(57)【要約】  本発明は、システム（１）の加入者（３）間において有効データ（ＤＡＴＡ）を伝送するための、時間制御された周期ベースの通信システム（１）に関する。システム（１）はデータバス（２）及びこのデータバス（２）と接続されている加入者（３）を包含する。データ伝送は、それぞれ少なくとも２つのタイムスロット（５）を有し、周期的に繰り返されるタイムフレーム（４）において行われる。各タイムスロット（５）はメッセージ（Ｎｉ）を伝送するために設けられている。メッセージ（Ｎｉ）は有効データ（ＤＡＴＡ）の少なくとも一部を包含し、各メッセージ（Ｎｉ）には識別子（ＩＤ）が割り当てられている。データ伝送に用いられる帯域幅をより良好に使用できるようにするために、識別子（ＩＤ）をメッセージ（Ｎｉ）の一部としてこのメッセージに格納し、各メッセージ（Ｎｉ）には、タイムスロット（５）に関連し、識別子から得られる時間情報を割り当て、タイムフレーム（４）のタイムスロット（５）の内の少なくとも１つのタイムスロットを種々の周期において異なるメッセージを伝送するために使用することが提案される。本発明の有利な実施形態によれば、目下の周期に関連する情報は周期の序数を包含することが提案される。最も簡単な場合には序数は２つの値、すなわち０と１を包含する。これによって偶数の周期と奇数の周期を区別することができる。多数の周期を相互に区別するために、序数を任意に大きくすることができる。伝送方法は有利にはプロトコルＦｌｅｘＲａｙを基礎とする。
2005513959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データバス及び該データバスと接続されている加入者を包含する、システムの加入者間において有効データを伝送するための周期ベースの通信システムであって、
データ伝送が、それぞれ少なくとも２つのタイムスロットを有し、周期的に繰り返されるタイムフレームにおいて行われ、各タイムスロットは１つのメッセージを伝送するために設けられており、メッセージは有効データの少なくとも一部を包含し、各メッセージには識別子が割り当てられている、通信システムにおいて、
前記識別子は前記メッセージの一部として該メッセージ内に格納されており、各メッセージにはタイムスロットに関連し、前記識別子から得られる時間情報が付加的に割り当てられており、前記タイムフレームのタイムスロットの内の少なくとも１つのタイムスロットを種々の周期において異なるメッセージを伝送するために使用することを特徴とする、通信システム。
【請求項２】
前記メッセージは目下の周期に関連する情報を付加的に包含する、請求項１記載の通信システム。
【請求項３】
前記目下の周期に関連する情報は周期の序数を包含する、請求項２記載の通信システム。
【請求項４】
前記時間情報はタイムフレーム内のタイムスロットの時間的な位置に関する情報を包含する、請求項１から３までのいずれか１項記載の通信システム。
【請求項５】
通信システムの前記加入者には、前記タイムフレームの少なくとも１つの所定のタイムスロットそれぞれがデータ伝送のために割り当てられている、請求項１から４までのいずれか１項記載の通信システム。
【請求項６】
有効データを伝送するための周期ベースの通信システムの加入者であって、
システムがデータバスと、該データバスと接続されている加入者と、該データバスと接続されている別の加入者とを包含し、データ伝送が、それぞれ少なくとも２つのタイムスロットを有し、周期的に繰り返されるタイムフレームにおいて行われ、各タイムスロットは１つのメッセージを伝送するために設けられており、メッセージは有効データの少なくとも一部を包含し、各メッセージには識別子が割り当てられており、加入者が前記データバスを介して伝送されるタイムフレームのタイムスロットにおけるメッセージを監視する手段を有する、加入者において、
加入者は、前記メッセージのタイムスロットに関連し、各メッセージに割り当てられている時間情報を加入者のメモリ内に格納されている時間情報に関する所定の値と比較する手段と、前記時間情報が前記メモリ内に格納されている時間情報に関する所定の値と一致する場合にはメッセージを送信する手段とを有することを特徴とする、加入者。
【請求項７】
加入者は前記メッセージの識別子を加入者のメモリ内に格納されている識別子に関する所定の値と比較する手段と、伝送されたメッセージの有効データを少なくとも、該メッセージの識別子が前記メモリ内に格納されている識別子に関する所定の値と一致する場合には受信する手段とを有し、メッセージの識別子を比較する前記手段は、前記メッセージに割り当てられている周期情報を前記加入者のメモリ内に格納されている周期情報に関する所定の値とも比較し、メッセージの有効データを少なくとも受信する前記手段は、前記メッセージの識別子及び周期情報が加入者のメモリ内に格納されている所定の値と一致する場合のみ該有効データを受信する、請求項６記載の加入者。
【請求項８】
周期ベースの通信システムにおける、加入者と接続されているデータバスを介するシステムの加入者間での有効データの伝送方法であって、
前記有効データを、それぞれ少なくとも２つのタイムスロットを有し、周期的に繰り返されるタイムフレームにおいて伝送し、各タイムスロットにおいて１つのメッセージを伝送し、メッセージ内に前記有効データの少なくとも一部を格納し、各メッセージに識別子を割り当てる、システムの加入者間での有効データの伝送方法において、
前記識別子を前記メッセージの一部として該メッセージに格納し、各メッセージには前記タイムスロットに関連する時間情報を付加的に割り当て、前記タイムフレームの内の少なくとも１つのタイムスロットを、種々の周期において異なるメッセージを伝送するために使用することを特徴とする、システムの加入者間での有効データの伝送方法。
【請求項９】
前記通信システムの加入者には、前記タイムフレームの少なくとも１つの所定のタイムスロットがそれぞれデータ伝送のために割り当てれる、請求項８記載の伝送方法。
【請求項１０】
前記メッセージに目下の周期に関連する情報を付加的に割り当てる、請求項８又は９記載の伝送方法。
【請求項１１】
前記周期情報をメッセージの識別子の一部として該メッセージに格納する、請求項１０記載の伝送方法。
【請求項１２】
前記データバスを介して伝送される前記タイムフレームのタイムスロットにおけるメッセージを前記通信システムの加入者によって監視し、該メッセージの識別子及び周期情報を、監視する加入者のメモリ内に格納されている識別子及び周期情報に関する所定の値と比較し、伝送されたメッセージの前記有効データを少なくとも、該メッセージの識別子及び周期情報が加入者のメモリ内に格納されている識別子及び周期情報に関する所定の値と一致する場合のみ受信する、請求項１０又は１１記載の伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシステムの加入者間において有効データを伝送するための周期ベースの通信システムに関する。通信システムはデータバス及びこのデータバスと接続されている加入者を包含する。データ伝送はそれぞれ少なくとも２つのタイムスロットを有し、周期的に繰り返されるタイムフレームにおいて行われる。各タイムスロットは１つのメッセージを伝送するために設けられている。メッセージは有効データの少なくとも一部を包含し、各メッセージには識別子が割り当てられている。
【０００２】
本発明はさらに有効データを伝送するための周期ベースの通信システムの加入者に関し、ここでシステムはデータバスと、このデータバスと接続されている加入者と、このデータバスに接続されている別の加入者とを包含する。データ伝送はそれぞれ少なくとも２つのタイムスロットを有し、周期的に繰り返されるタイムフレームにおいて行われる。各タイムスロットは１つのメッセージを伝送するために設けられている。メッセージは有効データの少なくとも一部を包含し、各メッセージには識別子が割り当てられている。加入者はデータバスを介して伝送されるタイムフレームのタイムスロットにおけるメッセージを監視するための手段を有する。
【０００３】
最後に本発明は、周期ベースの通信システムにおける、加入者と接続されているデータバスを介する、システムの加入者間での有効データの伝送方法にも関する。有効データはそれぞれ少なくとも２つのタイムスロットを有し、周期的に繰り返されるタイムフレームにおいて伝送される。各タイムスロットにおいて１つのメッセージが伝送される。メッセージは有効データの少なくとも一部を包含する。各メッセージには識別子が割り当てられる。
【０００４】
従来技術
従来技術からは冒頭で述べたような通信システムを自動車又は他の交通手段（例えば飛行機、列車、船舶）において制御装置間のデータ交換のために使用することが公知である。制御装置は交通手段の所定の機能、例えば駆動機能（例えば駆動モータ、トランスミッション）、安全性機能（例えばアンチ・ロック・ブレーキシステムＡＢＳ、トラクションコントロールＡＳＲ、エレクトロニック・スタビリティ・プログラムＥＳＰ）又は快適性機能（内部空間の空調）を閉ループ制御又は開ループ制御するために使用される。
【０００５】
公知の通信システムでは、制御装置間のデータ交換は実質的にいわゆるバスシステムを介してシリアル形式で行われる。データトラフィックを安全且つ規則的に行うために、データ交換のやり方に関する取り決め、いわゆるプロトコルが必要である。ＦｌｅｘＲａｙはこのようなプロトコルを表し、このプロトコルにより連続的なデータを時間制御してバスシステムを介して伝送することができる。データトラフィックを制御及び保護するための付加的な情報を包含するデータフレーム内のデータは１つのメッセージにパックされる。これらのメッセージは一定の所定の順序で、いわゆるタイムスロットで周期的に送信される。
