(57)【要約】コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バス上のメッセージが、海中光リンクを通して伝達される。アダプタがＣＡＮバスを光リンクに結合する。アダプタが送信の方向、すなわち、信号がアダプタに結合されたＣＡＮバス上で始まったか、またはアダプタに結合された光リンク上で始まったかを検出する。ＣＡＮバスからの信号は、検出された送信の方向に応じて、光リンクに条件付きで送信される。アダプタは、ＣＡＮバス通信の内容を分析することなく、物理層で動作できる。【選択図】図３
2015524630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光通信のためにコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バスを適合するための装置であって、前記装置が、
ＣＡＮバスに結合されたＣＡＮ送受信器であって、前記ＣＡＮバス上でレベルを検知し、前記検知されたレベルを示す第１の信号を供給するように構成され、かつ、第２の信号を受信し、対応するレベルを前記ＣＡＮバス上で駆動するように構成された、ＣＡＮ送受信器と、
第２の信号を供給するために光入力を電気信号に変換するように構成された光電気変換器と、
光出力を供給するために第３の電気信号を光信号に変換するように構成された電気光変換器と、
前記第２の信号を前記光電気変換器から、および前記第１の信号を前記ＣＡＮ送受信器から受信し、かつ前記ＣＡＮバスの劣性状態から優性レベルへの遷移に対応する前記第１の信号の遷移における前記第２の信号の前記状態をラッチすることにより方向検出信号を生成するように構成された方向検出フリップフロップと、
前記第１の信号に結合されて、前記方向検出信号に基づき前記第１の信号を条件付きで出力することにより前記第３の電気信号を生成するように構成された送信イネーブルバッファと
を含む、光通信のためにコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バスを適合するための装置。
【請求項２】
前記第２の信号の前記ラッチされた状態が劣性信号に対応する場合に前記方向検出信号が前記ＣＡＮバスからの送信を示し、かつ前記第２の信号の前記ラッチされた状態が優性信号に対応する場合に前記方向検出信号が前記ＣＡＮバスへの送信を示す、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記方向検出信号が前記ＣＡＮバスからの送信を示す場合に、前記送信イネーブルバッファが前記第１の信号を前記電気光変換器に出力する、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記方向検出信号が前記ＣＡＮバスへの送信を示す場合に、前記光出力が劣性レベルに対応する、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
海中光通信用にコントローラエリアネットワークバスを適合するための装置であって、前記装置が、
前記コントローラエリアネットワークバスの状態を示す第１の信号および前記装置によって受信された光信号の状態を示す第２の信号を受信し、かつ前記受信した信号を使用して送信方向を示す送信方向信号を供給するように構成された方向検出回路と、
光通信のために送信信号を電気光変換器に供給するように構成された送信イネーブル回路であって、前記送信信号が前記第１の信号および前記送信方向信号を組み合わせることによって供給される、送信イネーブル回路と
を含む、海中光通信用にコントローラエリアネットワークバスを適合するための装置。
【請求項６】
前記方向検出回路が、記憶要素を含む、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記記憶要素が、前記第１の信号のエッジにおいて、前記第２の信号の前記値を格納するように構成されている、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記第１の信号の前記エッジが、前記コントローラエリアネットワークバスの劣性レベルから優性レベルへの遷移に対応する、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第２の信号の前記格納された値が劣性レベルに対応する場合、前記送信方向信号が、前記コントローラエリアネットワークバスからの送信を示す、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記送信方向信号が、前記コントローラエリアネットワークバスからの送信を示す場合、前記送信イネーブル回路によって供給される前記送信信号が前記第１の信号と等しい、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記送信方向信号が、前記コントローラエリアネットワークバスからの送信を示していない場合、前記送信イネーブル回路によって供給される前記送信信号が劣性レベルに対応する、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記装置によって受信された前記光信号に基づき、前記第２の信号を供給するために、前記方向検出回路に結合された光電気変換器をさらに含む、請求項５に記載の装置。
