(57)【要約】【課題】  【解決手段】  通信システム及び方法は、線形トポロジに限定される規格に従って動作するメインバスと、メインバスに結合され、メインバス上でメッセージを送出及び受信するように構成されるバスコントローラと、バスコントローラにより送出されるメッセージを含むメインバス上のメッセージを送出及び受信するように構成されメインバスに結合される第１のリモート端末とを含む。システム及び方法は、バスコントローラ及び第１のリモート端末により送出されるメッセージを含むメインバス上のメッセージを送出及び受信するように構成されメインバスに結合される中継器と、中継器に結合され、中継器を介してメインバス上でメッセージを送出及び受信する第２のリモート端末及び第３のリモート端末とを更に含む。【選択図】      図２
2009525697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線形トポロジに限定される規格に従って動作するメインバスと；
前記メインバスに結合され、前記メインバス上でメッセージを送出及び受信するように構成されるバスコントローラと；
前記バスコントローラにより送出される前記メッセージを含む前記メインバス上のメッセージを送出及び受信するように構成され前記メインバスに結合される第１のリモート端末と；
前記バスコントローラ及び前記第１のリモート端末により送出される前記メッセージを含む前記メインバス上のメッセージを送出及び受信するように構成され前記メインバスに結合される中継器と；
前記中継器に結合され、前記中継器を介して前記メインバス上でメッセージを送出及び受信する第２のリモート端末及び第３のリモート端末とを具備する通信システム。
【請求項２】
前記第２のリモート端末は前記中継器に直接結合される請求項１記載の通信システム。
【請求項３】
前記第２のリモート端末は、前記メインバスと同一の規格に従って動作する副次的なバスを介して前記中継器に結合される請求項１記載の通信システム。
【請求項４】
前記中継器は：
アービタと；
前記中継器を前記メインバスにインタフェースする第１の符号器／復号器ユニットと；
前記中継器を前記第２のリモート端末にインタフェースする第２の符号器／復号器ユニットと；
前記中継器を前記第３のリモート端末にインタフェースする第３の符号器／復号器ユニットとを含み、
前記アービタは、前記第１の符号器／復号器ユニット、前記第２の符号器／復号器ユニット及び前記第３の符号器／復号器ユニットの各々に結合され、前記第１の符号器／復号器ユニット、前記第２の符号器／復号器ユニット及び前記第３の符号器／復号器ユニットによる符号化及び復号化を制御するように構成される請求項１記載の通信システム。
【請求項５】
前記第１の符号器／復号器ユニットは、前記メインバスから受信したメッセージをデジタルトークンに復号化し、前記第２の符号器／復号器ユニット及び前記第３の符号器／復号器ユニットから受信したデジタルトークンをメインバスに対するメッセージに符号化するように構成される請求項４記載の通信システム。
【請求項６】
前記アービタは、前記中継器により受信されたメッセージに基づいて符号化及び復号化を制御するために、前記第１の符号器／復号器ユニット、前記第２の符号器／復号器ユニット及び前記第３の符号器／復号器ユニットに制御信号を提供するように構成される請求項４記載の通信システム。
【請求項７】
前記中継器は、前記第２のリモート端末から受信したメッセージを前記メインバス及び前記第３のリモート端末に送出し、前記第３のリモート端末から受信したメッセージを前記メインバス及び前記第２のリモート端末に送出し、前記メインバスから受信したメッセージを前記第２のリモート端末及び前記第３のリモート端末に送出するように構成される請求項１記載の通信システム。
【請求項８】
前記メインバスは、ＭＩＬ−ＳＴＤ−１５５３に従って動作する請求項１記載の通信システム。
【請求項９】
線形トポロジに限定される規格に従って動作するメインバスを具備する通信システムにおいてメッセージを送信する方法において：
前記メインバス上でメッセージを送出及び受信するように構成されるバスコントローラから前記メインバスにメッセージを提供することと；
前記メインバス上でメッセージを送出及び受信するように構成され前記メインバスに結合される第１のリモート端末において前記メッセージを受信することと；
前記バスコントローラ及び前記第１のリモート端末により送出された前記メッセージを含む前記メインバス上のメッセージを送出及び受信するように構成され前記メインバスに結合される中継器において前記メッセージを受信することと；
前記中継器に結合され、前記中継器を介して前記メインバス上でメッセージを送出及び受信する第２のリモート端末及び第３のリモート端末に対してメッセージを前記中継器から提供することとから成る方法。
【請求項１０】
前記第２のリモート端末は前記中継器に直接結合される請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記第２のリモート端末は、前記メインバスと同一の規格に従って動作する副次的なバスを介して前記中継器に結合される請求項９記載の方法。
【請求項１２】
