(57)【要約】【課題】ハードウェアの変更や余剰な設計を必要とすることなく、多様な信号フォーマットに適応するよう再構成可能なシステムを提供する。【解決手段】再構成可能なインターフェイスは、ハードウェアではなくソフトウェアで特定のデバイスを処理する。再構成可能なインターフェイスは、少なくとも１つのデバイスからアウトプットをサンプリングし、ディジタル信号へ変換する。ディジタル信号は、次いでインテリジェンスの抽出又は条件付けのためなどにいずれか好ましい方法で処理される。変換及び処理は、異なるシステムやデバイスに対応するよう簡単に変更及び再構成可能なコンフィギュレーションテーブル内のデータで制御される。どの型のデバイスにも同一の再構成可能なインターフェイスを使用可能であり、かつデバイスは信号プロセッサとの通信のためにハードウェアインターフェイスをカスタマイズする必要がない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが、システム内の少なくとも１つのデバイスに対応し、かつ、少なくとも１つのデバイスのインプットとアウトプットの少なくともいずれか一方を変換する変換器と、変換器を少なくとも１つのデバイスに接続させる信号ラインを有する少なくとも１つのハードウェアチャネルと、
少なくとも１つのハードウェアチャネルを、少なくとも１つのデバイスとの互換性を有するよう構成するデータを含むコンフィギュレーションテーブル、
を含むことを特徴とする、システムのための再構成可能なインターフェイス。
【請求項２】
前記変換器が、前記少なくとも１つのデバイスからのアナログアウトプットをディジタル信号に変換するアナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器を含むことを特徴とする、請求項１記載の再構成可能なインターフェイス。
【請求項３】
前記Ａ／Ｄ変換器が、少なくともナイキストサンプリング速度で前記アナログアウトプットをサンプリングすることによってそのアナログアウトプットを変換することを特徴とする、請求項２記載の再構成可能なインターフェイス。
【請求項４】
前記変換器が、ディジタル信号を前記少なくとも１つのデバイスへのアナログインプットへ変換する、ディジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換器を含むことを特徴とする、請求項１記載の再構成可能なインターフェイス。
【請求項５】
前記少なくとも１つのハードウェアチャネルが、複数のデバイスに対応する複数のハードウェアチャネルを構成することを特徴とする、請求項１記載の再構成可能なインターフェイス。
【請求項６】
前記複数のデバイスが、少なくとも２つの異なるフォーマットを有するアウトプットを生成することを特徴とする、請求項５記載の再構成可能なインターフェイス。
【請求項７】
前記コンフィギュレーションテーブルのデータの変更を可能にするために、前記コンフィギュレーションテーブルと通信するユーザインターフェイスをさらに含むことを特徴とする、請求項１記載の再構成可能なインターフェイス。
【請求項８】
前記コンフィギュレーションテーブルが、前記少なくとも１つのハードウェアチャネルを構成するハードウェアコンフィギュレーションデータと、前記少なくとも１つのデバイスのインプットとアウトプットの少なくともいずれか一方を処理する信号プロセッサを構成するソフトウェアコンフィギュレーションデータを含むことを特徴とする、請求項１記載の再構成可能なインターフェイス。
【請求項９】
複数のデバイスと、
信号プロセッサと、
複数のデバイスと信号プロセッサを接続する再構成可能なインターフェイス、
を含むシステムであって、前記再構成可能なインターフェイスが、
それぞれが、少なくとも１つの前記複数のデバイスに対応し、かつ、そのデバイスのインプットとアウトプットの少なくともいずれか一方を変換する変換器と、変換器をそのデバイスに接続させる信号ラインを有する少なくとも１つのハードウェアチャネルと、
少なくとも１つのハードウェアチャネルを、少なくとも１つの前記複数のデバイスとの互換性を有するよう構成するデータを含むコンフィギュレーションテーブルと、
そのコンフィギュレーションテーブルのデータの変更を可能にするために、コンフィギュレーションテーブルと通信するユーザインターフェイス、
を含むことを特徴とする、システム。
【請求項１０】
前記信号プロセッサと前記再構成可能なインターフェイスと通信し、再構成可能なインターフェイスと信号プロセッサの少なくともいずれか一方からの情報を記憶する、データバッファをさらに含むことを特徴とする、請求項９記載のシステム。
【請求項１１】
前記変換器が、少なくとも１つの前記複数のデバイスからのアナログアウトプットをディジタル信号に変換するアナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器を含むことを特徴とする、請求項９記載のシステム。
【請求項１２】
前記Ａ／Ｄ変換器が、少なくともナイキストサンプリング速度で前記アナログアウトプットをサンプリングすることによってそのアナログアウトプットを変換することを特徴とする、請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