【請求項１３】
前記装置からの前記送信信号を光学的に送信するために、前記送信イネーブル回路に結合された電気光変換器をさらに含む、請求項５に記載の装置。
【請求項１４】
前記コントローラエリアネットワークバスに結合され、かつ前記コントローラエリアネットワークバスの前記状態を示す前記第１の信号を供給して、前記第２の信号に基づき前記コントローラエリアネットワークバスを駆動するように構成された、コントローラエリアネットワークバス送受信器をさらに含む、請求項５に記載の装置。
【請求項１５】
前記方向検出回路がデジタル回路である、請求項５に記載の装置。
【請求項１６】
光入力および光出力を有する水中筐体を備え、
前記筐体が、コントローラエリアネットワークバスに結合された少なくとも１つのコントローラエリアネットワーク装置と、前記光入力から受信した信号を前記コントローラエリアネットワークバスに送信し、かつ前記コントローラエリアネットワークバスから受信した信号を前記光出力に送信するように構成されたアダプタ装置とを含み、
前記アダプタ装置が、
前記コントローラエリアネットワークバスに結合されたコントローラエリアネットワーク送受信器であって、前記コントローラエリアネットワークバス上のレベルを検知して、前記検知されたレベルを示す第１の信号を供給するように構成され、かつ第２の信号を受信して、対応するレベルを前記コントローラエリアネットワークバス上で駆動するように構成された、コントローラエリアネットワーク送受信器と、
前記光入力に結合されて、前記第２の信号を供給するために前記光入力上で受信された信号を電気信号に変換するように構成された光電気変換器と、
前記光出力に結合されて、第３の信号を前記光出力上での送信のために光信号に変換するように構成された電気光変換器と、
前記第２の信号および前記第１の信号を受信して、信号が前記コントローラエリアネットワークバスから送信されているかどうかを示す送信方向信号を供給するように構成された方向検出回路と、
前記コントローラエリアネットワーク送受信器、前記方向検出回路、および前記電気光変換器に結合され、かつ前記コントローラエリアネットワークバスからの送信を示す前記送信方向信号によって有効にされる場合に前記第１の信号に等しい前記第３の信号を供給するように構成された送信イネーブル回路と
を含む、海中装置。
【請求項１７】
前記方向検出回路がデジタル回路である、請求項１６に記載の海中装置。
【請求項１８】
前記方向検出回路が、前記第１の信号のエッジにおいて、前記第２の信号の値を格納するように構成された記憶要素を含む、請求項１６に記載の海中装置。
【請求項１９】
前記第１の信号の前記エッジが、前記コントローラエリアネットワークバスの劣性レベルから優性レベルへの遷移に対応する、請求項１８に記載の海中装置。
【請求項２０】
前記第２の信号の前記格納された値が劣性レベルに対応する場合、前記送信方向信号が、前記コントローラエリアネットワークバスからの送信を示す、請求項１９に記載の海中装置。
【請求項２１】
前記送信イネーブル回路が前記コントローラエリアネットワークバスからの送信を示す前記送信方向信号によって有効にされない場合、前記送信イネーブル回路によって供給される前記第３の信号が劣性レベルに対応する、請求項２０に記載の海中装置。
【請求項２２】
前記光入力および前記光出力を海中ケーブルに結合するように構成された海中コネクタをさらに含む、請求項１６に記載の海中装置。
【請求項２３】
海中通信用にコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バスを適合するための装置であって、前記装置が、
ＣＡＮバスに結合されたＣＡＮ送受信器であって、前記ＣＡＮバス上のレベルを検知して、前記検知されたレベルを示す第１の信号を供給するように構成され、かつ、第２の信号を受信して、対応するレベルを前記ＣＡＮバス上で駆動するように構成された、ＣＡＮ送受信器と、
前記第２の信号を供給するために音響入力を電気信号に変換し、かつ、音響出力を供給するために第３の電気信号を音響信号に変換するように構成された音響モデムと、
前記第２の信号を前記音響モデムから、および前記第１の信号を前記ＣＡＮ送受信器から受信し、かつ、前記ＣＡＮバスの劣性状態から優性レベルへの遷移に対応する前記第１の信号の遷移において前記第２の信号の前記状態をラッチすることにより方向検出信号を生成するように構成された方向検出フリップフロップと、
前記第１の信号に結合されて、前記方向検出信号に基づき前記第１の信号を条件付きで出力することにより前記第３の電気信号を生成するように構成された送信イネーブルバッファと
を備える、海中通信用にコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バスを適合するための装置。