前記中継器は，アービタと，前記中継器を前記メインバスにインタフェースする第１の符号器／復号器ユニットと，前記中継器を前記第２のリモート端末にインタフェースする第２の符号器／復号器ユニットと、前記中継器を前記第３のリモート端末にインタフェースする第３の符号器／復号器ユニットとを含み、前記アービタは、前記第１の符号器／復号器ユニット、前記第２の符号器／復号器ユニット及び前記第３の符号器／復号器ユニットの各々に結合され、前記第１の符号器／復号器ユニット、前記第２の符号器／復号器ユニット及び前記第３の符号器／復号器ユニットによる符号化及び復号化を制御するように構成され、前記方法は：
前記第１の符号器／復号器ユニットを使用して、前記中継器において受信した前記メッセージをデジタルトークンに復号化することと；
前記第２の符号器／復号器ユニット及び第３の符号器／復号器ユニットにおいて前記デジタルトークンを受信することと；
前記第２の符号器／復号器ユニット及び前記第３の符号器／復号器ユニットを使用して、前記第２の符号器／復号器ユニット及び前記第３の符号器／復号器ユニットにより受信した前記デジタルトークンをそれぞれ再構成メッセージに符号化することと；
前記第２の符号器／復号器ユニット及び前記第３の符号器／復号器ユニットから前記第２のリモート端末及び前記第３のリモート端末に前記再構成メッセージを提供することとを更に含む請求項９記載の方法。
【請求項１３】
前記第２の符号器／復号器ユニットにおいて受信したリモートメッセージをリモートデジタルトークンに復号化することと；
前記第１の符号器／復号器ユニット及び前記第３の符号器／復号器ユニットにおいて前記リモートデジタルトークンを受信することと；
前記第１の符号器／復号器ユニットにおいて受信した前記リモートデジタルトークンを再構成リモートメッセージに符号化することと；
前記第１の符号器／復号器ユニットから前記メインバスに前記再構成リモートメッセージを提供することとを更に含む請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記中継器により受信されたメッセージに基づいて符号化及び復号化を制御するために、前記第１の符号器／復号器ユニット、前記第２の符号器／復号器ユニット及び前記第３の符号器／復号器ユニットに対して前記アービタから制御信号を提供することを更に含む請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
前記第２のリモート端末から受信した前記中継器からのメッセージを前記メインバス及び前記第３のリモート端末に送出することと；
前記第３のリモート端末から受信した前記中継器からのメッセージを前記メインバス及び前記第２のリモート端末に送出することと；
前記メインバスから受信した前記中継器からのメッセージを前記第２のリモート端末及び前記第３のリモート端末に送出することとを更に含む請求項９記載の方法。
【請求項１６】
前記メインバスは、ＭＩＬ−ＳＴＤ−１５５３に従って動作する請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にバス通信に関し、特に、線形トポロジに限定されたバスを他のトポロジに拡張可能にするシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＩＬ−ＳＴＤ−１５５３は、シリアルデータバスの機械的特徴、電気的特徴及び機能的特徴を規定するアメリカの国防総省により発表された軍事規格である。この規格は、元々は軍用航空電子工学に使用するために設計されたが、軍事及び民間の双方の宇宙船ＯＢＤＨ（on-board data handling）サブシステムにおいて共通に使用されるようになった。これは、二重冗長平衡線路物理層、（差分）ネットワークインタフェース、時分割多重化、半二重コマンド／応答プロトコル及び最大３１個のリモート端末（デバイス）を特徴とする。
【０００３】
単一のバスは、１ＭＨｚで７０〜８５Ωのインピーダンスを有する対線から成る。送信機及び受信機は絶縁トランスを介してバスに結合し、スタブ接続は絶縁抵抗器及び結合トランスの対を使用して分岐する。この構成により、短絡の影響は低減され、バスが航空機にわたり電流を伝導しないことが保証される。マンチェスタ符号は、同一の対線にクロック及びデータを提示し且つ信号（トランスを通過できない）の直流成分を除去するために使用される。ビットレートは、１．０メガビット／秒（１ビット＝１μｓ）である。
【０００４】
メッセージは、１つ以上の１６ビットワード（コマンド、データ又は状況）から成る。各ワードは、３μｓの同期パルス（１．５μｓ（low）＋１．５μｓ（high）であり、マンチェスタ符号では発生することがない）が先行し、奇数パリティビットが後続する。メッセージ内のワードは連続して送信され、メッセージの間には４μｓのギャップがある。デバイスは、有効なコマンドに対する応答を４〜１２μｓ以内に送信し始める必要があり、応答が１４μｓ以内に開始されない場合はメッセージが受信されていないと考えられる。
【０００５】