前記変換器が、ディジタル信号を少なくとも１つの前記デバイスへのアナログインプットへ変換する、ディジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換器を含むことを特徴とする、請求項９記載のシステム。
【請求項１４】
前記複数のデバイスが、少なくとも２つの異なるフォーマットを有するアウトプットを生成することを特徴とする、請求項９記載のシステム。
【請求項１５】
前記コンフィギュレーションテーブルが、前記複数のハードウェアチャネルを構成するハードウェアコンフィギュレーションデータと、前記信号プロセッサを構成するソフトウェアコンフィギュレーションデータを含むことを特徴とする、請求項９記載のシステム。
【請求項１６】
前記信号プロセッサが、前記複数のデバイスのアウトプットからインテリジェンスを抽出し、かつそのインテリジェンスをターゲットに出力することを特徴とする、請求項９記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインターフェイスに関し、より詳細には、異なるフォーマットを有するインプットとアウトプットを処理可能なシステムのインターフェイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機や自動車、センサーなどの多重機器、ロード及びアクチュエータ、様々な検知装置などの、複合コンピュータシステムにおける機器は、システム内の様々な構成要素をモニターするのに使用されている。異なるデバイスのアウトプットは、分析のために中央コンピュータへ及び／又は出力のためにユーザへ伝送される。そのようなシステムにおいて監視かつ制御すべき特徴数に起因して、デバイスの数と型は広範にわたって変更される場合がある。さらに、異なるデバイスの型は、異なるエンコード及び／又は電子フォーマットを有するアウトプットを生成する場合がある。例えば、単一のシステムは、可変ＤＣアナログ電圧、可変ＡＣアナログ電圧、ディスクリートオン／オフ信号、可変周波数、可変ＡＣ位相、及び／又は可変抵抗の形式のアウトプットを生成するデバイスを有し得る。
【０００３】
これら異なるフォーマットのアウトプットを処理するため、現在既知のシステムでは、デバイスからインテリジェンスを抽出して、そのインテリジェンスを中央コンピュータが使用可能なアウトプットに変換するカスタムインターフェイス回路が使用されている。例えば、アナログデバイスのアウトプットは、通常復調器に伝送されて、次いで、データバスを介して中央コンピュータに送信されるディジタル信号に変換される前に、フィルタにかけられて条件付けされる。デバイスのアウトプットの異なる電子フォーマットは、各デバイスがそれぞれ独自の復調器とコンディショニング回路を有することを必要とする。そのため、デバイスとコンピュータの間の物理的なハードウェアのインターフェイスは、センサーベースごとに異なることとなり、デバイスが、例え最低限であっても変更されると、ハードウェアの再利用が困難になる。
【０００４】
中央コンピュータの位置は、システム全体の設計に基づいて変更される場合があり、このため、カスタムインターフェイス回路との組み合わせにおいて、複数システムに対して、１つの標準コンピュータシステム設計を使用することが困難なものとなっている。自動車や航空機のデバイスにおける変更、例えば、必然的な再設計及びコンピュータシステムの再構成は、結果としてシステムのコスト、重量、寸法並びに性能属性において非効率なものとなる。また、システムハードウェアを再構成することにより、ハードウェアの再構成を行うために、所定の位置から中央コンピュータを完全に取り除く必要性が生じる。
【０００５】
異なるフォーマットに対応するために、ハードウェアの変更や余剰な設計を必要とすることなく、多種多様な信号フォーマットに適応するよう再構成可能なシステムが所望されている。さらには、インターフェイスにおけるハードウェアを大幅に修正することなく、数と型が変化するデバイスを包含する種々異なるシステムも所望されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、異なるフォーマットに対応するために、ハードウェアの変更や余剰な設計を必要とすることなく、多種多様な信号フォーマットに適応するよう再構成可能なシステムを提供することにある。
【０００７】
本発明のさらなる目的は、インターフェイスにおけるハードウェアを大幅に修正することなく、数と型が変化するデバイスを包含する種々異なるシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、デバイス専用の処理を、ハードウェアではなく、ソフトウェアで実行可能にする、再構成可能なインターフェイスに関する。再構成可能なインターフェイスは、アウトプットを、ディジタル信号に変換するために少なくとも１つのデバイスから高速でサンプリングするアナログ−ディジタル変換器を備える。次いで、ディジタル信号は、インテリジェンスを抽出及び／又は信号を条件付けするよういずれかの好ましい方法で処理される。変換と処理は、コンフィギュレーションテーブルに入力されるデータによって制御される。コンフィギュレーションテーブルは、所与のシステムのデバイスが変更されるか、又は再構成可能なインターフェイスが別のシステムで使用される際には、容易に変更可能である。