【請求項２４】
前記第２の信号の前記ラッチされた状態が劣性信号に対応する場合に前記方向検出信号が前記ＣＡＮバスからの送信を示し、かつ前記第２の信号の前記ラッチされた状態が優性信号に対応する場合に前記方向検出信号が前記ＣＡＮバスへの送信を示す、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記方向検出信号が前記ＣＡＮバスからの送信を示す場合に、前記送信イネーブルバッファが前記第１の信号を前記音響モデムに出力する、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記方向検出信号が前記ＣＡＮバスへの送信を示す場合に、前記音響出力が劣性レベルに対応する、請求項２４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信バスの分野に関し、特に、海中光通信のためにコントローラエリアネットワークバスを適合するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油およびガスの探査および生産で使用されるような海中システムは、複雑さを増し続けている。海底坑井は、海底または海底下に配置されたセンサーおよびアクチュエータを含み得る。センサーは、例えば、圧力センサー、温度センサー、および腐食検出器であり得る。アクチュエータは、例えば、弁、ポンプ、および他の流量制御装置であり得る。センサーからの情報は、一般に、地上施設の機器によって処理される。同様に、アクチュエータに対する制御は、一般に、地上施設で始められる。その結果、海中装置と地上施設の機器との間で通信が必要となる。
【０００３】
コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バスが、自動車、産業オートメーション、および医療機器などの用途において、センサー、アクチュエータ、コントローラ、および他の装置を相互接続するために使用される。多数の回路および装置が、ＣＡＮバス通信用に開発されてきた。しかし、現在のＣＡＮバスベースの海中システムは、いくつかの制限に直面する。ネットワークサイズが、複数の電気装置を並列して接続することに起因するインピーダンス降下のせいで制限される。加えて、長い伝送回線が時間遅延を生じる場合、ネットワークのドライバ構成要素が、短絡障害からデータ破損または損傷を起こし易い。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
海中光リンクを経由したコントローラエリアネットワークバスの通信を行うためのシステムおよび方法を提供する。一態様では、本発明は光通信用にコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バスを適合するための装置を提供する。装置は、ＣＡＮバスに結合されたＣＡＮ送受信器であって、ＣＡＮバス上でレベルを検知して、検知されたレベルを示す第１の信号を供給するように構成され、かつ、第２の信号を受信して、対応するレベルをＣＡＮバス上で駆動するように構成された、ＣＡＮ送受信器；第２の信号を供給するために光入力を電気信号に変換するように構成された光電気変換器；光出力を供給するために第３の電気信号を光入力に変換するように構成された電気光変換器、第２の信号を光電気変換器から、および第１の信号をＣＡＮ送受信器から受信して、ＣＡＮバスの劣性状態（ｒｅｃｅｓｉｖｅ  ｓｔａｔｅ）から優性レベル（ｄｏｍｉｎａｎｔ  ｌｅｖｅｌ）への遷移に対応する第１の信号の遷移における第２の信号の状態をラッチすることにより方向検出信号を生成するように構成された方向検出フリップフロップ；および第１の信号に結合されて、方向検出信号に基づき第１の信号を条件付きで出力することにより第３の電気信号を生成するように構成された送信イネーブルバッファを含む。
【０００５】
別の態様では、本発明は、海中光通信用にコントローラエリアネットワークバスを適合するための装置を提供する。本装置は、コントローラエリアネットワークバスの状態を示す第１の信号および装置によって受信された光信号の状態を示す第２の信号を受信し、受信した信号を使用して送信方向を示す送信方向信号を供給するように構成された方向検出回路；ならびに光通信のために送信信号を電気光変換器に供給するように構成された送信イネーブル回路であって、送信信号が第１の信号および送信方向信号を組み合わせることにより供給される、送信イネーブル回路を含む。
【０００６】