バス上の全ての通信は、マスタバスコントローラの制御下で行なわれ、マスタコントローラから受信又は送信を行なう端末（リモート端末（ＲＴ）とも呼ばれる）へのコマンドに基づく。マスタコントローラから端末へのデータの転送に対するワード（送信機.ワードの種類（受信機）の形式である）のシーケンスは、master.command(terminal)→terminal.status(master)→master.data(terminal)→master.command(terminal)→terminal.status(master)である。端末対端末の通信に対するワードのシーケンスは、master.command(terminal_1)→terminal_1.status(master)→master.command(terminal_2)→terminal_2.status(master)→master.command(terminal_1)→terminal_1.data(terminal_2)→master.command(terminal_2)→terminal_2.status(master)である。シーケンスは、端末が機能していてデータを受信できることを保証する。データ転送シーケンスの最後の状況要求は、データが受信され且つデータ転送の結果が受け入れ可能であることを保証する。ＭＩＬ−ＳＴＤ−１５５３に高い完全性を与えるシーケンスである。上記シーケンスは簡単化されており、エラー又は他の障害の場合に行なわれる動作を示さない。
【０００６】
端末装置は、それ自体のデータ転送を開始できない。端末装置からの送信に対する要求は、端末にポーリングするマスタコントローラにより処理される。優先度の高い機能（例えば、航空機操縦面へのコマンド）はより頻繁にポーリングされる。優先度の低いコマンドのポーリングの頻度は少ない。しかし、規格は特定のワードに対して特定のタイミングを特定しておらず、それはシステム設計者により決定される。装置がポーリングされた時に応答がないことは、障害があることを示す。
【０００７】
図１に示すように、従来のＭＩＬ−ＳＴＤ−１５５３バスシステムは、二重冗長ＭＩＬ−ＳＴＤ−１５５３バス１４、バスコントローラ１０、最大３１個のリモート端末１２（図１には３つのリモート端末１２を示す）及びオプションのバスモニタ１６を含む。ＭＩＬ−ＳＴＤ−１５５３に基づく任意のシステムにおいてバスコントローラ１０は１つのみ存在し、それはバスを介して全てのメッセージ通信を開始する。バスコントローラ１０は、そのローカルメモリに格納されたコマンドリストに従って動作し、種々のリモート端末１２にメッセージを送出又は受信するように命令し、リモート端末１２から受信する任意の要求に応える。バスコントローラ１０は、エラーを検出してエラーから復旧し、エラーの履歴を保持する。
【０００８】
リモート端末１２は、ＭＩＬ−ＳＴＤ−１５５３バス１４と接続されたサブシステムとの間のインタフェースを提供するために使用される。例えば追跡される航空機において、リモート端末１２は、乗員用機器に表示するために、慣性航法サブシステムからデータを取得してそのデータをＭＩＬ−ＳＴＤ−１５５３バス１４を介して別のリモート端末１２に送出してもよい。リモート端末１２のより簡単な例としては、航空機のヘッドライト、着陸灯又はアナンシエータをオンにするインタフェースであってもよい。
【０００９】
バスモニタ１６は、データバスを介してメッセージを送信できない。その主な役割は、バスコントローラ１０又はリモート端末１２の動作に干渉せずにバストランザクションを監視及び記録することである。それら記録されたバストランザクションは、後でオフラインで解析を行なうために格納される。バスモニタ１６は、ＭＩＬ−ＳＴＤ−１５５３バス１４を介して送出された全てのメッセージを取り込み且つ記録するのが理想的である。しかし、使用中のデータバスに全てのトランザクションを記録することは実用的でない場合があるため、バスモニタ１６は、アプリケーションプログラムにより提供されるいくつかの基準に基づいてトランザクションのサブセットを記録するように構成される場合が多い。あるいは、バスモニタ１６は予備のバスコントローラと共に使用される。これにより、予備のバスコントローラは、有効なバスコントローラ１０になるように要求された場合に即座に動作するように有効になることが可能である。
【００１０】
構成要素がＭＩＬ−ＳＴＤ−１５５３バス１４又は等価のバスから切断される場合（その結果、終端しないリモート端末又はオープンポートとなる）、バスにおいて干渉が発生する。例えば、バス１４が航空機により搬送される兵器（例えば、ミサイル）等の航空機の搭載物と通信するのに使用され且つ兵器が利用された（例えば、発射又は投下）場合、いずれの構成要素に対しても接続されていないコネクタ（以前にミサイルに接続されていた）が存在する。その結果、バス１４を介してそのコネクタに送出された信号は、オープンコネクタに到達するとバス１４に沿って逆方向に伝播して戻るか又は反射する可能性があり、それにより干渉が発生する。
【００１１】
従来、ＭＩＬ−ＳＴＤ−１５５３データバスシステムは線形トポロジに限定される。換言すると、スタートポロジ又は並列トポロジ等の非線形トポロジは１５５３バスシステムと互換性がない。その結果、１５５３システムは、例えば武器を配備するキャリッジシステムの使用と互換性がない。キャリッジシステムにおいて、バス１４の単一のＣＳＩ（Carriage Store Interface）は複数の武器と通信するのに使用されるか又は複数のリモート端末１２と通信するのに使用される。従って、１対複数又は１対多の接続のトポロジは従来の１５５３システム又はその等価物と互換性がない。
【発明の開示】
【００１２】
