Ｓｏｆｔｗａｒｅ−Ｉｎｔｅｒａｋｔｉｏｎ）の低減が行われ、このことは、中央演算ユニット（ＣＰＵ）の負荷軽減につながる。さらに、ＡＳＩＣ（スレーブ）のレジスタが、マイクロプロセッサ（マスタ）のメモリにトランスペアレントに（ｔｒａｎｐａｒｅｎｔ）格納されうる。可能なハードウェア（ＨＷ）モジュールは、従来技術では、ＤＭＡ、転送ユニット（Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｕｎｉｔ）、または、メッセージボックス（Ｍｅｓｓａｇｅ Ｂｏｘ）として公知である。
【００４６】
既に言及したスペクトル拡散の方法の他に、ブロック同期型スクランブラを利用するというオプションが存在する。ブロック同期型スクランブラの場合、送信加入者および受信加入者におけるデータに、同時に、ｍ系列モジュロ２加算が行われる。
【００４７】
本発明の範囲において設けられる加入者のためのインタフェースは車両分野における利用のために使用されうる。ＩＩＣ（Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ−Ｃｉｒｃｕｉｔ）またはＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）のような公知の規格に対応して、上記のインタフェースは同様に全世界で使用可能であり、したがって、自動車分野または制御装置（ＥＣＵ）での利用に限定されない。
【００４８】
本発明に係る通信構成は、提示される方法の全ステップを実施するように構成される。その際に、本方法の個々のステップは、通信構成の個々の構成要素、通常では加入者によって実施されうる。さらに、通信構成の機能、または、通信構成の個々の構成要素の機能は、本方法のステップとして実現される。さらに、本方法のステップが通信構成の少なくとも１つの構成要素のステップとして、または、通信構成全体の機能として実現されうる。
【００４９】
本発明のさらなる利点および実施形態は、以下の明細書の記載および添付の図面から明らかとなろう。
【００５０】
先に挙げた特徴および以下で解説する特徴は、各示された組み合わせのみならず他の組み合わせにおいて、または、単独でも、本発明の範囲を逸脱することなく利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る通信構成の一実施形態の概略図を示す。
【図２】本発明に係る方法の一実施形態において利用されるような、データフレームを有するデータパケットの構造の例の概略図を示す。
【図３Ａ】本発明に係る方法の様々な実施形態において利用されるような、空データフレームを有するデータパケットの例を示す。
【図３Ｂ】本発明に係る方法の様々な実施形態において利用されるような、空データフレームを有するデータパケットの例を示す。
【図３Ｃ】本発明に係る方法の様々な実施形態において利用されるような、空データフレームを有するデータパケットの例を示す。
【図３Ｄ】本発明に係る方法の様々な実施形態において利用されるような、空データフレームを有するデータパケットの例を示す。
【図４】スレーブのアドレス指定の処理が行われる本発明に係る方法のさらなる別の実施形態のフロー図を示す。
【図５】本発明に係る方法のさらなる別の実施形態において利用されるブロック同期化型スクランブラのブロック図を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
本発明は実施形態を用いて図面に概略的に示され、以下では、図面を参照してより詳細に解説される。
【００５３】
図面は互いに関連し包括的に記載される。同一の符号は同一の構成要素を示す。
【００５４】
図１に概略的に示される通信構成２の実施形態は環状に形成され、直列に相前後して接続された複数の加入者、すなわち、線の区間１２を介して互いに接続されたマスタ４と、第１のスレーブ６と、第２のスレーブ８と、ｎ番目のスレーブ１０と、を含む。さらに、マスタは、データパケットを送信するための第１のデジタル直列インタフェース１４を備え、当該インタフェースによって、マスタ４は、定義にしたがって、線の先頭と終わりに接続される。さらに、マスタ４は、データパケットを受信するための第２のデジタル直列インタフェース１６を備え、当該インタフェースによって、マスタ４は、定義にしたがって、線の先頭および終わりに接続される。その際に、第１の直列インタフェース１４はシステムクロック１８と接続される。第２の直列インタフェース１６は、位相位置を検出するモジュール２０（いわゆる遅延ロックループ、Ｄｅｌａｙ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）と接続される。さらに、マスタ４は水晶発振器２２と接続される。
【００５５】
各スレーブ６、８、１０は、スレーブインタフェース２４として形成されたデジタル直列インタフェースを有し、当該インタフェースはそれぞれ２つの接続１２と、データ線と、に接続される。したがって、２つの加入者の間には１つの接続が存在する。さらに、各直列スレーブインタフェース２４はクロック回復モジュール２１と接続され、このクロック回復モジュール２１から局所システムクロック１９が導出されうる。
【００５６】
通信構成２の加入者間の通信を提供するために、本発明の一実施形態において、マスタ４の先頭インタフェース１４から出発して、ビットストリーム２６を介して、データパケットとしてのメッセージが、スレーブ６、８、１０のインタフェース２４からインタフェース２４へと連続的に伝送されることが構想される。データパケットが最後のスレーブ６，８，１０、ここではｎ番目のスレーブ１０に到達した後に、データパケットは、最後のスレーブ１０のスレーブインタフェース２４によって、マスタ４の最終インタフェース１６へと伝達される。
【００５７】
リング型トポロジにおける通信構成２では、複数のスレーブ６、８、１０、ここでは、同一の局所アドレスを有するＡＳＩＣが、それぞれデジタルスレーブインタフェース２４を介して直列に、ここではマイクロプロセッサとして構成されたマスタ４に接続される。その際、本実施形態においては、マスタ４のみが、環状の通信構成２内での各スレーブ６、８、１０の位置についての知識を有する。
【００５８】
本発明の一実施形態において、スレーブ６、８、１０として形成された、リング型トポロジにおける通信構成の加入者またはノードは、各スレーブ６、８、１０が、受信されたアドレスのアドレス値、典型的に、少なくとも１つのスレーブ宛のメッセージの伝達のために設けられたデータフレームのアドレスフィール内のアドレス値を、固定値分だけ修正し次の加入者へと転送するように、構成される。その際に、アドレス値は、例えば固定値「１」分だけ減算される。アドレス値のこの種の変更は、実施形態において、他のデータパケットについても行うことが可能であり、これは、この種のデータパケットがデータフレームではなく、メッセージを有する空フレームのみを含む場合にも可能である。
【００５９】
データパケットのデータ信号からクロック情報を回復するための符号化方法は、パリティビットを等間隔に挿入することにより、固定の時間内にビットストリーム２６内に少なくとも１回のエッジ変更が含まれることが保障されるように行われる。連続的なデータ伝送により、通信構成２内でのスレーブ６、８、１０の同期化が保障されうる。他の適切な符号化方法も適用されうる。
【００６０】
データパケットは、マスタ４からスレーブ６へと伝送され、スレーブ６からスレーブ８へと次々と伝送されて最後のスレーブ１０に伝送され、最後のスレーブ１０からマスタ４へと伝送される。したがって、データパケットは、通信構成２の全加入者を通過する。少なくとも１つのスレーブ６、８、１０へとメッセージが伝達されるデータフレームは、アドレスを含むアドレスフィールドを有する。各スレーブが、伝達すべきメッセージを有する受信されたデータフレームのアドレス値を、例えば減算または加算によって固定値の分だけ変更し、次の加入者へと転送することが構想される。ここでは、アドレス値は、各スレーブによって、そのために定めされたアルゴリズムにしたがって同じやり方で変更される。示される通信構成２内では、スレーブ６、８、１０は、同一の局所アドレスを有する。さらに、全スレーブにおいて、通信インタフェースのための同一のアルゴリズムが保存される。その際に、典型的に、チップ間通信のためのモジュールのみが同一であり、それ以外は、加入者は非常に様々な機能を備えうる。
【００６１】
以下に記載されるデータフレームまたは空フレームは例示的な構成を示す。データブロック間にさらなるビットを配置し、または、データフレーム内のブロックの構成を交換することが可能である。
【００６２】
図２に示される、本発明に係る方法の一実施形態において伝送されるデータパケット３０のための例は、先頭に、第１のインターフレームシンボル（Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ−Ｓｙｍｂｏｌ、ＩＦＳまたは中間フレームシンボル３２）と、最後に、第２の中間フレームシンボル３４と、を含む。典型的に同一のこれら２つの中間フレームシンボルの間には、データパケット３０内に、データフレーム３６が配置される。データフレーム３６の先頭に、当該データフレームは、第１の中間フレームシンボル３２の後に、どの種類のデータパケット３０が周回しているのかについて情報を与える予約標識３８を有する。図２では、実施形態において、予約標識３８が例えば値「０」を有し、したがってフレームがデータフレーム３６として構成されるということが構想される。予約標識３８の後に、データフレーム３６は、アドレスについてのアドレス値を有するアドレスフィールド４０を含む。さらに、データフレーム３６は、ここではユーザデータとして構成されたデータのような命令と、さらなるチェックサムと、パリティビットと、を含みうる本来のメッセージ４２を含む。
【００６３】
図３Ａは、ここでは空フレーム５２として構成されたフレームの第１の変形例を有する、データパケット５０のさらなる別の例を概略的に示す。このデータパケット５０も、第１の中間フレームシンボル３２で始まり、第２の中間フレームシンボル３４で終わる。２つの中間フレームシンボル３２、３４の間には空フレーム５２が存在し、当該空フレーム５２の場合、予約標識５４が、データフレーム３６を有する第１のデータパケット３０に対して、値「１」を有し、したがって、フレームを空フレーム５２として分類する。さらに、この空フレーム５２も同様に、アドレス値を含むアドレスフィールド４３を含む。ただし、ここで示される空フレーム５２の実施形態およびデータパケット５０は、メッセージ、したがってユーザデータを有さない。
【００６４】
図３Ａに示すようなデータパケット５０によって、マスタはスレーブに連続的に、ポーリングを実行するための空フレーム５２を送信する。各スレーブは、この種のデータパケット５０内にデータを挿入し、および／または、少なくとも１つの要求（「ソフト割込み」）をマスタへと送信しうる。このことは典型的に、スレーブが予約標識５４、通常では予約ビットを反転させ、アドレス値を「１１１・・・１」に設定するという形で行われる。予約標識５４の活性化により、フレームは、後続の加入者について、データフレームに対応して遮断される。さらに、各後続の加入者は、図２のデータフレームの場合の手続きに対応して、固定のデータ値分だけアドレス値を修正する。したがって、データパケット５０はマスタまで転送され、マスタは、アドレス情報を用いて、どのスレーブが割込み要求を出したのかを逆算することができる。
【００６５】
図３Ｂに概略的に示されるデータパケット５６の第３の例も同様に、第１の中間フレームシンボル３２と、最後に、第２の中間フレームシンボル３４と、を含む。さらに、データパケット５６は、ここでは空フレーム５８の第２の変形例として構成されたフレームを有する。この空フレーム５８は、当該フレームを空フレーム５８として定める値「１」を有する予約標識５４を含む。さらに、空フレーム５８は、ここではユーザデータとして構成されたデータを含むメッセージ６０と、アドレス値を有するアドレスフィール４３と、を含む。
【００６６】
この空フレーム５８には、スレーブによって、マスタの情報のためのデータを割り当てることが可能であり、その際、予約標識５４が設定される。空フレーム５８内のアドレスフィールド４３のアドレスのアドレス値は、最大値「１１１・・・１」に設定される。このことは、空フレーム５８内のアドレス値がスレーブによって「１１１・・・１」に設定され、各後続スレーブにおけるデータフレームのアドレスフィールド内のアドレスの減算または加算によりマスタへと伝達されるように、行われる。値「１１１・・・１」へとアドレスを設定することは、例えば、ＯＲ結合によって、全アドレスビットが「１」で書き換えられることで行われ、その際に、空フレーム５８のアドレスフィールド４３は、ランダムデータを含みうる。メッセージを介して、スレーブにとって、空フレーム５８により設定されたデータ長を超えないユーザデータの、直接的な伝送が可能となる。アドレスの設定されたアドレス値に対して行われる修正の数は、後続スレーブの数に対応する。したがって、マスタは、どのスレーブが空フレーム５８にデータを割り当て、アドレスフィールド４３を新たに設定したのかを確認することができる。
【００６７】
