(57)【要約】      （修正有）【課題】供給電圧やバス上の参加要素の数等が可変でさっても、アドレス指定可能な参加要素に対しアドレスを割り当てることを保証する。【解決手段】制御部１１２とバス１１４と該バスに接続されるアドレス指定可能な複数の参加要素１１６とを有するバスシステム１１０において該参加要素それぞれをアドレス指定する方法であって、ａ）少なくとも第１の数（Ｎ１）個の参加要素を事前選択するステップと、ｂ）事前選択された参加要素から第２の数（Ｎ２）の参加要素を選択するステップと、ｃ）それらに１つもしくは複数のアドレスを割り当てるステップと、ステップａ）からｃ）までを繰り返すステップと、を有し、選択および事前選択が、電流源ＣＳ１、ＣＳ２と、特定の閾値と、測定誤差とに基づいて行われる。バスシステム１１０およびアドレス指定可能なデバイス１１６もクレームされる。【選択図】図６
2014078226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御部（１１２）と該制御部に接続されるバス（１１４）と該バス（１１４）に接続されるアドレス指定可能な複数の参加要素（１１６．ｉ）とを有するバスシステム（１１０）において該アドレス指定可能な参加要素（１１６．ｉ）それぞれをアドレス指定する方法であって、
ａ）少なくとも第１の数（Ｎ１）個のアドレス指定可能な参加要素（１１６．ｉ）を事前選択するステップであって、
−未だアドレス指定されていないアドレス指定可能な参加要素（１１６．ｉ）のそれぞれが制御部（１１２）に向かってバス（１１４）を流れる事前選択電流（Ｉ２）を供給するサブステップと、
−各参加要素（１１６．ｉ）がバス（１１４）を流れる事前選択電流（Ｉ２）を測定するサブステップと、
−第１の閾値（Ｔ１）よりも小さい事前選択電流（Ｉ２）を測定した参加要素（１１６．ｉ）を事前選択するサブステップと、
を有する事前選択するステップと、
ｂ）事前選択された参加要素（１１６．ｉ）から少なくとも１以上の第２の数（Ｎ２）のアドレス指定可能な参加要素（１１６．ｉ）を選択するステップであって、
−事前選択された参加要素（１１６．ｉ）のそれぞれが制御部（１１２）に向かってバス（１１４）を流れる選択電流（Ｉ３）を供給するサブステップと、
−事前選択された参加要素（１１６．ｉ）がバス（１１４）を流れる選択電流（Ｉ３）を測定するサブステップと、
−少なくとも、第１の閾値（Ｔ１）と異なる第２の閾値（Ｔ２）に基づいて、第２の数（Ｎ２）の参加要素（１１６．ｉ）を選択するサブステップと、
を有する選択するステップと、
ｃ）ステップｂ）において選択された各参加要素（１１６．ｉ）に第２の数（Ｎ２）個のアドレスを割り当てるステップと、
ｄ）既にアドレス指定された参加要素（１１６．ｉ）を除外してステップａ）からｃ）までを、アドレス指定可能な参加要素（１１６．ｉ）の全てがアドレス指定されるまで、繰り返すステップと、
を有し、
供給電圧（ＶＤＤ）から実質的に独立した電流を供給する第１の電流源（ＣＳ１）が、アドレス指定可能な各参加要素（１１６．ｉ）によって供される事前選択電流（Ｉ２）を生成することを特徴とする。
【請求項２】
第１の閾値（Ｔ１）は、事前選択電流（Ｉ２）の関数および予め定めた最大値（Ｅｍａｘ）の関数により選ばれ、
第２の閾値（Ｔ２）は、選択電流（Ｉ３）の関数および予め定めた最大値（Ｅｍａｘ）の関数により選ばれる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
−事前選択電流（Ｉ２）は、第１の最小値（Ｉ２ｍｉｎ）から第１の最大値（Ｉ２ｍａｘ）の間の範囲に含まれ、
−アドレス指定可能な各参加要素（１１６．ｉ）における選択電流（Ｉ３）は、供給電圧（ＶＤＤ）から実質的に独立し第２の最小値（Ｉ３ｍｉｎ）から第２の最大値（Ｉ３ｍａｘ）の間の範囲に含まれる選択電流を供給する第２の電流源（ＣＳ２）により生成され、
−事前選択電流および選択電流（Ｉ２、Ｉ３）は、アドレス指定可能な各参加要素（１１６．ｉ）が、第２の最小値（Ｉ３ｍｉｎ）の半分よりも小さな予め定めた最大誤差（Ｅｍａｘ）よりも小さい測定誤差で測定し、
−第１の閾値（Ｔ１）は、式（（Ｎ２−１）×Ｉ２ｍａｘ＋Ｅｍａｘ）で計算される値よりも大きく、
−ステップｂ）における、事前選択された参加要素から少なくとも１つの参加要素を選択することは、予め定めた最大誤差（Ｅｍａｘ）よりも大きくかつ式（Ｉ３ｍｉｎ−Ｅｍａｘ）によって計算される値よりも小さな第２の閾値（Ｔ２）よりも小さい選択電流（Ｉ３）を測定した参加要素を選択することによって行われる、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
第１の閾値（Ｔ１）は式（Ｎ２×Ｉ２ｍａｘ＋Ｅｍａｘ）で計算される値よりも小さい、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
第２の数（Ｎ２）は、１である、請求項１から４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
−最大測定誤差（Ｅｍａｘ）は０．５０ミリアンペア以下であり、
−事前選択電流（Ｉ２）は、０．４１ミリアンペア（Ｉ２ｍｉｎ）から０．４９ミリアンペア（Ｉ２ｍａｘ）の間の範囲に含まれ、
−第１の閾値（Ｔ１）は、０．５０ミリアンペアよりも大きく、かつ、０．９９ミリアンペアよりも小さく、
−選択電流（Ｉ３）は、１．８５ミリアンペア（Ｉ３ｍｉｎ）から２．２５ミリアンペア（Ｉ３ｍａｘ）の間の範囲に含まれ、
−第２の閾値（Ｔ２）は、０．５０ミリアンペアよりも大きく、かつ、１．３５ミリアンペアよりも小さい、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
−第２の数（Ｎ２）は、２以上であり、
−ステップｂ）における選択が、（１×Ｉ３ｍａｘ＋Ｅｍａｘ）から（２×Ｉ３ｍｉｎ−Ｅｍａｘ）までの間の範囲の値に定められる第３の閾値（Ｔ３）にさらに基づいて行われ、かつ、ステップｂ）が、第２の閾値（Ｔ２）よりも高くかつ第３の閾値（Ｔ３）よりも低い選択電流（Ｉ３）を測定した参加要素を事前選択された参加要素のうちから第２の参加要素として選択することを含み、
−ステップｃ）における、上記２つの選択された参加要素それぞれに対する第２の数（Ｎ２）個のアドレスの割り当ては、少なくとも第１および第２のアドレスを含んだ単一のメッセージにより行われ、第１の選択された参加要素が第１のアドレスを受け容れ、第２の選択された参加要素が第２のアドレスを受け容れる、請求項１から４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
−数（Ｎ２）は２であり、
−最大測定誤差（Ｅｍａｘ）は０．５０ミリアンペア以下であり、
−事前選択電流（Ｉ２）は０．４１ミリアンペア（Ｉ２ｍｉｎ）から０．４９ミリアンペア（Ｉ２ｍａｘ）までの間の範囲に含まれ、
−第１の閾値（Ｔ１）は０．９９ミリアンペアよりも大きくかつ１．４８ミリアンペアよりも小さく、
−選択電流（Ｉ３）は１．８５ミリアンペア（Ｉ３ｍｉｎ）から２．２５ミリアンペア（Ｉ３ｍａｘ）までの間の範囲に含まれ、
−第２の閾値（Ｔ２）は０．５０ミリアンペアよりも大きくかつ１．３５ミリアンペアよりも小さく、
−第３の閾値（Ｔ３）は２．７５ミリアンペアよりも大きくかつ３．２０ミリアンペアよりも小さい、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
−第２の数（Ｎ２）は、３以上であり、
−ステップｂ）における選択が、（２×Ｉ３ｍａｘ＋Ｅｍａｘ）から（３×Ｉ３ｍｉｎ−Ｅｍａｘ）までの間の範囲の値に定められる第４の閾値（Ｔ４）にさらに基づいて行われ、ステップｂ）が、第３の閾値（Ｔ３）よりも高くかつ第４の閾値（Ｔ４）よりも低い選択電流（Ｉ３）を測定した参加要素を事前選択された参加要素のうちから第３の参加要素として選択することを含み、
−メッセージには、さらに第３のアドレスが含まれ、第３の選択された参加要素が第３のアドレスを格納する、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
−第２の数（Ｎ２）は３と等しく、
−最大測定誤差（Ｅｍａｘ）は０．５０ミリアンペア以下であり、
−事前選択電流（Ｉ２）は０．４１ミリアンペア（Ｉ２ｍｉｎ）から０．４９ミリアンペア（Ｉ２ｍａｘ）までの間の範囲に含まれ、
−第１の閾値（Ｔ１）は１．４８ミリアンペアよりも大きくかつ１．９７ミリアンペアよりも小さく、
−選択電流（Ｉ３）は１．８５ミリアンペア（Ｉ３ｍｉｎ）から２．２５ミリアンペア（Ｉ３ｍａｘ）までの間の範囲に含まれ、
−第２の閾値（Ｔ２）は０．５０ミリアンペアよりも大きくかつ１．３５ミリアンペアよりも小さく、
−第３の閾値（Ｔ３）は２．７５ミリアンペアよりも大きくかつ３．２０ミリアンペアよりも小さく、
−第４の閾値（Ｔ４）は５．００ミリアンペアよりも大きくかつ５．０５ミリアンペアよりも小さい、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
−アドレス指定不可能な少なくとも１個の参加要素がバス（１１４）に接続され、当該参加要素がバス（１１４）に自己消費電流（Ｉ１）を供給し、
−未だアドレス指定されていないアドレス指定可能な各参加要素（１１６）が、ステップａ）における事前選択電流（Ｉ２）の供給の前に、バス（１１４）を流れる自己消費電流（Ｉ１）を測定し、ステップｂ）における第１の閾値（Ｔ１）と事前選択電流との比較に先だって、測定した事前選択電流（Ｉ２）から測定した自己消費電流（Ｉ１）を差し引き、
−事前選択された各参加要素が、選択電流と少なくとも第２の閾値（Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）との比較に先立って、測定した選択電流（Ｉ３）から測定した自己消費電流（Ｉ１）を差し引く、請求項１から１０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１２】
制御部（１１２）と該制御部（１１２）に接続されるバス（１１４）と該バス（１１４）に接続されるアドレス指定可能な複数の参加要素（１１６）とを有するバスシステムであって、制御部（１１２）およびアドレス指定可能な参加要素（１１６）が共に請求項１から１１のいずれか１つに記載の方法を実行し、アドレス指定可能な各参加要素（１１６）が、供給電圧（ＶＤＤ）から実質的に独立した事前選択電流（Ｉ２）を供する電流源（ＣＳ１）を備える、バスシステム。
【請求項１３】
−第２の数（Ｎ２）は、２以上であり、
−制御部（１１２）は、少なくとも第１のアドレスおよび第２のアドレスを含んだ単一のメッセージを供し、
−アドレス指定可能な参加要素（１１６）が、測定した選択電流（Ｉ３）を少なくとも第２の閾値（Ｔ２）および第３の閾値（Ｔ３）と比較し、測定した選択電流（Ｉ３）が第２の閾値（Ｔ２）よりも小さい場合には第１のアドレスを受け容れ、測定した選択電流（Ｉ３）が第２の閾値（Ｔ２）よりも大きくかつ第３の閾値（Ｔ３）よりも小さい場合には第２のアドレスを受け容れる、請求項１２に記載のバスシステム（１１０）。
【請求項１４】
さらに、バス（１１４）に接続されてバス（１１４）に自己消費電流（Ｉ１）を供給するアドレス指定不可能な少なくとも１つの参加要素を有し、
−アドレス指定可能な各参加要素（１１６）は、バスに事前選択電流（Ｉ２）を供給する前に、バス（１１４）を流れる自己消費電流（Ｉ１）を測定し、第１の閾値（Ｔ１）と事前選択電流との比較に先立って、測定した事前選択電流（Ｉ２）から測定した自己消費電流（Ｉ１）を差し引き、