本発明の１つの面によると、通信システム及び方法は、線形トポロジに限定される規格に従って動作するメインバスと、メインバスに結合され、メインバス上でメッセージを送出及び受信するように構成されるバスコントローラと、バスコントローラにより送出されたメッセージを含むメインバス上のメッセージを送出及び受信するように構成されメインバスに結合される第１のリモート端末とを含む。システム及び方法は、バスコントローラ及び第１のリモート端末により送出されたメッセージを含むメインバス上のメッセージを送出及び受信するように構成されメインバスに結合される中継器と、中継器に結合され、中継器を介してメインバス上でメッセージを送出及び受信する第２のリモート端末及び第３のリモート端末とを更に含む。
【００１３】
本発明の更なる特徴、面及び利点は、以下の好適な実施形態の詳細な説明を添付の図面と共に考慮することにより明らかとなるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図２は、本発明に従って非線形トポロジに拡張可能にされる線形トポロジに限定されたバスシステムを示したブロック図である。図２に示すように、図１のバスシステムと同様に、バスコントローラ１０及びリモート端末１２はそれぞれメインバス１４に結合される。単一のリモート端末１２を示すが、更にいくつかのリモート端末１２がメインバス１４に結合されてもよいことが理解されるべきである。メインバス１４は、ＭＩＬ−ＳＴＤ−１５５３に従って構成されるのが好ましいが、構成を線形トポロジに限定する別の規格に従って構成されてもよい。更に、バスモニタ（不図示）等の他の要素がメインバス１４に結合されてもよい。
【００１５】
図２に更に示すように、中継器２０がメインバス１４に更に結合される。中継器２０はバスコントローラ１０に対して透過的である。メインバス１４がＭＩＬ−ＳＴＤ−１５５３に従って構成される場合、各リモート端末は５ビットの固定アドレスと関連付けられる。バスコントローラ１０によりアドレス指定される各要素が異なるアドレスを有し、アドレス３１（バイナリでは１１１１１）が同報通信のために確保される場合、バスコントローラ１０により制御される要素の総数は３１個に制限されるのが好ましい。中継器２０は、固定アドレスを必要としないため、バスコントローラによりアドレス指定される必要がない。本明細書において説明するように、コマンドインタフェースは中継器２０に直接結合され、リピータ２０及びバスシステムの他の要素をテストするように構成される。
【００１６】
中継器２０により、線形トポロジに限定される規格に従って構成されるメインバス１４は非線形トポロジに拡張可能になる。この拡張性には、中継器２０をリモート端末２２及び中継バス２４に接続可能にすることが含まれる。１つのリモート端末２２が中継器２０に接続されているように示すが、２つ以上のリモート端末２２が中継器２０に接続されることが理解されるべきである。中継バス２４は、ＭＩＬ−ＳＴＤ−１５５３等のメインバス１４と同一の規格に従って構成されるのが好ましい。メインバス１４と同様の中継バス２４は、結合されたリモート端末２６を有することができる。更に、中継バス２４に結合されたリモート端末２６を１つのみ又は３つ以上有することが可能である。
【００１７】
本明細書において説明するように、中継器２０は中継器を介してメインバス１４に接続される各要素にメッセージを提供するように構成される。中継器２０は、ハードウェア及び／又はソフトウェアで実現可能である。例えば、中継器２０は、ＣＰＵ、マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラ等の処理装置、並びに中継器２０の機能を実行するために処理装置により実行される命令を格納する揮発性及び／又は不揮発性メモリを含むことができる。一実現例において、中継器２０はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）と共に実現される。
【００１８】
一般に、図２のバスシステムにおける通信は、バスコントローラ１０から送出されるメッセージにより開始する。メッセージは、目標バスシステムの要素のアドレスを含むのが好ましい。しかし、ＭＩＬ−ＳＴＤ−１５５３に従って構成されるようなバスシステムにおいて、バスシステムの全ての要素はバスコントローラ１０（及びメッセージを送出する任意の他の要素）から送出されるメッセージを受信するが、メッセージに含まれるアドレスの要素のみがメッセージに応答する。
【００１９】
メインバス１４に接続される各リモート端末１２は、バスコントローラからのメッセージをメインバス１４から直接受信する。中継器２０は、メインバス１４からメッセージを直接受信し、中継器２０に結合されるリモート端末２２及び中継バス２４にメッセージを直接提供する。メインバス１４と同一の規格に従って構成される中継バス２４は、リモート端末２６にメッセージを直接提供する。
【００２０】
ＭＩＬ−ＳＴＤ−１５５３において、リモート端末１２、２２及び２６等の指定受信機がバスコントローラ１０等のメッセージ生成器から送出されたメッセージに応答しなければならない非常に厳密な時間制限がある。それら時間制限は、部分的にはメインバス１４を線形トポロジに限定することとなる。中継器２０がバスシステムを線形トポロジ外の要素に拡張可能にするため、中継器２０は、メッセージがメインバス１４に直接接続されない要素（すなわち、リモート端末２２及び２６）により時宜を得て受信されることを保証するのが好ましい。
【００２１】