図３Ｃに示されるデータパケット６２の第４の例は、第１の中間フレームシンボル３２および第２の中間フレームシンボル３４の他に、空フレーム６４として構成され、ここでは空フレーム６４の第３の変形例として構成されたフレームを含む。この場合にも、フレームの種類は、ここでは値「１」を有する予約標識５４により、空フレーム６４として定められる。さらに、空フレーム６４は、さらなるビットとして、第１のスレーブに割り当てられた第１の割込みビット６６と、第２のスレーブに割り当てられた第２の割込みビット６８と、第３のスレーブに割り当てられた第３の割込みビット７０と、ｎ番目のスレーブに割り当てられたｎ番目の割込みビット７２と、を含む。
【００６８】
したがって、データパケット６２内では、中間フレームシンボル３２および予約標識５４の後に、通信構成の各スレーブについての割込みビット６６、６８、７０、７２として構成されたビットが続く。スレーブによって割込みが作動されるべきである場合には、当該スレーブによって、当該スレーブに割り当てられた割込みビット６６、６８、７０、７２が作動される。この実施形態では、割込みビット６６、６８、７０、７２の順序は、通信構成に沿ったスレーブの順序に対応し、その際、割込みビットの順序は、必ずしも通信構成に沿った順序と連携している必要はない。
【００６９】
図３Ｄに示される、データパケット７４の第５の例のための実施形態も同様に第１の中間フレームシンボル３２で始まり、第２の中間フレームシンボル３４で終わる。さらに、データパケットは、ここでは値「１」を有し当該データパケット７４のフレームを空フレーム７６として定める予約標識５４を有する。さらに、空フレーム７６は、さらなるビットとして、可変的な数の割込みビット８０、８２、８４を含み、すなわち、ｎ−１番目のスレーブのためのｎ−１番目の割込みビット８０と、通信構成の第１のスレーブのための第１の割込みビット８２を含む。さらに、図３Ｄは、追加的に挿入されたｎ番目のスレーブのためのｎ番目の割込みビット７８を示す。さらに、この空フレームの変形例は、ｘ番目の割込みビット８４を含む。
【００７０】
空フレーム７６内でｎ番目のスレーブによりｎ番目の割込みビット７８を挿入した後の、空フレーム７６内での割り込みビット８０、８２、８４の移動は、ここでは、矢印８６で示される。したがって、空フレーム７６内では、予約標識５４の後ろの割込みビット７８、８０、８２、８４の順序が、各スレーブによって１ポジション分ずらされ、新しい割込みビット７８が挿入されうる。マスタによって本来送信された空フレーム７６はユーザデータを含まない。提供される割込みビット７８、８０、８２、８４の数は、通信構成内のスレーブの数よりも大きくまたは当該スレーブの数と等しい。割込みを作動すべき限りにおいて、この割込みは、ｎ番目のスレーブにより挿入されたｎ番目の割込みビット７８によって設定されうる。割込みを作動すべきではない限りにおいて、同様に、ビットが挿入されるがこれは設定されない。原則的に、提供される割込みビットの数は、通信構成内のスレーブの数よりも小さく実現することも可能であろう。ただし、全てのスレーブが割込みビットを設定できるわけではない。この場合、接続されるスレーブの通信モジュールは様々に実現されまたは少なくとも様々に構成されるが、好ましい解決策ではない。
【００７１】
図２、図３Ａおよび図３Ｂに示されるデータパケット３０、５０、５６の各実施形態は、アドレスフィールド４０、４３を有し、このアドレスフィールド４０、４３の構造、通常ではアドレス値の構造を介して、データパケット３０、５０、５６が、図１に示される通信構成２の実施形態のマスタ４により、ｉ番目のスレーブ６、８、１０宛てにアドレス指定され、またはｉ番目のスレーブ６、８、１０により、マスタ４宛てにアドレス指定されうる。
【００７２】
上記のアドレスフィールド４０、４３の構造は、実施形態においてＮ個のビットを有する。Ｎ個のビットとして提示可能な最大２進値は、加入者の数、典型的にスレーブ６、８、１０の数ｎ以上である必要がある。本発明に係る方法の一実施形態において、送信されるデータパケット３０、５０、５６が、ｉ番目のスレーブ６、８、１０に宛てられ、その際、マスタ４によりアドレスフィールドに２進数ｉが割り当てられることが構想される。
【００７３】
このデータパケット３０、５０、５６は、マスタ４によってスレーブ６、８、１０へと送信され、データパケットが通過するｉ番目のスレーブ６、８、１０までの各スレーブ６、８、１０は、データフレームのアドレスフィールド内のアドレス値を、固定値分、例えば値「１」分だけ修正し、例えば減算する。減算の際に桁あふれが生じない限りにおいて、アドレス値は「００・・・０」でなかったのであり、これにより、アドレス値の構造を検査しているスレーブ６、８、１０に対して、データパケットが当該スレーブのために定められていないことがシグナリングされる。ｉ番目のスレーブ６、８、１０に到達すると直ぐに上記の桁あふれが生じ、ｉ番目のスレーブ６、８、１０は、受信されたデータフレームが処理されうること、すなわち、通常では、データパケット３０、５０、５６の内容、例えばメッセージ４２、６０が、当該ｉ番目のスレーブ６、８、１０のために定められているということを検知する。
【００７４】
インタフェースの代替的な構成において、一構成におけるアドレス値はｎ個のビットを有する。したがって、ｎ個のスレーブ６、８、１０それぞれについて、アドレス値の１ビットが設けられる。本発明に係る方法の一実施形態において、送信されるデータパケット３０、５０、５６が、ｉ番目のスレーブ６、８、１０へと宛てられることが構想される場合に、マスタ４によって、アドレス値のｉ個の最下位ビットがそれぞれ設定され、ｎ−ｉ個の最上位ビットは設定されない。代替的に、ｉ個の最上位ビットが設定されｎ−ｉ個の最下位ビットが設定されないということも可能である。
【００７５】
このデータパケット３０、５０、５６は、マスタ４によりスレーブ６、８、１０へと送信され、データパケット３０、５０、５６が通過するｉ番目のスレーブ６、８、１０までの各スレーブ６、８、１０はその都度、設定されたビットをクリアし、したがって修正する。ｉ番目のスレーブ６、８、１０にデータフレーム３６が到着した際には、全てのビットがクリアされ、すなわち設定されず、したがって、ｉ番目のスレーブ６、８、１０に対して、データパケット３０、５０、５６、通常ではデータパケット３０、５０、５６の内容、例えばメッセージ４２、６０が、当該ｉ番目のスレーブ６、８、１０のために定められていることがシグナリングされる。
【００７６】
したがって、データパケット３０、５０、５６がそのために設けられまたは定められたｉ番目のスレーブ６、８、１０は、アドレス値のために桁あふれを生じさせる。桁あふれ、および／または、桁あふれにより生成されるアドレス値の構造によって、ｉ番目のスレーブ６、８、１０に対して、データパケット３０、５０、５６が当該ｉ番目のスレーブに宛てられているということがシグナリングされる。通信構成の後続の加入者、すなわち、少なくとも１つのスレーブ６、８、１０または場合によってはマスタ４へのデータパケット３０、５０、５６の転送の前に、このｉ番目のスレーブ６、８、１０によって、アドレスフィールド４０、４３のアドレス値のＮ個のビットが全て同一の値に設定され、例えば、全てのビットが「１」に設定されまたは全てのビットが「０」に設定される。ｎ−ｉ個の後続のスレーブ６、８、１０は、データパケット３０、５０、５６を既に獲得した他のｉ個のスレーブ６、８、１０と同様に、アドレスフィールド４０、４３の新たに設定されたアドレス値を修正する。したがって、新たに設定されたアドレス値は、ｎ−ｉ回修正される。同一のデータパケットを再び獲得するマスタ４は、アドレス値の構造に基づいて、すなわち、修正されたビットの数を用いて、このアドレス値がｎ−ｉ回修正されたことを検知する。これにより、マスタ４に、データパケット３０、５０、５６がｉ番目のスレーブ６、８、１０により処理されたことが示される。
【００７７】
ｉ番目のスレーブ６、８、１０が、データパケット５０、５６の空フレーム５２、５８に、マスタ４のための情報を割り当てる場合には、このｉ番目のスレーブ６、８、１０は、アドレスフィールド４３のアドレス値を同様に新たに設定する。この場合にも、マスタ４は、当該マスタ４のために設けられた情報を有するデータパケット５０、５６を獲得し次第、アドレス値の構造を用いて、当該アドレス値がｎ−ｉ個の後続のスレーブ６、８、１０によりｎ−ｉ回修正されたこと、および、情報がｉ番目のスレーブ６、８、１０に由来することを検知することができる。
【００７８】
トークンとも称しうる予約標識３８、５４は、データパケット３０、５０、５６、６２、７４がデータフレーム３６（予約標識＝「０」）または、空フレーム５２、５８、６４、７６（予約標識＝「１」）を有するかどうかを定める。定義にしたがって、予約標識３８、５４のビット値も交換されうる。設定されまたは設定されていない予約標識３８、５４を、割り当てられたまたは空いたトークンとして見なすことも可能である。
【００７９】
図１の通信構成２は、車両内で、車両の制御装置内のマイクロコントローラとＡＳＩＣとの間でデータパケット３０、５０、５６、６２、７４を伝送するように、構成されてもよく、その際、制御装置は通信構成２の加入者を有する。
【００８０】
通信構成の優先制御のためのプロトコルは、各スレーブが要求（「ソフト割込み」）をマスタへと伝送しうるように、実行されるが、このことがここでは図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃおよび図３Ｄを用いて記載された。したがって、各スレーブに、通信インタフェースの同一のアルゴリズムが保存され、マスタは、スレーブとして構成された加入者の位置に関する知識に基づいて対応して割込みを割り当て、および、所望の優先順位にしたがって、図３Ｃおよび図３Ｄに対応するデータパケットでの複数の割込み要求の伝送が可能な場合には、処理することができる。優先制御のためのプロトコルにより、少なくとも１つのスレーブによって、空フレームを含むデータパケットを介して、マスタに対する要求が伝送されうる。
【００８１】
信号からクロック情報を回復するための符号化は、パリティビットが等間隔にデータフレームに挿入され、したがって、伝送されたビットストリームが、固定の時間内に少なくとも１回のエッジ変更を有するように、行うことが可能である。
【００８２】
マスタがアイドル状態にあるときにスレーブから情報を受信しうるために、マスタは、スレーブへの問い合わせ（ポーリング）を実施するために、連続的に空フレームを送信する。各スレーブは、空フレームにデータを割り当て、および、当該データ、および／または、いわゆる「ソフト割込み」、したがって、フトウェアの割り込みとしての少なくとも１つの要求を、例えば第２レベル割込みハンドラ（ＳＬＩＨ）によって、すなわち、ＯＳＩ参照モデルによる第２層の割込みのための制御プログラムによって、問い合わせに対する応答として、マスタへと伝達することが可能である。
【００８３】
図４に示されるフロー図は、本発明に係る方法のさらなる別の実施形態における例えば環状の通信構成内の加入者としてのｎ個のスレーブによる、マスタにより送信されるデータフレームのアドレスフィールド内のアドレスのアドレス値の処理の例を示す。ここでは、リングにおける各スレーブでのデータ伝送の際に、アドレス指定が実現される。
【００８４】
さらに、中間フレームシンボルの検出９０によって、到着するデータパケットの受信が証明される。その後、検査９２で、データパケットのフレームの予約標識が値１または０を有するかどうかが検査される。
【００８５】
予約標識が設定されていない場合には、受信されるデータパケットは、空フレームの変形例を有する。この場合には、ｉ番目のスレーブによって、必要な場合には割込み９４が、したがってマスタに対する要求および／または問い合わせが作動されうる。したがって、ｉ番目のスレーブにとっては、マスタにより転送されるメッセージを有する受信されたデータパケットを埋める可能性が生まれる。
【００８６】
そうでなければ予約標識が設定されているため、データパケットはデータフレームを含む。この場合には、アドレスフィールドの処理または修正が行われる。このアドレス値ＡＤＤＲ［１・・・Ｎ］は、この構成において、Ｎ個のビット、または、Ｎ個の場所を有する。ここでは、Ｎ個のビットからなる最大２進数は、少なくとも、通信構成内のスレーブの数ｎに対応する。
【００８７】
アドレスフィールドの修正のために、ステップ９６では、変数ｉに値「１」が割り当てられる。
【００８８】
その後、受信されたデータフレームのアドレスフィールドＡＤＤＲ［１・・・Ｎ］のアドレスビットＡＤＤＲ［１］の反転９８が行われる。最下位ビットが先頭にあるアドレスが伝送されるので、ＡＤＤＲ［１］の反転は、アドレス値からの「１」の減算に相当する。
【００８９】
処理における次のステップ１００で、値「１」への反転９８の結果が検査される。値ＡＤＤＲ［１］が「１」ではなく、すなわち、値が「０」である限りにおいて、減算の際に桁あふれが生じない。この場合には、スレーブは、アドレスが今正に修正されたデータパケットを、次のｉ＋１番目のスレーブへとさらに移動させる。スレーブによるさらなる処理は必要ないため、このスレーブは、本方法に対応して、中間フレームシンボルの新たな検出９０を待ち、その間受信されたビットを変更することなくさらに移動させる。
【００９０】
ステップ１００での検査において、ＡＤＤＲ［１］が値「１」を有することが判明した場合には、減算の際に桁あふれが生じる。スレーブは、ステップ１０２において、長さＮのアドレスフィールド全体が既にみられた（ｄｕｒｃｈｌａｕｆｅｎ）かどうか検査する必要がある。そうではない限りにおいて、変数ｉは値「１」分だけ増分される（ステップ１０４）。引き続いて、次に高いビットの反転９８が行われる。