別の態様では、本発明は、海中装置を提供する。海中装置は、光入力および光出力を有する水中ハウジング；コントローラエリアネットワークバスに結合されたコントローラエリアネットワーク装置；コントローラエリアネットワークバスに結合されたコントローラエリアネットワーク送受信器であって、コントローラエリアネットワークバス上のレベルを検知して、検知されたレベルを示す第１の信号を供給するように構成され、かつ第２の信号を受信し、対応するレベルをコントローラエリアネットワークバス上で駆動するように構成された、コントローラエリアネットワーク送受信器；光入力に結合されて、第２の信号を供給するために光入力上で受信された信号を電気信号に変換するように構成された光電気変換器；光出力に結合されて、第３の信号を光出力上での送信用に光信号に変換するように構成された電気光変換器；第２の信号および第１の信号を受信して、信号がコントローラエリアネットワークバスから送信されているかどうかを示す送信方向信号を供給するように構成された方向検出回路；ならびにコントローラエリアネットワーク送受信器、方向検出回路、および電気光変換器に結合されて、コントローラエリアネットワークバスからの送信を示す送信方向信号によって有効にされる場合に第１の信号に等しい第３の信号を供給するように構成された送信イネーブル回路を含む。
【０００７】
別の態様では、本発明は、海中通信用にコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バスを適合するための装置を提供する。装置は、ＣＡＮバスに結合されたＣＡＮ送受信器であって、ＣＡＮバス上のレベルを検知して、検知されたレベルを示す第１の信号を供給するように構成され、かつ、第２の信号を受信し、対応するレベルをＣＡＮバス上で駆動するように構成された、ＣＡＮ送受信器；第２の信号を供給するために音響入力を電気信号に変換し、音響出力を供給するために第３の電気信号を音響信号に変換するように構成された音響モデム；第２の信号を音響モデムから、および第１の信号をＣＡＮ送受信器から受信して、ＣＡＮバスの劣性状態から優性レベルへの遷移に対応する第１の信号の遷移において第２の信号の状態をラッチすることにより方向検出信号を生成するように構成された方向検出フリップフロップ；ならびに第１の信号に結合されて、方向検出信号に基づき第１の信号を条件付きで出力することにより第３の電気信号を生成するように構成された送信イネーブルバッファを含む。
【０００８】
本発明の他の特徴および利点は、例として、本発明の態様を説明する以下の記述から明らかなはずである。
【０００９】
本発明の詳細は、その構造および動作の両方について、添付の図の検討により一部収集され得、それらの図中、同様の参照番号は同様の部品を参照し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の態様によるコントローラエリアネットワークのブロック図である。
【図２】本発明の態様に従い、コントローラエリアネットワークバスの通信を光学的に行うためのアダプタの機能ブロック図である。
【図３】本発明の態様に従い、海中機器筐体内にインストールされる図２のアダプタに類似したアダプタを有する海中装置の機能ブロック図である。
【図４】本発明の態様に従い、コントローラエリアネットワークバスの通信を光学的に行うためのアダプタの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の態様によるコントローラエリアネットワークのブロック図である。コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）は、３つのバスグループを含む。第１のバスグループは、第１のＣＡＮバス１０ａに接続されたＣＡＮ装置１５ａを含む。第２のバスグループは、第２のＣＡＮバス１０ｂに接続されたＣＡＮ装置１５ｂを含む。第３のバスグループは、第３のＣＡＮバス１０ｃに接続されたＣＡＮ装置１５ｃを含む。
【００１２】
各バスグループのＣＡＮバス１０は、そのバスグループのＣＡＮ装置１５に対する通信媒体として機能する。例えば、第２のバスグループのＣＡＮ装置１５ｂの１つは、第２のＣＡＮバス１０ｂを経由して、第２のバスグループのＣＡＮ装置１５ｂの別の１つと通信し得る。データは、一連のバイナリパルスとしてＣＡＮバス１０上で送信される。バイナリパルスは、ＣＡＮ装置１５の送信している１つを含む、ＣＡＮバス１０に接続されたＣＡＮ装置１５の全てによって受信される。ＣＡＮバスプロトコルでは、メッセージは標準フォーマットで送信される。メッセージは、関連した装置の識別子、メッセージデータ、および様々な制御フィールドを含み得る。メッセージは、長さにおいて変動し得、１００ビット以上を含み得る。
【００１３】
各ＣＡＮバス１０は一般に、異なるペアの信号線を使用する。信号線は、高信号「ＣＡＮＨ」および低信号「ＣＡＮＬ」と呼ばれる。ＣＡＮプロトコルは、論理０を「優性」信号として、かつ論理１を「劣性」信号として指定する。劣性信号は、ＣＡＮＨ信号上の低電圧およびＣＡＮＬ信号上の高電圧によって表される。優性信号は、ＣＡＮＨ信号上の高電圧およびＣＡＮＬ信号上の低電圧によって表される。他の信号表現が使用され得る。ＣＡＮバスに結合された送信器の電気特性は、優性信号が任意の送信器から送信される場合、優性信号がバス上に出現するものである。これは、たとえ他の送信器が劣性信号を送信している場合でも生じる。これは、ＣＡＮバスのデフォルト状態が劣性である、優性信号のみを送信する送信器とも見なされ得る。