図３は、図２のバスシステムの構成要素間のアナログ結合を示したブロック図である。図３に示すように、中継器２０は、トランシーバ３０及びアナログ結合３２を介してバスコントローラ１０に結合される。図示しないが、同様に、リモート端末１２等のメインバス１２に直接結合される各要素はトランシーバ３０及びアナログ結合３２を介してバスコントローラに結合される。メインバス１４は、ＭＩＬ−ＳＴＤ−１５５３に従って構成される場合はアナログバスである。すなわち、メインバス１４はデジタル信号ではなくアナログ信号を搬送する。アナログ結合３２により、中継器２０及びメインバス１４に結合される任意の他の要素はメインバス１４により搬送されるアナログ信号を受信できる。
【００２２】
トランシーバ３０は、メインバス１４からアナログ信号を受信し且つアナログ信号をデジタル信号に変換するように構成され、デジタル信号は中継器２０に提供される。更に、中継器２０から出力されるデジタル信号はトランシーバ３０によりアナログ信号に変換され、アナログ信号はメインバス１４に提供される。中継器２０はトランシーバ３０及びアナログ結合３２を更に有し、中継器２０を中継バス２４に結合する。更にリモート端末２６は、トランシーバ３０（不図示）及びアナログ結合３２により中継バスに結合される。
【００２３】
中継器２０に直接結合されるリモート端末２２は、仲介するトランシーバ３０及びアナログ結合３２なしで中継器２０に結合される。そのような直接結合を使用すると、中継器２０とリモート端末２２との間の信号はデジタルのままである。更に、ＦＰＧＡと共に中継器２０を実現するなど、中継器２０のコアアーキテクチャの一部としてリモート端末２２を実現でき、中継器２０はリモート端末２２の機能を実現するように更に構成される。
【００２４】
図４は、図２のバスシステムにおいてアナログ信号及びデジタル信号の存在を示したブロック図である。図４に示し且つ図３に関して説明したように、中継器２０は、メインバス１４に結合され且つアナログ結合３２及びトランシーバ３０によりバスコントローラ１０に結合される。アナログ結合３２は、バスコントローラ１０からのメッセージ等のアナログ信号３４をトランシーバ３０に提供する。トランシーバ３０はアナログ信号３４をデジタル信号３６に変換し、デジタル信号３６は中継器２０により受信される。反対に、トランシーバ３０は中継器２０から出力されるデイたる信号３６をアナログ信号３４に変換する。
【００２５】
図５は、図２のバスシステムの中継器を示したブロック図である。図５に示すように、中継器２０は、３つの符号器／復号器４２及びアービタ４４を含む。特に好適な本実施形態において、１つの符号器／復号器４２はメインバスにインタフェースし（不図示のトランシーバ３０を介して）、１つの符号器／復号器４２はリモート端末２２とインタフェースし、１つの符号器／復号器４２は中継バス２４とインタフェースする。３つの符号器／復号器４２を示すが、中継器２０に実現される符号器／復号器４２の数は、リモート端末２２及び／又は中継バス２４と通信するために必要に応じて増減してもよい。
【００２６】
各符号器／復号器４２は、受信した信号又はメッセージをデジタルトークン４６に符号化し且つデジタルトークン４６を中継器２０外の要素に向けられるデジタル信号に復号化するように構成されるのが好ましい。デジタルトークン４６は、中継器２０により理解され且つアービタ４４により使用されるバスシステム内の要素により送出されるメッセージのデジタル表現であり、符号器／復号器４２の方向（すなわち、符号化又は復号化）を制御する。例えば、メインバス１４に結合される符号器／復号器４２がメインバス１４からのメッセージをデジタルトークン４６に符号化する場合、アービタ４４は、デジタルトークン４６を各符号器／復号器４２及びアービタ４４に結合する接続からデジタルトークン４６を受信し、デジタルトークン４６が有効なメッセージであるかを識別する。ＭＩＬ−ＳＴＤ−１５５３はメッセージに対して非常に特有の形式を有し、アービタは、デジタルトークン４６がその形式に準拠することをチェックして妥当性を判定できる。
【００２７】
デジタルトークン４６が有効なメッセージである場合、アービタ４４は、リモート端末２２及び中継バス２４に結合される符号器／復号器４２に制御信号４８を送出して、メインバス１４に結合される符号器／復号器４２から提供されるデジタルトークン４６を受信及び復号化する。制御信号４８に応答して、リモート端末２２及び中継バス２４に結合される符号器／復号器はデジタルトークン４６を復号化し、復号化したデジタルトークン４６（すなわち、メインバス１４からの元のメッセージ）をリモート端末２２及び中継バスにそれぞれ提供する。元のメッセージを生成する要素に関わらず、同一の処理が適用される。例えばリモート端末２２又はリモート端末２６により生成されたメッセージは、中継器２０においてデジタルトークン４６に同様に符号化され、アービタ４４により生成された制御信号４８に基づいて適用可能な符号器／復号器４２により受信、復号化及び送信される。
【００２８】
図６Ａ及び図６Ｂは、本発明に従って、メインバスとリモート端末と中継器を介してメインバスに結合される中継バスとの間でメッセージを結合する処理を示したフローチャートである。より詳細には、図６Ａはメインバス１４に置かれたメッセージに関わる処理を示し、図６Ｂは中継バス２４に置かれ且つ／又はリモート端末２２により生成されたメッセージに関わる処理を示す。
【００２９】