【０００６】
ＦｌｅｘＲａｙでは、タイムフレーム（基本周期）は各基本周期においては固定のタイムスロット（優先順位の高いメッセージ用）と可変のタイムスロット（優先順位の低いメッセージ用又は変化した時間周期又は比較的長い時間周期を有するメッセージ用）とか構成されている。基本周期の固定のタイムスロット及び可変のタイムスロットへの分割は自由に選択でき、データ伝送に課される要求によって影響される。この要求は例えばデータ伝送を行うべき用途によって設定される。
【０００７】
従来技術によればＦｌｅｘＲａｙでは、異なるメッセージを基本周期内では異なる時間にしか伝送することができない。これによって伝送すべきメッセージの個数に応じて、基本周期の長さも決定される。優先順位の低い複数のメッセージを各ｎ番目の基本周期においてのみ送信する必要があっても、少なくともこれらの各メッセージ々に対して待機時間が設けられなければならない。したがってタイムフレームは、異なるメッセージがいずれか１つの基本周期において伝送されなければならないほど多数のタイムスロットを包含する。メッセージが所定の周期において伝送されない場合には、周期におけるこのメッセージのためのタイムスロットは空のままである。
【０００８】
「高速」なメッセージ、すなわち頻繁に伝送すべきメッセージに関する最短の繰り返し時間は基本周期に合わせられる。基本周期が長くなればなるほど、「高速」にメッセージを伝送できることはますます希有になる。基本周期が比較的長いものであるにもかかわらず、「高速」なメッセージを頻繁に繰り返すことができるようにするために、メッセージに基本周期内の複数のタイムスロットを割り当てることが公知である。しかしながらこのことは、厳密な周期性を表すことは困難でしかないかもしくは不可能であり、またその実施においては１つのメッセージに対して複数のメッセージオブジェクトを設けなければならないのでメモリ需要が増すという欠点を有する。
【０００９】
本発明の課題は、時間制御された周期ベースの通信システムを介するデータ伝送において、異なる長さの周期の最適な支援をプロトコルによって保証することである。
【００１０】
この課題を解決するために本発明は、冒頭で述べたような通信システムを基礎として、識別子がメッセージの一部としてこのメッセージ内に格納されており、各メッセージにはタイムスロットに関連し、識別子から得られる時間情報が付加的に割り当てられており、タイムフレームのタイムスロットの内の少なくとも１つを種々の周期において異なるメッセージを伝送するために使用できることが提案される。
【００１１】
発明の利点
種々の周期において異なるメッセージを伝送するために使用できる、１つのタイムスロット又は各タイムスロットにおいて、本発明によれば、各ｎ番目の基本周期においてのみ伝送すればよいメッセージを相互にずらして種々の周期において伝送することができる。すなわち、所定のメッセージがｎ番目の周期以外の周期において伝送する必要がない場合には、そのｎ番目の周期以外の周期においては別のメッセージを相応のタイムスロットにおいて伝送することができる。この周期の間に伝送されないメッセージに関する待機時間に煩わされることはない。本発明を用いて一方ではタイムフレームのタイムスロットの個数を低減することができ、これによって「高速」なメッセージに関するより短い繰り返し時間を実現することができる。さらには、タイムフレームの個々のタイムスロットがより効果的に使用され、これによって効果的な比較的大きい有効帯域幅を達成することができる。殊に短い繰り返し時間及び長い繰り返し時間を有するメッセージを帯域幅の損失無くより良好に通信システムに採用することができる。さらにはシステム設計をよりフレキシブルになり、また通信コントローラが監視する必要のあるタイムスロットはより少なくなる。
【００１２】
同一のタイムスロット内で相互にずらして種々の周期において伝送される異なるメッセージを相互に区別できるようにするために、またどのメッセージがどの周期においてタイムスロット内で伝送されるかを確認するために、周期に関連する付加的な情報が挿入される。識別子及び付加的に挿入された周期情報に基づき、メッセージを一義的に規定することができる。識別子によってメッセージが伝送されるタイムスロットが規定されている。周期情報によってメッセージが伝送される周期が規定されている。
【００１３】
メッセージを送信するために通信システムの加入者はデータバスにおけるデータトラフィックを監視し、規則的な時間間隔をおいて周期情報を検査する。加入者は、目下の周期情報が加入者のメモリ内に格納されている周期情報に関する所定の値と一致する場合には、所定のタイムスロットにおいてメッセージを送信する。
【００１４】
データバスを介してメッセージを受信するために、加入者はデータバスにおけるデータトラフィックを同様に監視する。加入者はデータバスを介して伝送されたメッセージに関する識別子を検査する。メッセージが所定の識別子に対応する識別子を有する場合には、伝送されたメッセージの有効データが少なくとも加入者にロードされ、この加入者のもとにおいて例えばメモリ内に格納される、または転送される。有効データをさらに処理する前に、周期情報が検査される。周期情報が加入者内に記憶されている周期情報に関する値に対応する場合のみ、有効データはさらに処理される。
【００１５】
周期情報は例えば、別個の周期カウンタ（いわゆるサイクルカウンタ）として構成されている。しかしながら有利には周期情報はメッセージの識別子の一部である。したがって本発明の有利な実施形態によれば、メッセージは識別子及び時間情報に加え目下の周期に関連する情報を包含することが提案される。有利には周期情報は識別子の一部であり、加入者において識別子の処理と共に処理される。周期情報の処理を実現するための加入者における付加的な手間をこれにより最小限にすることができる。
【００１６】
各メッセージが周期情報を包含し、周期情報がメッセージと共に伝送されることによって、周期情報を加入者においてより簡単に処理することができる。殊に、識別子が確かに所定の識別子と一致するが、この識別子が誤った周期において伝送されたので加入者には関心が無いメッセージが加入者にロードされることは回避される。すなわち全体的に、加入者のメモリに格納されるメッセージは著しく少なくなる。有効データないしメッセージのために設けられている加入者のメモリは、加入者内にロードされたメッセージないし有効データを加入者に新たに格納する際に、新たなメッセージないし新たな有効データに書き換えられる。すなわちメモリ内に格納されている有効データは新たな有効データないし新たなメッセージが到来する迄に処理する必要がある。処理されない場合には、これらの有効データないしメッセージは失われる。周期情報を使用することにより、受信した個々のメッセージに使用される処理時間を著しく高めることができる。何故ならば、周期情報を考慮する場合にはそれを考慮しない場合に比べ加入者内ロードされるメッセージは非常に少なくなるからである。
【００１７】
本発明の有利な実施形態によれば、目下の周期に関連する情報が周期の序数を包含する。最も簡単な場合には序数は２つの値、すなわち０と１を包含する。これによって奇数の周期と偶数の周期を区別することができる。より多くの周期を相互に区別するために、序数を任意に大きくすることができる。
【００１８】
本発明による通信システムを介して伝送されるメッセージは例えば以下の構造を有する。メッセージはそれぞれ多数のビットを包含する制御データ及び有効データに分割されている。制御データは例えば１０ビットの識別ビット、続いて１ビットの多重ビット（ＭＵＸビット）、１ビットの同期ビット及び４ビットの長さ情報を包含する。識別ビットはＭＵＸビットと共にメッセージの識別子を形成する。識別ビットはタイムフレーム内でのメッセージが伝送されるタイムスロットの序数を表す。ＭＵＸビットは周期情報として使用される。１ビットの長さを有するＭＵＸビットに基づいて偶数の周期と奇数の周期を相互に区別することができる。これによって２つの異なるメッセージが同一の識別子を有するにもかかわらず、これら２つのメッセージを相互に区別することができる。付加的な周期情報に対して１ビット以上を設けることも勿論可能であり、その結果４、１６、３２またはそれ以上の種々の周期を相互に区別することができる。
【００１９】
有利には、時間情報はタイムフレーム内のタイムスロットの時間的な位置に関する情報を包含する。加入者においては個々のタイムスロットの伝送持続時間が既知である。目下のメッセージの識別子に基づいて、どのタイムスロットにおいてメッセージが伝送されるかを検出することができる。タイムスロットの時間的な位置及びタイムスロットの伝送持続時間に関する情報に基づき、目下のメッセージの伝送の終了時及び後続のメッセージの伝送の開始を正確に検出することができる。
【００２０】
有利には通信システムの加入者には、タイムフレームの少なくとも１つの所定のタイムスロットがデータ伝送のためにそれぞれ割り当てれている。すなわちこのことは、１つのタイムスロット内では種々の周期において確かに異なるメッセージを伝送できるが、これらのメッセージは同一の加入者によって送信されることを意味している。これによって、本発明による通信システムにおけるデータ伝送のシーケンスの制御は決定的に簡略化される。
【００２１】
本発明の課題の別の解決手段として、冒頭で述べたような周期ベースの通信システムの加入者に基づき、加入者はメッセージのタイムスロットに関連し、各メッセージに割り当てられている時間情報を、加入者のメモリ内に格納されている時間情報に関する所定の値と比較するための手段と、時間情報がメモリ内に格納されている時間情報に関する値と一致する場合にはメッセージを送信する手段とを有する。