【００９１】
反転されたアドレスビットが「０」となるまで、アドレスフィールドの後続ビットについてループが実行される。桁あふれが生じず、すなわち、全アドレスフィールドが未だにみられていない限りにおいて、スレーブに対して、受信されたデータパケットが当該スレーブのために定められていなかったことがシグナリングされ、このスレーブはステップ９０に戻って、次のデータパケットの可能な処理を続行するために、次に到着する中間フレームシンボルを待つ。しかし、桁あふれが生じ、アドレスフィールドの全ての場所が設定され、すなわち、「１１・・・１」を有する限りにおいて、スレーブに対して、データパケットが当該スレーブのために定められ、処理される必要があることがシグナリングされる。この場合には、ステップ１０２で問い合わせが行われ、それによれば、変数ｉは値２Ｎ−１（最大で提示可能な、Ｎ個のビットから成る値）に相当し、および、アドレスフィールドの全ビットが反転されたのである。アドレスフィールドの評価の結果がステップ１０６であり、このステップ１０６では、受信されたデータパケット３０のフレームがデータフレーム３６であってｉ番目のスレーブのために定められ、このｉ番目のスレーブがデータパケット３０内のこのデータフレーム３６を受信する、ということが確認される。その後、ｉ番目のスレーブによって、メッセージ４２内の命令の評価、および、メッセージ４２のデータの処理が行われる。
【００９２】
フロー図で示されるステップは、例えば、カウンタ、インバータによって、スレーブ、または、スレーブの構成要素としてのコンパレータを用いて行われうる。本方法の示される実施形態において、減数は「１」により設定された。通常では、他の固定値によるアドレスフィールドの修正のための減算または加算の他の実行も可能である。
【００９３】
図５は、ブロック同期型スクランブラ１１０の一実施形態のブロック図を示す。このブロック同期型スクランブラ１１０は、送信加入者としてのマスタ１１４（μＣ）内に配置された第１のｍ系列発生器１１２と、ｎ個のｍ系列発生器１１６と、を含み、その際に、ここでは、ｉ番目のスレーブ１１８（ＡＳＩＣ）内のｉ番目のｎ系列発生器が示される。マスタ１１４と、ｎ番目のスレーブ１１８との間で、ビットストリーム１２２でのデータパケットの符号化伝送１２０が行われる。この場合に、伝送区間１２０は、さらなる加入者を含みうる。さらに、各スレーブにおいて、メッセージが最初にｍ系列発生器１１６を介して複号され、引き続いて、さらなる別の、可能な場合には異なるｍ系列発生器１１２によって新たに符号化されること、すなわち、２つの加入者間の伝送区間１２０がその都度符号化されることも可能である。この場合には、伝送区間１２０はさらなる加入者を含まない。さらに、ビットストリームの選択された部分、典型的にユーザデータのみが廃棄されることも可能である。
【００９４】
既に言及したスペクトル拡散の可能性の他に、ブロック同期型スクランブラ１１０を利用するというオプションが存在する。ブロック同期型スクランブラ１１０の場合、送信加入者、ここではマスタ１１４内データと、受信加入者、ここではｉ番目のスレーブ１１８内のデータと、に対して同時にｍ系列モジュロ２加算が行われ（ｍ−Ｓｅｑｕｅｎｚ−ｍｏｄｕｌｏ−２−ａｄｄｉｅｒｔ）、その後、２による除算の余りが加算される。
【００９５】
通常では、連続的なビットストリームの場合の、送信加入者内および受信加入者内でのブロック同期型スクランブラ１１０による、ｍ系列の同期化の際には、全メッセージに渡る連続エラーが生じる可能性がある。対策を講じるために、本発明の範囲において、中間フレームシンボルによる同期化が利用される。ブロック同期型スクランブラ１１０の一構成において、データパケットのビットストリームがｍ系列に対応しないということが構想される。さらに、ビットストリームのｍ系列モジュロ加算の出力口で、ｍ系列により中間フレームシンボルが生成されないことが可能となりうる。この符号化によって、個別の加入者宛のフレーム、通常では空フレームを符号化することも可能である一方で、他の、場合によっては安価な加入者、またはフレーム長が短い加入者は、スペクトル拡散のための符号化を含まない。さらに、様々な符号化の組み合わせが可能である。
【００９６】
本発明によって、本発明の一実施形態において、環状の直列通信構成２の加入者間のデータ伝送が可能である。この通信構成２では加入者が互いに直列に接続され、データパケット３０、５０、５６、６２、７４は、マスタ４として構成された加入者によって、スレーブ６、８、１０として構成された加入者へと伝達され、データパケット３０、５０、５６、６２、７４は、スレーブ６、８、１０からスレーブ６、８、１０へと伝達される。データパケット３０、５０、５６、６２、７４の内容はアドレス情報を含む。このアドレス情報は、データパケット３０、５０、５６、６２、７４のアドレスフィールド４０、４３内に配置され、アドレス値として形成されうる。本発明の同実施形態において、各スレーブ６、８、１０によって、受信されたデータパケット３０、５０、５６、６２、７４のアドレス値およびアドレス情報が、例えば、固定値分だけ変更される。
【００９７】
その際に、データパケット３０、５０、５６、６２、７４内のアドレスフィールド４０、４３の位置が任意であってもよいということが構想される。その後、スレーブ６、８、１０によって、データパケット３０、５０、５６、６２、７４の修正が行われる。各スレーブ６、８、１０は、データパケット３０、５０、５６、６２、７４内のアドレス値およびアドレス情報を同様に変更し、その際、各スレーブ６、８、１０によって、同一の数学的演算、通常では加算または減算が行われる。さらに、全てのスレーブ６、８、１０は、本発明の実施形態において同一のアドレスを有する。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信構成の加入者間のデータ伝送方法および通信構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くのネットワークにおいて、並列インタフェースの代わりに直列インタフェースが利用されることが多い。その理由は、例えば、ピン数のような構築技術および接続技術のためのコスト削減、システム設計の簡素化、および、複数の直列インタフェースを並行して利用することによる伝送データの帯域幅の拡張可能性（Ｓｋａｌｉｅｒｂａｒｋｅｉｔ）である。
【０００３】
この傾向は、特に家庭用電化製品（Ｃｏｎｓｕｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）分野における複数の直列インタフェース規格により明らかである。この直列インタフェース規格は大抵、例えばハードディスクまたはディスプレイのような周辺装置との通信のために使用される。しかしながら、僅かな数のピンを除いて、このインタフェースは、高い実装コストを要する複雑なプロトコルを利用する。例えば、ＰＣのメインボード上またはハンドヘルド（Ｈａｎｄｈｅｌｄ）装置内の論理モジュール（ＩＣ）間のデータ伝送のために、今日のインタフェース、例えば、ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓ、Ｑｕｉｃｋｐａｔｈは、複数の直列のデータストリームを束ね、それにより、システム設計者にとって、帯域幅の拡張可能性が可能となる。
【０００４】
車両技術分野では、集積回路（ＩＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）として構成可能な論理モジュール間のデータ伝送のために、制御装置内で直列インタフェース（ＳＰＩ：Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）が使用される。本規格は、マスタとして構成されたモジュールと、スレーブとして構成された様々なモジュールとの間の双方向の同期型直列データ伝送を記述する。その際、インタフェースは、マスタとスレーブとの間の少なくとも３つの線を含む。通常では、２つのデータ線と１つのクロック線である。複数のスレーブの場合、これらモジュールのそれぞれが、マスタからの追加的な選択線を必要とする。ＳＰＩインタフェースは、ディジーチェーン（Ｄａｉｓｙ−Ｃｈａｉｎ）またはバストポロジの転用を可能とする。
【０００５】
いくつかの場合に、ＳＰＩインタフェースは、今日のセーフティクリティカル（ｓｉｃｈｅｒｈｅｉｔｓｋｒｉｔｉｓｃｈ）なアプリケーション、例えばＥＳＰの実時間要件に対応するために、タイムクリティカル（ｚｅｉｔｋｒｉｔｉｓｃｈ）な制御信号を伝送するためには適していない。ＳＰＩインタフェースを用いて、診断情報および状態情報の交換のみ行われることが多い。タイムクリティカルな制御信号は、通常、タイマーユニット（Ｔｉｍｅｒ−Ｅｉｎｈｅｉｔ）および／またはコストの高い専有インタフェースを利用して、アクチュエータの制御モジュールへと伝送され、および／または、センサの評価回路から伝送される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
バストポロジの形態におけるＳＰＩインタフェースの適用においては、データレートが高くなるにつれて信号整合性が悪化し、劣悪なＥＭＣ特性のためにノイズによる影響が大きくなる。さらに、送信信号のみがクロック信号と同期して伝送される一方で、受信信号の位相同期伝送は、スレーブ内の内部遅延によって、データレートが高くなるにつれて設計が困難になり、データ伝送におけるエラーが引き起こされる可能性がある。
【０００７】
ディジーチェーン・トポロジ、すなわち、リング型トポロジ（Ｒｉｎｇｔｏｐｏｌｏｇｉｅ）におけるＳＰＩインタフェースの適用においては、非常に高い遅延時間が発生し、したがって、今日では、この形態は車両制御装置において効果的には利用されえない。
【０００８】
さらに、リングバス内の通信を実現する方法が、英国特許出願公開第２１８８２１６号明細書で公知である。リングバスの加入者間で送信されるメッセージはいわゆるヘッダを有し、このヘッダは、リングバスの利用可能性を示す複数の数字を含む。さらに、シフトレジスタが設けられ、シフトレジスタにおける最大遅延をヘッダ内の複数のビットが表し、その際に、制御素子がメッセージのヘッダ内のデータを操作することができる。
【０００９】
メッセージリング（Ｎａｃｈｒｉｃｈｔｅｎｒｉｎｇ）内でトークンを伝送する方法が、独国特許第３７８８６０４号明細書に記載されている。ここでは、メッセージリング内でのこのトークンの優先度レベルが複数の局により更新される。各領域が、各局により送信される必要があるパケットの優先度レベルに対応し、第１の局が、伝送すべきパケットを含むフレームを伝送し次第、メッセージリングのトークンが当該メッセージリングの第１の局により伝送される。
【００１０】
独国特許出願公開第１９８０３６８６号明細書には、例えば、環状の直列光ファイバーバスの、同等の送信権を有する局の通信のための方法および装置が開示されている。ここでは、局によって、タイムクリティカルなコンテナテレグラム（Ｃｏｎｔａｉｎｅｒｔｅｌｅｇｒａｍｍ）が生成され、アドレス指定され、直列バス上へと与えられる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような背景から、独立請求項の特徴を備えた方法および通信構成が提示される。本発明のさらなる実施形態は、従属請求項および以下の記載から明らかとなろう。
【００１２】
本方法においては、直列の、実施形態では環状の通信構成の加入者、したがってノードの直列接続が行われる。本通信構成において、加入者から加入者へのデータ伝送が、少なくとも１ビット時間の遅延を伴って行われ、これにより、メッセージを含みうるデータパケットが、加入者間で非常に僅かな遅延時間で伝送されうる。記載される通信構成は、実施形態では、双方向の同期型通信システムまたは双方向の同期型通信構成として構成され、通信構成の設計のために設けられたリング型トポロジによりデータ交換が行われる。データ信号または信号によって、クロック情報を含む少なくとも１つのデータパケットが伝送される。通信構成は、一実施形態において、加入者が互いに環状におよび直列に接続されうる環状のネットワークに相当する。この種の通信構成は、リング（Ｒｉｎｇ）とも呼ばれる。
【００１３】
その際に、全加入者のための一意のアドレス、例えば「００…０」を設けることが可能であり、すなわち、スレーブの設定は必要ではない。各スレーブは、メッセージを含む受信されたデータフレームのアドレス値の固定値分を修正し、例えば減算または加算する。通常、通信構成内でのスレーブとして構成された全加入者の位置は、マスタとして構成された加入者のみが知っている必要がある。
【００１４】
本発明の実施において、通信構成のインタフェース上へのシステムクロックの伝送が、連続的な伝送によって、すなわち、連続的な同期化によって、スレーブ内のクロック回復モジュールにより行われる。さらに、固定数のデータビットの後に、いわゆるスタッフィングビット（Ｓｔｕｆｆｉｎｇ−Ｂｉｔ）を挿入することが可能であり、これにより、スレーブ内でのクロック回復が保障されうる。クロック回復に役立つスタッフィングビットの代わりに、パリティチェックのためのビットも挿入することが可能である。パリティビットの適切な選択によって、固定の時間内に少なくとも１回のエッジ変更がビットストリーム内に含まれることが保障されうる。代替的に、クロック回復のための従来技術のさらなる別の符号化方法も利用されうる。