図６Ａに示すように、まずメッセージはメインバス１４に置かれる（ステップ６０２）。メッセージは、メインバス１４においてバスコントローラ１０、リモート端末１２又は他の要素により生成される。メインバス１４上のメッセージは、メッセージを生成する要素以外のメインバス１４に結合された要素全てにより受信される（ステップ６０４）。例えばバスコントローラ１０がメッセージを生成する場合、メッセージはリモート端末１２及び中継器２０により受信される。
【００３０】
中継器２０により受信されたメッセージの場合、メッセージは符号化される（ステップ６０６）。更に詳細には、メインバス１４からのメッセージはアナログ結合３２により中継器２０に結合され、トランシーバ３０によりデジタル信号に変換され、符号器／復号器４２によりデジタルトークン４６に符号化される。アービタ４４は、デジタルトークン４６を受信し、それが有効なメッセージを表しているか、すなわちメインバス１４に対するメッセージ規格と一致した形式に準拠していることを判定する。
【００３１】
符号化メッセージ（すなわち、デジタルトークン）に基づいて、中継器２０の各符号器／復号器４２の状態は受信側又は送信側として設定される（ステップ６０８）。より詳細には、デジタルトークン４６が有効な場合、アービタ４４はデジタルトークン４６に基づいて制御信号４８を生成し、各符号器／復号器４２を受信側（すなわち、デジタルトークン４６を受信するように）又は送信側（すなわち、デジタルトークン４６を提供するように）として設定する。メッセージがメインバス１４から受信される場合、リモート端末２２に結合される符号器／復号器４２及び中継バス４２に結合される符号器／復号器４２はそれぞれ受信するように設定され、メインバス１４に結合される符号器／復号器４２は送信するように設定される。
【００３２】
デジタルトークン４６を受信するように設定された各符号器／復号器４２は、受信したデジタルトークン４６を復号化する（ステップ６１０）。デジタルトークンの復号化により、メッセージは、メインバス１４及び中継バス２４が準拠する規格により理解される形式に戻されるが以前としてデジタル形式である。このデジタル形式のメッセージは、結合された要素に提供される（ステップ６１２）。例えばメインバス１４からのメッセージは、リモート端末２２、並びに中継バス２４を介してリモート端末２６に提供される。
【００３３】
図６Ｂに示すように、中継バス２４からのメッセージ（リモート端末２６の１つにより生成された）又はリモート端末２２からのメッセージは、中継器２２により受信される（ステップ６２０）。受信されたメッセージは符号化される（ステップ６２２）。より詳細には、中継バス２４又はリモート端末２２からのメッセージは、符号器／復号器４２によりデジタルトークン４６に符号化される。アービタ４４は、デジタルトークン４６を受信し、それが有効なメッセージを表しているか、すなわちそれがメインバス１４に対するメッセージ規格に一致した形式に準拠していることを判定する。
【００３４】
中継器２０の各符号器／復号器４２の状態は、符号化メッセージに基づいて受信側又は送信側として設定される（ステップ６２４）。より詳細には、デジタルトークン４６が有効である場合、アービタ４４は、デジタルトークン４６に基づいて制御信号４８を生成し、各符号器／復号器４２を受信側又は送信側として設定する。メッセージが中継バス２４から受信される場合、リモート端末２２に結合された符号器／復号器４２及びメインバス１４に結合された符号器／復号器４２はそれぞれ受信するように設定され、中継バス２４に結合された符号器／復号器４２は送信するように設定される。
【００３５】
デジタルトークン４６を受信するように設定された各符号器／復号器４２は、受信したデジタルトークン４６を復号化する（ステップ６２６）。デジタルトークンの復号化により、メッセージは、メインバス１４及び中継バス２４が準拠する規格により理解される形式に戻されるが以前としてデジタル形式である。このデジタル形式のメッセージは、結合された要素に提供される（ステップ６２８）。例えば中継バス２４からのメッセージは、リモート端末２２及びメインバス１４に提供される。
【００３６】
本発明の一実施形態において、アービタは外部コマンドインタフェースを含む。このコマンドインタフェース５０又はバスコントローラ１０からの一致信号を通して、中継器２０は中継バス２４をメインバス１４から切り離すように構成される。コマンドインタフェース５０又はバスコントローラ１０からの一致信号を通して、中継器は中継バスの完全性を検証するために中継バス２４に対して診断テストを実行するように命令され、リモート端末２６はバスから切断されるか又は電力供給されない。そのような診断テストの結果は、一致信号を介してバスコントローラ１０に通信されるか又はコマンドインタフェース５０において入手可能にされる。
本発明の一実施形態において、アービタ４４は反射信号がオープンポートから上流に伝播するのを防止する。
【００３７】
本発明の一実施形態において、１５５３プロトコルを実現するシステムにおいてスタートポロジ（１対複数）を実現できる。従って、本発明の一実施形態は線形トポロジからスター（１対複数）トポロジへの変換を可能にする。
【００３８】
本発明の一実施形態において、スタートポロジを含むアビオニクスシリアルデータバスシステムがあり、それは、例として１５５３データバス又はその等価物である。更なる一実施形態において、スタートポロジは、１５５３プロトコルに関してシステムに対して完全に透過的である。