【００１４】
ＣＡＮ装置１５は、センサーおよびアクチュエータを含み得る。ＣＡＮ装置１５はＣＡＮバス１０に対してインタフェースをとる回路も含む。インタフェース回路は、電気的およびプロトコル機能を含む。ＣＡＮ装置１５のうちの１つが他のＣＡＮ装置１５と通信を開始できる場合、開始装置は、マスターと見なされ、他の装置はスレーブと見なされ得る。いくつかの実施形態では、コントローラエリアネットワークは単一のマスターＣＡＮ装置を有する。
【００１５】
バスグループのペアがバス間リンク２０を介して接続される。バス間リンク２０の各々は、一対の光リンクを、１つの光ファイバーを一方向での通信用に、第２の光ファイバーを反対方向での通信用に、使用し得る。代替として、光リンクではなく、有線または無線リンクが使用され得る。例えば、音響モデムが、バス間リンク２０の１つ上での通信用に使用され得る。追加として、単一の光ファイバーが、例えば、波分割デュプレキシングを使用することにより、使用され得る。
【００１６】
アダプタ１００は、ＣＡＮバス１０をバス間リンク２０に結合する。アダプタ１００は、ＣＡＮバス１０から受信したバイナリパルスの連続をバス間リンク２０に送信し、バス間リンク２０から受信したバイナリパルスの連続をＣＡＮバス１０に送信する。バス間リンク２０の１つの各端部に１つの、一対のアダプタ１００は、ＣＡＮバス１０の２つをこのようにして結合できる。アダプタ１００の各々は同一または同様であり得る。
【００１７】
図１のコントローラエリアネットワークでは、第１のアダプタ１００ａが第１のＣＡＮバス１０ａを第１のバス間リンク２０ａに結合し、第２のアダプタ１００ｂが第２のＣＡＮバス１０ｂを第１のバス間リンク２０ａに結合する。同様に、第３のアダプタ１００ｃが第２のＣＡＮバス１０ｂを第２のバス間リンク２０ｂに結合し、第４のアダプタ１００ｄが第３のＣＡＮバス１０ｃを第２のバス間リンク２０ｂに結合する。アダプタ１００の各々は、情報がバスグループ間でいずれの方向にも伝達され得るように、双方向通信を提供する。追加として、ＣＡＮ装置は、複数のバス間リンク２０を通じて通信し得る。例えば、第１のバスグループ内のＣＡＮ装置１５ａは、データを、第３のバスグループ内のＣＡＮ装置１５ｃの１つに、第１のＣＡＮバス１０ａ、第１のアダプタ１００ａ、第１のバス間リンク２０ａ、第２のアダプタ１００ｂ、第２のＣＡＮバス１０ｂ、第３のアダプタ１００ｃ、第２のバス間リンク２０ｂ、第４のアダプタ１００ｄ、および第３のＣＡＮバス１０ｃを経由して送信し得る。アダプタ１００は、アダプタ１００のうちの１つが接続されるＣＡＮバス１０上のＣＡＮ装置１５が、マスターとして、またはスレーブ装置として見なされるかに関わらず、同じ方法で機能する。
【００１８】
バス間リンク２０および関連したアダプタ１００は、ＣＡＮバス１０および関連したＣＡＮ装置１５が、遠い距離、例えば、数キロメートル、離れて分離されることを可能にし得る。アダプタ１００は、ＣＡＮバス１０間に電気的分離を提供するために使用できる。アダプタ１００は、ＣＡＮバスを互換性のない電気特性と結合するためにも使用できる。アダプタを通して相互接続されたバスグループの使用は、多数のＣＡＮ装置が、例えば、多数の並列接続された装置によって生じた低インピーダンスを回避することにより、通信することも可能にし得る。
【００１９】
一実施形態では、バスグループの１つまたは複数が海中に配置されて、バス間リンク２０が光ファイバーによって提供される。その結果、図１のコントローラエリアネットワークは、海中光ＣＡＮバスを提供すると見なされ得る。
【００２０】
アダプタ１００は、ネットワーク内の通信を遮断し得る循環トラフィックを中断する。アダプタ１００は、優性信号が最初にローカルＣＡＮバスから受信される場合、優性信号のみをバス間リンクに送信する。バス間リンクから最初に受信され、次いでローカルＣＡＮバス上に出現する優性信号は、バス間リンクに再送信されない。
【００２１】
アダプタ１００は、パルスを、ＣＡＮバス１０とバス間リンク２０との間でパルスごとに送信する。すなわち、各パルスは、パルスを送信するかどうかを判断するために後続のパルスを分析することなく、それが受信されると送信される。
【００２２】
バスを結合するための以前の装置は、メッセージの第１のパルスを送信する前に、メッセージ全体の全部または一部を格納している。例えば、メッセージの識別子は、対応する装置の位置を判断するために装置識別子のテーブル内で検索されている可能性があり、その位置に基づきメッセージを送信するかどうかを判断し得る。メッセージを格納すると、信号送信中に望ましくない遅延を引き起こす。メッセージを分析および格納するための回路は、複雑さおよび費用が増す。追加として、装置識別子および対応する位置のテーブルは、構成および維持が困難であり得る。言い換えれば、以前の装置は、データリンク層などの、より高いプロトコルレベルで動作する機能を含む。
【００２３】
一実施形態では、単一のマスタープロセッサは、ネットワーク内のあらゆるＣＡＮ装置と通信できる。追加として、少なくとも１つのバックアッププロセッサでシステムを保護することは、一次プロセッサの障害の場合に、非常に信頼性があり費用効率の高いシステムとなる。