−事前選択された各参加要素（１１６）は、選択電流（Ｉ３）と少なくとも第２の閾値（Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）との比較に先立って、測定した選択電流（Ｉ３）から測定した自己消費電流（Ｉ１）を差し引く、請求項１２または１３に記載のバスシステム（１１０）。
【請求項１５】
バス（１１４）の第１の端部は、制御部（１１２）の第１のピンに接続され、第１の端部とは反対のバス（１１４）の第２の端部は、制御部（１１２）の第１のピンと異なる第２のピンに接続され、制御部（１１２）がさらに、第１のピンに接続されたアドレス指定可能な参加要素（１１６）をアドレス指定し、その後に、未だアドレス指定されていないアドレス指定可能な参加要素を第２のピンを介してアドレス指定する、請求項１２から１４のいずれか１つに記載のバスシステム。
【請求項１６】
請求項１２から１５のいずれか１つに記載のバスシステムで使用される、アドレス指定可能なデバイス（１１６）であって、請求項１から１１のいずれか１つに記載の方法の少なくとも一部を実行し、供給電圧（ＶＤＤ）から実質的に独立した事前選択電流（Ｉ２）を供する第１の電流源（ＣＳ１）を備える、アドレス指定可能なデバイス（１１６）。
【請求項１７】
さらに、測定した選択電流（Ｉ３）を少なくとも第２の閾値（Ｔ２）および第３の閾値（Ｔ３）と比較し、測定した選択電流（Ｉ３）が第２の閾値（Ｔ２）よりも小さい場合には第１のアドレスを受け容れ、測定した選択電流（Ｉ３）が第２の閾値（Ｔ２）よりも大きくかつ第３の閾値（Ｔ３）よりも小さい場合には第２のアドレスを受け容れる、請求項１６に記載のアドレス指定可能なデバイス（１１６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御部、当該制御部に接続されたバス、当該バスに接続されたアドレス指定可能な複数の参加要素(participants)を有するバスシステムの分野に関し、特に、当該バスシステムの参加要素をアドレス指定する方法、そのようなバスシステム、そのような参加要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線の複雑さを最小限にとどめるため、例えば車両(vehicle)では、通例、制御用ユニットのほか、個々の参加要素のアクチュエータデバイスのための駆動用ユニットが接続されているバスを介してアクチュエータデバイスを駆動するための制御信号が伝送される。バスシステムには、例えば、車両用空気調和機、窓の昇降機、車両のフロントシートのアクチュエータ装置が組み込まれる。制御用ユニットが選択的に１つあるいは複数のアクチュエータを駆動可能にするため、アクチュエータにはアドレスが割り当てられている。
【０００３】
旧型のシステムにおいては、参加要素の接続がなされた後、プログラミングによってアドレスが保持され、ディジーチェーン、プラグもしくはＰＩＮコーディングを介して、または、参加要素の順次的な接続およびアドレスアロケーションによってアドレスが割り当てられていたという点で、アドレスは参加要素に割り当てられていた。
【０００４】
車両を製造する際のプログラミングは比較的容易い。だが、参加要素の端から端まで、つまり、アクチュエータデバイスと駆動用ユニットの組み合わせが例えば修理業者において交換される場合、プログラミングはより複雑になる。また、物流に関し、定められた配置の順序を順守する必要がある。このことは、サービスの不便をもたらすものであり、予めプログラムされた（予めアドレス指定された）コンポーネントを供給することを要求する。このことは、自動車産業界で用いられる「同一部品の原則」("identical-part principle")に背くものである。プラグコーディング(plug coding)は、機械に関する支出のためにコスト高であり、格納されたアドレス(stored address)やピンコーディング(pin coding)に関していえば、物流が複雑化する。なぜならこの場合、同一の部品はもはや存在せず、これら部品は容易に置換可能ではないからである。ディジーチェーンの場合、参加要素とのバス接続を逐次的に切り離すためのスイッチを用いることで、バスシステムの参加要素の自己アドレス指定が可能である。この場合の欠点は、とりわけ、アクティブな状態のコンポーネントを介してバスラインを電気的に切断することと、数多くの参加要素を有するバスシステムが大きなスペースを必要とする点である。
【０００５】
バスシステムでの自動アドレス割り当て(automated address allocation)の方法は、当該分野において周知である。例えば、米国特許第６３９７２８０号(US6397280B1)明細書に記載のような第１グループのバスシステムは、回路ブレーカ（スイッチ）を用いてチェーンの一部を、（「制御用ユニット」("control unit")とも称される）マスターから切り離す。そうすることで、マスターは、スタートアップにおいて（「参加要素」("participant")とも称される）第１のスレーブのみを「見る」。そして、マスターは第１のアドレスを割り当てる。その後第１のスレーブがそのスイッチを切ると、マスターは第２のスレーブを「見る」。その後も同様である。このようにすることで、バス上の各スレーブは、マスターに最も近いものからユニークなアドレスを割り当てられることができるようになる。
【０００６】
第２グループのバスシステムは、電流検出(sensing currents)の原理を用いる。そのようなバスシステムでは、マスターから最も遠いスレーブから順々に各スレーブにアドレスが割り当てられる。
【０００７】
米国特許第７０９１８７６号(US7091876B2)明細書はそのようなバスシステムを開示する。（本願図１は、米国特許７０９１８７６号の図１および図７の複製を示す。）以下当該バスシステムの機能について詳細に説明する。この説明は、本発明の理解に役立つものである。図１は、シリアルバスシステム１０（例えば、ＬＩＮ−バス）の構成を示す図である。バスシステム１０は制御部１２（マスタ）を有し、これにバス１４が接続される。バス１４に沿って（以下一般化して１６．ｉと記す）複数のアドレス指定可能な参加要素（スレーブ）１６．１、１６．２、…、１６．ｎ−１、１６．ｎが、バス１４に接続される。全ての参加要素１６．ｉおよび制御部１２は、電源電圧ＶＤＤおよびグランド電圧ＧＮＤと接続され、任意的に当該電位をバス１４へ供給することができる。制御部１２は、符号１８として、バス１４へ制御およびアドレス指定信号を送り、かつ／または、バス１４を介して参加要素１６．ｉからの信号を受け取る制御回路を有する。制御回路１８は、スイッチ２２を駆動させ、スイッチ２２を用いてバス１４を制御部１２を介してグランドＧＮＤと接続することができる。ＶＤＤとバス１４の間には、プルアップ抵抗２４(pull-up resistor)が配置される。図１のバスシステム１０の全ての参加要素１６．ｉは、ディテクタ２８(detector)および制御回路３０と接続されるアドレス指定ロジック(addressing logic)を備える。制御回路３０は、バス１４と接続され、ディテクタ２８は、バス１４内に配されたシャント抵抗３２(shunt resistor)を介し、当該参加要素に関わるエリアにおけるバス１４を流れる電流を、増幅器３４(amplifier)により増幅される電圧降下として計測する。参加要素１６．ｉの接続点３６に関わるエリアにおけるバス１４を流れる電流を計測するような位置にディテクタ２８を配置するようなディテクタ２８の変形例も存在する。制御回路３０は、各参加要素１６．ｉのスイッチ３８も制御する一方、各参加要素１６．ｉのスイッチ４０、４２については参加要素のアドレス指定ロジック２６が制御する。スイッチ３８は、随意的にバス１４をグランドＧＮＤと接続する一方、スイッチ４０はプルアップ抵抗４４を介してバス１４をＶＤＤに上げ、スイッチ４２が、参加要素１６．ｉを識別するのに必要な識別電流(identifying current)をバス１４へ流す電流源４６とバス１４とを接続させる。ＶＤＤ電位が安定ならば、電流源４６の代わりに（図示しない）第２のプルアップ抵抗を配置してもよい。本携形態においては、参加要素１６．ｉは、参加要素１６．ｉそれぞれに属する作動部材４８(actuating member)を駆動する。これら作動部材４８はインタフェース５０を介し関係する参加要素１６．ｉの制御回路３０と接続される。プルアップ抵抗およびスイッチ４０により、（閉状態において）バス１４は各参加要素に関するエリアにおいてＶＤＤ電位になる。スイッチ４０が閉じられると静消費電流（自己消費電流）ＩＲｉ(quiescent current)がバス１４に流れる。バス１４がプルアップ抵抗４４を介してＶＤＤと接続されることにより、なかんずく、バス１４の耐干渉性が生まれる。これは、ここで論じている類のバス用途でよく知られている。完全を期すため言及しておくが、制御部１２および参加要素１６の全ての接続線は、先述のスイッチのため逆極性保護ダイオード(inverse-polarity protection diodes)を有する。しかしながら、参加要素１６．ｉのスイッチ３８といった構成は後述する自動アドレス指定プロセスにとって重要ではない。図１に参加要素１６．ｉをアドレス指定する際の初期の状況(initial situation)が示される。制御部１２のスイッチ２２および参加要素１６．ｉのスイッチ４０は閉じられており、参加要素１６．ｉのスイッチ３８は常に開放されている。この状況において、図において区別可能とすべく１６．１、１６．２、１６．ｎ−１、１６．ｎ（ｎは参加要素の総数）として示される参加要素１６．ｉは、自己消費電流ＩＲ１、…、ＩＲｎを流す。注記するが、アドレス指定プロセスの間、自己消費電流を流すことは絶対的に必要なことがらではない。もし自己消費電流が流れないなら、単に制御部１２のスイッチ２２がアドレス指定プロセスの初期に閉じられ、一方で制御部１２および参加要素１６．ｉの全てのスイッチが開放される。自己消費電流が流れると、異なる大きさの電流がバス１４を通って個々の参加要素１６．ｉのレベルを流れ、当該電流がディテクタ２８により検知される。自己消費電流は、参加要素１６．ｉの接続点から制御部１２に向かって流れ、ＧＮＤへ流れ去る。（制御部１２からバス１４を見たときの）接続点３６の後方にあるディテクタ２８の配置により、制御部１２から見て最も離れた位置でバス１４と接続される参加要素１６．ｎのディテクタ２８は、一切の自己消費電流を検知せず、参加要素１６．ｎ−１のディテクタ２８が自己消費電流ＩＲｎを検知し、参加要素１６．２のディテクタ２８が、参加要素１６．３（不図示）から１６．ｎまでの自己消費電流ＩＲ３からＩＲｎまでの和に等しい自己消費電流を検知し、最終的に参加要素１６．１のディテクタ２８が自己消費電流ＩＲ２からＩＲｎまでの和に等しい自己消費電流を検知する。このフェーズにおいて参加要素１６．１から１６．ｎで検知された電流は、それぞれアドレス指定ロジック２６に保存される。所定の期間の後、それまでに（未だ）アドレス指定されていない参加要素１６は、そのスイッチ４２を閉じる。アドレス指定電流ＩＡ１からＩＡｎの供給と関連して上述したように、アドレス指定電流ＩＡ１からＩＡｎが流れた後、大きさの異なる電流が、バス１４の個々の§に生じる。この電流がディテクタ２８により検知される。最後の参加要素１６．ｎのディテクタ２８は別として、他の全ての参加要素１６．１から１６．