【００２２】
有利には加入者は、メッセージの識別子を加入者のメモリ内に格納されている識別子に関する所定の値と比較する手段と、メッセージの識別子がメモリ内に格納されている識別子に関する所定の値と一致する場合には、伝送されるメッセージの有効データを少なくとも受信する手段とを有し、メッセージの識別子を比較する手段は、メッセージに割り当てられている周期情報を加入者のメモリ内に格納されている周期情報に関する所定の値とも比較し、メッセージの有効データを少なくとも受信する手段は、メッセージの識別子及び周期情報が加入者のメモリ内に格納されている所定の値と一致する場合のみ有効データを受信する。
【００２３】
本発明によれば通信システムの加入者は、従来のように、タイムフレーム内のメッセージが伝送されるタイムスロットの時間的な位置を表すメッセージの識別子のみを検査するのではない。本発明によれば加入者はむしろ、メッセージに割り当てられている周期情報も検査し、この周期情報からどの周期において目下のメッセージが伝送されたかが明らかになる。
【００２４】
本発明の課題のさらに別の解決手段として、冒頭で述べたようなデータ伝送方法に基づき、識別子がメッセージの一部としてこのメッセージ内に格納され、各メッセージにはタイムスロットに関連する時間情報が付加的に割り当てられ、タイムフレームのタイムスロットの内の少なくとも１つのタイムスロットが種々の周期において異なるメッセージを伝送するために使用されることが提案される。
【００２５】
本発明の有利な構成によれば、通信システムの加入者にはタイムフレームの少なくとも１つの所定のタイムスロットがデータ伝送のためにそれぞれ割り当てられる。
【００２６】
本発明の有利な実施形態によれば、メッセージには目下の周期に関連する情報が付加的に割り当てられる。
【００２７】
有利には周期情報はメッセージの識別子の一部としてこのメッセージ内に格納されている。識別子は例えばメッセージのＩＤビットとして実現されており、また周期情報はメッセージのＭＵＸビットとして実現されている。
【００２８】
有利には、データバスを介して伝送されるタイムフレームのタイムスロットにおけるメッセージが通信システムの加入者によって監視され、メッセージの識別子及び周期情報が監視する加入者のメモリ内に格納されている識別子及び周期情報に関する所定の値と比較され、伝送されたメッセージの有効データは少なくとも、メッセージの識別子及び周期情報が加入者のメモリ内に格納されている識別子及び周期情報に関する所定の値と一致する場合にのみ加入者によって使用される。
【００２９】
図面
本発明の別の特徴、用途の可能性及び利点は図面に示されている本発明の実施例の以下の説明から明らかになる。ここで説明される又は表された全ての特徴はそれ自体又は任意の組み合わせで本発明の対象をなすものであり、請求項における本発明の要約又は請求項の係り方に依存せず、また明細書ないし図面における表現ないし描写には依存しない。ここで、
図１は本発明の有利な実施形態による、時間制御された周期ベースの通信システムを示し、
図２は図１の通信システムにおけるメッセージを伝送するための複数のタイムスロットを有するタイムフレームを示し、
図３ａは第１の実施形態による、図２のタイムフレームのタイムスロットにおいて伝送されるメッセージの構造を示し、
図３ｂは第２の実施形態による、図２のタイムフレームのタイムスロットにおいて伝送されるメッセージの構造を示し、
図４ａは図１の通信システムを介して有効データを送信するための本発明による方法のフローチャートを示し、
図４ｂは図１の通信システムを介して有効データを受信するための本発明による方法のフローチャートを示す。
【００３０】
実施例の説明
図１において、有効データを伝送するための時間制御された周期ベースの通信システムが全体として参照記号１で表されている。通信システム１はデータバス２及びこのデータバス２と接続されている複数の加入者３を包含する。通信システム１は任意の分野において使用することができる。有利な使用分野は交通技術であり、通信システム１は例えば自動車、列車、飛行機又は船舶において制御装置又は簡単な通信コントローラの形態の加入者３の間でデータを伝送するために使用することができる。
【００３１】
通信システム１においてデータ伝送は、それぞれ少なくとも２つのタイムスロット５を有し、周期的に繰り返されるタイムフレーム４において行われる。タイムスロット５はスロットとも称される。図２には複数の周期のタイムフレーム４が示されており、図示した実施例では１０２４の周期（ｚｙ＝１．．．１０２４）が設けられており、各タイムフレーム４は１２８のタイムスロット５（ｚｙ＝１．．．１２８）を包含する。タイムスロット５の大きさは多数バイトであり、殊にタイムスロット５の大きさは１２バイトから２４０バイトの範囲で変動する。
【００３２】
通信システム１を介するデータトラフィックを安全且つ規則的に行うために、データ伝送のやり方に関する取り決め、いわゆるプロトコルが必要である。従来技術よりそれ自体公知のそのようなプロトコルは例えばＦｌｅｘＲａｙであり、このプロトコルにより連続的なデータを時間制御してデータバス２を介して伝送することが可能となる。伝送すべき有効データはメッセージにパックされ、このメッセージは有効データの他にデータトラフィックの制御及び保護のための情報（制御情報）を付加的に包含する。メッセージはタイムスロット５において一定の所定の順序で周期的に伝送される。タイムフレーム４におけるタイムスロット５の位置はメッセージ内の識別子（いわゆるアイデンティファイア、ＩＤ）によって検出される。
【００３３】
図２には個々のメッセージがＮｉ（ｉ＝１．．．１３１）で表されている。そのようなメッセージの構造は例えば図３ａ及び図３ｂに例示的に示されている。ＦｌｅｘＲａｙではタイムフレーム４（基本周期）は、各基本周期において固定のタイムスロット（優先順位の高いメッセージ用）５及び可変のタイムスロット（優先順位の低いメッセージ用又は変更された周期時間又は比較的長い周期時間を有するメッセージ用）５から構成されている。基本周期の固定タイムスロット５及び可変タイムスロット５への分割は自由に選択することができ、データ伝送が行われる用途によって影響される。
【００３４】
従来技術ではメッセージＮｉにいわゆる多重ビット（ＭＵＸビット）が使用され、この多重ビットによってメッセージを２つの周期に分割することができる。ＭＵＸビットは、１つのメッセージが２つの周期にわたり伝送される用途によって切り換えられる。例えば比較的大きいメッセージの第１の部分が伝送されるときに、用途のＭＵＸビットは０にセットされ、メッセージの第２の部分が伝送されるときには１にセットされる。目下の周期ｚｙとＭＵＸビットの関係は従来技術では表されていない。
【００３５】
ＭＵＸビットはメッセージＮｉの識別子（ＩＤ）の直ぐ後に続いている（図３ａを参照されたい）。したがって本発明ではＭＵＸビットは、目下の周期に関連する情報をメッセージ内に格納することに使用される。ＭＵＸビットを使用することにより、２つの異なる周期、殊に偶数の周期と奇数の周期を相互に区別することができる。１つ以上のＭＵＸビットが設けられていれば、２つ以上の周期を相互に区別することができる。メッセージ構造に設けられているＭＵＸビットが所望する数の周期を相互に区別するには不十分ある場合には、本発明によればＩＤビットとＭＵＸビットの分割は、所望の数の周期を相互に区別できるように変更される。図２の実施例では、例えば１２８のタイムスロット４を特徴付けるために少なくとも７ビットのＩＤビットをメッセージ構造に設ける必要があり、また１０２４の周期を相互に区別するために少なくとも１０ビットのＭＵＸビットをメッセージ構造内に設ける必要がある。
【００３６】
メッセージＮｉ（図３ａを参照されたい）内には、例えば１０ビットの長さの識別子ＩＤが設けられている。目下のメッセージの識別子によって、メッセージが伝送されるタイムスロット５の序数が確定され、またこれにより個々のタイムスロット５の長さ（すなわち伝送持続時間）が確定されて既知であるので、目下のメッセージの伝送の時間的な終了に関する時点及び後続のメッセージの伝送の時間的な開始に関する時点が確定される。識別子ＩＤにはＭＵＸビットが続く。このＭＵＸビットに続くＳＹＮＣビットないしＬＥＮビットは通信システム１を介するデータトラフィックを制御及び保護するための情報を包含する。
【００３７】
殊にこれらは、例えば１ビットの長さの同期フィールド（ＳＹＮＣビット）及び例えば４ビットの長さを有する長さフィールド（ＬＥＮビット）である。ＳＹＮＣビットは通信システム１の加入者３を共通のタイムベースに同期させるために使用される。ＬＥＮビットに基づき、有効データ（ＤＡＴＡバイト）を有するバイトの数が表される。ＬＥＮフィールドは例えば、有効データに対して２５６バイトまで設けられている場合には８ビットを包含する必要がある。有効データ（ＤＡＴＡバイト）の後には、例えば１６ビットの長さを有する巡回冗長検査（ＣＲＣ）フィールドとして構成されている信頼性フィールドが設けられている。
【００３８】
付加的な周期情報によって、異なるメッセージを１つのタイムフレーム４の同一のタイムスロット５において、しかしながら別の周期において伝送することが可能である。このことは例えば図２に示唆されている。図２にからは、タイムスロットｚｓ２において周期ｚｙ１ではメッセージｎ２９が伝送され、周期ｚｙ２ではメッセージＮ２が伝送されることが見て取れる。同様にタイムスロットｚｓ１２７において周期ｚｙ１及びｚｙ２ではメッセージＮ１２７が伝送され、周期ｚｙ３ではメッセージＮ１３０が伝送される。最後にタイムスロットｚｓ１２８において周期ｚｙ１０２４ではメッセージＮ１３１が伝送される。