【００２４】
コントローラエリアネットワークは、図１では、特定数のバスグループおよびＣＡＮ装置の特定の組合せで図示されているが、他の実施形態は異なる数のバスグループおよびＣＡＮ装置の異なる組合せを有し得る。追加として、簡潔な記述を可能にするため、本開示は、例えば、ＩＳＯ  １１８９８規格シリーズに記載されているような、ＣＡＮバスプロトコルの用語を使用する。説明する装置、方法、および技術は、他のプロトコルにも適用可能である。
【００２５】
図２は、本発明の態様に従い、コントローラエリアネットワークバスの通信を光学的に行うためのアダプタの機能ブロック図である。アダプタは光受信リンク２１から受信された信号をＣＡＮバス１０に送信する。アダプタはまた、ＣＡＮバス１０からの信号を光送信リンク２２に送信する。
【００２６】
図２のアダプタは、図１に関連して説明したコントローラエリアネットワークのアダプタ１００の１つとして使用され得る。例えば、アダプタが図１のコントローラエリアネットワークの第１のアダプタ１００ａとして使用される場合、ＣＡＮバス１０は、第１のＣＡＮバス１０ａに対応し、光受信リンク２１および光送信リンク２２が第１のバス間リンク２０ａを構成する。
【００２７】
アダプタはＣＡＮ送受信器１１０を含む。ＣＡＮ送受信器１１０は、ＣＡＮバス１０に結合される。結合は、結合ネットワーク、例えば、インピーダンス整合のための抵抗およびコンデンサのネットワークを経由し得る。ＣＡＮ送受信器１１０は、集積回路、例えば、ＮＸＰ  ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓからのＴＪＡ１０５４Ａであり得る。受信信号ＲＸは、ＣＡＮ送受信器１１０がＣＡＮバス１０上で検知するレベルを信号通知するＣＡＮ送受信器１１０によって供給される。受信信号は、優性レベルが検知される場合、論理０であり、劣性レベルが検知される場合、論理１である。ＣＡＮ送受信器１１０は、送信信号ＴＸを受信し、対応するレベルをＣＡＮバス１０上で駆動する。
【００２８】
ＣＡＮ送受信器１１０は、故障検出および様々な電力状態などの、追加の機能を含み得る。例えば、ＣＡＮバス送受信器１００は、永続的優性状態を検出し、次いでＣＡＮバスの駆動を無効にし得る。これは、初期化のため、または、例えば、一時的雑音によって生じた誤りのある状態からの回復のために有用であり得る。いくつかの実施形態では、永続的優性状態は、アダプタの他のブロックによって検出される。
【００２９】
アダプタは、電気光変換器１６０および光電気変換器１７０も含む。電気光変換器１６０は、送信イネーブルモジュール１４０からの電気信号を光送信リンク２２上での送信のために光信号に変換する。電気光変換器１６０は、発光ダイオードまたはレーザーダイオードなどのデバイスを含み得る。光電気変換器１７０は、光受信リンク２１から受信した光信号を、ＣＡＮバス送受信器１１０に供給される送信信号ＴＸを含む、アダプタ内での使用のために電気信号に変換する。光電気変換器１７０は、フォトトランジスタまたはＰＩＮダイオードなどのデバイスを含み得る。一実施形態では、ライトオン信号が優性レベルに対して使用され、ライトオフ信号が劣性レベルに対して使用される。代替実施形態では、電気光変換器１６０および光電気変換器１７０は、対応するバス間リンク上で使用される通信のタイプに適した変換器と置換され得る。一実施形態では、電気光変換器１６０および光電気変換器１７０は、送信のために電気信号を音響信号に変換でき、受信した音響信号を電気信号に変換できる音響モデムと置換される。
【００３０】
送信イネーブルモジュール１４０は、アダプタからの送信のために、信号を電気光変換器１６０に供給する。供給された信号は、ＣＡＮ送受信器１１０からの受信信号ＲＸおよび方向検出モジュール１２０からの方向検出信号に基づく。
【００３１】
方向検出モジュール１２０は、信号がＣＡＮバス１０から光送信リンク２２へ送信されているか、または光受信リンク２１からＣＡＮバス１０へ送信されているかを判断する。方向検出モジュール１２０は、光電気変換器１７０からの信号およびＣＡＮ送受信器１１０からの受信信号ＲＸを使用して方向を判断する。方向判断モジュール１２０は、光電気変換器１７０からの信号上での劣性から優性への遷移の前に、ＣＡＮ送受信器１１０からの受信信号ＲＸ上での劣性から優性への遷移が生じるかどうかを判断できる。遷移が最初にＣＡＮ送受信器１１０からの受信信号ＲＸ上で生じる場合、優性信号がＣＡＮバス１０で生じた。
【００３２】
優性信号がＣＡＮバス１０上で生じた場合、送信イネーブルモジュール１４０がＣＡＮ送受信器１１０からの受信信号ＲＸを電気光変換器１６０に渡す。優性信号がＣＡＮバス１０上で生じていなかった場合、送信イネーブルモジュール１４０は、劣性信号を電気光変換器１６０に供給する。劣性信号がＣＡＮバスのデフォルト状態であるので、アダプタは、送信イネーブルモジュール１４０が優性信号を生成する場合、送信していると考えられ、送信イネーブルモジュール１４０が劣性信号を生成する場合、送信していないと考えられ得る。送信していないことは、劣性信号を送信しているとも見なされ得る。