ｎ−１は、このとき、バス１４上の電流を検知する。この電流は、先に計測しアドレス指定ロジック２６に保存された値よりも識別電流(identifying current)の大きさ分だけ上回っている（全ての参加要素について識別電流の大きさは同じである。）。換言すれば、参加要素１６．ｎは識別可能である。もし、次のステップにおいて制御部１２がバス１４にアドレス指定信号を送れば、この信号は、参加要素１６．ｎのみに受け取られ、当該参加要素のアドレス指定ロジック２６に収容される。このようにしてアドレス指定される参加要素１６．ｎは次以降のアドレス指定プロセスには参加しない。既に説明したように、アドレス指定プロセスは自己消費電流の計測を必要としない。よって、参加要素１６のアドレス指定ロジック２６には、識別電流の供給が始まる際に電流値は一切保持されていない。識別電流が供給されるという事実に反し、第１のアドレス指定周期(first addressing cycle)の間にアドレス指定される参加要素は、一切の電流の流れを検知することなしにそのディテクタ２８により識別可能である。（バス１４を制御部１２から見たときの）接続点３６の手前で各参加要素１６における電流検出を実施した場合、あるアドレス指定周期において識別されるべき参加要素の識別は、識別電流に等しい電流を検知している参加要素の当該ディテクタにより達成される一方、他の参加要素では、識別電流の少なくとも２倍の大きさの電流が検出される。このようにして、参加要素を識別することができる。これまでは、ある参加要素の識別のあとで制御部１２がバス１４にアドレス指定信号を送る場合について、自動アドレス指定プロセスの第１のアドレス指定周期について説明してきた。あるいは、上記したような識別に先だって、バスにアドレス指定信号を送り、全ての参加要素１６．ｉのアドレス指定ロジック２６がそれを保持することも可能である。その場合、識別された参加要素のみが、先に受け取ったアドレス指定信号を自身のアドレスとして受け容れ、他方、その他の参加要素のアドレス指定ロジック２６ではそのアドレス指定信号は削除される。第１のアドレス指定周期が完了した後では、アドレス指定を受けた惨禍要素１６．ｎはその後のプロセスに参加しない。つまり、参加要素１６．ｎのスイッチ４２は開放されたままになる。上述した方法では、参加要素１６．ｎ−１を識別してアドレス指定することができる。上記のプロセスは、１つずつ、全ての参加要素が識別されるまで継続される。
【０００８】
米国特許第７０９１８７６号明細書(US7091876B2)は、第２のバスシステム形態を開示する。当該形態は、図１に示すバスシステムの構成と同じであり、ここでのアドレス指定プロセスは、バス１４を流れる電流が予め定めた最大値を超えないことを考慮している。例えば、この境界条件はＬＩＮ−バス用途(LIN-bus applications)に存在する。この代替プロセスによるアドレス指定での初期の状況は、図１に示したとおりである。全ての参加要素１６．ｉが自身の自己消費電流を供給する。第１のフェーズにおいては、各参加要素１６．ｉが、それぞれバス１４を流れる電流を検知する。もし少なくとも１つの参加要素が検出した電流が予め定めた閾値を超えるなら、当該事実をもって、そのときまでにアドレス指定されなかった参加要素が、バス１４を制御部１２から見てその参加要素よりも背後に存在することによると認識され、当該参加要素、および、当該参加要素と制御部１２との間でバス１４と接続される全ての参加要素がその後のアドレス指定プロセスに参加しなくなる。図１に示す、参加要素１６．２が閾値を超える電流をバス１４にて検出したとする。したがって、参加要素１６．１および１６．２は、後に続く識別電流の供給に参加せず、参加要素１６．３（不図示）から１６．ｎからの識別電流が供給される。識別電流を供給しているこの参加要素グループ内における識別は、上記と同様に行われる。その場合、第１のアドレス指定周期において参加要素１６．ｎが識別され当該参加要素にアドレスを割り当てることができる。次の識別周期の間、参加要素１６．ｎのスイッチ４２は常時開放されたままになる。再び、次の識別周期の開始期において、それまでに（未だ）アドレス指定を受けていない全ての参加要素１６．１〜１６．ｎ−１は、自身の自己消費電流を供給する。このアドレス指定フェーズの間でも参加要素１６．２が閾値を超える電流を検出すると仮定するなら、第１のアドレス指定周期と関連して先に述べたように、参加要素１６．２および１６．１は、第２のアドレス指定周期における後のアドレス指定プロセスに参加しない。上述したのと同様にして第２の周期における識別およびアドレス指定が行われ、参加要素１６．ｎ−１の識別および／またはアドレス指定がなされる。上述のプロセスは、自己消費電流が供給されているときに参加要素１６．２が閾値を超える電流値を検出しなくなるような状況が生じるまで継続される。もしそのような状況がアドレス指定プロセスにおいて初めて生じたなら、全ての参加要素が自身の自己消費電流を供給するときに参加要素１６．２の代わりに参加要素１６．１がなお閾値を超えた電流を検出する。次に、参加要素１６．２は、制御部１２からバス１４を見た場合の参加要素１６の後方においてバス１４と接続される参加要素と同じようにして識別およびアドレス指定の周期に参加する。だが、参加要素１６．１は、このプロセス高低には参加しない。
【０００９】
米国特許第７０９１８７６号明細書(US7091876B2)は、第３のバスシステムの形態についても開示する。当該形態も図１に示したバスシステム１０の構成に類似するが、該形態においては、アドレス指定可能な参加要素の他に、アドレス指定不可能な参加要素もバスに接続されている。それらのデバイスは既に固定のアドレスを備えており、上述のアドレス指定周期に参加することはない。だが、それらは自己消費電流をバスに供給することができる。これが先ず計測される。
【００１０】
米国特許第７０９１８７６号明細書(US7091876B2)に記載されたバスシステムの不利点は、各スレーブが正しく１つのアドレスで指定されることを保証できるような適切な閾値を見つけることが困難であり、時として不可能でさえあることである。これは、自動車環境に特にあてはまることである。自動車環境では複数の業者からのデバイスが使用され、（例えば、プロセスの変動(process variations)や供給電圧の変動(varying supply voltage)のために）デバイスのパラメータが著しく変化することがあり、（例えば、販売後のサービスの際に）複数のデバイスを製造した後で変更することもあるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第６３９７２８０号明細書
【特許文献２】米国特許第７０９１８７６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の実施形態は、バスシステムにおいてアドレス指定可能な各参加要素(addressable participants)をアドレス指定する方法の改善を目的とする。
【００１３】
特に、本発明の実施形態は、供給電圧やバス上の参加要素の数等が可変であるような条件下においても、バスシステムにおいてアドレス指定可能なありとあらゆる参加要素に対しアドレスを割り当てることを保証できる堅牢な方法を提供することを目的とする。
【００１４】
上記の目的は、本発明の実施形態による方法、バスシステム、および、デバイスにより達成される。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第１の態様により、制御部と該制御部に接続されるバスと該バスに接続されるアドレス指定可能な複数の参加要素とを有するバスシステムにおいて該アドレス指定可能な参加要素それぞれをアドレス指定する方法が提供される。当該方法は、
ａ）少なくとも第１の数であるＮ１個のアドレス指定可能な参加要素を事前選択するステップであって、
それまでに（未だ）アドレス指定されていないアドレス指定可能な参加要素のそれぞれが制御部に向かってバスを流れる事前選択電流を供給するサブステップと、
各参加要素がバスを流れる事前選択電流を測定するサブステップと、
第１の閾値Ｔ１よりも小さい事前選択電流を測定した参加要素を事前選択するサブステップと、
を有する事前選択するステップと、
ｂ）事前選択された参加要素から少なくとも１以上の第２の数のアドレス指定可能な参加要素を選択するステップであって、
事前選択された参加要素のそれぞれが制御部に向かってバスを流れる選択電流を供給するサブステップと、
事前選択された参加要素がバスを流れる選択電流を測定するサブステップと、
少なくとも、第１の閾値Ｔ１と異なる第２の閾値Ｔ２に基づいて、第２の数の参加要素を選択するサブステップと、
を有する選択するステップと、
ｃ）ステップｂ）において選択された各参加要素に第２の数であるＮ２個のアドレスを割り当てるステップと、
ｄ）既にアドレス指定された参加要素を除外してステップａ）からｃ）までを、アドレス指定可能な参加要素の全てがアドレス指定されるまで、繰り返すステップと、
を有し、
供給電圧から実質的に独立した電流を供給する第１の電流源が、アドレス指定可能な各参加要素によって供される事前選択電流を生成することを特徴とする。
【００１６】
従来技術におけるプルアップ抵抗によるものに比べたときの、本発明の実施形態による、電流源が事前選択電流を供給することの有利点は、アドレス指定可能な各スレーブに正しく１つのアドレスが割り当てられることが保証され、２つのスレーブに１つのアドレスが割り当てられたり、アドレスが１つも割り当てられなかったりといったことが回避される点にある。このようにして、堅牢なアドレス割り当て方法が提供される。
【００１７】
上記有利点が可能になる理由は、他のデバイスを流れる電流によって既に形成されているコモンモード電圧と同様に（従来技術で用いられるような）プルアップ抵抗によって提供される電流が供給電圧に依存するのに対し、供給電圧に関係なく、電流源が提供する電流のトレランスは、容易に狭いマージン（例えばプラスマイナス１０パーセント(±10%)）に制限可能であるからである。プルアップ提供により提供される電流ではその大きなトレランス（例えば、実地ではプラスマイナス５０パーセント(±50%)よりも大きい）のために、事前選択されるスレーブの数を予測することは非常に困難であり、実質上、例えば２デバイスから８デバイスまで変化することがある。多数の（例えば８個の）デバイスが事前選択されると、実際、最後の選択するステップにおいて大きな選択電流がなられることになり、この場合、コモンモード電圧が高くなることで測定誤差が大きくなる。この問題は従来技術においても触れられているが満足のいく解決策は出されておらず、事前選択されるデバイスの数を限定させるべく第１の閾値Ｔ１をファインチューニングするだけでは、変動が激しいため、堅牢なアドレス割り当てを行うことができない。また、第１の閾値を非常に小さな値にすると一切の参加要素を事前選択することができなくなることもある。
【００１８】
本発明の実施形態の有利点は、電流源から供される電流が高度に予測可能な値を有する点にある。これにより回路試験(circuit testing)が簡単化され、マスターが、バス上のこれまでにアドレス指定されていない参加要素の数を推定することが可能になる。後者は、所謂「グループアドレス指定（グループアドレッシング）」("group addressing")の場合に重要になる可能性がある。つまり、反復（イタレーション）(iteration)毎に２つ以上のデバイスをアドレス指定する場合、特に、最後のイタレーションで事前選択する際にＮ２個未満のデバイスがアドレス未指定の状態で残った場合、マスターは、該最後のイテレーションにおいてＮ２個未満のアドレスを、確信を持って送ることができるようになるからである。