【００３９】
すなわちタイムスロットｚｓ２、ｚｓ１２７及びｚｓ１２８には、２つの異なるメッセージＮ２とＮ１２９、Ｎ１２７とＮ１３０、Ｎ１２８とＮ１３１を伝送するために使用される。メッセージＮ２とＮ１２９は１つおきの周期ｚｙで伝送される。メッセージＮ２とＮ１２９を識別するためには、ＭＵＸビットを用いて周期ｚｙを偶数の周期（Ｎ２用）と奇数の周期（Ｎ１２９用）で区別すれば十分である（２＾１＝２）。メッセージＮ１２７は３つの周期の内の２つの周期において伝送され、Ｎ１３０は各３番目の周期に伝送される。メッセージＮ１２７とＮ１３０を識別するために、少なくとも２つのＭＵＸビットを用いて３つの異なる周期ｚｙを区別することが必要である（２＾２＝４）。メッセージＮ１２８は１０２４の周期の内の１０２３の周期において伝送され、メッセージＮ１３１は各１０２４番目の周期に伝送される。メッセージＮ１２８とＮ１３１を識別するために、少なくとも１０のＭＵＸビットを用いて１０２４の種々の周期を区別することが必要である（２＾１０＝１０２４）。
【００４０】
本発明を用いることにより、メッセージＮ１２９、Ｎ１３０及びＮ１３１のための付加的なタイムフレーム４を省略することができる。これらのメッセージを伝送するためにはむしろメッセージＮ２、Ｎ１２７及びＮ１２８のために既に設けられているタイムフレーム４が、メッセージＮ２、Ｎ１２７及びＮ１２８が伝送されない周期に使用される。このようにしてタイムフレーム４の全体の長さ、したがって周期時間も短縮することができる。したがってデータ伝送の帯域幅が拡大される。全体的に通信システム１の設計は本質的によりフレキシブルになる。バスガーディアン（Busguardian）において監視すべきタイムスロット５の個数はより少なくなる。
【００４１】
本発明を実現するために、上記において既に説明したように、種々の周期を相互に区別する必要がある。このためにメッセージＮｉ（図３ａを参照されたい）の識別子ＩＤに統合された付加的な周期情報ＭＵＸ又は別個の周期カウンタ（いわゆるサイクルカウンタ）（図３ｂを参照されたい）を使用することができる。メッセージＮｉにおけるサイクルカウンタを伝送するために、例えばＤＡＴＡバイトの内の少なくとも１つのＤＡＴＡバイト（＝８ビット）を使用することができる。サイクルカウンタは独立したカウンタであり、各周期後に高められ（又は低められ）、時折別個に問い合わせる必要がある。
【００４２】
用途によって必要とされる場合には、多重すべき周期の数をサイクルカウンタによってさらに多くすることができる。これによって非常に長い繰り返し時間（多数の周期）を実現することができる。
【００４３】
本発明によれば、それぞれ同一の時間窓において１６、８、４又は２の異なるメッセージＮｉが伝送される１６、８、４又は２の種々の周期を相互に区別できるようにするために、時間の定まっている１０ビットのＩＤビット及びＭＵＸビットを７＋４、８＋３、９＋２、１０＋１の組合せへと可変に分割することも考えられる。したがってメッセージを１６、８、４又は２の周期に分配することも考えられ、これによって「高速」なメッセージに関する周期の短い繰り返し時間を断念する必要なく、周期持続時間を延長することができる。
【００４４】
図４ａには有効データを送信するための本発明による方法のフローチャートが示されている。本方法は機能ブロック１０において開始される。機能ブロック１１においては、通信システム１を介する有効データの伝送を欲する加入者３がデータバス２における通信を監視する。このために加入者３はデータバス２を介して伝送されるメッセージＮｉのデータトラフィックを制御及び保護するための情報を、この情報が加入者３には所定のものでなくても少なくとも読み取る。加入者３は機能ブロック１２において、目下のメッセージＮｉに続くメッセージの伝送の開始ないし目下のタイムフレームに続くタイムフレームの開始を求める。次のメッセージの伝送の開始は目下のメッセージＮｉの識別子ＩＤと、加入者３には既知であるタイムフレーム４の個々のタイムスロット５の持続時間とに基づき求められる。
【００４５】
判定ブロック１３では、後続のデータ伝送の開始時点が加入者３には所定の送信時点であるか否かが検査される。検査の結果が否定である場合には機能ブロック１１へと分岐し、データバス２を介する通信がさらに監視される。検査の結果が肯定である場合には、加入者３は機能ブロック１４においてメッセージＮｉにおける伝送すべき有効データをデータバス２を介して送信する。引き続き判定ブロック１５においては、例えば遮断命令（パワーダウン）が存在するので本方法が終了しているか否かが検査される。肯定の場合には本発明による方法は機能ブロック１６において終了される。否定の場合には、本方法は機能ブロック１１において継続される。
【００４６】
図４ｂには、有効データを有するメッセージをデータバス２から受信するための本発明による方法のフローチャートが示されている。本方法は機能ブロック２０において開始される。機能ブロック２１においては、通信システム１を介して有効データの受信を欲する加入者３がデータバス２における通信を監視する。このために加入者３はデータバス２を介して伝送されるメッセージＮｉのデータトラフィックを制御及び保護するための情報を、これらの情報が加入者３には所定のものでなくとも少なくとも読みとる。メッセージＮｉが加入者３には所定のものであるか否かは、加入者３が情報をメッセージＮｉから読み取って処理した後に初めて知る。機能ブロック２２においては、加入者３が処理の枠内において目下のメッセージの識別子ＩＤもＭＵＸビットである周期情報も読み取る。判定ブロック２３においては、メッセージＮｉの識別子ＩＤが加入者３のメモリ内に格納されている識別子ＩＤに関する所定の値と一致するか否かが検査される。一致しない場合には、メッセージは加入者３には所定のものではなく、本方法は機能ブロック２１へと分岐し、データバス２がさらに監視される。一致する場合には本方法は機能ブロック２４において継続される。
【００４７】
判定ブロック２４においては、識別子ＩＤにのみ基づいて考察され、加入者３には所定のものであると思われるメッセージがＮｉが実際に加入者３には所定のものであるか否かが検査される。このために、目下のメッセージＮｉの周期情報は加入者３のメモリ内に格納されている周期情報に関する所定の値と一致するか否かが検査される。図２の実施例では、メッセージＮ２及びＮ１２９は例えば同一の識別子ＩＤを有するものである。それにもかかわらず、一方のメッセージは一方の加入者には所定のものであり、他方のメッセージは他方の加入者にとって所定のものである。周期情報はこのことに関する情報を与えることができる。偶数の周期が一方の加入者には所定のものであり、奇数の周期が他方の加入者には所定のものである。
【００４８】
目下のメッセージのＮｉの周期情報が加入者３のメモリ内に格納されている周期情報に関する値と一致しない場合には機能ブロック２１へと分岐し、データバス２がさらに監視される。一致する場合には、目下のメッセージＮｉが実際に加入者３には所定のものであることを意味する。本方法が機能ブロック２５において継続され、この機能ブロック２５においては少なくとも、メッセージＮｉの有効データがデータバス２から加入者３にロードされ、この加入者３において加入者３のメモリ内に記憶されるか、更に処理されるか、転送される。引き続き判定ブロック２６において、例えば遮断命令（パワーダウン）が存在するので本方法は終了しているか否かが検査される。検査結果が肯定である場合には、本発明による方法は機能ブロック２７において終了される。検査結果が否定である場合には、本方法は機能ブロック２１において継続される。
【００４９】
図４ａ及び図４ｂｎ示したフローチャートを通信システム１の各加入者３において実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明による有利な実施形態による、時間制御された周期ベースの通信システムである。
【図２】図１の通信システムにおいてメッセージを伝送するための複数のタイムスロットを有するタイムフレームである。
【図３ａ】第１の実施形態による、図２のタイムフレームのタイムスロットにおいて伝送されるメッセージの構造である。
【図３ｂ】第２の実施形態による、図２のタイムフレームのタイムスロットにおいて伝送されるメッセージの構造である。
【図４ａ】図１の通信システムを介して有効データを送信するための本発明による方法のフローチャートである。
【図４ｂ】図１の通信システムを介して有効データを受信するための本発明による方法のフローチャートである。
【図１】
2005513959.tif 000003
【図２】
2005513959.tif 000004
【図３ａ】
2005513959.tif 000005
【図３ｂ】
2005513959.tif 000006
【図４ａ】
2005513959.tif 000007
【図４ｂ】
2005513959.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成16年3月5日(2004.3.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データバス（２）及び該データバス（２）と接続されている加入者（３）を包含する、システム（１）の加入者（３）間において有効データ（ＤＡＴＡ）を伝送するための周期ベースの通信システム（１）であって、