【００３３】
優性信号がＣＡＮバス１０上で生じた場合に優性信号のみを光送信リンク２２に送信することにより、アダプタは、そうでなければ生じたであろう閉ループロックを防ぐ。アダプタが単にＣＡＮ送受信器１１０からの受信信号ＲＸを光信号に変換し、それを光送信リンク２２に送信した場合、（ＣＡＮバスまたは光受信リンクから生じている）優性信号は永久に持続するであろう。例えば、光受信リンク２１から光電気変換器１７０によって受信された優性信号は、ＣＡＮ送受信器１１０に供給されて、ＣＡＮバス１０上で駆動される。ＣＡＮ送受信器１１０は、ＣＡＮバス１０の状態を反映するので、それは優性信号を受信信号ＲＸ上に供給する。送信イネーブルモジュールがなければ、優性信号は電気光変換器１６０により光送信リンク２２上に送信される。光リンクのリモート端部において同様のアダプタが、同様に機能して、優性信号をその光送信リンク上に再送信し、それは光電気変換器１７０によって受信される。従って、アダプタがこの問題を防ぐように構成されない限り、閉ループロックが起こる。
【００３４】
図３は、本発明の態様に従い、海中機器筐体内にインストールされる図２のアダプタに類似したアダプタを有する海中装置の機能ブロック図である。海中装置は、圧力または温度センサーなどの入力装置を含み得るＣＡＮ装置１５ならびに入力装置とＣＡＮバス１０との間で信号の送受信を制御するＣＡＮバスコントローラを含み得る。ＣＡＮ装置１５は、筐体２００内に収容される。筐体２００は密封された海中機器ハウジングであり得る。筐体２００はアダプタ１００も収容する。
【００３５】
アダプタ１００は、ＣＡＮ送受信器１１０、方向検出モジュール１２０、送信イネーブルモジュール１４０、電気光変換器１６０、および光電気変換器１７０を含む。アダプタ１００の構成要素は、図２のアダプタの同様に名付けられた構成要素と同様に機能する。電気光変換器１６０は、信号を光送信リンク２２上に送信する。光電気変換器１７０は、信号を光受信リンク２１から受信する。海中装置は、光送信リンクおよび受信リンク２０、２１と関連した光ファイバーケーブルを海中光リンクまたはケーブルに接続するためのコネクタ２１０を含み得る。コネクタ２１０は、適切な水中コネクタまたはペネトレータによって提供され得る。コネクタ２１０は、例えば、海中装置を海中光ケーブルまたは電気光ケーブルに接続するために使用され得る。
【００３６】
図３に示す実施形態では、ＣＡＮバス１０は、海中装置の外部に接続されていない。すなわち、ＣＡＮバス１０は、ＣＡＮ装置１５およびＣＡＮ送受信器１１０のみに接続する。いくつかの回路は、ＣＡＮ装置１５とＣＡＮ送受信器１１０との間で共有され得、ＣＡＮバスに送信するため、およびＣＡＮバスから受信するために使用される回路は、簡略化されるか、または除外され得る。他の実施形態では、追加のＣＡＮ装置がＣＡＮバス１０に結合され得る。
【００３７】
図４は、本発明の態様に従い、コントローラエリアネットワークバスの通信を光学的に行うためのアダプタの概略図である。アダプタは、実質的に、図２のアダプタと同じ方法で動作する。図４のアダプタは、光入力２１から受信した信号をＣＡＮバス１０に送信する。アダプタはＣＡＮバス１０からの信号を光出力２２に送信する。アダプタは、図１に関して説明したコントローラエリアネットワークのアダプタ１００の１つとして使用され得る。
【００３８】
アダプタは、ＣＡＮ送受信器１１０を含む。ＣＡＮ送受信器１１０は、結合ネットワーク１１２を経由してＣＡＮバス１０に結合される。結合ネットワーク１１２は、インピーダンス整合のために配置された抵抗およびコンデンサのネットワークであり得る。ＣＡＮ送受信器１１０は、図１のアダプタのＣＡＮ送受信器と同一または同様であり得る。ＣＡＮ送受信器１１０は、ＣＡＮバス１０上のレベルを信号通知する受信信号ＲＸを供給する。ＣＡＮ送受信器１１０は、送信信号ＴＸを受信して、対応するレベルをＣＡＮバス１０上で駆動する。図示された実施形態では、受信および送信信号上で、低レベルは論理０すなわち優性レベルに対応し、高レベルは論理１すなわち劣性レベルに対応する。
【００３９】
アダプタは、光出力２２を生成するための発光ダイオード１６１を含む電気光変換器１６０を含む。発光ダイオード１６１は、正電源信号ＶＣＣと接地信号との間にＰＮＰトランジスタ１６２および第１の送信抵抗１６３と直列に結合される。ＰＮＰトランジスタ１６２は、発光ダイオード１６１のスイッチをオフおよびオンにすることにより、光出力２２上での信号通知を制御するように動作する。第１の送信抵抗１６３は、発光ダイオード１６１を通る電流を制限する。ＰＮＰトランジスタ１６２は、そのベース端子が、直列に結合された第２の送信抵抗１６４および第３の送信抵抗１６５によって正電源信号ＶＣＣに結合される。第２の送信抵抗１６４と第３の送信抵抗１６５との間の中間点が、送信される信号を受信するために送信イネーブルバッファ１４９に結合される。第２の送信抵抗１６４および第３の送信抵抗１６５は、バイアスを提供し、送信イネーブルバッファ１４９が無効にされる場合にプルアップを提供する。