【００１５】
マスタにより送信されまたは加入者間で交換される、データフレームまたは空フレームは、いわゆる中間フレームシンボルの特別なビット列によって互いに分けられる。典型的に、クロック回復を可能とするためにデータ信号が符号化されて伝送されるため、中間フレームシンボルは、典型的に、どのデータビット列にも対応しない特別な「禁止された」（ｕｎｅｒｌａｕｂｔ）信号に相当する。さらなる別の実施形態において、中間フレームシンボルは、０または１の列として実現されうる。中間フレームシンボルの測定によって、すなわち、この場合は、エッジ変更が無い時間の測定によって、この時間は１または０の数に依存するのだが、スレーブはデータ伝送の速度を確認して荒いクロック回復を行うことが可能である。スタッフィングビットまたはパリティビットの挿入によって、データパケット内では特定数のビットの後にエッジ変更が引き起こされ、これにより、中間フレームシンボルのみが最大長の１または０を有し、したがって、ここでは同期化のための一意のビット列であるということが保障される。代替的に、中間フレームシンボルは、スレーブに分かる他の任意のビット列であって、例えば周波数領域におけるスペクトル拡散に役立つ上記ビット列であってもよい。
【００１６】
中間フレームシンボルを介して、特に信号伝送の極性が定められうる。したがって、例えば、２つの加入者間の２つの線が、レイアウト（Ｌａｔｏｕｔ）の最適な設計に対応した差動伝送において、例えば通信接続の導電路の導入における交差を防止するために、敷設され、任意の極性により基板上の集積回路（ＩＣ）と接続されうる。符号化が適切に選択された際には、例えば、ミラー（Ｍｉｌｌｅｒ）方式または修正周波数変調（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式によって、情報の回復がエッジの時間的位置にのみ影響を受け、すなわちレベルに影響を受けず、これにより、データ信号の極性がいずれにしても任意であることは有利である。
【００１７】
マスタがアイドル状態にあるときに、すなわち、マスタは送信すべきメッセージを有さないのであるが、スレーブから情報および／または割込み要求を受信できるために、マスタは、連続的にいわゆる空フレームを送信する。したがって、アイドルフレーム（Ｉｄｌｅｆｒａｍｅ）とも呼ばれる空フレームの送信により、スレーブへの問い合わせ（ポーリング、Ｐｏｌｌｉｎｇ）が行われる。各スレーブは空フレームを埋め、自身のデータ、および／または、いわゆる「ソフト割込み」（Ｓｏｆｔ−Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ）、したがってソフトウェア割込みとしての少なくとも１つの要求を、問い合わせに対する応答として、例えば、第２レベル割込みハンドラ（ＳＬＩＨ：Ｓｅｃｏｎｄ Ｌｅｖｅｌ Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ Ｈａｎｄｌｅｒ）によって、すなわち、ＯＳＩ階層モデルの第２層の割込みのための制御プログラムによって、マスタへと伝送する。さらに、直接的に受信されたデータ、および／または、スレーブのところで呼び出されるべきデータが、対応する方法によりマスタのメモリに直接に書き込まれる程度にまで、マスタのインタフェースは自動化されうる。
【００１８】
加入者の直列インタフェースの物理層（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ）は、データ転送が一方向にのみ行われる単信（Ｓｉｍｐｌｅｘ）動作における２地点間接続を含む。この２地点間接続は、例えばＣＭＯＳレベルを介して、電気的に非対称（ａｓｙｍｍｅｔｒｉｓｃｈ）であってもよく、または、例えばＬＶＤＳ差動信号伝送を介して、電気的に対称（ｓｙｍｍｅｔｒｉｓｃｈ）であってもよく、または、光学的であってもよい。さらに伝送は、変調方式を用いても、例えば信号線および／または供給線の複数使用のために実施されうる。
【００１９】
本方法は、さらなる別の実施例において、各スレーブ内での信号の再生成を可能とし、したがって、信号はその都度短距離のみ移動（ｕｅｂｅｒｂｒｕｅｃｋｅｎ）すればよい。これにより、伝送レートが高いにも関わらず、技術的なコストがさらに削減される。
【００２０】
さらに、本発明は典型的に、任意の数のスレーブの接続を可能とする。スレーブの数は、アドレス空間、したがってアドレスフィールドの大きさによって制限される。さらなるスレーブの追加は、電気特性、例えば、信号品質、または、通信構成のＥＭＣ動作もしくは電磁整合性に対して影響を与えない。
【００２１】
全てのスレーブが、少なくとも自身の通信インタフェースおよびクロック供給に関して、作動しうる（ｆｕｎｋｔｉｏｎｓｆａｅｈｉｇ）ことが、本方法により潜在的に保障されうる。
【００２２】
好適な実施形態において、車両制御装置として構成された車両のための装置内で、マイクロコントローラと、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）との間のデータ伝送のために行われうる。少なくとも１つの加入者であって、この場合では１つの装置に相当しおよび／またはこの種の装置に割り当てられた上記加入者のための直列インタフェースが、本方法の枠組みにおいて定義される。このインタフェースによって、少なくとも、記載される方法の個別のステップが実施されうる。通常では、記載される通信構成および記載される方法が、異なる電気機械素子内の装置および加入者のために、当該装置および加入者のためにデータ伝送が設けられる場合には、利用することが可能である。
【００２３】
本発明により、例えばリング構造を有する通信構成のための実施形態において、加入者のためのアドレス指定のコンセプトが提供され、加入者から次の加入者へのデータパケットの転送の際に、少なくとも１ビット時間分の遅延が生じる。
【００２４】
したがって本発明により、制御装置内で論理モジュールとして構成されうる加入者間の直列データ伝送のための通信構成および方法を提供することができる。加入者として、スレーブとしての少なくとも１つの個別論理モジュール（ＡＳＩＣ）と、少なくとも１つのスレーブをコントロールし、または、制御および／または管理するためのマスタとしての論理モジュール（マイクロコントローラ）が設けられる。その際に、高いデータレートでの、論理モジュール上、すなわちマイクロコントローラおよび／またはＡＳＩＣ上での簡単で安価な実装が可能となり、この種の実装は、基板上の少数の接続線、および、論理モジュールの少数のピンにより、すなわち、構築技術および接続技術の僅かなコストで、実現可能である。さらに、本方法は、車両での適用には典型的なＳＰＩインタフェースよりもデータレートが高い伝送を可能としうる。データ信号に符号化されたクロック信号により、位相同期型伝送が、配線または遅延時間に依存せずに保障される。
【００２５】
加入者は、通常ではリング型トポロジの形態の通信構成内に配置され、これにより、加入者は、２地点間接続により最小数のピンを用いて接続されうる。リング型トポロジにおいては、最も遅い加入者がバス速度を決定する。場合によっては、異なるリング内の加入者の統合またはグループ化が行われ、各リングにおいて、本発明に係る通信構成の、それ自体が完結した実施形態として、本発明に係る方法の一実施形態が実施されうる。制御装置内で複数の機能群が統合されている場合には、例えば、マイクロコントローラは、異なる機能ユニットの少なくとも１つのＡＳＩＣと通信し、したがって、各機能群は典型的に異なるリング構成を利用する。
【００２６】
マイクロコントローラは通常マスタとして振る舞い、これにより、バス調停が必要ではない。したがって、マスタは、同様にマスタ・スレーブ構想である今日のＳＰＩプロトコルに対応して、いわゆるポーリングを介して周期的にスレーブに問い合わせをすることができる。
【００２７】
ＳＰＩ規格に対応して同期型データ伝送が行われうる。ただし、データとクロックのために異なる線が必要である。設けられるインタフェースは、データ信号内でのクロックの符号化伝送を構想し、例えば、８Ｂ／１０Ｂ符号化、マンチェスタ符号化（Ｍａｎｃｈｅｓｔｅｒｃｏｄｉｅｒｕｎｇ）、または、ミラー符号化（Ｍｉｌｌｅｒｃｏｄｉｅｒｕｎｇ）、もしくは、修正周波数変調を構想する。したがって、低いデータレートのために、先行加入者または後続加入者への各線と共に、加入者ごとに２つのピンのみ設けられる。高い伝送レートでは、先行加入者または後続加入者への各線と共に加入者ごとに４つのピンを設ける差動伝送が構想される。クロック情報の符号化伝送によって、コスト削減に並んで、加入者間の伝送区間において、クロックとデータとの間の遅延が生じないことも可能となる。システムクロックはマスタによって設定され、全てのスレーブが、独自の局所クロック回復モジュールを用いて、例えば、位相ロックループにより、または、オーバーサンプリングを用いて、メッセージ信号に対する対応する同期化によって、同期化される。
【００２８】
伝送の開始時の初期化の間に、マスタは、データパケットがそこから送信される第１のインタフェースから出発して、例えばリングとして形成された通信構成内の第１のスレーブへと、同期化信号を送信する。第１のスレーブの、すなわち受信者のシステムクロックがマスタと同相となり次第、次のスレーブへの同期化信号の転送が開始される。ここでは、隣接する加入者のインタフェース間でデータパケットの伝達が行われる。この手続きは全通信構成を通して続けられる。例えばリングとして形成された通信構成内の全てのスレーブの同期化が行われた後で、マスタ内の受信者、通常では、それによりデータパケットが受信される第２のインタフェースも適合されうる。リングを通じたデータフレームまたは空フレームの伝送の際のマスタ内での未知の遅延、および、それに伴う独自のクロックに対する位相オフセットのために、初期化の最終ステップにおいて、マスタ内でも位相補正（Ｐｈａｓｅｎｎａｃｈｆｕｅｈｒｕｎｇ）が行われる。マスタの受信者内でも位相が補正された後には、全ての加入者が同相にあり、データパケットを同時に伝送することができる。
【００２９】
常に新たに同期化されることによる、スレーブ内のクロック回復モジュールの周波数変動を防止するために、データおよびデータパケットの連続的な伝送が、いわゆる連続動作の際に使用される。これにより、まず、連続伝送（いわゆる、連続伝送モード、Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｍｏｄｅ）に対して、パケット指向型伝送（いわゆる、バースト伝送モード、Ｂｕｒｓｔ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｍｏｄｅ）の際に必要な、データパケットの開始時の同期化パターンのための余剰（Ｕｅｂｅｒｈａｎｇ）が必要ではない。連続的な同期化という選択肢により、スレーブは、公知のシステムでは通常インタフェースと並んで追加的に供給される必要がある、さらなる別のシステムクロックを必要としない。したがって、さらなる線やピンが節約することができる。任意に、連続動作は、ＥＭＣ特性を改善するために、スペクトル拡散方式（Ｓｐｒｅａｄ−Ｓｐｅｃｔｒｕｍ−Ｖｅｒｆａｈｒｅｎ）またはスペクトル拡散を設ける。さらに、パケット指向型伝送（いわゆる、バースト伝送モード）の適用も、これによりマスタからスレーブへのシステムクロック伝送のために追加的な線が必要な場合もあるが、可能である。
【００３０】
さらなる別の実施形態において、通信に関与する加入者はシフトレジスタを有する。ここでは、シフトレジスタでは自動的にタイミングが取られ（Ｔａｋｔｕｎｇ）、その際に、クロック回復モジュールを用いて、マイクロコンピュータとして構成されたマスタのタイムベースへとクロックが回復される。シフトレジスタは、このクロックのクロック信号により自動的にデータを伝送する。ビットは個別に処理されうるので、加入者ごとに１ビット時間の最小遅延時間が達成されうる。したがって、メッセージを有するデータパケットがリングを通じて伝送されるまでに生じる遅延時間は僅かであり、これにより、通信構成の実時間性能が保障されうる。少なくとも１クロック分のメッセージの最小遅延により、各加入者内ではさらに、信号の修復、すなわち、レベルおよび／または時間に関して作用しうる信号再生（Ｂｉｔ−Ｒｅｓｈａｐｉｎｇ）が行われる。
【００３１】
本発明の範囲において、加入者のアドレス指定は、別の選択信号を介しては行われず、データフレームまたは空フレームとして形成されたデータパケット内でのアドレス指定によって行われる。連続的なデータストリームにおいてアドレスフィールドを検出するために、実施形態ではデータパケットの開始シンボルおよび終了シンボルに相当する中間フレームシンボルが挿入される。
【００３２】
中間フレームシンボルは、データフレームのプリアンブルとして見なすことも可能であり、これにより、スレーブが、正に到着するデータに対して同期化されうる。このためにフレームの同期化が行われる。なぜならば、中間フレームシンボルの後で常にデータが伝送されることが、各加入者には分かるからである。中間フレームシンボルは、可変的なデータ長の実現のためにも利用されうる。
【００３３】