データ伝送は、それぞれ少なくとも２つのタイムスロット（５）を有し、周期的に繰り返されるタイムフレーム（４）において行われ、各タイムスロット（５）は１つのメッセージ（Ｎｉ）の伝送のために設けられており、メッセージ（Ｎｉ）は前記有効データ（ＤＡＴＡ）の少なくとも一部を包含し、各メッセージ（Ｎｉ）には識別子（ＩＤ）が割り当てられている、周期ベースの通信システムにおいて、
前記識別子（ＩＤ）は前記メッセージ（Ｎｉ）の一部として該メッセージ（Ｎｉ）内に格納されており、１つのメッセージ又は各メッセージ（Ｎｉ）は周期に関する情報を包含し、前記タイムスロット（５）は一定の長さを有し、タイムフレーム（４）のタイムスロット（５）の内の少なくとも１つのタイムスロットが、各周期での伝送を予定していない異なるメッセージ（Ｎｉ）をずらして伝送するために種々の周期において使用されることを特徴とする、周期ベースの通信システム。
【請求項２】
前記周期に関する情報は目下の周期に関連する、請求項１記載の通信システム。
【請求項３】
前記目下の周期に関連する情報は周期の序数を包含する、請求項２記載の通信システム。
【請求項４】
各メッセージには、前記タイムスロットに関連し、前記識別子から得られる時間情報が付加的に割り当てられている、請求項１から３までのいずれか１項記載の通信システム。
【請求項５】
前記時間情報はタイムフレーム内のタイムスロットの時間的な位置に関する情報を包含する、請求項４記載の通信システム。
【請求項６】
周期ベースの通信システム（１）における、加入者（３）と接続されているデータバス（２）を介する、システム（１）の加入者（３）間での有効データ（ＤＡＴＡ）の伝送方法であって、
前記有効データ（ＤＡＴＡ）を、それぞれ少なくとも２つのタイムスロット（５）を有し、周期的に繰り返されるタイムフレーム（４）において伝送し、各タイムスロット（５）において１つのメッセージ（Ｎｉ）を伝送し、前記有効データ（ＤＡＴＡ）の少なくとも一部をメッセージ内に格納し、各メッセージ（Ｎｉ）に識別子（ＩＤ）を割り当てる、有効データの伝送方法において、
前記メッセージ（Ｎｉ）を一定の長さのタイムスロット（５）において伝送し、前記識別子（ＩＤ）を前記メッセージ（Ｎｉ）の一部として各メッセージ内に格納し、１つのメッセージ又は各メッセージ（Ｎｉ）内に周期に関する情報を格納し、タイムフレーム（４）のタイムスロット（５）の内の少なくとも１つのタイムスロット（５）において、異なるメッセージ（Ｎｉ）を相互にずらして種々の周期において伝送し、少なくとも１つのタイムスロット（５）において、各周期での伝送を予定していないメッセージ（Ｎｉ）を相互にずらして伝送することを特徴とする、有効データを伝送する方法。
【請求項７】
前記通信システム（１）の加入者（３）に、データ伝送のために前記タイムフレーム（４）の少なくとも１つの所定のタイムスロットをそれぞれ割り当てる、請求項６記載の伝送方法。
【請求項８】
１つのメッセージ又は各メッセージ（Ｎｉ）内に目下の周期に関する情報を格納する、請求項６又は７記載の伝送方法。
【請求項９】
前記周期情報をメッセージの識別子（ＩＤ）の一部として該メッセージ内に格納する、請求項８記載の伝送方法。
【請求項１０】
前記データバス（２）を介して伝送される前記タイムフレーム（４）のタイムスロット（５）におけるメッセージ（Ｎｉ）を前記通信システム（１）の加入者（３）によって監視し、該メッセージ（Ｎｉ）の識別子（ＩＤ）及び周期情報を、監視する加入者（３）のメモリ内に格納されている識別子（ＩＤ）及び周期情報に関する所定の値と比較し、伝送されたメッセージ（Ｎｉ）の有効データ（ＤＡＴＡ）を少なくとも、該メッセージ（Ｎｉ）の識別子（ＩＤ）及び周期情報が前記加入者（３）のメモリ内に格納されている識別子（ＩＤ）及び周期情報に関する所定の値と一致する場合にのみ受信する、請求項８又は９記載の伝送方法。
【請求項１１】
前記通信システム（１）のデータバス（２）におけるデータトラフィックを監視し、前記加入者（３）が目下の周期情報を検査し、該目下の周期情報が前記加入者（３）のメモリ内に格納されている周期情報に関する所定の値と一致する場合にのみ、前記加入者（３）が所定のタイムスロット（５）においてメッセージ（Ｎｉ）を伝送する、請求項８から１０までのいずれか１項記載の伝送方法。
【手続補正書】
【提出日】平成16年4月22日(2004.4.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシステムの加入者間において有効データを伝送するための周期ベースの通信システムに関する。システムはデータバス及びこのデータバスと接続されている加入者を包含する。データ伝送はそれぞれ少なくとも２つのタイムスロットを有し、周期的に繰り返されるタイムフレームにおいて行われる。各タイムスロットは１つのメッセージを伝送するために設けられている。メッセージは有効データの少なくとも一部を包含し、各メッセージには識別子が割り当てられている。
【０００２】
さらに本発明は、周期ベースの通信システムにおける、加入者と接続されているデータバスを介するシステムの加入者間での有効データの伝送方法にも関する。有効データはそれぞれ少なくとも２つのタイムスロットを有し、周期的に繰り返されるタイムフレームにおいて伝送される。各タイムスロットにおいて１つのメッセージが伝送される。有効データの少なくとも一部がメッセージ内に格納されている。各メッセージには識別子が割り当てられる。
【０００３】
従来技術
従来技術からは冒頭で述べたような通信システムを自動車又は他の交通手段（例えば飛行機、列車、船舶）において制御装置間のデータ交換のために使用することが公知である。制御装置は交通手段の所定の機能、例えば駆動機能（例えば駆動モータ、トランスミッション）、安全性機能（例えばアンチ・ロック・ブレーキシステムＡＢＳ、トラクションコントロールＡＳＲ、エレクトロニック・スタビリティ・プログラムＥＳＰ）又は快適性機能（内部空間の空調）を閉ループ制御又は開ループ制御するために使用される。
【０００４】
公知の通信システムでは、制御装置間のデータ交換は実質的にいわゆるバスシステムを介してシリアル形式で行われる。データトラフィックを安全且つ規則的に行うために、データ交換のやり方に関する取り決め、いわゆるプロトコルが必要である。ＦｌｅｘＲａｙはこのようなプロトコルを表し、このプロトコルにより連続的なデータを時間制御してバスシステムを介して伝送することができる。データトラフィックを制御及び保護するための付加的な情報を包含するデータフレーム内のデータは１つのメッセージにパックされる。これらのメッセージは一定の所定の順序で、いわゆるタイムスロットで周期的に送信される。
【０００５】
ＦｌｅｘＲａｙでは、タイムフレーム（基本周期）は各基本周期においては固定のタイムスロット（優先順位の高いメッセージ用）と可変のタイムスロット（優先順位の低いメッセージ用又は変化した時間周期又は比較的長い時間周期を有するメッセージ用）とか構成されている。基本周期の固定のタイムスロット及び可変のタイムスロットへの分割は自由に選択でき、データ伝送に課される要求によって影響される。この要求は例えばデータ伝送を行うべき用途によって設定される。
【０００６】
従来技術によればＦｌｅｘＲａｙでは、異なるメッセージを基本周期内では異なる時間にしか伝送することができない。これによって伝送すべきメッセージの個数に応じて、基本周期の長さも決定される。優先順位の低い複数のメッセージを各ｎ番目の基本周期においてのみ送信する必要があっても、少なくともこれらの各メッセージ々に対して待機時間が設けられなければならない。したがってタイムフレームは、異なるメッセージがいずれか１つの基本周期において伝送されなければならないほど多数のタイムスロットを包含する。メッセージが所定の周期において伝送されない場合には、周期におけるこのメッセージのためのタイムスロットは空のままである。
【０００７】
「高速」なメッセージ、すなわち頻繁に伝送すべきメッセージに関する最短の繰り返し時間は基本周期に合わせられる。基本周期が長くなればなるほど、「高速」にメッセージを伝送できることはますます希有になる。基本周期が比較的長いものであるにもかかわらず、「高速」なメッセージを頻繁に繰り返すことができるようにするために、メッセージに基本周期内の複数のタイムスロットを割り当てることが公知である。しかしながらこのことは、厳密な周期性を表すことは困難でしかないかもしくは不可能であり、またその実施においては１つのメッセージに対して複数のメッセージオブジェクトを設けなければならないのでメモリ需要が増すという欠点を有する。
【０００８】
Loenn, H.らによる「Synchronisation in Safety-Critical Distributed Control System. Algorithms and Architectures for Parallel Processing」１９９５年、ICAPP 95, IEEE First ICAPP, IEEE First Internationall Conference on Brisbane, Qld., Australia, １９９５年４月１９日〜２１日、New York, NY, USA, IEEE, US, １９９５年４月１９日、８９１頁〜８９９頁、ISBN 0-7803-2018-2からシステムの加入者間において有効データを伝送するための冒頭で述べたような周期ベースの通信システムが公知である。しかしながらこの刊行物には、有効データを有するメッセージが伝送されるタイムフレームのタイムスロットにおいて、多重の方式に応じて、システムにおける異なる加入者のメッセージを異なる伝送周期に伝送できることは示唆されていない。