【０００９】
再構成可能なインターフェイスによっていずれかの方法で処理される前に、デバイスのアウトプットが変換されるため、同一の再構成可能なインターフェイスをどの型のデバイスにも使用でき、かつ、デバイスを信号プロセッサと通信させるためのハードウェアインターフェイスをカスタマイズする必要がない。従って、いずれのシステムの再構成も、ハードウェアの変更ではなく、ソフトウェアの変更によって、簡単に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、再構成可能なインターフェイス１０２を組み込んだシステム１００を示す代表的なブロック図である。再構成可能なインターフェイス１０２は、デバイス１０４（例えば、センサー、アクチュエータ、ローダー（ｌｏａｄ）など）をディジタル信号プロセッサ１０６にリンクさせ、ディジタル信号プロセッサ１０６は、デバイスの情報並びにコンフィギュレーションテーブル１０８の情報に基づいてアウトプットを生成する。概して、再構成可能なインターフェイス１０２は、その、あるいは他のいずれの構成要素のハードウェアをカスタマイズする必要なく、信号プロセッサ１０６で処理できるよう、異なるフォーマットを有するアウトプットをディジタル化する、ユニバーサルな信号調整器として機能する。再構成可能なインターフェイス１０２は又、必要に応じて、デバイス１０４に返送するためにディジタル信号をアナログ信号に変換することもできる。即ち、コンフィギュレーションテーブル１０８のデータは、再構成可能なインターフェイス１０２を、デバイス１０４と互換性を有するよう構成することにより、デバイスのアウトプットをその元のフォーマットに関係なく、使用可能なフォーマットに変換できる。
【００１１】
従って、再構成可能なインターフェイス１０２は、新たなデバイス１０４に対応するハードウェアの再構成を必要とすることなく、デバイス１０４を変更、切り離し、及び／又は追加可能なものとすることができる。代替として、コンフィギュレーションテーブル１０８を（例えば、コンピュータのユーザインターフェイス１１０（図３を参照のこと）を介して）デバイスの変更を処理する既知の方法によって変更することができる。また、再構成可能なインターフェイス１０２は、システム１００に対するハードウェアの変更を必要なく、異なる数のデバイス１０４を処理するために、容易に拡張したり縮小したりすることができる。
【００１２】
コンフィギュレーションテーブル１０８自体が、デバイス１０４のインプットとアウトプットを使用可能な方式に変換し、かつ、デバイス１０４からインテリジェンスを抽出するのに使用可能ないずれのデータも具備し得る。例えば、コンフィギュレーションテーブル１０８は、それらに限定されるものではないが、前処理命令及び後処理命令、個々のデバイスのパラメータと範囲、デバイス電圧、フィルタの種類、パラメータ、サンプリング速度などを包含し得る。インプットは、いずれのセンサー用にもオペレーション可能な範囲内で再構成でき、アウトプットも、いずれのロード用にもオペレーション可能な範囲内で再構成できる。さらには、デバイス１０４のピンを、システム１００の構成全体に応じて、インプット用あるいはアウトプット用となるよう構成することができる。コンフィギュレーションテーブル１０８が具備し得る情報は、情報の特質を損失することなく、デバイスのアウトプットをディジタルドメインに変換することにより、アウトプットをどのように処理し、評価できるかに関して、非常に柔軟な適応性が得られるため、本質的に制限されない。例えば、ユーザが、デバイスアウトプットに特定のフィルタを適用したい場合、好ましいフィルタの特徴を、コンフィギュレーションテーブル１０８に簡単にインプットすることができる。これは、ハードウェアにおいて実際にカスタマイズしたフィルタを構築するよりずっと適応性がある。
【００１３】
再構成可能なインターフェイス１０２は、同一の信号プロセッサ１０６と通常のハードウェアコンフィグレーションを、異なるデバイス１０４を有する複合システム１００での使用を可能にする。また、各デバイス１０４は、デバイス１０４からの情報を、信号プロセッサ１０６で使用できるディジタル方式に変換するための専用のハードウェアチャネルはもう必要とされない。
【００１４】
上記したように、異なるデバイス１０４は、別個のフォーマットを有するアウトプットを生成する。当分野で知られているように、電子システム用のインプットセンサは、いくつかの異なるカテゴリと異なるフォーマットのアウトプットインテリジェンスに分かれる。例えば、速度センサーと圧力センサーは、周波数信号のフォーマットのアウトプットを生成するが、ポテンシオメータ−はＤＣ電圧としてアウトプットを生成する。センサー及びローダー両方のためのその他の可能なアウトプットフォーマットには、それらに限定されるものではないが、可変抵抗器、ＡＣ又はＤＣ電圧／電流、ディスクリートオン／オフ信号、パルス幅変調信号、及び振幅変調信号などが包含される。デバイス１０４で生成されたアウトプットの具体的なフォーマットは、本発明の範囲に対して重要ではないことは、当業者等に認識されるであろう。