【００１９】
本発明の実施形態の有利点は、事前選択電流および選択電流の両方を電流源から供給する点にあり、これにより、閾値を簡単な数式で計算することができるようになる。そうすることで、（例えば、製造段階での）閾値のファインチューニングを逃れることができるようになる。これらの閾値を設計で決定することができる。
【００２０】
第２の閾値を第１の閾値と異ならせることによって、閾値を目的に特化して（例えば、最適化して）選択することができるようになることも、有利点である。例えば、第１の閾値を事前選択することのために特化して選択し、かつ第２の閾値を実際の選択することのために特化して選択することができる。
【００２１】
注記するが、Ｎ１の値は設計パラメータではない。該値は、電流源の値、第１の閾値、および、最大誤差に従う。当業者にとっては明白なことがらだが、Ｎ１の値は、可能な限り低いことが好ましく、かつ、Ｎ２の値に等しいかより大きい必要がある。
【００２２】
本発明による方法の実施形態においては：
事前選択電流は、第１の最小値から第１の最大値の間の範囲に含まれ；
アドレス指定可能な各参加要素における選択電流は、供給電圧から実質的に独立し第２の最小値Ｉ３ｍｉｎから第２の最大値Ｉ３ｍａｘの間の範囲に含まれる選択電流を供給する第２の電流源により生成され；
事前選択電流および選択電流は、アドレス指定可能な各参加要素が、第２の最小値Ｉ３ｍｉｎの半分よりも小さな予め定めた最大誤差Ｅｍａｘよりも小さい測定誤差で測定し；
第１の閾値Ｔ１は、式（（Ｎ２−１）×Ｉ２ｍａｘ＋Ｅｍａｘ）で計算される値よりも大きく；そして、
ステップｂ）における、事前選択された参加要素から少なくとも１つの参加要素を選択することは、予め定めた最大誤差Ｅｍａｘよりも大きくかつ式（Ｉ３ｍｉｎ−Ｅｍａｘ）によって計算される値よりも小さな第２の閾値Ｔ２よりも小さい選択電流を測定した参加要素を選択することによって行われる。
【００２３】
第１の閾値Ｔ１および第２の閾値Ｔ２を上述の式を用いて選択することにより、事前選択により少なくともＮ２個のデバイスが選ばれ（残された選択可能なデバイスがＮ２個よりも少ないため、最後のイタレーションではＮ２個よりも少ないデバイスが選択される可能性がある。）、さらに、選択により正にＮ２個のデバイスが選択される（最後のイタレーションを除く。）ことが保証される。そうすることで、バス上のアドレス指定可能な各参加要素に正しく１つのアドレスが割り当てられる。
【００２４】
有利点の一つとして、第１および第２の閾値を、電流源の最小値および／または最大値で、さらに、測定回路の精度で表現することができる、という点がある。これにより、意図的に適正なアドレス指定および割り当てを各スレーブに対し行うことが保証され、様々なパラメータがどのように協働するかについての知見が得られる。
【００２５】
注記するが、上記の実施形態においては、第１の閾値について下限のみが与えられる。これにより、少なくともＮ２個のデバイスが事前選択されることが保証される。しかしながら、Ｔ１の値は、当該下限からかけ離れて大きくはないものを選択することが望ましい。なぜなら、Ｔ１の値が大きくなれば事前選択されるデバイスが増える可能背があり、それによって、最終選択のステップに参加するデバイスが増え、コモンモード電圧が増大するからである。コモンモード電圧の増大は、測定誤差を大きくする可能性がある。しかしながら、閾値Ｔ１およびＴ２が上述の式に従う限りにおいては、堅牢なアドレス指定が保証される。
【００２６】
本方法の実施形態においては、第１の閾値Ｔ１は式（Ｎ２×Ｉ２ｍａｘ＋Ｅｍａｘ）で計算される値よりも小さい。
【００２７】
上述したように、十分な数のスレーブが事前選択されることが保証されるようにＴ１の値としてその下限よりも大きい値を選択することは必須の事柄ではあるものの、最終選択のステップに必要な程度の少数のスレーブを事前選択することも有利である。第１の閾値を、上記の式が与える上限内で選択することにより、事前選択されるスレーブの数を減らすことができる。そうすることで、コモンモード電圧が低減され、測定誤差を少なくすることも可能である。これによって測定回路に対する要求を緩和可能である。
【００２８】
本方法の実施形態においては、第２の数Ｎ２は、１である。この実施形態においては、１回のイタレーション毎に、１つのアドレス指定可能な参加要素に対し、堅牢な方法によって１つのアドレスが割り当てられる。換言すれば、１つずつ、アドレス割り当てが行われる。
【００２９】
本方法の実施形態においては、
最大測定誤差Ｅｍａｘは０．５０ミリアンペアよりも大きくなく（以下であり）；
事前選択電流は、０．４１ミリアンペアから０．４９ミリアンペアの間の範囲に含まれ；
第１の閾値Ｔ１は、０．５０ミリアンペアよりも大きく、かつ、０．９９ミリアンペアよりも小さく；
選択電流は、１．８５ミリアンペアから２．２５ミリアンペアの間の範囲に含まれ；
第２の閾値Ｔ２は、０．５０ミリアンペアよりも大きく、かつ、１．３５ミリアンペアよりも小さい。
【００３０】
具体例としては、スレーブは、０．４５ミリアンペア±１０％の電流を発生させる第１の電流源と、２．０５ミリアンペア±１０％の第２の電流源とを有する。第２の電流源の値は、既存のデバイスで既に用いられている値と同じにすることが有利である。第２の閾値としては、例えば下限と上限のおよそ中間(halfway)あたりが選ばれてよい。
【００３１】
ある実施形態においては、
第２の数Ｎ２は、小さくとも２であり（２以上であり）；
ステップｂ）における選択が、（１×Ｉ３ｍａｘ＋Ｅｍａｘ）から（２×Ｉ３ｍｉｎ−Ｅｍａｘ）までの間の範囲の値に定められる第３の閾値にさらに基づいて行われ、かつ、ステップｂ）が、第２の閾値Ｔ２よりも高くかつ第３の閾値よりも低い選択電流を測定した参加要素を事前選択された参加要素のうちから第２の参加要素として選択することを含み；そして、
ステップｃ）における、上記２つの選択された参加要素それぞれに対する第２の数Ｎ２個のアドレスの割り当ては、少なくとも第１および第２のアドレスを含んだ単一のメッセージにより行われ、第１の選択された参加要素が第１のアドレスを受け容れ、第２の選択された参加要素が第２のアドレスを受け容れる。
【００３２】
この実施形態においては、イタレーション毎に、少なくとも２つのアドレス指定可能な参加要素に対し、少なくとも２つのアドレスが堅牢な方法で割り当てられる。こうすることで、アドレス指定を２つずつ、あるいは、３つずつといった具合で行うことができる。これにより、アドレス割り当てに必要な時間が、およそ半分またはおよそ３分の１にまで効率よく低減される。この利点を過小評価すべきではない。なぜなら、自動車産業のような大量生産環境において「無駄な時間は無い」("every second counts")からである。当然、これには制御部（マスター）の動きにも相応のものが要求される。制御部は、イタレーション毎に、１よりも多くのアドレスを提供する必要がある。
【００３３】
事前選択のステップの際電流源を用いることが有利である。なぜなら、第１の閾値に適当な値を選択することで少数のスレーブが事前選択されることを保証できるからである。第１の電流源を用いることが有利である。なぜなら、閾値は設計段階において簡単な数式で計算可能だからである。閾値は、供給電圧とは独立であることが有利である。
【００３４】
ある実施形態においては、
数Ｎ２は２であり；
最大測定誤差Ｅｍａｘは０．５０ミリアンペアよりも大きくなく（以下であり）；
事前選択電流は０．４１ミリアンペア（Ｉ２ｍｉｎ）から０．４９ミリアンペア（Ｉ２ｍａｘ）までの間の範囲に含まれ；
第１の閾値Ｔ１は０．９９ミリアンペアよりも大きくかつ１．４８ミリアンペアよりも小さく；
選択電流は１．８５ミリアンペア（Ｉ３ｍｉｎ）から２．２５ミリアンペア（Ｉ３ｍａｘ）までの間の範囲に含まれ；
第２の閾値Ｔ２は０．５０ミリアンペアよりも大きくかつ１．３５ミリアンペアよりも小さく；
第３の閾値Ｔ３は２．７５ミリアンペアよりも大きくかつ３．２０ミリアンペアよりも小さい。
【００３５】
２つずつアドレス割り当てを行う堅牢な方法の具体例においては、スレーブは、０．４５ミリアンペア±１０％の電流を発生させる第１の電流源と、２．０５ミリアンペア±１０％の第２の電流源とを備えている。
【００３６】
第２の電流源の値は、既存のデバイスにおいて既に用いられているものと同じことが有利である。第２および第３の閾値は、例えば、それぞれの、下限と上限のおよそ中間(halfway)あたりが選ばれてよい。
【００３７】
ある実施形態においては、
第２の数Ｎ２は、小さくとも３であり；
ステップｂ）における選択が、（２×Ｉ３ｍａｘ＋Ｅｍａｘ）から（３×Ｉ３ｍｉｎ−Ｅｍａｘ）までの間の範囲の値に定められる第４の閾値にさらに基づいて行われ、かつ、ステップｂ）が、第３の閾値Ｔ３よりも高くかつ第４の閾値よりも低い選択電流Ｉ３を測定した参加要素を事前選択された参加要素のうちから第３の参加要素として選択することを含み；そして、
先述のメッセージには、さらに第３のアドレスが含まれ、第３の選択された参加要素が第３のアドレスを格納する。
【００３８】
イタレーション毎に、３つのデバイスで構成されるグループにアドレスを割り当てることで、アドレス割り当てに必要な時間はさらに減縮可能である。上に示した閾値を選択すれば、堅牢な、各スレーブへの１アドレス割り当てが保証される。
【００３９】
ある実施形態においては、
第２の数Ｎ２は３と等しく；
最大測定誤差Ｅｍａｘは０．５０ミリアンペアよりも大きくなく（以下であり）；
事前選択電流は０．４１ミリアンペア（Ｉ２ｍｉｎ）から０．４９ミリアンペア（Ｉ２ｍａｘ）までの間の範囲に含まれ；
第１の閾値Ｔ１は１．４８ミリアンペアよりも大きくかつ１．９７ミリアンペアよりも小さく；
選択電流は１．８５ミリアンペア（Ｉ３ｍｉｎ）から２．２５ミリアンペア（Ｉ３ｍａｘ）までの間の範囲に含まれ；
第２の閾値Ｔ２は０．５０ミリアンペアよりも大きくかつ１．３５ミリアンペアよりも小さく；
第３の閾値Ｔ３は２．７５ミリアンペアよりも大きくかつ３．２０ミリアンペアよりも小さく；
第４の閾値Ｔ４は５．００ミリアンペアよりも大きくかつ５．０５ミリアンペアよりも小さい。
【００４０】
３つずつアドレス割り当てを行う堅牢な方法の具体例を示す。
【００４１】
本方法のある実施形態においては、アドレス指定不可能な少なくとも１個の参加要素がバスに接続され、当該参加要素がバスに自己消費電流を供給する；そして、それまでに（未だ）アドレス指定されていないアドレス指定可能な各参加要素が、ステップａ）における事前選択電流の供給の前に、バスを流れる自己消費電流を測定してステップｂ）における第１の閾値と事前選択電流との比較に先だって、測定した事前選択電流から測定した自己消費電流を差し引く；そして、事前選択された各参加要素が、選択電流と少なくとも第２の閾値との比較に先立って、測定した選択電流から測定した自己消費電流を差し引く。
【００４２】
上述のごとく自己消費電流を測定して事前選択電流や選択電流から自己消費電流を差し引くことによって、上述の方法を、アドレス指定可能なデバイスおよびアドレス指定不可能なデバイスの両方を含んだバスシステムに拡張することができる。そのようなバスに堅牢なアドレス割り当てが行える点で有利である。
【００４３】