マスタは、アドレス指定を介してスレーブに問い合わせを行い、および、対応する命令を介してデータを書き込みまたは読み出すことができる。予約標識（Ｒｅｓｅｖｉｅｒｕｎｇｓｚｅｉｃｈｅｎ）、すなわち、フレームにユーザデータが割り当てられているのか、および、アドレス指定された加入者のみがデータフレームを処理してよいのか、というビット情報が、中間フレームシンボルの直後にシグナリングされうる。この専用ビットは通常予約標識と呼ばれ、この予約標識によって、データパケットがデータフレームまたは空フレームを含むかどうかがシグナリングされる。
【００３４】
本発明の可能な実施形態において、各スレーブは、受信されたデータパケットのアドレスのアドレス値の固定の値を減算し又加算する。ここでは、加入者のアドレス指定の際に、環状のネットワークとして形成可能な通信構成のリング型トポロジが、各加入者が現在のアドレス「１」から減算または加算し、これにより、ゼロのみ含むアドレス「００・・・０」において所望の加入者がアドレス指定されうる程度にまで、利用される。本方法の実施において、全ての加入者、通常は全てのスレーブが、同一のアドレスに対して反応する（ｓｅｎｓｉｔｉｖ）。この減算または加算は典型的に、データフレームがユーザデータを含み、すなわち、予約標識が中間フレームシンボルの後に設定されている場合にのみ行われる。この実現は通常では、１ビット減算器により、アドレスＬＳＢ−Ｆｉｒｓｔ、すなわち、第１の最下位ビット（ｌｅａｓｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｂｉｔ）のアドレスが伝送されることで行われる。
【００３５】
受信されたアドレスのアドレス値が「０００・・・０」である場合には、後続のデータが現在のスレーブのために定められ、当該スレーブにより処理される。さらに、データフレーム内のアドレスフィールドのアドレス値は、記載される手続きにより、すなわち、「１」分の減算により、桁あふれ（Ｕｅｂｅｒｌａｕｆ）により自動的に「１１１・・・１」に設定され、このことにより、当該データパケットがメッセージとしてマスタまで転送され、例えば、メッセージの正しい受信についての肯定応答（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ）もしくは確認、または、直接的に応答が獲得されることが保障される。このデータパケットは、通信構成内の次の加入者へと転送される。その際に、全ての後続のスレーブによって、新たに設定されたアドレス値について、修正、例えば減算または加算が行われる。スレーブ内でデータフレームのアドレスフィールド内のアドレス値を自動的に最高値に設定することによって、どのスレーブからメッセージが送信されたのかを、マスタは追跡することができる。なぜならば、マスタは、アドレス値の構造に基づいて、設定されたアドレス値について修正または変更が何回行われたのかを追跡できるからであり、その際に、行われた修正の数は、或るスレーブによるアドレス値の設定の後にデータパケットを受信し転送したスレーブの数に対応する。
【００３６】
記載されるインタフェースによって、様々なフレーム長の切り替えが行われうる。固定のフレーム長が選択される限り、場合によっては、大きなフレームでは小さなデータパケットが伝送されえない。この場合、ブラインドデータ（Ｂｌｉｎｄｄａｔｅｎ）によるデータパケットの充填が必要である。同様に、可変的なフレーム長が実現可能であり、スレーブ内のシフトレジスタの長さが互いに依存しないということが可能である。なぜならば、関連していないデータフレームはその都度転送される（ｄｕｒｃｈｒｅｉｃｈｅｎ）からである。
【００３７】
フレーム長が可変的である場合、スレーブは空フレームを介して、スレーブによりユーザデータが伝送されるべきであるという要求によって、マスタにシグナリングすることが可能であり、その後、このユーザデータは引き続いて、適切な長さのデータフレームの送信によって、マスタにより取得される。
【００３８】
マスタからの要求なくスレーブによってマスタへとデータが伝送される限りにおいて、スレーブは、マスタにより送信された空フレームを埋める（ｂｅｌｅｇｅｎ）。このために、中間フレームシンボルの後に１ビット、すなわち、予約標識が設定される。データフレームのアドレスフィールド内のアドレス値は、通常では、空フレームを埋めるスレーブによって、最高値（「１１１・・・１」）に設定される。このことは、空フレーム内のアドレス値が、スレーブによって「１１１・・・１」に設定され、各スレーブにおけるデータフレームのアドレスフィールド内のアドレスの減算または加算によりマスタへと伝達されるように行われうる。値「１１１・・・１」へのアドレスの設定は、例えば、ＯＲ結合によって、全アドレスビットが「１」で上書きされることで、行われうる。マスタは、この場合にも、スレーブにより行われるアドレスフィールドの修正の数を用いて、どのスレーブにより空フレームが埋められアドレスフィールドのためのアドレス値が新たに設定されたのかを追跡することができる。この実現により、マスタによる送信の際にデータフレームまたは空フレーム内のアドレスフィールドは、ランダムデータを含むことが可能であり、これにより、スペクトル拡散が行われ、したがって、ＥＭＣ特性の改善が達成されうる。インタフェースのさらなる別の実施形態において、空フレームはユーザデータフィールドも含むことが可能であり、このことにより、空フレームにより設定されたデータ長を超えないデータを伝送することが、スレーブにとって可能となる。
【００３９】
空フレームの構成がユーザデータを含まない場合には、スレーブは、割込み、例えば、ソフト割込みのみマスタに送信し、マスタが適切なデータフレームを次の周回（Ｕｍｌａｕｆ）でスレーブへ送信するのを待つことができる。このデータフレームは、設定された予約標識と、スレーブのアドレスと、を含む。データフレームの内容には、例えば、再度、レジスタを読み出すための命令が記述されていることが可能であり、この命令にしたがって、スレーブは引き続いて、存在する情報をデータフレーム内または特に空フレーム内に複写する。しかしながら、空フレームがユーザデータフィールドを有する限りにおいて、スレーブは、伝送すべきデータを、当該データが空フレームのデータフィールドの長さを超えない限りにおいて、直接的に付加できる。
【００４０】
通信の本変形例においてシグナリングを開始させるために、通信構成内でのスレーブの位置を利用して、スレーブの優先順位が付けられる。その際に、インタフェースの一構成において、スレーブが、当該スレーブに割り当てられたビットの設定を介して、マスタへのシグナリングを伝達することができる。したがって、この限定条件（Ｒａｎｄｂｅｄｉｎｇｕｎｇ）は、レイアウトまたは基板の設計における強い制限に繋がる可能性がある。このことを避けるために、中間フレームシンボルと、予約標識との後には、通信構成内の加入者としてのスレーブの数に対応して、通信構成内の割込みを作動しうる加入者の数、通常では、スレーブの数と少なくとも同じ数のビットが続く。したがって、マスタからデータのみを受信してマスタにはメッセージを伝達しない加入者は割込み機能を有さず、したがって、空フレームを無視する。したがって、この形態の加入者のために、空フレーム内の割り込みビットが提供される必要はない。割込みが可能な加入者によって割込みが作動される必要がある限りにおいて、割込みが可能な加入者が、自身に割り当てられたビットを設定する。割込みの実行の優先順位は、マスタ（マイクロプロセッサ）内で付けられる。
【００４１】
固定ビットの割り当てが構想される変形例においては、通信構成内での自身の位置についてのスレーブ内の知識、および／または、スレーブに対して空フレーム内に割り当てられたビットの知識が必要となる。インタフェースの別の構成において、スレーブには固定ビットが割り当てられない。その代わりに、予約標識の後ろの空フレームのビット列が、各スレーブによって１ポジション分だけずらされ、新しいビットが追加される。その際に、その都度、最終ビットの情報が失われる。しかしながら、このことは制限を意味しない。なぜならば、伝送の開始時に、すなわち、マスタによる空フレームの伝送時に、空フレームは情報を担っておらず、当該フレーム内で提供されるビットの数は、割込み要求を設定しうる通信構成のスレーブの数と少なくとも同じだからである。割込み要求、または、提供されるデータについての標識（Ｚｅｉｃｈｅｎ）が作動される限りにおいて、スレーブにより挿入されたビットが設定されうる。したがって、各スレーブには同一のアルゴリズムが保存され、マスタは、通信構成内での加入者の位置についての知識に基づいて対応して割込み要求を割り当て、所望の優先順位にしたがって処理することができる。
【００４２】
誤り訂正は、さらなる別の構成において同様に追加されうる。通信構成が環状に構成された場合には、この通信構成は、リングを通じた伝送の後にマスタが、受信されたメッセージとマスタに本来送信されたメッセージとを比較し、誤りの無い伝送または誤りのある伝送を推測しうるように、リング型トポロジに基づいて構成される。通常では、システムの負荷改善を保障するために、スレーブからの問い合わせに対する応答が直接的にマスタへと送信される。代替的に、スレーブの応答は、当該スレーブに対してアドレス指定された後続のデータパケットにより、今日のＳＰＩ通信の構成に対応して行われる。任意に、巡回冗長検査（ＣＲＣ：Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）がチェックサム方式として実施され、または、パリティチェックがデータフレーム内に追加され、受信加入者が、自身の応答の終わりに受信を肯定応答する（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ）。さらに、データフレームのアドレスフィールドにパリティビットを挿入することも、任意で可能である。
【００４３】
選択的に、通常ではデータフレーム内に提供され、送信者、すなわちマスタから出発してリングを通じてその全体が伝送されるデータを含むメッセージが、次のデータフレームの送信が行われる前にマスタ内で再び複号されるように、データの伝送が行われうる。代替的に、データの連続的なビットストリームが選択可能であり、すなわち、次のデータフレームの送信が、先行メッセージの受信後に初めて行われるのではなく、直接的に連続して行われる。この場合にプロトコルにおいて、スレーブのソフト割込みが、マスタによるアドレス指定と重なった場合に、すなわち、スレーブの当該ソフト割込みが未だ処理される前にマスタがスレーブに問い合わせをするのだが、当該ソフト割込みが正確に処理されることが調停により保障される。この想定は許容可能であり、記載されるビット伝送層の構成に対して影響を及ぼさない。
【００４４】
連続的なデータストリームの場合は、中間フレームシンボルの長さは、例えば、実施形態では環状の通信構成の加入者、通常ではスレーブの数に対応する。典型的に１ビット時間の加入者ごとの遅延に基づいて、リングを通じた伝送の時間は正に、中間フレームシンボルの送信時間に対応する。したがって、中間フレームシンボルの長さ、または、中間フレームシンボルの送信時間は、リングを通じた伝送の遅延時間に対応して選択される。したがって、連続的なデータストリームが提供され、このとこは例えば、スレーブの同期化に対してポジティブに（ｐｏｓｉｔｉｖ）作用する。さらに、マスタは、周回しているメッセージを、次のデータフレームの送信の前に複号する。したがって、入って来るソフト割込みに対する迅速な応答が可能であり、スレーブによる割込み要求の解除と、マスタによる問い合わせに対する応答とが重なることはない。
【００４５】
任意に、受信データ、例えばセンサデータをメモリに直接書き込むために、マスタ内での追加的な論理モジュールの実装が行われる。さらに、スレーブのポーリング（Ｐｏｌｌｉｎｇ）が自動化される。これにより、ソフトウエア・インタラクション（Ｓｏｆｔｗａｒｅ−Ｉｎｔｅｒａｋｔｉｏｎ）の低減が行われ、このことは、中央演算ユニット（ＣＰＵ）の負荷軽減につながる。さらに、ＡＳＩＣ（スレーブ）のレジスタが、マイクロプロセッサ（マスタ）のメモリにトランスペアレントに（ｔｒａｎｐａｒｅｎｔ）格納されうる。可能なハードウェア（ＨＷ）モジュールは、従来技術では、ＤＭＡ、転送ユニット（Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｕｎｉｔ）、または、メッセージボックス（Ｍｅｓｓａｇｅ Ｂｏｘ）として公知である。
【００４６】
既に言及したスペクトル拡散の方法の他に、ブロック同期型スクランブラを利用するというオプションが存在する。ブロック同期型スクランブラの場合、送信加入者および受信加入者におけるデータに、同時に、ｍ系列モジュロ２加算が行われる。
【００４７】
本発明の範囲において設けられる加入者のためのインタフェースは車両分野における利用のために使用されうる。ＩＩＣ（Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ−Ｃｉｒｃｕｉｔ）またはＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）のような公知の規格に対応して、上記のインタフェースは同様に全世界で使用可能であり、したがって、自動車分野または制御装置（ＥＣＵ）での利用に限定されない。
【００４８】
本発明に係る通信構成は、提示される方法の全ステップを実施するように構成される。その際に、本方法の個々のステップは、通信構成の個々の構成要素、通常では加入者によって実施されうる。さらに、通信構成の機能、または、通信構成の個々の構成要素の機能は、本方法のステップとして実現される。さらに、本方法のステップが通信構成の少なくとも１つの構成要素のステップとして、または、通信構成全体の機能として実現されうる。