【００１５】
図２は、再構成可能なインターフェイス１０２のオペレーションを、より詳細に示している。デバイス１０４と再構成可能なインターフェイス１０２は、システム１００のハードウェアサイドとして機能する。再構成可能なインターフェイス１０２は、まず、デバイス１０４からのアウトプットを受信して、インテリジェンスを抽出することなく、すぐにそのアウトプットをＡ／Ｄ変換器１５０でディジタル方式に変換する。これを実行するために、再構成可能なインターフェイス１０２は、元の波形を補間するのに十分な早さの速度でそのアウトプットをサンプリングする。ナイキスト理論によれば、サンプリングの周波数は、そのアウトプットが全ての適用信号情報（即ち、信号におけるピークとトラフ）を回復するのに到達できる絶対最大周波数の少なくとも２倍である必要がある。再構成可能なインターフェイス１０２は、ディジタル信号を所与のデバイス１０４で使用可能なアナログフォーマットに変換するＤ／Ａ変換器１５２を備えることもできることは留意すべきである。（デバイス１０４からインプットを収集するための）現在入手可能な高速Ａ／Ｄ変換器、（アウトプット信号を制御するための）Ｄ／Ａ変換器、及び（例えば、信号プロセッサ１０６、ＣＰＵなどの）プロセッサは、ナイキスト理論を満たす速度でのサンプリングを可能にする。そのため、デバイス１０４からのアナログアウトプットを、少なくともナイキストのサンプリング速度でサンプリングする際、そのアウトプットの情報を損なうことなくディジタル方式に変換することが可能である。
【００１６】
図２と図３を参照すると、各デバイスは、各チャネルが、インターフェイス１０２内で関連づけられた信号ライン２０２と変換器２０３を有する、関連づけられた再構成可能なインプット／アウトプットハードウェアチャネルを有する。変換器２０３は、Ａ／Ｄ変換器及び／又はＤ／Ａ変換器１５２を備えるものであってもよい。各ハードウェアチャネルは、コンフィギュレーションテーブル１０８内のハードウェアコンフィギュレーションデータ２０４によって、再構成可能である。ユーザインターフェイス１１０により、コンフィギュレーションテーブル１０８内のデータを、システム１００がハードウェアにおける再構成を必要とすることなく、デバイス１０４の数、配置、型及びアウトプット方式における変更に適応できるよう、容易に変更可能にする。
【００１７】
次に、再構成可能なインターフェイス１０２は、サンプリングし、ディジタル化したデバイスのアウトプットを、データバス２０６を介してデータバッファ２０８に転送する。データバッファ２０８と信号プロセッサ１０６は、システム１００のソフトウェアサイドとして機能する。次いで、信号プロセッサ１０６は、サンプリングしたデバイスアウトプットからのインテリジェンスを、コンフィギュレーションテーブル１０８のソフトウェアコンフィグレーションデータ２１２に基づいて抽出する。抽出したインテリジェンスを、さらに処理するために、ターゲット（図示せず）に伝送してもよい。ハードウェアサイド１０４ではなく、ソフトウェアサイド２１０においてデバイスアウトプットから抽出されたインテリジェンスにより、再構成は、ソフトウェアの変更（即ち、コンフィギュレーションテーブル１０８におけるデータの変更）によって行われるため、デバイス１０４を変更する際のハードウェアの再構成の必要性がさらに排除される。信号プロセッサ１０６は、複雑なアルゴリズムをサポートするのに十分な速度を有するため、デバイスからの必要なインテリジェンスを得て、必要に応じて、個々に互換可能な信号フォーマットでデバイス１０４に情報を供給するよう、デバイスアウトプットをほぼ所望通りに処理することもできる。
【００１８】
結果として、本発明の再構成可能なインターフェイスにより、ハードウェアの変更を必要とすることなく、異なるインプット／アウトプット方式を有する様々なセンサーに適応するよう、システムを容易に再構成することが可能となる。また、同一の再構成可能なインターフェイスを、システム自体におけるハードウェアの変更を必要とすることなく、異なる数、型のデバイスを有する複合システムにおいて使用することが可能である。
【００１９】
ここに説明した本発明の実施態様に対する種々の変更が、本発明の実施において可能であることは理解すべきである。特許請求に範囲の記載は、本発明の範囲を定義するものであり、それら記載の範囲内における方法、装置並びにそれらの同等物は、特許請求の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施態様による、再構成可能なインターフェイスを有するシステムを示すブロック図である。
【図２】図１のシステムによって実行される共通プロセスを示す代表図である。
【図３】図１のシステムをより詳細に示すブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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