【０００９】
Belschner, R.らによる「Anforderung an ein zukuenftiges Bussystem fuer fehlertolerante Anwendungen aus Sicht Kfz-Hersteller, VDI-Berichte / Verein Deutscher Ingenierure-Gesellschaft Fahrzeug- und Verkehrstechnik」Bd. 1547, ２０００年１０月６日、２３頁〜４１頁には全般的に将来の通信システムに対する自動車メーカの要求が記載されている。しかしながらこの刊行物からは、タイムフレームのタイムスロットにおけるメッセージの多重についての示唆を読み取ることはできない。
【００１０】
Johansson, L.らによる「QRcontrol, a Bit-Oriented Communication Concept for Control System」QRtech Publication, ２００１年１月２日には、システムの加入者間において有効データを伝送するための周期ベースの通信システムが記載されている。そこに記載されている通信システムは殊に、このシステムがビット持続時間の大きさにあるタイムスロットを使用するという点で冒頭で述べたような通信システムとは異なるものである。加入者が複数のビットを送信しようとする場合には、加入者は送信のために複数のタイムスロットを必要とする。それに加え、この通信システムは伝送周期毎に完全に異なるタイムスロットの順序を実現する。すなわち、確保されたタイムスロットの数は順番に加入者毎に目下の周期に依存して変化する。すなわちこの刊行物には、加入者に対してタイムスロットを時間的に一定に割り当てることは記載されていない。このようにシステムの所定の加入者に対するタイムスロットの一定の時間的な割り当てが行われないということは、冒頭で述べたような通信システムとの重大な相違を表す。
【００１１】
本発明の課題は、周期的に繰り返されるタイムフレームの一定の長さのタイムスロットにおいてメッセージが伝送される、時間制御された周期ベースの通信システムを介するデータ伝送において、異なる長さの周期の最適な支援をプロトコルにより保証することである。
【００１２】
この課題を解決するために、本発明は冒頭で述べたような通信システムを基礎として、識別子がメッセージの一部として各メッセージ内に格納されており、１つのメッセージ又は各メッセージが周期に関する情報を包含し、タイムスロットが一定の長さを有し、タイムフレームのタイムスロットの内の少なくとも１つのタイムフレームを、各周期での伝送を予定していない異なるメッセージをずらして伝送するために種々の周期において使用することができることが提案される。
【００１３】
発明の利点
種々の周期において異なるメッセージを伝送するために使用できる、１つのタイムスロット又は各タイムスロットにおいて、本発明によれば、各ｎ番目の基本周期においてのみ伝送すればよいメッセージを相互にずらして種々の周期において伝送することができる。すなわち、所定のメッセージがｎ番目の周期以外の周期において伝送する必要がない場合には、そのｎ番目の周期以外の周期においては別のメッセージを相応のタイムスロットにおいて伝送することができる。この周期の間に伝送されないメッセージに関する待機時間に煩わされることはない。本発明を用いて一方ではタイムフレームのタイムスロットの個数を低減することができ、これによって「高速」なメッセージに関するより短い繰り返し時間を実現することができる。さらには、タイムフレームの個々のタイムスロットがより効果的に使用され、これによって効果的な比較的大きい有効帯域幅を達成することができる。殊に短い繰り返し時間及び長い繰り返し時間を有するメッセージを帯域幅の損失無くより良好に通信システムに採用することができる。さらにはシステム設計をよりフレキシブルになり、また通信コントローラが監視する必要のあるタイムスロットはより少なくなる。
【００１４】
同一のタイムスロット内で相互にずらして種々の周期において伝送される異なるメッセージを相互に区別できるようにするために、またどのメッセージがどの周期においてタイムスロット内で伝送されるかを確認するために、周期に関連する付加的な情報が挿入される。識別子及び付加的に挿入された周期情報に基づき、メッセージを一義的に規定することができる。識別子によってメッセージが伝送されるタイムスロットが規定されている。周期情報によってメッセージが伝送される周期が規定されている。
【００１５】
メッセージを送信するために通信システムの加入者はデータバスにおけるデータトラフィックを監視し、規則的な時間間隔をおいて周期情報を検査する。加入者は、目下の周期情報が加入者のメモリ内に格納されている周期情報に関する所定の値と一致する場合には、所定のタイムスロットにおいてメッセージを送信する。
【００１６】
データバスを介してメッセージを受信するために、加入者はデータバスにおけるデータトラフィックを同様に監視する。加入者はデータバスを介して伝送されたメッセージに関する識別子を検査する。メッセージが所定の識別子に対応する識別子を有する場合には、伝送されたメッセージの有効データが少なくとも加入者にロードされ、この加入者のもとにおいて例えばメモリ内に格納される、または転送される。有効データをさらに処理する前に、周期情報が検査される。周期情報が加入者内に記憶されている周期情報に関する値に対応する場合のみ、有効データはさらに処理される。
【００１７】
周期情報は例えば、別個の周期カウンタ（いわゆるサイクルカウンタ）として構成されている。しかしながら有利には周期情報はメッセージの識別子の一部である。したがって、メッセージは識別子に加え目下の周期に関連する情報を包含することが提案される。有利には周期情報は識別子の一部であり、加入者において識別子の処理と共に処理される。周期情報の処理を実現するための加入者における付加的な手間をこれにより最小限にすることができる。
【００１８】
各メッセージが周期情報を包含し、周期情報がメッセージと共に伝送されることによって、周期情報を加入者においてより簡単に処理することができる。殊に、識別子が確かに所定の識別子と一致するが、この識別子が誤った周期において伝送されたので加入者には関心が無いメッセージが加入者にロードされることは回避される。すなわち全体的に、加入者のメモリに格納されるメッセージは著しく少なくなる。有効データないしメッセージのために設けられている加入者のメモリは、加入者内にロードされたメッセージないし有効データを加入者に新たに格納する際に、新たなメッセージないし新たな有効データに書き換えられる。すなわちメモリ内に格納されている有効データは新たな有効データないし新たなメッセージが到来する迄に処理する必要がある。処理されない場合には、これらの有効データないしメッセージは失われる。周期情報を使用することにより、受信した個々のメッセージに使用される処理時間を著しく高めることができる。何故ならば、周期情報を考慮する場合にはそれを考慮しない場合に比べ加入者内ロードされるメッセージは非常に少なくなるからである。
【００１９】
通信システムの加入者には、タイムフレームの少なくとも１つの所定のタイムスロットがデータ伝送のために割り当てられている。すなわちこのことは、１つのタイムスロット内では種々の周期において確かに異なるメッセージを伝送できるが、これらのメッセージは同一の加入者によって送信されていることを意味している。これによって、本発明による通信システムにおけるデータ伝送のシーケンスの制御は決定的に簡略化される。
【００２０】
本発明の有利な実施形態によれば、周期に関する情報は目下の周期に関連することが提案される。有利には目下の周期に関連する情報は周期の序数を包含する。最も簡単な場合には序数は２つの値、すなわち０と１を包含する。これによって奇数の周期と偶数の周期を区別することができる。より多くの周期を相互に区別するために、序数を任意に大きくすることができる。
【００２１】
本発明による通信システムを介して伝送されるメッセージは例えば以下の構造を有する。メッセージはそれぞれ多数のビットを包含する制御データ及び有効データに分割されている。制御データは例えば１０ビットの識別ビット、続いて１ビットの多重ビット（ＭＵＸビット）、１ビットの同期ビット及び４ビットの長さ情報を包含する。識別ビットはＭＵＸビットと共にメッセージの識別子を形成する。識別ビットはタイムフレーム内でのメッセージが伝送されるタイムスロットの序数を表す。ＭＵＸビットは周期情報として使用される。１ビットの長さを有するＭＵＸビットに基づいて偶数の周期と奇数の周期を相互に区別することができる。これによって２つの異なるメッセージが同一の識別子を有するにもかかわらず、これら２つのメッセージを相互に区別することができる。付加的な周期情報に対して１ビット以上を設けることも勿論可能であり、その結果４、１６、３２またはそれ以上の種々の周期を相互に区別することができる。
【００２２】
有利には各メッセージには、タイムスロットに関連し、識別子から得られる時間情報が付加的に割り当てられている。有利には、時間情報はタイムフレーム内のタイムスロットの時間的な位置に関する情報を包含する。加入者においては個々のタイムスロットの伝送持続時間が既知である。目下のメッセージの識別子に基づいて、どのタイムスロットにおいてメッセージが伝送されるかを検出することができる。タイムスロットの時間的な位置及びタイムスロットの伝送持続時間に関する情報に基づき、目下のメッセージの伝送の終了時及び後続のメッセージの伝送の開始を正確に検出することができる。