第２の態様により、本発明は、制御部と該制御部に接続されるバスと該バスに接続されるアドレス指定可能な複数の参加要素とを有するバスシステムが提供される。当該バスシステムにおいては、制御部およびアドレス指定可能な参加要素が上記方法を実行し、アドレス指定可能な各参加要素が、供給電圧から実質的に独立した事前選択電流を供する電流源を備える。
【００４４】
本バスシステムのある実施形態においては、第２の数は小さくとも２であり（２以上であり）；制御部は、少なくとも第１のアドレスおよび第２のアドレスを含んだ単一のメッセージを供し；アドレス指定可能な参加要素が、測定した選択電流を少なくとも第２の閾値Ｔ２および第３の閾値Ｔ３と比較し、測定した選択電流が第２の閾値Ｔ２よりも小さい場合には第１のアドレスを受け容れ、測定した選択電流が第２の閾値Ｔ２よりも大きくかつ第３の閾値Ｔ３よりも小さい場合には第２のアドレスを受け容れる。
【００４５】
本発明の実施形態によるバスシステムは、所謂グループアドレス指定、つまり、イタレーション毎に少なくとも２つのアドレスを割り当てる点で有利である。これにより、およそ２倍あるいはそれ以上に、アドレス割り当てに必要な時間が短縮される。
【００４６】
ある実施形態においては、バスに接続されてバスに自己消費電流を供給するアドレス指定不可能な少なくとも１つの参加要素をさらに有し；アドレス指定可能な各参加要素は、バスに事前選択電流を供給する前に、バスを流れる自己消費電流を測定し、第１の閾値と事前選択電流との比較に先立って、測定した事前選択電流から測定した自己消費電流を差し引く；そして、事前選択された各参加要素は、選択電流と少なくとも第２の閾値との比較に先立って、測定した選択電流から測定した自己消費電流を差し引く。
【００４７】
バスシステムのある実施形態においては、バスの第１の端部(end)は、制御部の第１のピン(pin)に接続され、第１の端部とは反対のバスの第２の端部は、制御部の第１のピンと異なる第２のピンに接続され、制御部がさらに、第１のピンに接続されたアドレス指定可能な参加要素をアドレス指定し、その後に、それまでに（未だ）アドレス指定されていないアドレス指定可能な参加要素を第２のピンを介してアドレス指定する。バスをマスターにリング構造をなして接続することにより、冗長性（リダンダンシー）(redundancy)が付与され、もって、アドレス指定の堅牢性がさらに向上する。
【００４８】
第３の態様により、上記バスシステムで使用可能な、アドレス指定可能なデバイスが供される。該アドレス指定可能なデバイスは上記方法の少なくとも一部を実行する。該アドレス指定可能なデバイスは供給電圧から実質的に独立した事前選択電流を供する第１の電流源を備える。
【００４９】
本発明の実施形態によるアドレス指定可能なデバイスは事前選択電流を供するための第１の電流源を備える点で有利である。この特徴により上記した堅牢なアドレス割り当て機構を実現することができる。
【００５０】
ある実施形態においては、アドレス指定可能なデバイスは、測定した選択電流を少なくとも第２の閾値Ｔ２および第３の閾値Ｔ３と比較し、測定した選択電流が第２の閾値Ｔ２よりも小さい場合には第１のアドレスを受け容れ、測定した選択電流Ｉ３が第２の閾値Ｔ２よりも大きくかつ第３の閾値Ｔ３よりも小さい場合には第２のアドレスを受け容れる。
【００５１】
このようなアドレス指定可能なデバイスは高速かつ堅牢な方法で２つずつアドレス割り当てを行うバスで使用可能である点で有利である。
【００５２】
本発明の個々の好適な態様は、添付の独立および従属請求項に記載される。従属請求項の特徴は、適宜、独立請求項の特徴を組み合わせたり、別の従属請求項の特徴と組み合わせたりすることができるものであり、単に各請求項に明記されるのみではない。
【００５３】
後述する実施形態を参照すれば、本発明の上述および別の態様は明らかなものとして理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】先行技術によるバスシステムを示す図である。アドレス指定可能な各参加要素（＝スレーブ）が、バスに自己消費電流を供給するプルアップ抵抗を備える。
【図２】１６個の参加要素を備える、図１のバスの等価電気回路図である。
【図３】アドレス指定の際の異なる参加要素のノード（結節点）(nodes)における電圧の例を示す図。本図では８個の参加要素が事前選択されていることが想定されている。
【図４】コモンモード電圧シフト(common mode voltage shift)による測定誤差の例を示す図。
【図５】本発明の態様によるアドレス指定可能な参加要素のブロック図。
【図６】本発明の態様によるバスシステムを示す図。該バスシステムは図５のアドレス指定可能なデバイスを備える。
【図７】複数の参加要素によって測定された事前選択電流を示す図。本図には、本発明の実施形態によるバスシステムにおける事前選択ステップ関連の閾値が示される。
【図８】複数の参加要素によって測定された選択電流を示す図。本図には、本発明の実施形態によるバスシステムにおける最終選択ステップ関連の閾値が示される。
【図９】本発明の実施形態によるバスシステムにおいて測定された、アドレス指定の際の異なる参加要素（＝スレーブ）の結節点での電圧の例を示す図。ここではマスターおよびスレーブは２個ずつアドレス指定するように構成されており、そのため、最大４個のスレーブが事前選択される。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
図面は、概略的であり、非限定的である。図面においては、要素のサイズは誇張されている場合があり、スケール通りに描写されてはいない場合がある。これらは、例示を目的とする。
【００５６】
請求項に含まれる参照符号は、範囲を限定するものと解されるべきではない。
【００５７】
相異なる図において同一の参照符号は、同一または類似の要素を指す。
【００５８】
いくつかの図面を参照して特定の実施形態に関し、本発明の説明を行う。しかし、本発明は実施形態に限定されず、請求項によってのみ限定される。図面は、概略的であり非限定的な目的で作成された。図において要素のサイズが誇張されスケールどおりではない場合がある。これら図は例示を目的としている。寸法および相対寸法は、本発明を現実に実施化したものと対応しているわけではない。
【００５９】
明細書および特許請求の範囲における、第１、第２等の用語は、同様の要素を区別するために用いられており、必ずしも、時間的、空間的、順位的、その他の手法での並びを示すものではない。当然のことだが、用いられる用語は、適当な状況下において交換可能であり、本発明の実施形態は、記載あるいは図示される順序以外の順序で動作可能である。
【００６０】
加えて、上の(top)、下の(under)等の語が明細書および特許請求の範囲において便宜的に(descriptive purposes)使用されるが、必ずしも相対位置を示すものではない。当然のことだが、用いられる、用いられる用語は、適当な状況下において交換可能であり、本発明実施形態は、記載あるいは図示される方向性以外の方向性で動作可能である。
【００６１】
注記するが、特許請求の範囲で使用される語「有する」("comprising")は、その後に列記される手段に限定されるように解すべきでない。その他の要素またはステップを排除するものではない。よって該語は、記載される特徴、整数(integer)、ステップ、または、構成要素が言及されているようにして存在することを規定するものとして解され、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、もしくは、構成要素、または、それらのグループ（群）(group)の存在または付加を除外するものではない。よって、表現「手段ＡおよびＢを有するデバイス」("a device comprising means A and B")の範囲は、構成要素ＡおよびＢのみからなるデバイスに限定されるべきでない。本発明に関し関連するデバイス構成要素がＡおよびＢのみであることを意味する。
【００６２】
本明細書を通して「１つの実施形態」("one embodiment")または「ある実施形態」("an embodiment")は、該実施形態に関連して述べられる特定の特徴、構造、または、特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。よって、本明細書を通して様々な場所で見られるフレーズ「１つの実施形態においては」("in one embodiment")または「ある実施形態においては」("in an embodiment")は、必ずしも常に同一の実施形態を指すものではない。だが、同一の実施形態を指す場合もある。また、特定の特徴、構造、または、特性は、１つまたは複数の実施形態において適切な方法で組み合わせることができ、これらは当業者にとっては明らかなことである。
【００６３】
同様、当然のことだが、本発明の実施形態の例の記載においては、本発明の様々な特徴が、時にはグループをなして単一の実施形態、図、その説明に纏められているが、これは開示の合理化、ならびに、１つもしくは複数の様々な創造的態様の理解を助けることを目的としている。しかしながら、この開示方法は、請求項にかかる発明が、各請求項に記載された特徴よりも多くの特徴を必要とするという考えを反映していると解されるべきでない。むしろ、下記の請求項は、創造的態様はそれに先行して開示される単一の実施形態の全ての特徴でなくその部分に含まれることを意味していると解されるべきである。よって、詳細な説明に続く特許請求の範囲は、詳細な説明に組み込まれることをここに明記する。各請求項は、それ自身、別個の独立した本発明の実施形態として存在する。
【００６４】
また、本願に記載のいくつかの実施形態は別の実施形態に含まれない特徴を有するが、別の実施形態の特徴との組み合わせもまた本発明の範囲に含まれ、別の実施形態を構成する。このことは、当業者であれば理解することがらである。例えば、後述の請求項においては、請求項に記載された実施形態はいずれも様々に組み合わせ可能である。
【００６５】
本願には様々な詳細な情報が記載される。しかしながら、本発明の実施形態はこれらの詳細な情報に依らずに実施することもできる。他の例では、周知の方法、構造、および、手法は詳細に示されていない。このことは、説明の理解を曖昧にさせないことを目的としている。
【００６６】
本発明の文脈においては、語「制御部」("control unit")ならびに「バスマスター」("bus-master")および「マスター」("master")は、同義語(synonyms)として用いられる。
【００６７】
本発明の文脈においては、語「バス参加要素」("bus-participant")および「参加要素」("participant")ならびに「スレーブ」("slave")ならびに「デバイス」("device")は、同義語(synonyms)として用いられる。
【００６８】
先ず、図１から図４を参照して従来技術によるバスシステムの問題点が説明される。その後、当該問題に対する解決策として図５から図９に関係した本発明の実施形態による修正されたバスシステムが提案される。最後に、図７および図８を用い、図５の修正スレーブにより可能となる「グループアドレス指定」("group addressing")の態様について説明する。
【００６９】