【００４９】
本発明のさらなる利点および実施形態は、以下の明細書の記載および添付の図面から明らかとなろう。
【００５０】
先に挙げた特徴および以下で解説する特徴は、各示された組み合わせのみならず他の組み合わせにおいて、または、単独でも、本発明の範囲を逸脱することなく利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る通信構成の一実施形態の概略図を示す。
【図２】本発明に係る方法の一実施形態において利用されるような、データフレームを有するデータパケットの構造の例の概略図を示す。
【図３Ａ】本発明に係る方法の様々な実施形態において利用されるような、空データフレームを有するデータパケットの例を示す。
【図３Ｂ】本発明に係る方法の様々な実施形態において利用されるような、空データフレームを有するデータパケットの例を示す。
【図３Ｃ】本発明に係る方法の様々な実施形態において利用されるような、空データフレームを有するデータパケットの例を示す。
【図３Ｄ】本発明に係る方法の様々な実施形態において利用されるような、空データフレームを有するデータパケットの例を示す。
【図４】スレーブのアドレス指定の処理が行われる本発明に係る方法のさらなる別の実施形態のフロー図を示す。
【図５】本発明に係る方法のさらなる別の実施形態において利用されるブロック同期化型スクランブラのブロック図を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
本発明は実施形態を用いて図面に概略的に示され、以下では、図面を参照してより詳細に解説される。
【００５３】
図面は互いに関連し包括的に記載される。同一の符号は同一の構成要素を示す。
【００５４】
図１に概略的に示される通信構成２の実施形態は環状に形成され、直列に相前後して接続された複数の加入者、すなわち、線の区間１２を介して互いに接続されたマスタ４と、第１のスレーブ６と、第２のスレーブ８と、ｎ番目のスレーブ１０と、を含む。さらに、マスタは、データパケットを送信するための第１のデジタル直列インタフェース１４を備え、当該インタフェースによって、マスタ４は、定義にしたがって、線の先頭と終わりに接続される。さらに、マスタ４は、データパケットを受信するための第２のデジタル直列インタフェース１６を備え、当該インタフェースによって、マスタ４は、定義にしたがって、線の先頭および終わりに接続される。その際に、第１の直列インタフェース１４はシステムクロック１８と接続される。第２の直列インタフェース１６は、位相位置を検出するモジュール２０（いわゆる遅延ロックループ、Ｄｅｌａｙ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）と接続される。さらに、マスタ４は水晶発振器２２と接続される。
【００５５】
各スレーブ６、８、１０は、スレーブインタフェース２４として形成されたデジタル直列インタフェースを有し、当該インタフェースはそれぞれ２つの接続１２と、データ線と、に接続される。したがって、２つの加入者の間には１つの接続が存在する。さらに、各直列スレーブインタフェース２４はクロック回復モジュール２１と接続され、このクロック回復モジュール２１から局所システムクロック１９が導出されうる。
【００５６】
通信構成２の加入者間の通信を提供するために、本発明の一実施形態において、マスタ４の先頭インタフェース１４から出発して、ビットストリーム２６を介して、データパケットとしてのメッセージが、スレーブ６、８、１０のインタフェース２４からインタフェース２４へと連続的に伝送されることが構想される。データパケットが最後のスレーブ６，８，１０、ここではｎ番目のスレーブ１０に到達した後に、データパケットは、最後のスレーブ１０のスレーブインタフェース２４によって、マスタ４の最終インタフェース１６へと伝達される。
【００５７】
リング型トポロジにおける通信構成２では、複数のスレーブ６、８、１０、ここでは、同一の局所アドレスを有するＡＳＩＣが、それぞれデジタルスレーブインタフェース２４を介して直列に、ここではマイクロプロセッサとして構成されたマスタ４に接続される。その際、本実施形態においては、マスタ４のみが、環状の通信構成２内での各スレーブ６、８、１０の位置についての知識を有する。
【００５８】
本発明の一実施形態において、スレーブ６、８、１０として形成された、リング型トポロジにおける通信構成の加入者またはノードは、各スレーブ６、８、１０が、受信されたアドレスのアドレス値、典型的に、少なくとも１つのスレーブ宛のメッセージの伝達のために設けられたデータフレームのアドレスフィール内のアドレス値を、固定値分だけ修正し次の加入者へと転送するように、構成される。その際に、アドレス値は、例えば固定値「１」分だけ減算される。アドレス値のこの種の変更は、実施形態において、他のデータパケットについても行うことが可能であり、これは、この種のデータパケットがデータフレームではなく、メッセージを有する空フレームのみを含む場合にも可能である。
【００５９】
データパケットのデータ信号からクロック情報を回復するための符号化方法は、パリティビットを等間隔に挿入することにより、固定の時間内にビットストリーム２６内に少なくとも１回のエッジ変更が含まれることが保障されるように行われる。連続的なデータ伝送により、通信構成２内でのスレーブ６、８、１０の同期化が保障されうる。他の適切な符号化方法も適用されうる。
【００６０】
データパケットは、マスタ４からスレーブ６へと伝送され、スレーブ６からスレーブ８へと次々と伝送されて最後のスレーブ１０に伝送され、最後のスレーブ１０からマスタ４へと伝送される。したがって、データパケットは、通信構成２の全加入者を通過する。少なくとも１つのスレーブ６、８、１０へとメッセージが伝達されるデータフレームは、アドレスを含むアドレスフィールドを有する。各スレーブが、伝達すべきメッセージを有する受信されたデータフレームのアドレス値を、例えば減算または加算によって固定値の分だけ変更し、次の加入者へと転送することが構想される。ここでは、アドレス値は、各スレーブによって、そのために定めされたアルゴリズムにしたがって同じやり方で変更される。示される通信構成２内では、スレーブ６、８、１０は、同一の局所アドレスを有する。さらに、全スレーブにおいて、通信インタフェースのための同一のアルゴリズムが保存される。その際に、典型的に、チップ間通信のためのモジュールのみが同一であり、それ以外は、加入者は非常に様々な機能を備えうる。
【００６１】
以下に記載されるデータフレームまたは空フレームは例示的な構成を示す。データブロック間にさらなるビットを配置し、または、データフレーム内のブロックの構成を交換することが可能である。
【００６２】
図２に示される、本発明に係る方法の一実施形態において伝送されるデータパケット３０のための例は、先頭に、第１のインターフレームシンボル（Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ−Ｓｙｍｂｏｌ、ＩＦＳまたは中間フレームシンボル３２）と、最後に、第２の中間フレームシンボル３４と、を含む。典型的に同一のこれら２つの中間フレームシンボルの間には、データパケット３０内に、データフレーム３６が配置される。データフレーム３６の先頭に、当該データフレームは、第１の中間フレームシンボル３２の後に、どの種類のデータパケット３０が周回しているのかについて情報を与える予約標識３８を有する。図２では、実施形態において、予約標識３８が例えば値「０」を有し、したがってフレームがデータフレーム３６として構成されるということが構想される。予約標識３８の後に、データフレーム３６は、アドレスについてのアドレス値を有するアドレスフィールド４０を含む。さらに、データフレーム３６は、ここではユーザデータとして構成されたデータのような命令と、さらなるチェックサムと、パリティビットと、を含みうる本来のメッセージ４２を含む。
【００６３】
図３Ａは、ここでは空フレーム５２として構成されたフレームの第１の変形例を有する、データパケット５０のさらなる別の例を概略的に示す。このデータパケット５０も、第１の中間フレームシンボル３２で始まり、第２の中間フレームシンボル３４で終わる。２つの中間フレームシンボル３２、３４の間には空フレーム５２が存在し、当該空フレーム５２の場合、予約標識５４が、データフレーム３６を有する第１のデータパケット３０に対して、値「１」を有し、したがって、フレームを空フレーム５２として分類する。さらに、この空フレーム５２も同様に、アドレス値を含むアドレスフィールド４３を含む。ただし、ここで示される空フレーム５２の実施形態およびデータパケット５０は、メッセージ、したがってユーザデータを有さない。
【００６４】
図３Ａに示すようなデータパケット５０によって、マスタはスレーブに連続的に、ポーリングを実行するための空フレーム５２を送信する。各スレーブは、この種のデータパケット５０内にデータを挿入し、および／または、少なくとも１つの要求（「ソフト割込み」）をマスタへと送信しうる。このことは典型的に、スレーブが予約標識５４、通常では予約ビットを反転させ、アドレス値を「１１１・・・１」に設定するという形で行われる。予約標識５４の活性化により、フレームは、後続の加入者について、データフレームに対応して遮断される。さらに、各後続の加入者は、図２のデータフレームの場合の手続きに対応して、固定のデータ値分だけアドレス値を修正する。したがって、データパケット５０はマスタまで転送され、マスタは、アドレス情報を用いて、どのスレーブが割込み要求を出したのかを逆算することができる。
【００６５】
図３Ｂに概略的に示されるデータパケット５６の第３の例も同様に、第１の中間フレームシンボル３２と、最後に、第２の中間フレームシンボル３４と、を含む。さらに、データパケット５６は、ここでは空フレーム５８の第２の変形例として構成されたフレームを有する。この空フレーム５８は、当該フレームを空フレーム５８として定める値「１」を有する予約標識５４を含む。さらに、空フレーム５８は、ここではユーザデータとして構成されたデータを含むメッセージ６０と、アドレス値を有するアドレスフィール４３と、を含む。
【００６６】
この空フレーム５８には、スレーブによって、マスタの情報のためのデータを割り当てることが可能であり、その際、予約標識５４が設定される。空フレーム５８内のアドレスフィールド４３のアドレスのアドレス値は、最大値「１１１・・・１」に設定される。このことは、空フレーム５８内のアドレス値がスレーブによって「１１１・・・１」に設定され、各後続スレーブにおけるデータフレームのアドレスフィールド内のアドレスの減算または加算によりマスタへと伝達されるように、行われる。値「１１１・・・１」へとアドレスを設定することは、例えば、ＯＲ結合によって、全アドレスビットが「１」で書き換えられることで行われ、その際に、空フレーム５８のアドレスフィールド４３は、ランダムデータを含みうる。メッセージを介して、スレーブにとって、空フレーム５８により設定されたデータ長を超えないユーザデータの、直接的な伝送が可能となる。アドレスの設定されたアドレス値に対して行われる修正の数は、後続スレーブの数に対応する。したがって、マスタは、どのスレーブが空フレーム５８にデータを割り当て、アドレスフィールド４３を新たに設定したのかを確認することができる。
【００６７】
図３Ｃに示されるデータパケット６２の第４の例は、第１の中間フレームシンボル３２および第２の中間フレームシンボル３４の他に、空フレーム６４として構成され、ここでは空フレーム６４の第３の変形例として構成されたフレームを含む。この場合にも、フレームの種類は、ここでは値「１」を有する予約標識５４により、空フレーム６４として定められる。さらに、空フレーム６４は、さらなるビットとして、第１のスレーブに割り当てられた第１の割込みビット６６と、第２のスレーブに割り当てられた第２の割込みビット６８と、第３のスレーブに割り当てられた第３の割込みビット７０と、ｎ番目のスレーブに割り当てられたｎ番目の割込みビット７２と、を含む。
【００６８】
したがって、データパケット６２内では、中間フレームシンボル３２および予約標識５４の後に、通信構成の各スレーブについての割込みビット６６、６８、７０、７２として構成されたビットが続く。スレーブによって割込みが作動されるべきである場合には、当該スレーブによって、当該スレーブに割り当てられた割込みビット６６、６８、７０、７２が作動される。この実施形態では、割込みビット６６、６８、７０、７２の順序は、通信構成に沿ったスレーブの順序に対応し、その際、割込みビットの順序は、必ずしも通信構成に沿った順序と連携している必要はない。
【００６９】
図３Ｄに示される、データパケット７４の第５の例のための実施形態も同様に第１の中間フレームシンボル３２で始まり、第２の中間フレームシンボル３４で終わる。さらに、データパケットは、ここでは値「１」を有し当該データパケット７４のフレームを空フレーム７６として定める予約標識５４を有する。さらに、空フレーム７６は、さらなるビットとして、可変的な数の割込みビット８０、８２、８４を含み、すなわち、ｎ−１番目のスレーブのためのｎ−１番目の割込みビット８０と、通信構成の第１のスレーブのための第１の割込みビット８２を含む。さらに、図３Ｄは、追加的に挿入されたｎ番目のスレーブのためのｎ番目の割込みビット７８を示す。さらに、この空フレームの変形例は、ｘ番目の割込みビット８４を含む。