【００２３】
通信システムの加入者はメッセージのタイムスロットに関連し、各メッセージに割り当てられている時間情報を、加入者のメモリ内に格納されている時間情報に関する所定の値と比較するための手段と、時間情報がメモリ内に格納されている時間情報に関する値と一致する場合にはメッセージを送信する手段とを有する。
【００２４】
加入者は、メッセージの識別子を加入者のメモリ内に格納されている識別子に関する所定の値と比較する手段と、メッセージの識別子がメモリ内に格納されている識別子に関する所定の値と一致する場合には、伝送されるメッセージの有効データを少なくとも受信する手段とを有する。メッセージの識別子を比較する手段は、メッセージに割り当てられている周期情報を加入者のメモリ内に格納されている周期情報に関する所定の値とも比較する。メッセージの有効データを少なくとも受信する手段は、メッセージの識別子及び周期情報が加入者のメモリ内に格納されている所定の値と一致する場合のみ有効データを受信する。
【００２５】
通信システムの加入者は、従来のように、タイムフレーム内のメッセージが伝送されるタイムスロットの時間的な位置を表すメッセージの識別子のみを検査するのではない。加入者はむしろ、メッセージに割り当てられている周期情報も検査し、この周期情報からどの周期において目下のメッセージが伝送されたかが明らかになる。
【００２６】
本発明の課題の別の解決手段として、冒頭で述べたようなデータ伝送方法を基礎として、メッセージを一定の長さのタイムスロットにおいて伝送し、識別子をメッセージの一部として各メッセージに格納し、１つのメッセージ又は各メッセージには周期に関する情報を格納し、タイムフレームのタイムスロットの内の少なくとも１つのタイムスロットにおいて異なるメッセージを相互にずらして種々の周期に伝送し、少なくとも１つのタイムスロットにおいては、各周期での伝送を予定してないメッセージを相互にずらして伝送することが提案される。識別子は例えばメッセージのＩＤビットとして実現されており、また周期情報はメッセージのＭＵＸビットとして実現されている。
【００２７】
本発明の有利な構成によれば、通信システムの加入者にはタイムフレームの少なくとも１つの所定のタイムスロットがデータ伝送のためにそれぞれ割り当てられる。
【００２８】
本発明の有利な実施形態によれば、１つのメッセージ又は各メッセージに目下の周期に関する情報が格納されることが提案される。有利には周期情報がメッセージの識別子の一部としてこのメッセージに格納される。
【００２９】
有利には、データバスを介して伝送されるタイムフレームのタイムスロットにおけるメッセージが通信システムの加入者によって監視される。メッセージの識別子及び周期情報は、監視する加入者のメモリ内に格納されている識別子及び周期情報に関する所定の値と比較される。伝送されるメッセージの有効データは少なくとも、メッセージの識別子及び周期情報が加入者のメモリ内に格納されている識別子及び周期情報に関する所定の値と一致する場合にのみ加入者によって受信される。
【００３０】
有利には、通信システムのデータバスにおけるデータトラフィックが監視され、加入者によって目下の周期情報が検査される。目下の周期情報が加入者のメモリ内に格納されている周期情報に関する所定の値と一致する場合にのみ、加入者によって所定のタイムスロットにおいてメッセージが送信される。
【００３１】
図面
本発明の別の特徴、用途の可能性及び利点は図面に示されている本発明の実施例の以下の説明から明らかになる。ここで説明される又は表された全ての特徴はそれ自体又は任意の組み合わせで本発明の対象をなすものであり、請求項における本発明の要約又は請求項の係り方に依存せず、また明細書ないし図面における表現ないし描写には依存しない。ここで、
図１は本発明の有利な実施形態による、時間制御された周期ベースの通信システムを示し、
図２は図１の通信システムにおけるメッセージを伝送するための複数のタイムスロットを有するタイムフレームを示し、
図３ａは第１の実施形態による、図２のタイムフレームのタイムスロットにおいて伝送されるメッセージの構造を示し、
図３ｂは第２の実施形態による、図２のタイムフレームのタイムスロットにおいて伝送されるメッセージの構造を示し、
図４ａは図１の通信システムを介して有効データを送信するための本発明による方法のフローチャートを示し、
図４ｂは図１の通信システムを介して有効データを受信するための本発明による方法のフローチャートを示す。
【００３２】
実施例の説明
図１において、有効データを伝送するための時間制御された周期ベースの通信システムが全体として参照記号１で表されている。通信システム１はデータバス２及びこのデータバス２と接続されている複数の加入者３を包含する。通信システム１は任意の分野において使用することができる。有利な使用分野は交通技術であり、通信システム１は例えば自動車、列車、飛行機又は船舶において制御装置又は簡単な通信コントローラの形態の加入者３の間でデータを伝送するために使用することができる。
【００３３】
通信システム１においてデータ伝送は、それぞれ少なくとも２つのタイムスロット５を有し、周期的に繰り返されるタイムフレーム４において行われる。タイムスロット５はスロットとも称される。図２には複数の周期のタイムフレーム４が示されており、図示した実施例では１０２４の周期（ｚｙ＝１．．．１０２４）が設けられており、各タイムフレーム４は１２８のタイムスロット５（ｚｙ＝１．．．１２８）を包含する。タイムスロット５の大きさは多数バイトであり、殊にタイムスロット５の大きさは１２バイトから２４０バイトの範囲で変動する。
【００３４】
通信システム１を介するデータトラフィックを安全且つ規則的に行うために、データ伝送のやり方に関する取り決め、いわゆるプロトコルが必要である。従来技術よりそれ自体公知のそのようなプロトコルは例えばＦｌｅｘＲａｙであり、このプロトコルにより連続的なデータを時間制御してデータバス２を介して伝送することが可能となる。伝送すべき有効データはメッセージにパックされ、このメッセージは有効データの他にデータトラフィックの制御及び保護のための情報（制御情報）を付加的に包含する。メッセージはタイムスロット５において一定の所定の順序で周期的に伝送される。タイムフレーム４におけるタイムスロット５の位置はメッセージ内の識別子（いわゆるアイデンティファイア、ＩＤ）によって検出される。
【００３５】
図２には個々のメッセージがＮｉ（ｉ＝１．．．１３１）で表されている。そのようなメッセージの構造は例えば図３ａ及び図３ｂに例示的に示されている。ＦｌｅｘＲａｙではタイムフレーム４（基本周期）は、各基本周期において固定のタイムスロット（優先順位の高いメッセージ用）５及び可変のタイムスロット（優先順位の低いメッセージ用又は変更された周期時間又は比較的長い周期時間を有するメッセージ用）５から構成されている。基本周期の固定タイムスロット５及び可変タイムスロット５への分割は自由に選択することができ、データ伝送が行われる用途によって影響される。
【００３６】
従来技術ではメッセージＮｉにいわゆる多重ビット（ＭＵＸビット）が使用され、この多重ビットによってメッセージを２つの周期に分割することができる。ＭＵＸビットは、１つのメッセージが２つの周期にわたり伝送される用途によって切り換えられる。例えば比較的大きいメッセージの第１の部分が伝送されるときに、用途のＭＵＸビットは０にセットされ、メッセージの第２の部分が伝送されるときには１にセットされる。目下の周期ｚｙとＭＵＸビットの関係は従来技術では表されていない。
【００３７】
ＭＵＸビットはメッセージＮｉの識別子（ＩＤ）の直ぐ後に続いている（図３ａを参照されたい）。したがって本発明ではＭＵＸビットは、目下の周期に関連する情報をメッセージ内に格納することに使用される。ＭＵＸビットを使用することにより、２つの異なる周期、殊に偶数の周期と奇数の周期を相互に区別することができる。１つ以上のＭＵＸビットが設けられていれば、２つ以上の周期を相互に区別することができる。メッセージ構造に設けられているＭＵＸビットが所望する数の周期を相互に区別するには不十分ある場合には、本発明によればＩＤビットとＭＵＸビットの分割は、所望の数の周期を相互に区別できるように変更される。図２の実施例では、例えば１２８のタイムスロット４を特徴付けるために少なくとも７ビットのＩＤビットをメッセージ構造に設ける必要があり、また１０２４の周期を相互に区別するために少なくとも１０ビットのＭＵＸビットをメッセージ構造内に設ける必要がある。
【００３８】
メッセージＮｉ（図３ａを参照されたい）内には、例えば１０ビットの長さの識別子ＩＤが設けられている。目下のメッセージの識別子によって、メッセージが伝送されるタイムスロット５の序数が確定され、またこれにより個々のタイムスロット５の長さ（すなわち伝送持続時間）が確定されて既知であるので、目下のメッセージの伝送の時間的な終了に関する時点及び後続のメッセージの伝送の時間的な開始に関する時点が確定される。識別子ＩＤにはＭＵＸビットが続く。このＭＵＸビットに続くＳＹＮＣビットないしＬＥＮビットは通信システム１を介するデータトラフィックを制御及び保護するための情報を包含する。
【００３９】
殊にこれらは、例えば１ビットの長さの同期フィールド（ＳＹＮＣビット）及び例えば４ビットの長さを有する長さフィールド（ＬＥＮビット）である。ＳＹＮＣビットは通信システム１の加入者３を共通のタイムベースに同期させるために使用される。ＬＥＮビットに基づき、有効データ（ＤＡＴＡバイト）を有するバイトの数が表される。ＬＥＮフィールドは例えば、有効データに対して２５６バイトまで設けられている場合には８ビットを包含する必要がある。有効データ（ＤＡＴＡバイト）の後には、例えば１６ビットの長さを有する巡回冗長検査（ＣＲＣ）フィールドとして構成されている信頼性フィールドが設けられている。