図１は、米国特許第７０９１８７６号明細書に記載の先行技術によるバスシステムを示す図である。その作用については背景技術の欄で詳細に説明した。この公知の方法は、絶対的な精確さで電流が検出されいかなるコモンモード電圧からも独立である、という理想的な仮定に基づいている。しかしながら、実際には電流は限定的な精確さでのみ測定可能であり、コモンモード電圧による影響も、特にプルアップ抵抗を使用する例では、無視できない。さらに、先行技術による方法は、プルアップ抵抗４４に用いる値、識別電流ＩＡの値、閾値、について何ら開示しない。これらの値を求める方法ｎヒントも示されず、数値の例も一切示されない。
【００７０】
図２は１６個の参加要素スレーブｉ（ｉ＝１…１６）を備えた簡単化されたバス（例えばＬＩＮバス）の等価電気回路図である。スレーブはそれぞれ、検出抵抗(sense resistor)Ｒｉ＿ｓｈｕｎｔ（図１のシャント抵抗３２に対応。）と、スレーブコネクタ(slave connector)の抵抗および線抵抗(line resistance)を表す接続抵抗(connection resistor)Ｒｉ＿ｃｏｎｎｅｃｔ（例えば印刷回路板上の銅線(copper track on a PCB)。）とを含んでいる。Ｒｉ＿ｓｈｕｎｔおよびＲｉ＿ｃｏｎｎｅｃｔの典型値は１．０オーム（Ω）である。マスターは、等価の抵抗Ｒｅｑ＿Ｍａｓｔｅｒで表され、その値は、ｄＶ／ｄＩに比例する。この抵抗の典型値は２０．０オームである。全てのスレーブ、スレーブ１…スレーブ１６が（図示しない）バスに電流を供給する場合、電流Ｉ１６、Ｉ１６＋１５等が結節点（ノード）Ｎ１６、１５等においてマスターに向かって流れる。目標は、各スレーブに対しユニークなアドレスを、測定された電流の値に基づいて、提供することである。従来技術による自動アドレス指定方法によれば、例えば測定される識別電流ＩＡ、自己消費電流Ｉ１、予め定められた閾値Ｔにおいて差動電流が（ＩＡ−Ｉ１）＜Ｔであるかをテストしたときにもしシャント抵抗３２をまたいで「無電流」("no current")が検出されたならば、そのスレーブは自身が「最後のスレーブ」("last slave")であると宣言する。理論上はシンプルだが、閾値Ｔとして適切な値を選択することは実際には自明なことがら(trivial)ではない。実際、閾値Ｔを「とても小さく」選択すれば、最後のスレーブ（例えば、図２のスレーブ１６）はＴよりも大きな識別電流（ＩＡ−Ｉ１）を測定する可能性があるし、その場合、該スレーブが最後のモジュールではない、と誤った推測がなされ、アドレスは取得されない。もし閾値Ｔを「とても大きく」選択すれば、２つのスレーブ（（例えば、図２のスレーブ１６およびスレーブ１５）の両方がＴよりも小さな識別電流（ＩＡ−Ｉ１）を測定する可能性があり、その場合、両者は「最後の」スレーブであると推定される。これもまた誤りである。これらの説明から明らかなことは、閾値Ｔの選択こそが決定的であるにもかかわらず米国特許第７０９１８７６号明細書は如何にしてこの値を求めるかについてヒントも数式も教示しない。
【００７１】
試験の結果、米国特許第７０９１８７６号の第１の実施形態によるアドレス指定方法は、比較的多数のスレーブ（例えば、１０よりも多数。）を有するバスシステム１０においても問題が生じ、閾値Ｔとして適切な値を選択することが極めて困難になることがわかった。従来技術のバスシステムの第２の実施形態では、当該問題が幾分軽減される。そのため２段階の選択：最初の、それまでに（未だに）アドレス指定されなかった全ての参加要素がバスへ「小さな」電流が注入（プルアップ抵抗４４が供給）する、事前選択ステップ(pre-selection step)と；その後の、事前選択された参加要素のみが「大きな」電流をバスへ注入（電流源４６が供給）する、実選択ステップ(actual selection step)とを行い、その後、事前選択された参加要素によりテスト「（ＩＡ−Ｉ１）＜Ｔ」が行われ、いずれの参加要素がバス上における「最後の」参加要素であるかが決定される。この第２の実施形態は、誤ったアドレス指定のリスクを軽減するが、問題を完全に解消するものではなく、「バスを流れる電流が予め定めた最大値を超えない」ことを考慮に入れること以外、一切のヒントを教示するものでない。一切のスレーブが事前選択されないリスクを除き、これをどのようにして達成するかについて全く手がかりが与えられていない。
【００７２】
図３は、図２に示すスレーブ結節点Ｎ１…Ｎ１６にて、３つのフェーズ：第１の測定フェーズ（菱形で示す。）において測定された電圧Ｖ１…Ｖ１６の例を示す図である。このとき、バスに取り付けられたアドレス指定不可能なデバイスの自己消費電流が測定される。図２の例においては、自己消費電流Ｉ１はゼロであると推定され、結節点Ｎ１…Ｎ１６で電圧降下は生じない。第２のステップにおいて、それまでに（未だ）アドレス指定されていないアドレス指定可能なスレーブ（つまり、アドレスをまだ受け取っていないスレーブ）が「小さな電流」をバスへ供給する。この例においては、１６個のスレーブによりバスへ０．２５ミリアンペアの定電流が供給される。第２のステップの結果として、ある個数のスレーブ（例では７個のスレーブ）が事前選択され、それらが、第３のステップにおいてバスへ「大きな」電流、例では２．３０ミリアンペア（例えば電流源からの２．０５ミリアンペアとプルアップ抵抗からの０．２５ミリアンペアの和）、を供給する。これによりバスの結節点において、三角形で示す電圧Ｖ１…Ｖ１６が生じる。図３のグラフからわかるように、たった７個のスレーブが最終ステップに参加する場合でさえ、マスターから最も遠くにあるスレーブに対し６００ミリボルト（ｍＶ）のオーダーのコモンモード電圧が生じている。実際、このコモンモード電圧のためにスレーブで行われる電流測定に不正確さが生じる。これに基づいて各スレーブについてそれが「最後の」デバイスであるか否かを判断しなければならない。加えて、最初に判断すべきマスターから最も遠いスレーブこそが、もっとも大きなコモンモード電圧を感じるのである。
【００７３】
図４は、図２のバス構造における推定３シグマ電流誤差（ミリアンペア）対コモンモードシフト（ボルト）のグラフである。図２に示されるように、およそ０．６ボルトのコモンモードシフトにより、およそ４．２ｌｓｂ（最小有効ビット）(least significant bits)の電流測定の不正確さ(current measurement inaccuracy)が生じ、０．９ボルトのコモンモードシフトによりおよそ５．４ｌｓｂの不正確さが生じ、１．７ボルトのコモンモードシフトによりおよそ９．０ｌｓｂの不正確さが生じる。これより、閾値はできる限り小さく設定すべきであるが、上述のように「小さすぎる」とバス上の「最後の」スレーブが決まらないといった状況が生じる可能性を招く、という結論が得られる。
【００７４】
上記のことがら、ならびに、現実のデバイスにおいてプルアップ抵抗４４の抵抗値は２０キロオーム（ｋΩ）から４７キロオーム（さらにはそれ以上、例えば、ＬＩＮおよび「エアコ・スタンダードアクチュエータ」("airco standardaktuator")の仕様書に規定されたプルアップ抵抗値のトレランスは、版(version)により異なるが、２０から６０キロオーム、または、３０から６０キロオーム）を想定し、さらに、供給電圧ＶＤＤが９ボルトから１５ボルト（さらにはそれ以上、例えば、自動車のフラップの動作電圧範囲は８から１６ボルト）まで変化し得ることを考慮すれば、当然のことながら、閾値Ｔとして定値(fixed value)を定めることは、非常に困難あるいは不可能である。このことは、自動車産業のような大規模な電子産業において特に望ましくない。
【００７５】
発明者は、スレーブの回路の一部を変更することにより、上記の問題のほぼ全てを解消できる方策を見出した。図５は、アドレス指定可能なスレーブデバイス１１６のブロック図である。図５と図１とを比較すれば、重要な相違点は、プルアップ抵抗４４を電流源ＣＳ１で置き換えた点である。電流源ＣＳ１は事前選択電流Ｉ２を提供し、第１の電流源ＣＳ１とも称される。読者の理解のために：参照記号Ｉ１は、バス上のアドレス指定不可能なデバイスの自己消費電流に用いられる。図より明らかなように、スレーブは、選択電流Ｉ３を提供する第２の電流源も備える。電流源ＣＳ１およびＣＳ２は、それぞれ、予め定めた電流Ｉ２、Ｉ３を供することに適化されている。Ｉ２およびＩ３は、プロセスの変動や温度等に起因する例えば±１０％のトレランスマージンに含まれる荒海締め定めた一定の値を有する。実装においては、２つの別個の電流源ＣＳ１、ＣＳ２の代わりに単一のプログラマブル電流源、例えば電流源ＤＡＣ（例えば、６から８ビット）を用いても良い。電流Ｉ２は、供給電圧ＶＤＤからは実質的に独立である。このことは従来技術においてプルアップ抵抗４４により供される電流とは対照的である。プルアップ抵抗は、可変供給電圧ＶＤＤとコモンモード電圧との間に接続されており、電流は、ＶＤＤとコモンモード電圧との電圧差に線形に従属し、コモンモード電圧は、例えば(a.o.)、バスに電流を流しているデバイスの数、他のデバイスにより発生された電流の値、マスターの等価な抵抗の値等に依存している。同様に、本発明の実施形態によれば、第２の電流源ＣＳ２が供する第２の電流Ｉ３は実質的に一定である。ただし、およそ±１０％の変動は許容される。当然だが、電流源に関して、より小さなトレランス、例えば±８％以内または±５％以内、を用いてもよい。プルアップ抵抗を電流源ＣＳ１で置き換えることはシンプルな変更のように見えるかもしれないが、堅牢なアドレス割り当てを保証する上で重要である。これについては以下で説明する。電流源ＣＳ１以外、図１の回路においてスレーブ１６に関して述べたものは全て、特に明示的に言及する場合を除き本発明のスレーブ１１６に適用可能である。
【００７６】
図６は、本発明の態様によるバスシステム１１０の実施形態を示す図である。バスシステム１１０は、制御部１１２、制御部１１２から始まるバス１１４、バス１１４に接続されたアドレス指定可能な複数の参加要素１１６を有し、制御部１１２およびアドレス指定可能な参加要素１１６は、共同で後述するアドレス割り当て方法を実行し、アドレス指定可能な各参加要素１１６は、供給電圧ＶＤＤから実質的に独立した事前選択電流Ｉ２を供する第１の電流源ＣＳ１を備える。
【００７７】
本発明の実施形態においては、図６の参加要素をアドレス指定する方法は３つのステップを有する。
【００７８】
第１のステップにおいては、スイッチ４０および４２が開放され、アドレス指定可能な全てのスレーブ１１６．ｉ（ｉ＝１，…，ｎ）は、例えばバスに接続された（図示しない）アドレス指定不可能なスレーブにより発生し検出抵抗３２を流れるであろう自己消費電流Ｉ２を測定する。測定された電流Ｉ１の値は、（図示しない）ローカルメモリに保持されればよい。
【００７９】
第２のステップにおいては、アドレス指定可能な全てのスレーブ１１６．ｉが、（例えば、スイッチ４２を開放したままスイッチ４０を閉じることで）第１の電流源ＣＳ１が提供する事前選択電流Ｉ２をバス１１４へ供給する。それと同時に検出抵抗３２を流れる電流が測定される。測定値Ｉ２はメモリに保存されればよい。そして、アドレス指定可能な各スレーブ１１６．ｉは、第２および第１の電流の差Ｉ２−Ｉ１を計算し、その値が第１の予め定めた閾値Ｔ１よりも小さいかチェックする。（この閾値をどのようにして定めるかについては後で説明する。）（Ｉ２−Ｉ１）＜Ｔ１であるスレーブは、第３のステップに参加する。（Ｉ２−Ｉ１）＞Ｔ１であるスレーブは、第３のステップに参加しない。このようにして事前選択がなされ、その結果、Ｎ１個のスレーブになる。
【００８０】