【００３９】
本発明の一実施形態において、例として１５５３データバス又はその等価物であるアビオニクスシリアルデータバスシステムがあり、システムはコントローラとスタートポロジを利用する２つの別個のアビオニクスユニットとの通信を可能にするように適応される。更なる一実施形態において、２つの別個のアビオニクスユニットとコントローラとの間の全ての通信は単一のＣＳＩを通過する。更なる一実施形態において、２つの別個のアビオニクスユニットは単一のＣＳＩに対して並列に配置される。更なる一実施形態において、スタートポロジは１５５３プロトコルに関してシステムに対して完全に透過的である。
【００４０】
本発明の一実施形態において、１５５３データバスを介して２つ以上のアビオニクスコンポーネントと通信するコントロールユニットを具備するアビオニクスシステムがあり、通信はスタートポロジに従う。更なる一実施形態において、コントロールユニットからの通信が２つのリモート端末に向かう途中に通過する単一のＣＳＩがあり、２つのリモート端末の各々は別個のアビオニクスコンポーネントに接続されてもよく、別個のアビオニクスコンポーネントは単一のＣＳＩ端末を介してコントロールユニットと通信する。
【００４１】
本発明の一実施形態において、少なくとも（ｉ）データバスシステムトポロジをスタートポロジ／１対複数のトポロジに変換し及び（ｉｉ）接続された中継器の下流のリモート端末が例えばその下流のリモート端末に接続されたアビオニクスコンポーネントが切断された結果としてオープンとなる場合の干渉を除去／防止するために、本発明に従って中継器をバス上の第１のリモート端末に接続することにより、航空機、あるいは１５５３データバス又はその等価物（例えば、同等の信頼性等を有する別の線形トポロジ）を有する他の製品を後付けする方法がある。更なる一実施形態において、この後付け部品はデータバスシステムに対して透過的である。本発明の実施形態は、そのように後付けされた製品を更に含む。
【００４２】
本発明の一実施形態において、１５５３データバス又はその等価物に接続するように適応される第１のコネクタ及びアビオニクスコンポーネントに接続するように適応される第２のコネクタを具備する中継器があり、中継器は、第２のコネクタがオープンになった時に第２のコネクタからの干渉がデータバスに入るのを防止するように適応されるアービタを含む。
【００４３】
本発明の一実施形態において、１５５３データバス又はその等価物に接続するように適応される第１のコネクタ、アビオニクスコンポーネントに接続するように適応される第２のコネクタ及びアビオニクスコンポーネントに接続するように適応される第３のコネクタを具備する中継器があり、中継器は、第１のコネクタを介して中継器に入る１５５３データバス又はその等価物により搬送される通信信号を並列に又は「スター」方式で配置される第２のコネクタ及び第３のコネクタに送出する。
【００４４】
本発明の一実施形態において、１５５３バスの完全性を検査するために、ジャンパケーブルを利用して、本明細書で開示される１つ以上の実施形態又はその変形例に従ってスタートポロジのセグメント又はサブバスの完全性の端末相互通し試験を実行する方法がある。一例として、本明細書で開示される１つ以上の実施形態により構成される製品に取り組み、オープンリモート端末を取得し、ジャンパケーブルをリモート端末に配置し、組込みテストを開始し、システムの少なくとも１つのセグメントの完全性を検査する方法がある。ある実施形態において、完全性が検査されるシステムはスタートポロジを有するシステムである。
【００４５】
本発明のいくつかの実施形態において、ポートに接続された１５５３バス上の一部又は全てのセグメントにおける端末間の配線及び／又は相互接続をテストするように適応される組込みテストユニットを有する１５５３データバス又は等価物を含む航空機又はアビオニクスシステム等の製品がある。本発明のいくつかの実施形態において、この組込みテストは第１のバス（又はサブバス）にトークンのテストストリームを注入し、同一ポートに対応する第２のバス（又はサブバス）においてトークンの同一ストリームを検出する。いくつかの実施形態において、テストを容易にするためにジャンパが使用される。いくつかの実施形態において、これによりアビオニクスコンポーネントがバスに接続／バスと通信する必要なくテストが可能になる。これは、例えばアビオニクスコンポーネントが空対空ミサイル等の高性能爆発装置である場合に有用である。この場合、必要以上にアビオニクスコンポーネントをバスシステムに接続するのは望ましくない。
【００４６】
本発明のいくつかの実施形態において、中継器はチップ又はマイクロチップを具備する。
【００４７】
本発明の一実施形態により、ＭＩＬ−ＳＴＤ−１５５３バスコントローラはポイントツーポイントトポロジ又はスタートポロジで接続される複数のリモート端末又はサブバスを制御できる。（ＭＩＬ−ＳＴＤ−１５５３は、本明細書に参考として全ての内容が取り入れられている。）本発明の一実施形態は、単純なジャンパケーブルを使用してスタートポロジの各セグメント又はサブバスの完全性の端末相互通し試験に適用され、それにより本分野の１５５３バスの完全性を検査するのに必要な地上支援設備は激減する。
【００４８】