【００４０】
付加的な周期情報によって、異なるメッセージを１つのタイムフレーム４の同一のタイムスロット５において、しかしながら別の周期において伝送することが可能である。このことは例えば図２に示唆されている。図２にからは、タイムスロットｚｓ２において周期ｚｙ１ではメッセージｎ２９が伝送され、周期ｚｙ２ではメッセージＮ２が伝送されることが見て取れる。同様にタイムスロットｚｓ１２７において周期ｚｙ１及びｚｙ２ではメッセージＮ１２７が伝送され、周期ｚｙ３ではメッセージＮ１３０が伝送される。最後にタイムスロットｚｓ１２８において周期ｚｙ１０２４ではメッセージＮ１３１が伝送される。
【００４１】
すなわちタイムスロットｚｓ２、ｚｓ１２７及びｚｓ１２８には、２つの異なるメッセージＮ２とＮ１２９、Ｎ１２７とＮ１３０、Ｎ１２８とＮ１３１を伝送するために使用される。メッセージＮ２とＮ１２９は１つおきの周期ｚｙで伝送される。メッセージＮ２とＮ１２９を識別するためには、ＭＵＸビットを用いて周期ｚｙを偶数の周期（Ｎ２用）と奇数の周期（Ｎ１２９用）で区別すれば十分である（２＾１＝２）。メッセージＮ１２７は３つの周期の内の２つの周期において伝送され、Ｎ１３０は各３番目の周期に伝送される。メッセージＮ１２７とＮ１３０を識別するために、少なくとも２つのＭＵＸビットを用いて３つの異なる周期ｚｙを区別することが必要である（２＾２＝４）。メッセージＮ１２８は１０２４の周期の内の１０２３の周期において伝送され、メッセージＮ１３１は各１０２４番目の周期に伝送される。メッセージＮ１２８とＮ１３１を識別するために、少なくとも１０のＭＵＸビットを用いて１０２４の種々の周期を区別することが必要である（２＾１０＝１０２４）。
【００４２】
本発明を用いることにより、メッセージＮ１２９、Ｎ１３０及びＮ１３１のための付加的なタイムフレーム４を省略することができる。これらのメッセージを伝送するためにはむしろメッセージＮ２、Ｎ１２７及びＮ１２８のために既に設けられているタイムフレーム４が、メッセージＮ２、Ｎ１２７及びＮ１２８が伝送されない周期に使用される。このようにしてタイムフレーム４の全体の長さ、したがって周期時間も短縮することができる。したがってデータ伝送の帯域幅が拡大される。全体的に通信システム１の設計は本質的によりフレキシブルになる。バスガーディアン（Busguardian）において監視すべきタイムスロット５の個数はより少なくなる。
【００４３】
本発明を実現するために、上記において既に説明したように、種々の周期を相互に区別する必要がある。このためにメッセージＮｉ（図３ａを参照されたい）の識別子ＩＤに統合された付加的な周期情報ＭＵＸ又は別個の周期カウンタ（いわゆるサイクルカウンタ）（図３ｂを参照されたい）を使用することができる。メッセージＮｉにおけるサイクルカウンタを伝送するために、例えばＤＡＴＡバイトの内の少なくとも１つのＤＡＴＡバイト（＝８ビット）を使用することができる。サイクルカウンタは独立したカウンタであり、各周期後に高められ（又は低められ）、時折別個に問い合わせる必要がある。
【００４４】
用途によって必要とされる場合には、多重すべき周期の数をサイクルカウンタによってさらに多くすることができる。これによって非常に長い繰り返し時間（多数の周期）を実現することができる。
【００４５】
本発明によれば、それぞれ同一の時間窓において１６、８、４又は２の異なるメッセージＮｉが伝送される１６、８、４又は２の種々の周期を相互に区別できるようにするために、時間の定まっている１０ビットのＩＤビット及びＭＵＸビットを７＋４、８＋３、９＋２、１０＋１の組合せへと可変に分割することも考えられる。したがってメッセージを１６、８、４又は２の周期に分配することも考えられ、これによって「高速」なメッセージに関する周期の短い繰り返し時間を断念する必要なく、周期持続時間を延長することができる。
【００４６】
図４ａには有効データを送信するための本発明による方法のフローチャートが示されている。本方法は機能ブロック１０において開始される。機能ブロック１１においては、通信システム１を介する有効データの伝送を欲する加入者３がデータバス２における通信を監視する。このために加入者３はデータバス２を介して伝送されるメッセージＮｉのデータトラフィックを制御及び保護するための情報を、この情報が加入者３には所定のものでなくても少なくとも読み取る。加入者３は機能ブロック１２において、目下のメッセージＮｉに続くメッセージの伝送の開始ないし目下のタイムフレームに続くタイムフレームの開始を求める。次のメッセージの伝送の開始は目下のメッセージＮｉの識別子ＩＤと、加入者３には既知であるタイムフレーム４の個々のタイムスロット５の持続時間とに基づき求められる。
【００４７】
判定ブロック１３では、後続のデータ伝送の開始時点が加入者３には所定の送信時点であるか否かが検査される。検査の結果が否定である場合には機能ブロック１１へと分岐し、データバス２を介する通信がさらに監視される。検査の結果が肯定である場合には、加入者３は機能ブロック１４においてメッセージＮｉにおける伝送すべき有効データをデータバス２を介して送信する。引き続き判定ブロック１５においては、例えば遮断命令（パワーダウン）が存在するので本方法が終了しているか否かが検査される。肯定の場合には本発明による方法は機能ブロック１６において終了される。否定の場合には、本方法は機能ブロック１１において継続される。
【００４８】
図４ｂには、有効データを有するメッセージをデータバス２から受信するための本発明による方法のフローチャートが示されている。本方法は機能ブロック２０において開始される。機能ブロック２１においては、通信システム１を介して有効データの受信を欲する加入者３がデータバス２における通信を監視する。このために加入者３はデータバス２を介して伝送されるメッセージＮｉのデータトラフィックを制御及び保護するための情報を、これらの情報が加入者３には所定のものでなくとも少なくとも読みとる。メッセージＮｉが加入者３には所定のものであるか否かは、加入者３が情報をメッセージＮｉから読み取って処理した後に初めて知る。機能ブロック２２においては、加入者３が処理の枠内において目下のメッセージの識別子ＩＤもＭＵＸビットである周期情報も読み取る。判定ブロック２３においては、メッセージＮｉの識別子ＩＤが加入者３のメモリ内に格納されている識別子ＩＤに関する所定の値と一致するか否かが検査される。一致しない場合には、メッセージは加入者３には所定のものではなく、本方法は機能ブロック２１へと分岐し、データバス２がさらに監視される。一致する場合には本方法は機能ブロック２４において継続される。
【００４９】
判定ブロック２４においては、識別子ＩＤにのみ基づいて考察され、加入者３には所定のものであると思われるメッセージがＮｉが実際に加入者３には所定のものであるか否かが検査される。このために、目下のメッセージＮｉの周期情報は加入者３のメモリ内に格納されている周期情報に関する所定の値と一致するか否かが検査される。図２の実施例では、メッセージＮ２及びＮ１２９は例えば同一の識別子ＩＤを有するものである。それにもかかわらず、一方のメッセージは一方の加入者には所定のものであり、他方のメッセージは他方の加入者にとって所定のものである。周期情報はこのことに関する情報を与えることができる。偶数の周期が一方の加入者には所定のものであり、奇数の周期が他方の加入者には所定のものである。
【００５０】
目下のメッセージのＮｉの周期情報が加入者３のメモリ内に格納されている周期情報に関する値と一致しない場合には機能ブロック２１へと分岐し、データバス２がさらに監視される。一致する場合には、目下のメッセージＮｉが実際に加入者３には所定のものであることを意味する。本方法が機能ブロック２５において継続され、この機能ブロック２５においては少なくとも、メッセージＮｉの有効データがデータバス２から加入者３にロードされ、この加入者３において加入者３のメモリ内に記憶されるか、更に処理されるか、転送される。引き続き判定ブロック２６において、例えば遮断命令（パワーダウン）が存在するので本方法は終了しているか否かが検査される。検査結果が肯定である場合には、本発明による方法は機能ブロック２７において終了される。検査結果が否定である場合には、本方法は機能ブロック２１において継続される。
【００５１】
図４ａ及び図４ｂｎ示したフローチャートを通信システム１の各加入者３において実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明による有利な実施形態による、時間制御された周期ベースの通信システムである。
【図２】図１の通信システムにおいてメッセージを伝送するための複数のタイムスロットを有するタイムフレームである。
【図３ａ】第１の実施形態による、図２のタイムフレームのタイムスロットにおいて伝送されるメッセージの構造である。
【図３ｂ】第２の実施形態による、図２のタイムフレームのタイムスロットにおいて伝送されるメッセージの構造である。
【図４ａ】図１の通信システムを介して有効データを送信するための本発明による方法のフローチャートである。
【図４ｂ】図１の通信システムを介して有効データを受信するための本発明による方法のフローチャートである。
【国際調査報告】
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