第３のステップにおいては、第２のステップにおいて事前選択されたＮ１個のスレーブが、（例えば、第１のスイッチ４０を開放したまま第２のスイッチ４２を閉じることで）選択電流Ｉ３をバス１１４へ供給する。第２の電流源ＣＳ２が選択電流Ｉ３を提供する。それと同時に検出抵抗３２を流れる電流が測定される。測定値Ｉ３はメモリに保存されればよい。そして、事前選択されたＮ１個のスレーブは、第３および第１の電流の差Ｉ３−Ｉ１を計算し、その値が第２の予め定めた閾値Ｔ２よりも小さいかチェックする。（この閾値Ｔ２をどのようにして定めるかについては後で説明する。）（Ｉ３−Ｉ１）＜Ｔ２であるスレーブは、自身を「最後のスレーブ」に決定し、アドレスを受け容れる。アドレスは、この実選択ステップ(actual selection step)の前に送られても、実選択ステップの後に送られてもよい。
【００８１】
実際のところ、第１のステップは任意(optional)であって、アドレス指定可能なスレーブ１１６のみがバス１１４に接続されているバスシステム１１０では省略可能である。本方法の変形例においては、引き算を省略することができ、Ｉ２の値を閾値Ｔ１と比較し、Ｉ３の値を閾値Ｔ２と比較する。あるいは、Ｉ１＝０ミリアンペアを仮定してもよい。
【００８２】
別の変形例においては、バスシステム１１０は、イタレーション毎に、Ｎ２個のアドレスをＮ２個のスレーブに提供する。つまり、上述のように１つずつではなく、例えば、イタレーション毎に２個ずつであるとか、３個ずつ行う。各イタレーションは、１）自己消費電流を測定するステップ（このステップは任意。）と、２）Ｎ１個のスレーブを事前選択を行うステップと、３）Ｎ２個のスレーブを最終選択してそれらスレーブにＮ２個のアドレスを割り当てるステップと、を有する。この方法がどのようにして信頼性高く実現されるかについて、以下に説明する。
【００８３】
図７および図８は、それぞれ事前選択ステップおよび選択ステップを示す図であり、それぞれにおいて第１および第２の閾値Ｔ１およびＴ２が重要な役割を果たしている。グラフの値は、特定の例で採られた。その例は：
＊第１の電流源ＣＳ１は、０．４５ミリアンペア±１０％の電流Ｉ２を提供し、これをＩ２ａｖｇ±１０％、または、およそ０．４１ミリアンペアのＩ２ｍｉｎからおよそ０．４９ミリアンペアのＩ２ｍａｘまでの範囲とも称し；
＊第２の電流源ＣＳ２は、２．０５ミリアンペア±１０％の電流Ｉ３を提供し、これをＩ３ａｖｇ±１０％、または、およそ１．８５ミリアンペアのＩ３ｍｉｎからおよそ２．２５ミリアンペアのＩ３ｍａｘまでの範囲とも称し；
＊事前選択電流Ｉ２もしくは（Ｉ２−Ｉ１）の電流測定誤差、および、選択電流Ｉ３もしくは（Ｉ３−Ｉ１）の電流測定誤差は、±０．５０ミリアンペアよりも小さく、これをＥｍａｘ＝０．５０ミリアンペアとも称する。
しかしながら、本発明は、別の値の第１の電流源ＣＳ１、第２の電流源ＣＳ２、および、測定誤差Ｅｍａｘにおいても動作する。一般式は別に導出する。
【００８４】
この例においてスレーブ１６からスレーブ１１が測定した（Ｉ２−Ｉ１）の最小値、公称値、および、最大値を表１に示す。
【表１】
2014078226.tif 000003
（例えば、スレーブ１５に関する値は、次のようにして計算した：０．４１−０．５０；０．４５；０．４９＋０．５０、またスレーブ１４に関する値は次のようにして計算した：２×０．４１−０．５０；２×０．４５；２×０．４９＋０．５０、等々。）
【００８５】
スレーブ１６からスレーブ１２が測定した（Ｉ３−Ｉ１）の最小値、公称値、および、最大値を表２に示す。
【表２】
2014078226.tif 000004
（例えば、スレーブ１５に関する値は、次のようにして計算した：１．８５−０．５０；２．０５；２．２５＋０．５０、またスレーブ１４に関する値は次のようにして計算した：２×１．８５−０．５０；２×２．０５；２×２．０５＋０．５０、等々。）
図７および図８ならびに表１および表２を用いて３つのバスシステム１１０実施例を以下に示す。
【００８６】
例１：Ｎ２＝１
先ずＮ２＝１の場合について本方法を例示する。この例は、イタレーション毎に１つのアドレスを１つのスレーブに割り当てるプロセスに相当する。
【００８７】
図７に示すように、スレーブ１６は事前選択電流（Ｉ２−Ｉ１）を公称値０ミリアンペアと測定する。（「その右側に」スレーブは存在しない。）だが、測定誤差±０．５０ミリアンペアのために、スレーブ１６が測定した値は、−０．５０ミリアンペアから＋０．５０ミリアンペアの間の範囲に含まれる。スレーブ１５は、事前選択電流（Ｉ２−Ｉ１）を公称値０．４５ミリアンペアと測定する。（「その右側」に０．４５ミリアンペア±１０％の事前選択電流をバスに供給する１つのスレーブが存在する。）だが、事前選択電流のトレランス±１０％、および、測定誤差±０．５０ミリアンペアのために、スレーブ１５が測定した値は、−０．０９ミリアンペアから０．９９ミリアンペアの間の範囲に含まれる。等々。注記するが、図７に見られるように各スレーブについて不正確さの領域が伸びている。
【００８８】
少なくとも１つのスレーブを事前選択するためには、Ｔ１の値は０．５０ミリアンペアよりも大きくなければならず、そうすることで、スレーブ１６が事前選択される。例えば、Ｔ１を０．５１ミリアンペアに選んだ場合（図７でＴ１＝０．５１と記された水平な点線を参照）、スレーブ１６が確実に事前選択され、場合によりスレーブ１５およびスレーブ１４が事前選択されることがわかる。（よって本例ではＮ１＝１から３である。）もしＴ１を１．００ミリアンペアに選んだなら、スレーブ１６とスレーブ１５とが確実に事前選択され、場合によりスレーブ１４とスレーブ１３とが事前選択される。よって、Ｔ１に適切な値を選択することにより、少なくとも１つまたは２つのスレーブが事前選択され、Ｔ１の値をより大きくすることでよりたくさんのスレーブが事前選択される結果がもたらされるであろうことがわかる。
【００８９】
次に、図８（ここでは、スレーブ１６からスレーブ１３が示されており、上記したように、これらのうちのいくつかのみが最終ステップに参加することができる。）を参照すれば、スレーブ１６は選択電流（Ｉ３−Ｉ１）を公称値０ミリアンペアと測定する。（「その右側に」２．０５ミリアンペア±１０％を提供するスレーブが存在しない。）だが、測定誤差±０．５０ミリアンペアのために、スレーブ１６が測定した値は、−０．５０ミリアンペアから＋０．５０ミリアンペアの間の範囲に含まれる。スレーブ１５は選択電流（Ｉ３−Ｉ１）を公称値２．０５ミリアンペアと測定する。（「その右側」に２．０５ミリアンペア±１０％の選択電流をバスへ提供するスレーブが１つ存在する。）だが、選択電流Ｉ３のトレランス±１０％、および、測定誤差±０．５０ミリアンペアのために、スレーブ１５が測定した値は、１．３５ミリアンペアから２．７５ミリアンペアの間の範囲に含まれる。等々。
【００９０】
Ｔ２の値を０．５０ミリアンペアよりも大きくかつ１．３４ミリアンペアよりも小さく、例えば、Ｔ２＝１．００ミリアンペアに、選択することによって、スレーブ１６のみが選択のテスト：（Ｉ３−Ｉ１）＜Ｔ２に「パス」してバス上で提供されるアドレスを受け容れることが保証される。
【００９１】
一般化すれば、少なくとも１つのスレーブが事前選択され（Ｎ１＞０）、かつ正確に１つのスレーブが選択される（Ｎ２＝１）ことを保証するためには、第１の閾値Ｔ１は、値Ｅｍａｘよりも大きくなるように選択されるべきであり、かつ第２の閾値は、Ｅｍａｘよりも大きくかつ（１×Ｉ３ｍｉｎ−Ｅｍａｘ）よりも小さくなるように選択されるべきである。
【００９２】
例１は、図８に示す選択ステップにおいてただ１つのスレーブを選択する必要があるので、当然のことだが、図７に示す事前選択ステップにおいて１よりも多くのスレーブを事前選択することは役立つものではない。逆に、複数の多数のスレーブが事前選択されれば、多数のスレーブがステップ３に参加することになり、それらから２．０５ミリアンペア±１０％の選択電流がバスに供給され、図４と関連づけて説明したようにコモンモード電圧が増加し、測定誤差を増大させる。したがって、Ｔ１の値は０．５０ミリアンペアより大きければどのような値であっても動作するが、Ｔ１の値を過度に大きくしないほうがよい。たとえば、Ｔ１の値としては１．００ミリアンペアよりも小さい値を選ぶことがよい。この値は、確実性をもって２つのスレーブを与えるからである。
【００９３】
一般に、Ｔ１は、式：Ｎ２×Ｉ２ｍａｘ＋Ｅｍａｘにより与えられる値よりも小さいことがよい。
【００９４】
例２：Ｎ２＝２
例１において既に述べたように、少なくとも２つのスレーブ（つまり図７におけるスレーブ１６とスレーブ１５）が事前選択されることを保証するようにＴ１の値を選ぶことができる。実際、Ｔ１の値として０．９９ミリアンペアよりも大きな値、そして好ましくは（少なくとも３つのスレーブが事前選択されることを保証する値である）１．４８ミリアンペアよりも小さな値、例えばＴ１＝１．００ミリアンペア、を選べば、２つのスレーブ（スレーブ１６とスレーブ１５）が事前選択されさらに随意的に別のスレーブ（スレーブ１４とスレーブ１３）、これは少なければ少ないほど好ましい、が事前選択されることが保証される。
【００９５】
図８に示される、続く選択ステップにおいては、事前選択された２つ乃至４つのスレーブから２つのスレーブを確実性をもって選択することができ、さらには、これらは第２の閾値Ｔ２および第３の閾値Ｔ３を用いることにより同時的に選択可能である。
【００９６】
実際、第２の閾値Ｔ２として０．５０ミリアンペアよりも大きくかつ１．３５ミリアンペアよりも小さな値、例えばＴ２＝１．０ミリアンペア、を選ぶことによって、スレーブ１６は自身が「最後の」スレーブであることを認識できるようになり、第３の閾値Ｔ３として２．７５ミリアンペアよりも大きくかつ３．２０ミリアンペアよりも小さな値、例えばＴ３＝３．００ミリアンペア、を選ぶことによって、スレーブ１５は自身が「最後から２番目の」("one but last")スレーブであることを認識できるようになる。そうすることでこれらは、バス上に供された、対応するアドレスを受け容れることができるようになる。
【００９７】
このように、Ｔ１、Ｔ２、および、Ｔ３について適切な値を使用し、少なくとも２つのスレーブを事前選択し、さらに、正しく２つのスレーブを選択することにより、イタレーション毎に２つのスレーブに２つのアドレスを割り当てることが可能になる。なお、最後のイタレーションについては除外される。なぜなら、アドレス指定されるべきスレーブがたった一個だけ残されるかもしれないからである。このプロセスは、各スレーブに正しく１つのアドレスが割り当てられることを保証しつつアドレス指定のスピードを実質上２倍にできるという有利点を有する。このことは、時間が重要、あるいは、とても費用のかかる、生産現場における用途においてとても重要なことがらである。
【００９８】
一般に、正しく２つのスレーブを選択する（Ｎ２＝２）ことを保証するためには、第１の閾値Ｔ１は、（１×Ｉ２ｍａｘ＋Ｅｍａｘ）よりも大きくとる必要があり、かつ、（２×Ｉ２ｍａｘ＋Ｅｍａｘ）よりも小さくとることが好ましく、第２の閾値Ｔ２は、Ｅｍａｘよりも大きくかつ（１×Ｉ３ｍｉｎ−Ｅｍａｘ）よりも小さくとる必要があり、第３の閾値Ｔ３は、（１×Ｉ３ｍａｘ＋Ｅｍａｘ）よりも大きくかつ（２×Ｉ３ｍａｘ−Ｅｍａｘ）よりも小さくとる必要がある。
【００９９】