【００７０】
空フレーム７６内でｎ番目のスレーブによりｎ番目の割込みビット７８を挿入した後の、空フレーム７６内での割り込みビット８０、８２、８４の移動は、ここでは、矢印８６で示される。したがって、空フレーム７６内では、予約標識５４の後ろの割込みビット７８、８０、８２、８４の順序が、各スレーブによって１ポジション分ずらされ、新しい割込みビット７８が挿入されうる。マスタによって本来送信された空フレーム７６はユーザデータを含まない。提供される割込みビット７８、８０、８２、８４の数は、通信構成内のスレーブの数よりも大きくまたは当該スレーブの数と等しい。割込みを作動すべき限りにおいて、この割込みは、ｎ番目のスレーブにより挿入されたｎ番目の割込みビット７８によって設定されうる。割込みを作動すべきではない限りにおいて、同様に、ビットが挿入されるがこれは設定されない。原則的に、提供される割込みビットの数は、通信構成内のスレーブの数よりも小さく実現することも可能であろう。ただし、全てのスレーブが割込みビットを設定できるわけではない。この場合、接続されるスレーブの通信モジュールは様々に実現されまたは少なくとも様々に構成されるが、好ましい解決策ではない。
【００７１】
図２、図３Ａおよび図３Ｂに示されるデータパケット３０、５０、５６の各実施形態は、アドレスフィールド４０、４３を有し、このアドレスフィールド４０、４３の構造、通常ではアドレス値の構造を介して、データパケット３０、５０、５６が、図１に示される通信構成２の実施形態のマスタ４により、ｉ番目のスレーブ６、８、１０宛てにアドレス指定され、またはｉ番目のスレーブ６、８、１０により、マスタ４宛てにアドレス指定されうる。
【００７２】
上記のアドレスフィールド４０、４３の構造は、実施形態においてＮ個のビットを有する。Ｎ個のビットとして提示可能な最大２進値は、加入者の数、典型的にスレーブ６、８、１０の数ｎ以上である必要がある。本発明に係る方法の一実施形態において、送信されるデータパケット３０、５０、５６が、ｉ番目のスレーブ６、８、１０に宛てられ、その際、マスタ４によりアドレスフィールドに２進数ｉが割り当てられることが構想される。
【００７３】
このデータパケット３０、５０、５６は、マスタ４によってスレーブ６、８、１０へと送信され、データパケットが通過するｉ番目のスレーブ６、８、１０までの各スレーブ６、８、１０は、データフレームのアドレスフィールド内のアドレス値を、固定値分、例えば値「１」分だけ修正し、例えば減算する。減算の際に桁あふれが生じない限りにおいて、アドレス値は「００・・・０」でなかったのであり、これにより、アドレス値の構造を検査しているスレーブ６、８、１０に対して、データパケットが当該スレーブのために定められていないことがシグナリングされる。ｉ番目のスレーブ６、８、１０に到達すると直ぐに上記の桁あふれが生じ、ｉ番目のスレーブ６、８、１０は、受信されたデータフレームが処理されうること、すなわち、通常では、データパケット３０、５０、５６の内容、例えばメッセージ４２、６０が、当該ｉ番目のスレーブ６、８、１０のために定められているということを検知する。
【００７４】
インタフェースの代替的な構成において、一構成におけるアドレス値はｎ個のビットを有する。したがって、ｎ個のスレーブ６、８、１０それぞれについて、アドレス値の１ビットが設けられる。本発明に係る方法の一実施形態において、送信されるデータパケット３０、５０、５６が、ｉ番目のスレーブ６、８、１０へと宛てられることが構想される場合に、マスタ４によって、アドレス値のｉ個の最下位ビットがそれぞれ設定され、ｎ−ｉ個の最上位ビットは設定されない。代替的に、ｉ個の最上位ビットが設定されｎ−ｉ個の最下位ビットが設定されないということも可能である。
【００７５】
このデータパケット３０、５０、５６は、マスタ４によりスレーブ６、８、１０へと送信され、データパケット３０、５０、５６が通過するｉ番目のスレーブ６、８、１０までの各スレーブ６、８、１０はその都度、設定されたビットをクリアし、したがって修正する。ｉ番目のスレーブ６、８、１０にデータフレーム３６が到着した際には、全てのビットがクリアされ、すなわち設定されず、したがって、ｉ番目のスレーブ６、８、１０に対して、データパケット３０、５０、５６、通常ではデータパケット３０、５０、５６の内容、例えばメッセージ４２、６０が、当該ｉ番目のスレーブ６、８、１０のために定められていることがシグナリングされる。
【００７６】
したがって、データパケット３０、５０、５６がそのために設けられまたは定められたｉ番目のスレーブ６、８、１０は、アドレス値のために桁あふれを生じさせる。桁あふれ、および／または、桁あふれにより生成されるアドレス値の構造によって、ｉ番目のスレーブ６、８、１０に対して、データパケット３０、５０、５６が当該ｉ番目のスレーブに宛てられているということがシグナリングされる。通信構成の後続の加入者、すなわち、少なくとも１つのスレーブ６、８、１０または場合によってはマスタ４へのデータパケット３０、５０、５６の転送の前に、このｉ番目のスレーブ６、８、１０によって、アドレスフィールド４０、４３のアドレス値のＮ個のビットが全て同一の値に設定され、例えば、全てのビットが「１」に設定されまたは全てのビットが「０」に設定される。ｎ−ｉ個の後続のスレーブ６、８、１０は、データパケット３０、５０、５６を既に獲得した他のｉ個のスレーブ６、８、１０と同様に、アドレスフィールド４０、４３の新たに設定されたアドレス値を修正する。したがって、新たに設定されたアドレス値は、ｎ−ｉ回修正される。同一のデータパケットを再び獲得するマスタ４は、アドレス値の構造に基づいて、すなわち、修正されたビットの数を用いて、このアドレス値がｎ−ｉ回修正されたことを検知する。これにより、マスタ４に、データパケット３０、５０、５６がｉ番目のスレーブ６、８、１０により処理されたことが示される。
【００７７】
ｉ番目のスレーブ６、８、１０が、データパケット５０、５６の空フレーム５２、５８に、マスタ４のための情報を割り当てる場合には、このｉ番目のスレーブ６、８、１０は、アドレスフィールド４３のアドレス値を同様に新たに設定する。この場合にも、マスタ４は、当該マスタ４のために設けられた情報を有するデータパケット５０、５６を獲得し次第、アドレス値の構造を用いて、当該アドレス値がｎ−ｉ個の後続のスレーブ６、８、１０によりｎ−ｉ回修正されたこと、および、情報がｉ番目のスレーブ６、８、１０に由来することを検知することができる。
【００７８】
トークンとも称しうる予約標識３８、５４は、データパケット３０、５０、５６、６２、７４がデータフレーム３６（予約標識＝「０」）または、空フレーム５２、５８、６４、７６（予約標識＝「１」）を有するかどうかを定める。定義にしたがって、予約標識３８、５４のビット値も交換されうる。設定されまたは設定されていない予約標識３８、５４を、割り当てられたまたは空いたトークンとして見なすことも可能である。
【００７９】
図１の通信構成２は、車両内で、車両の制御装置内のマイクロコントローラとＡＳＩＣとの間でデータパケット３０、５０、５６、６２、７４を伝送するように、構成されてもよく、その際、制御装置は通信構成２の加入者を有する。
【００８０】
通信構成の優先制御のためのプロトコルは、各スレーブが要求（「ソフト割込み」）をマスタへと伝送しうるように、実行されるが、このことがここでは図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃおよび図３Ｄを用いて記載された。したがって、各スレーブに、通信インタフェースの同一のアルゴリズムが保存され、マスタは、スレーブとして構成された加入者の位置に関する知識に基づいて対応して割込みを割り当て、および、所望の優先順位にしたがって、図３Ｃおよび図３Ｄに対応するデータパケットでの複数の割込み要求の伝送が可能な場合には、処理することができる。優先制御のためのプロトコルにより、少なくとも１つのスレーブによって、空フレームを含むデータパケットを介して、マスタに対する要求が伝送されうる。
【００８１】
信号からクロック情報を回復するための符号化は、パリティビットが等間隔にデータフレームに挿入され、したがって、伝送されたビットストリームが、固定の時間内に少なくとも１回のエッジ変更を有するように、行うことが可能である。
【００８２】
マスタがアイドル状態にあるときにスレーブから情報を受信しうるために、マスタは、スレーブへの問い合わせ（ポーリング）を実施するために、連続的に空フレームを送信する。各スレーブは、空フレームにデータを割り当て、および、当該データ、および／または、いわゆる「ソフト割込み」、したがって、フトウェアの割り込みとしての少なくとも１つの要求を、例えば第２レベル割込みハンドラ（ＳＬＩＨ）によって、すなわち、ＯＳＩ参照モデルによる第２層の割込みのための制御プログラムによって、問い合わせに対する応答として、マスタへと伝達することが可能である。
【００８３】
図４に示されるフロー図は、本発明に係る方法のさらなる別の実施形態における例えば環状の通信構成内の加入者としてのｎ個のスレーブによる、マスタにより送信されるデータフレームのアドレスフィールド内のアドレスのアドレス値の処理の例を示す。ここでは、リングにおける各スレーブでのデータ伝送の際に、アドレス指定が実現される。
【００８４】
さらに、中間フレームシンボルの検出９０によって、到着するデータパケットの受信が証明される。その後、検査９２で、データパケットのフレームの予約標識が値１または０を有するかどうかが検査される。
【００８５】
予約標識が設定されていない場合には、受信されるデータパケットは、空フレームの変形例を有する。この場合には、ｉ番目のスレーブによって、必要な場合には割込み９４が、したがってマスタに対する要求および／または問い合わせが作動されうる。したがって、ｉ番目のスレーブにとっては、マスタにより転送されるメッセージを有する受信されたデータパケットを埋める可能性が生まれる。
【００８６】
そうでなければ予約標識が設定されているため、データパケットはデータフレームを含む。この場合には、アドレスフィールドの処理または修正が行われる。このアドレス値ＡＤＤＲ［１・・・Ｎ］は、この構成において、Ｎ個のビット、または、Ｎ個の場所を有する。ここでは、Ｎ個のビットからなる最大２進数は、少なくとも、通信構成内のスレーブの数ｎに対応する。
【００８７】
アドレスフィールドの修正のために、ステップ９６では、変数ｉに値「１」が割り当てられる。
【００８８】
その後、受信されたデータフレームのアドレスフィールドＡＤＤＲ［１・・・Ｎ］のアドレスビットＡＤＤＲ［１］の反転９８が行われる。最下位ビットが先頭にあるアドレスが伝送されるので、ＡＤＤＲ［１］の反転は、アドレス値からの「１」の減算に相当する。
【００８９】
処理における次のステップ１００で、値「１」への反転９８の結果が検査される。値ＡＤＤＲ［１］が「１」ではなく、すなわち、値が「０」である限りにおいて、減算の際に桁あふれが生じない。この場合には、スレーブは、アドレスが今正に修正されたデータパケットを、次のｉ＋１番目のスレーブへとさらに移動させる。スレーブによるさらなる処理は必要ないため、このスレーブは、本方法に対応して、中間フレームシンボルの新たな検出９０を待ち、その間受信されたビットを変更することなくさらに移動させる。
【００９０】
ステップ１００での検査において、ＡＤＤＲ［１］が値「１」を有することが判明した場合には、減算の際に桁あふれが生じる。スレーブは、ステップ１０２において、長さＮのアドレスフィールド全体が既にみられた（ｄｕｒｃｈｌａｕｆｅｎ）かどうか検査する必要がある。そうではない限りにおいて、変数ｉは値「１」分だけ増分される（ステップ１０４）。引き続いて、次に高いビットの反転９８が行われる。
【００９１】
反転されたアドレスビットが「０」となるまで、アドレスフィールドの後続ビットについてループが実行される。桁あふれが生じず、すなわち、全アドレスフィールドが未だにみられていない限りにおいて、スレーブに対して、受信されたデータパケットが当該スレーブのために定められていなかったことがシグナリングされ、このスレーブはステップ９０に戻って、次のデータパケットの可能な処理を続行するために、次に到着する中間フレームシンボルを待つ。しかし、桁あふれが生じ、アドレスフィールドの全ての場所が設定され、すなわち、「１１・・・１」を有する限りにおいて、スレーブに対して、データパケットが当該スレーブのために定められ、処理される必要があることがシグナリングされる。この場合には、ステップ１０２で問い合わせが行われ、それによれば、変数ｉは値２Ｎ−１（最大で提示可能な、Ｎ個のビットから成る値）に相当し、および、アドレスフィールドの全ビットが反転されたのである。アドレスフィールドの評価の結果がステップ１０６であり、このステップ１０６では、受信されたデータパケット３０のフレームがデータフレーム３６であってｉ番目のスレーブのために定められ、このｉ番目のスレーブがデータパケット３０内のこのデータフレーム３６を受信する、ということが確認される。その後、ｉ番目のスレーブによって、メッセージ４２内の命令の評価、および、メッセージ４２のデータの処理が行われる。
【００９２】
フロー図で示されるステップは、例えば、カウンタ、インバータによって、スレーブ、または、スレーブの構成要素としてのコンパレータを用いて行われうる。本方法の示される実施形態において、減数は「１」により設定された。通常では、他の固定値によるアドレスフィールドの修正のための減算または加算の他の実行も可能である。