いくつかの実施形態において、中継器の一部又は全てのポートにおける１５５３波形は、マンチェスタ符号サブシンボルのストリームにトークン化され、ポートアービタに転送される。アービタは、一部又は全てのポートを直接制御し、一部の又は全ての他の適切な休止ポートにトークンのストリームを転送する。いくつかの実施形態において、トークンストリームを受信しているあるポート又は各ポートは適切に時間を変更された１５５３マンチェスタ波形を順に再生成する。アービタの動作は、管理ポートを介して制御されてもよい。
【００４９】
アービタは、ネットワーク上の衝突を回避するために１５５３プロトコルに依存する。少なくとも１つのアービタが１５５３中継器に実現され、各々が個別のサブネットを制御する複数のアービタを実現できる。個別のサブネットは、個別のポートにおいて応答するように個別のアービタを管理ポートを介してプログラミングすることにより確立され、任務要求に基づいてネットワークトポロジを再構成するか又は障害時に冗長ネットワークパスを提供する必要がある場合に管理ポートを介して動的に再構成される。
【００５０】
いくつかの実施形態において、中継器は、１５５３波形で動作するが、基線の１５５３データ転送速度に限定されない。いくつかの実施形態において、適切なフロントエンドを使用して、中継器は、２倍速度１５５３（２Ｍｂｐｓ）又は増加ビットレート１５５３（ＳＡＥ ＡＳ５６５２）、並びに／あるいはＳＡＥ Ａｓ−１５５３１に適するように構成され、それら全ての規格／文献の内容全体は参考として本明細書に取り入れられている。いくつかの実施形態において、中継器は任意のアビオニクスシリアルデータバス上で動作する。
【００５１】
更にいくつかの実施形態において、中継器は各ポートのバスＡ又はＢにトークンのテストストリームを注入し、同一ポートに対応する他方のバス上でトークンの同一ストリームを検出する能力を有する。この能力は、単にバスＡとＢとの間にジャンパを設置し且つ管理ポートを介して関連するポートに対して自己テストを実行するように中継器に命令することにより、ポートに接続された１５５３バスの各セグメントにおける配線及び相互接続の端末相互通し試験を可能にする。
【００５２】
いくつかの実施形態において、中継器はＦＰＧＡ内に完全に実現され、ＶＨＤＬコードとして開発されてもよい。いくつかの実施形態において、ＭＩＬ−ＳＴＤ−１５５３データレートで動作する３つのポートを有する中継器の例がある。Ｎ個のポートを有する中継器の例は、ＦＰＧＡ内で適切なブロックを複製することにより３つのポートの実現例から構成可能である。２倍速度１５５３又はＥＢＲ−１５５３の中継器の例は、適切な市販のドライバをフロントエンドとしてＦＰＧＡに設置し且つＦＰＧＡのクロック周波数をスケーリングすることにより構成される。
【００５３】
本発明のいくつかの実施形態は、中継器の個別の例において使用されるビットレート及びフロントエンドの種類に関係なく、ポイントツーポイントトポロジ及びスタートポロジを含んで構成されるより複雑なトポロジを提供する（単なる非階層バストポロジ（ＭＩＬ−１５５３規格）ではなく、１つの１５５３バスが別の１５５３バス上に繰り返される）。例えば、本明細書に参考として内容の全てが取り入れられている米国特許第６，２１２，２２４号公報は、単一のポイントにおいて２つの非階層的なバスを結び付けることを開示する。本発明のいくつかの実施形態において、障害診断及び分離する能力を従来の１５５３バス構成に追加することにより、端末をバスに接続する前にバスの完全性を検査するタスクを簡単化できる。
【００５４】
本発明の好適な実施形態は、図示及び説明の目的で上述された。開示される厳密な形態のみに本発明を限定することを意図せず、変更及び変形は、上記教示を考慮して可能であり、あるいは本発明の実施から得られてもよい。実施形態（別個に実施されるか又は組み合わせて実施される）は、本発明の原理を説明するために、当業者が種々の実施形態で本発明を作成及び使用するのを可能にする実用的な応用例として、考えられる特定の使用に適した種々の変形例と共に選択及び説明された。本発明の範囲は、本明細書に添付される特許請求の範囲及びそれらの等価物により規定されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】従来のＭＩＬ−ＳＴＤ−１５５３バスシステムを示したブロック図である。
【図２】本発明に従って非線形トポロジに拡張可能にされる線形トポロジに限定されたバスシステムを示したブロック図である。
【図３】図２のバスシステムの構成要素間のアナログ結合を示したブロック図である。
【図４】図２のバスシステムのアナログ信号及びデジタル信号の存在を示したブロック図である。
【図５】図２のバスシステムの中継器を示したブロック図である。
【図６Ａ】本発明に従って、メインバスとリモート端末と中継器を介してメインバスに結合される中継バスとの間でメッセージを結合する処理を示したフローチャートである。
【図６Ｂ】本発明に従って、メインバスとリモート端末と中継器を介してメインバスに結合される中継バスとの間でメッセージを結合する処理を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００５６】
１０…バスコントローラ、１２、２２、２６…リモート端末、１４…メインバス、２０…中継器
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【国際調査報告】
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