再び図５を参照すれば、バスシステム１１０で使用され、２つのスレーブに対する同時的グループアドレス指定に適したスレーブ１１６は、トレランスマージン±１０％以内で予め定めた事前選択電流Ｉ２ａｖｇを供する電流源ＣＳ１と、トレランスマージン±１０％以内で予め定めた選択電流Ｉ３ａｖｇを供する第２の電流源ＣＳ２と、トレランスマージン±０．５０ミリアンペアで事前選択電流Ｉ２（もしくはＩ２−Ｉ１）および選択電流Ｉ３（もしくはＩ３−Ｉ１）を測定し、測定した事前選択電流（Ｉ２−Ｉ１）を第１の閾値Ｔ１と比較し、上述したように、測定した選択電流（Ｉ３−Ｉ１）を第２の閾値Ｔ２および第３の閾値と比較し、当該比較テストの結果に従ってバス上に供された第１のアドレスもしくは第２のアドレスのいずれかを受け容れるか、または、それらアドレスを無視する（つまりＩ３＜Ｔ２なら第１のアドレスを受け容れ、Ｔ２＜Ｉ３＜Ｔ３なら第２のアドレスを受け容れ、Ｉ３＞Ｔ３ならいかなるアドレスも受け容れない）、電流センサ１２８と、を有する。スレーブ１１６のそのほかの全ての部分、例えば、増幅器３４、制御回路３０、スイッチ３８、インタフェース５０等、は図１に示される従来技術によるスレーブ１６と同じでもよい。
【０１００】
このようなバスシステム１１０で用いるマスター１１２は、同一のメッセージで２つのアドレスを提供できる必要がある。
【０１０１】
図９は上述した３つのステップにおける本例のコモンモード電圧を示す図である。菱形は、（本例ではゼロと仮定している）自己消費電流Ｉ１によるコモンモード電圧の測定を指す。四角形は、１６個のスレーブの全てが供給する事前選択電流（Ｉ２＝０．４５ミリアンペア）によるコモンモード電圧の測定を指す。三角形は、４つのスレーブが供給する選択電流（Ｉ３＝２．０５ミリアンペア）によるコモンモード電圧の測定を指す。ここでは、Ｔ１は０．９９ミリアンペアよりも大きくかつ１．１４ミリアンペアよりも小さくなるように選ばれ、図７に示すように最小で２つ、最大で４つのスレーブが事前選択される。２つまたは３つのスレーブのみが事前選択された場合には、四角形および三角形で示したコモンモード電圧は幾分低くなる。つまり、図９は最も厳しい状況(the worst-case situation)を示している。図９を図３と比較知れば、図３において６００ミリボルトだったコモンモード電圧が、保証された方法によって、最大で４００ミリボルトにまで低減されていることがわかる。
【０１０２】
例３：Ｎ２＝３
例２における手法と同様の手法により、図７における少なくとも３つのスレーブ（スレーブ１６、スレーブ１５、および、スレーブ１４）が事前選択されることを保証し、かつ図８における正に(exactly)３つのスレーブ（スレーブ１６、スレーブ１５、および、スレーブ１４）が選択されることを保証するＴ１の値を選ぶことができる。実際、図７の例を参照すれば、Ｔ１の値として１．４８ミリアンペアよりも大きな値、そして好ましくは１．９７ミリアンペアよりも小さな値、例えばＴ１＝１．５０ミリアンペア、を選べば、少なくとも３つのスレーブ（スレーブ１６、スレーブ１５、および、スレーブ１４）が事前選択されることが保証され、場合により、スレーブ１３および／またはスレーブ１２も事前選択される。よって、Ｔ１＝１．５０ミリアンペアの場合における事前選択されるスレーブの数Ｎ１は、３個乃至５個である。
【０１０３】
同様、図８においては、第２の閾値Ｔ２、第３の閾値Ｔ３、および、第４の閾値を用いることで、同時的に、事前選択されたスレーブから３つのスレーブを最終的に選択することができる。
【０１０４】
実際、第２の閾値Ｔ２として０．５０ミリアンペアよりも大きくかつ１．３５ミリアンペアよりも小さな値、例えばＴ２＝１．０ミリアンペア、を選ぶことによって、スレーブ１６は自身が「最後の」スレーブであることを認識できるようになり、第３の閾値Ｔ３として２．７５ミリアンペアよりも大きくかつ３．２０ミリアンペアよりも小さな値、例えばＴ３＝３．００ミリアンペア、を選ぶことによって、スレーブ１５は自身が「最後から２番目の」スレーブであることを認識できるようになり、
第４の閾値Ｔ４として５．００ミリアンペアよりも大きくかつ５．０５ミリアンペアよりも小さな値、例えばＴ４＝５．０２ミリアンペア、を選ぶことによって、スレーブ１４は自身が「最後から３番目の」("two but last")スレーブであることを認識できるようになる。そうすることで選択された各スレーブは、単一のメッセージとしてバス上に供された、３つのアドレスのうちから対応する１つのアドレスを受け容れることができるようになる。事前選択され選択されなかった（つまりＩ３＞Ｔ４だった）スレーブは、いかなるアドレスも受け容れない。
【０１０５】
このようにして、イタレーション毎に３つのスレーブに３つのアドレスを割り当てることが可能になる。なお、最後のイタレーションについては除外されるかもしれない。なぜなら、アドレス指定されるべきスレーブが１個または２個だけ残されるかもしれないからである。このプロセスは、バス１１４上のアドレス指定可能な各スレーブ１１６に正しく１つのアドレスが割り当てられることを保証しつつアドレス指定のスピードを実質上３倍にできるという有利点を有する。
【０１０６】
再び図５を参照すれば、バスシステム１１０で使用され、３つのスレーブに対する同時的グループアドレス指定に適したスレーブ１１６は、トレランスマージン±１０％以内で予め定めた事前選択電流Ｉ２ａｖｇを供する電流源ＣＳ１と、トレランスマージン±１０％以内で予め定めた選択電流Ｉ３ａｖｇを供する第２の電流源ＣＳ２と、
トレランスマージン±０．５０ミリアンペアで事前選択電流Ｉ２（もしくはＩ２−Ｉ１）および選択電流Ｉ３（もしくはＩ３−Ｉ１）を測定する電流センサ１２８と、を有する。スレーブ１１６は、測定した事前選択電流（Ｉ２−Ｉ１）を第１の閾値Ｔ１と比較し、上述したように、測定した選択電流（Ｉ３−Ｉ１）を第２の閾値Ｔ２、第３の閾値、および、第４の閾値と比較し、当該比較テストの結果に従ってバス上に供された第１のアドレス、第２のアドレス、もしくは、第３のアドレスのいずれかを受け容れるか、または、それらアドレスを全て無視する。スレーブ１１６のそのほかの全ての部分、例えば、増幅器３４、制御回路３０、スイッチ３８、インタフェース５０等、は図１に示される従来技術によるスレーブ１６と同じでもよい。
【０１０７】
このようなバスシステム１１０で用いるマスター１１２は、同一のメッセージで３つのアドレスを提供できる必要がある。
【０１０８】
例４：Ｎ２＝４
注記するが、（上記したＣＳ１、ＣＳ２、および、Ｅｍａｘを用いた）例を、メッセージ当たり４アドレスを割り当てるようなことにまで拡張することはできない。なぜなら、表２を見ればわかるように、スレーブ１２の選択電流（６．９０ミリアンペアから９．５０ミリアンペア）が、スレーブ１３の選択電流（５．０５ミリアンペアから７．２５ミリアンペア）とオーバーラップするからである。そのため、スレーブ１２とスレーブ１３とを差別化するための閾値を見出すことができない。このような考察は従来技術から得られるものではない。しかしながら、別のＣＳ１、ＣＳ２、および、Ｅｍａｘを用いた別例によれば、メッセージ当たり４アドレス（あるはさらにもっと多くのアドレス）を割り当てることが可能であろう。
【０１０９】
本発明の原理を具体例、例えば、０．４５ミリアンペアの第１の電流源ＣＳ１、２．０５ミリアンペアの第２の電流源、１６個のスレーブを用いた例、を用いて説明しているが、当業者にとって明白なように、上記した数式を用いれば本発明は別の値でも動作する。例えば、第１の電流源ＣＳ１が発生させる電流Ｉ２ａｖｇとして適切な値は、０．３０から０．８０ミリアンペア（公称値）の範囲から選ぶことができ、これと対応する、第２の電流源ＣＳ２が発生させる電流Ｉ３４ａｖｇとして適切な値は、第１の電流Ｉ２よりも大きいほぼ４．５０の因数（倍数）(a factor of about 4.50)でよい。したがって、ＣＳ１として０．３０ミリアンペア（公称値）を選ぶならば、ＣＳ２としてはおよそ１．３５ミリアンペア（公称値）が選ばれる。４．１０から４．９０の範囲の他の因数(factor)を用いてもよい。
【０１１０】
リング状接続(RING CONNECTION)
本発明の別の態様においては、バスの一方のみをマスター１１２と接続させる代わりに、バス１１４（例えば、ＬＩＮ−バス）の両端部を、例えば、第１の端部を第１のピンＰ１と第２の端部を第２のピンＰ２といった具合で、マスター１１２と接続させる。そうすることで、２つの経路を用いてスレーブをアドレス指定することができる。これにより冗長性が追加され、さらに、マスターと「最初の」("first")スレーブ（ピンＰ１に最も近いスレーブ）との間で、もしくは、２つのスレーブの間で、または、マスターと「最後の」("last")スレーブ（ピンＰ２に最も近いスレーブ）との間で、バスが故障(breaks down)した場合でのフェイルセーフ動作が追加される。
【０１１１】
このような回路での自動アドレス指定方法でも、本発明の他の態様および実施形態に関して言及したものと同じ原理を用いる。そして当該方法は、幾つかの追加的なステップを実行する：第１のステップにおいては、（例えば第１のスイッチを用いて）ピンＰ２をバスから切り離した状態でマスター１１２は第１のピンＰ１に接続された全てのスレーブをアドレス指定する。第２のステップにおいては、（例えば第２のスイッチを用いて）ピンＰ１をバスから切り離した状態でマスター１１２はそれまでに（未だ）アドレス指定されていない第２のピンＰ２に接続された全てのスレーブをアドレス指定する。
【０１１２】
２つの可能性がある：もしバス１１４が壊れていないならば、全てのスレーブ１１６は、第１のステップにおいてアドレス指定され、第２のステップにおいてはさらなるスレーブは一切見つからない。この場合には、マスターは、（自動アドレス指定の後、）第１のピンＰ１のみを用いて全てのデバイスに対するアドレス指定を継続することができる。しかしながら、例えば２つのスレーブの間でバス１１４が壊れていれば、マスター１１２は、第２のステップにおいてさらなるスレーブ１１６を見つける。なぜなら第１のステップにおいては全てのスレーブにアドレスが与えられなかったからである。この場合には、マスター１１２は、第１のピンＰ１を解して第１のスレーブ部分集合をアドレス指定し、第２のピンＰ２を用いて第２のスレーブ部分集合をアドレス指定することができる。
【０１１３】
注記するが、本原理は、図１の従来技術によるバスシステムでも、本発明の実施形態によるバスシステム（図６）でも、さらに別のバスシステムでも、例えば、ＮＸＰ社(company NXP)が推進する「エクストラ・ワイヤ・ディジーチェーン」("extra wire daisy chain")（ＸＷＤＣ）でも、エルモス社(company Elmos)が推進するバスシャント法(bus shunt mehtod)（ＢＳＭ）の代替としても、用いることができる。
【符号の説明】
【０１１４】
１０    バスシステム
１２    制御部
１４    バス
１６    スレーブ
１８    制御回路
２２    スイッチ
２６    アドレス指定ロジック
２８    ディテクタ
３０    制御回路
３２    シャント抵抗
３４    増幅器
３６    接続点
３８    スイッチ
４０    スイッチ
４２    スイッチ
４４    プルアップ抵抗
４６    電流源
４８    作動部材
５０    インタフェース
１１０  バスシステム
１１２  マスター
１１４  バス
１１６  スレーブ
１１８  制御回路
１２８  電流検出器
ＣＳ１  第１の電流源
ＣＳ２  第２の電流源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
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