【００９３】
図５は、ブロック同期型スクランブラ１１０の一実施形態のブロック図を示す。このブロック同期型スクランブラ１１０は、送信加入者としてのマスタ１１４（μＣ）内に配置された第１のｍ系列発生器１１２と、ｎ個のｍ系列発生器１１６と、を含み、その際に、ここでは、ｉ番目のスレーブ１１８（ＡＳＩＣ）内のｉ番目のｎ系列発生器が示される。マスタ１１４と、ｎ番目のスレーブ１１８との間で、ビットストリーム１２２でのデータパケットの符号化伝送１２０が行われる。この場合に、伝送区間１２０は、さらなる加入者を含みうる。さらに、各スレーブにおいて、メッセージが最初にｍ系列発生器１１６を介して複号され、引き続いて、さらなる別の、可能な場合には異なるｍ系列発生器１１２によって新たに符号化されること、すなわち、２つの加入者間の伝送区間１２０がその都度符号化されることも可能である。この場合には、伝送区間１２０はさらなる加入者を含まない。さらに、ビットストリームの選択された部分、典型的にユーザデータのみが廃棄されることも可能である。
【００９４】
既に言及したスペクトル拡散の可能性の他に、ブロック同期型スクランブラ１１０を利用するというオプションが存在する。ブロック同期型スクランブラ１１０の場合、送信加入者、ここではマスタ１１４内データと、受信加入者、ここではｉ番目のスレーブ１１８内のデータと、に対して同時にｍ系列モジュロ２加算が行われ（ｍ−Ｓｅｑｕｅｎｚ−ｍｏｄｕｌｏ−２−ａｄｄｉｅｒｔ）、その後、２による除算の余りが加算される。
【００９５】
通常では、連続的なビットストリームの場合の、送信加入者内および受信加入者内でのブロック同期型スクランブラ１１０による、ｍ系列の同期化の際には、全メッセージに渡る連続エラーが生じる可能性がある。対策を講じるために、本発明の範囲において、中間フレームシンボルによる同期化が利用される。ブロック同期型スクランブラ１１０の一構成において、データパケットのビットストリームがｍ系列に対応しないということが構想される。さらに、ビットストリームのｍ系列モジュロ加算の出力口で、ｍ系列により中間フレームシンボルが生成されないことが可能となりうる。この符号化によって、個別の加入者宛のフレーム、通常では空フレームを符号化することも可能である一方で、他の、場合によっては安価な加入者、またはフレーム長が短い加入者は、スペクトル拡散のための符号化を含まない。さらに、様々な符号化の組み合わせが可能である。
【００９６】
本発明によって、本発明の一実施形態において、環状の直列通信構成２の加入者間のデータ伝送が可能である。この通信構成２では加入者が互いに直列に接続され、データパケット３０、５０、５６、６２、７４は、マスタ４として構成された加入者によって、スレーブ６、８、１０として構成された加入者へと伝達され、データパケット３０、５０、５６、６２、７４は、スレーブ６、８、１０からスレーブ６、８、１０へと伝達される。データパケット３０、５０、５６、６２、７４の内容はアドレス情報を含む。このアドレス情報は、データパケット３０、５０、５６、６２、７４のアドレスフィールド４０、４３内に配置され、アドレス値として形成されうる。本発明の同実施形態において、各スレーブ６、８、１０によって、受信されたデータパケット３０、５０、５６、６２、７４のアドレス値およびアドレス情報が、例えば、固定値分だけ変更される。
【００９７】
その際に、データパケット３０、５０、５６、６２、７４内のアドレスフィールド４０、４３の位置が任意であってもよいということが構想される。その後、スレーブ６、８、１０によって、データパケット３０、５０、５６、６２、７４の修正が行われる。各スレーブ６、８、１０は、データパケット３０、５０、５６、６２、７４内のアドレス値およびアドレス情報を同様に変更し、その際、各スレーブ６、８、１０によって、同一の数学的演算、通常では加算または減算が行われる。さらに、全てのスレーブ６、８、１０は、本発明の実施形態において同一のアドレスを有する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加入者が互いに直列に接続された環状の直列通信構成（２）の前記加入者間のデータ伝送方法であって、
データパケット（３０、５０、５６、６２、７４）が、マスタ（４）として構成された加入者によって、スレーブ（６、８、１０）として構成されたさらなる別の加入者へと伝達され、
前記データパケット（３０、５０、５６、６２、７４）が、スレーブ（６、８、１０）からスレーブ（６、８、１０）へと伝達され、
各スレーブ（６、８、１０）によって、前記データパケット（３０、５０、５６、６２、７４）のアドレス情報が変更される、方法。
【請求項２】
アドレス情報として、受信された前記データパケット（３０、５０、５６、６２、７４）のアドレス値が、各スレーブ（６、８、１０）によって固定値分だけ変更され、例えば加算または減算される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記スレーブ（６、８、１０）は同一の局所アドレスを有し、全スレーブ（６、８、１０）に、通信のための同一のアルゴリズムが保存される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記データパケット（３０、５０、５６、６２、７４）の前記アドレス値の構造が各スレーブ（６、８、１０）により検査され、スレーブ（６、８、１０）によって、前記データパケット（３０、５０、５６、６２、７４）の内容が当該スレーブ（６、８、１０）のために設けられているのかが前記アドレス値の前記構造を用いて検知され、前記データパケット（３０、５０、５６、６２、７４）が自身のために定められたスレーブ（６、８、１０）が、前記アドレス値の桁あふれを生じさせる、請求項２または３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
データパケット（３０、５０、５６、６２、７４）を処理するスレーブ（６、８、１０）によって、前記アドレス値が新たに設定される、請求項２〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
優先制御のためのプロトコルが設けられ、前記プロトコルにより、少なくとも１つのスレーブ（６、８、１０）がデータパケット（３０、５０、５６、６２、７４）を介して前記マスタに対する要求を伝送する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
伝送すべきパケット（３０、５０、５６、６２、７４）のための信号からのクロック情報の回復のために符号化が利用され、前記符号化によりパリティビットが等間隔に前記データフレームに挿入されるため、データパケット（３０、５０、５６、６２、７４）の伝送のためのビットストリームが、固定の時間内に少なくとも１回のエッジ変更を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記データが連続的に伝送され、アドレスフィールド（４０、４３）を有する前記データパケット（３０、５０、５６、６２、７４）は、スレーブ（６、８、１０）のために設けられたユーザデータを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
互いに直列に接続された複数の加入者を有する環状に形成された通信構成であって、
加入者がマスタ（４）として構成され、および、さらなる別の加入者がスレーブ（６、８、１０）として構成され、
前記マスタ（４）は、データパケット（３０、５０、５６、６２、７４）を前記スレーブ（６、８、１０）へと伝達するように構成され、
各スレーブ（６、８、１０）は、前記データパケット（３０、５０、５６、６２、７４）を後続のスレーブ（６、８、１０）へと伝達し、
各スレーブ（６、８、１０）は、受信された前記データパケット（３０、５０、５６、６２、７４）のアドレス情報を変更する、通信構成。
【請求項１０】
各加入者は少なくとも１つの直列インタフェースを有し、前記少なくとも１つの直列インタフェースにより、前記加入者は、直列インタフェースを備える通信構成を介して、前記通信構成の隣接加入者と接続される、請求項９に記載の通信構成。
【請求項１】
加入者が互いに直列に接続された環状の直列通信構成（２）の前記加入者間のデータ伝送方法であって、
データパケット（３０、５０、５６、６２、７４）が、マスタ（４）として構成された加入者によって、スレーブ（６、８、１０）として構成されたさらなる別の加入者へと伝達され、
前記データパケット（３０、５０、５６、６２、７４）が、スレーブ（６、８、１０）からスレーブ（６、８、１０）へと伝達され、
各スレーブ（６、８、１０）によって、前記データパケット（３０、５０、５６、６２、７４）のアドレス情報が変更される、方法。
【請求項２】
アドレス情報として、受信された前記データパケット（３０、５０、５６、６２、７４）のアドレス値が、各スレーブ（６、８、１０）によって固定値分だけ変更され、例えば加算または減算される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記スレーブ（６、８、１０）は同一の局所アドレスを有し、全スレーブ（６、８、１０）に、通信のための同一のアルゴリズムが保存される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記データパケット（３０、５０、５６、６２、７４）の前記アドレス値の構造が各スレーブ（６、８、１０）により検査され、スレーブ（６、８、１０）によって、前記データパケット（３０、５０、５６、６２、７４）の内容が当該スレーブ（６、８、１０）のために設けられているのかが前記アドレス値の前記構造を用いて検知され、前記データパケット（３０、５０、５６、６２、７４）が自身のために定められたスレーブ（６、８、１０）が、前記アドレス値の桁あふれを生じさせる、請求項２または３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
データパケット（３０、５０、５６、６２、７４）を処理するスレーブ（６、８、１０）によって、前記アドレス値が新たに設定される、請求項２〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
優先制御のためのプロトコルが設けられ、前記プロトコルにより、少なくとも１つのスレーブ（６、８、１０）がデータパケット（３０、５０、５６、６２、７４）を介して前記マスタに対する要求を伝送する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
伝送すべきパケット（３０、５０、５６、６２、７４）のための信号からのクロック情報の回復のために符号化が利用され、前記符号化によりパリティビットが等間隔に前記データフレームに挿入されるため、データパケット（３０、５０、５６、６２、７４）の伝送のためのビットストリームが、固定の時間内に少なくとも１回のエッジ変更を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記データが連続的に伝送され、アドレスフィールド（４０、４３）を有する前記データパケット（３０、５０、５６、６２、７４）は、スレーブ（６、８、１０）のために設けられたユーザデータを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
互いに直列に接続された複数の加入者を有する環状に形成された通信構成であって、
加入者がマスタ（４）として構成され、および、さらなる別の加入者がスレーブ（６、８、１０）として構成され、
前記マスタ（４）は、データパケット（３０、５０、５６、６２、７４）を前記スレーブ（６、８、１０）へと伝達するように構成され、
各スレーブ（６、８、１０）は、前記データパケット（３０、５０、５６、６２、７４）を後続のスレーブ（６、８、１０）へと伝達し、
各スレーブ（６、８、１０）は、受信された前記データパケット（３０、５０、５６、６２、７４）のアドレス情報を変更する、通信構成。
【請求項１０】
各加入者は少なくとも１つの直列インタフェースを有し、前記少なくとも１つの直列インタフェースにより、前記加入者は、直列インタフェースを備える通信構成を介して、前記通信構成の隣接加入者と接続される、請求項９に記載の通信構成。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−７５１０３（Ｐ２０１２−７５１０３Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０８６２５（Ｐ２０１１−２０８６２５）
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（５０１１２５２３１）ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (329)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（５０１１２５２３１）ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (329)
【Ｆターム（参考）】
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