【００４０】
アダプタは、光入力２１を受信するためのフォトトランジスタ１７１を含む光電気変換器１７０を含む。フォトトランジスタ１７１は、そのコレクタ端子が正電源信号ＶＣＣに接続され、そのエミッタ端子が接地信号に第１の受信抵抗１７３を介して結合される。フォトトランジスタ１７１のエミッタ端子は、ＮＰＮトランジスタ１７２のベース端子にも結合される。ＮＰＮトランジスタ１７２は、そのエミッタ端子が接地信号に接続され、そのコレクタ端子が、第２の受信抵抗１７４を介して正電源信号ＶＣＣに結合される。ＮＰＮトランジスタ１７２、第１の受信抵抗１７３、および第２の受信抵抗１７４が、フォトトランジスタ１７１からの信号を増幅するために結合される。増幅された信号は、ＣＡＮバス送受信器１１０に供給される送信信号ＴＸを含み、アダプタ内で使用される。図示した実施形態では、光入力２１および光出力２２上で、ライトオン信号が優性レベルに対して使用され、ライトオフ信号が劣性レベルに対して使用される。
【００４１】
送信イネーブルモジュール１４０は、一連のインバータおよび送信イネーブルバッファ１４９を含む。送信イネーブルバッファ１４９は、光出力２２として送信される信号を供給する出力信号を有する。送信イネーブルバッファ１４９は、方向検出フリップフロップ１２１からの方向検出信号によって有効にされる三状態バッファである。送信イネーブルバッファ１４９は、第１の送信イネーブルインバータ１４１と直列に接続されている第２の送信イネーブルインバータ１４２と直列に接続されている第３の送信イネーブルインバータ１４３と直列に接続されている第４の送信イネーブルインバータ１４４からデータ入力を受信する。第１の送信イネーブルインバータ１４１は、その入力として受信信号ＲＸをＣＡＮ送受信器１１０から受信する。
【００４２】
無効にされる場合、送信イネーブルバッファ１４９の出力が、第３の送信抵抗１６５によって高に引き上げられる。有効にされる場合、送信イネーブルバッファ１４９の出力がＣＡＮ送受信器１１０からの受信信号ＲＸに（遅延されるが）一致する。送信イネーブルインバータによって提供される遅延は、方向検出信号を生成するために被った回路遅延を整合するために使用される。従って、送信イネーブルインバータによって提供される遅延は、異なるデータ速度に対して調整される必要がない。遅延は、他のデジタル回路の遅延を整合するために使用されるので、遅延はアナログ回路の使用なしで提供され得、それは、実装するのが困難であり得る。
【００４３】
方向検出モジュール１２０は、図４の実施形態では、信号が、ＣＡＮバス１０から光出力２２へ送信されているか、または光入力２１からＣＡＮバス１０へ送信されているかを判断する際に使用される方向検出フリップフロップ１２１を含む。方向検出フリップフロップ１２１は、データ入力として光入力２１を反映する増幅された信号を受信し、それは、ＣＡＮ送受信器１１０に供給される送信信号ＴＸである。方向検出フリップフロップ１２１は、クロック入力のエッジを方向検出フリップフロップ１２１に上げることによってトリガーされるそのデータ入力をラッチする。クロック入力は、方向検出インバータ１２２から供給されるＣＡＮ送受信器１１０からの受信信号ＲＸの反転バージョンである。方向検出フリップフロップ１２１は、そのデータ出力を方向検出信号として送信イネーブルバッファ１４９に供給する。
【００４４】
方向検出フリップフロップ１２１が高信号を格納する場合、方向検出信号は高であり、送信イネーブルバッファ１４９が有効にされる。方向検出フリップフロップ１２１が低信号を格納する場合、方向検出信号は低であり、送信イネーブルバッファ１４９が無効にされる。方向検出フリップフロップ１２１は、受信信号ＲＸの立ち下がりエッジで送信信号ＴＸの状態を格納するので、受信信号ＲＸが下がる場合（劣性から優性への遷移）送信イネーブルバッファ１４９は、送信信号ＴＸが高（劣性）である場合に有効にされる。逆に、受信信号ＲＸが下がる場合（劣性から優性への遷移）送信イネーブルバッファ１４９は、送信信号ＴＸが低（優性）である場合に無効にされる。
【００４５】
従って、方向検出フリップフロップ１２１および関連する回路は、送信信号ＴＸ上での劣性から優性への遷移の前に受信信号ＲＸ上で劣性から優性への遷移が生じるかどうかを判断する働きをする。遷移が最初に受信信号ＲＸ上で生じる場合、優性信号がＣＡＮバス１０上で生じた。優性信号がＣＡＮバス１０上で生じた場合、アダプタが優性信号のみを光出力２２に送信するので、アダプタは、そうでなければ生じたであろう閉ループロックを防ぐ。
【００４６】
一実施形態例では、方向検出フリップフロップ１２１は、７４ＨＣ７４集積回路によって提供される。方向検出インバータ１２２、第１の送信イネーブルインバータ１４１、第２の送信イネーブルインバータ１４２、第３の送信イネーブルインバータ１４３、および第４の送信イネーブルインバータ１４４が、７４ＨＣ５４０集積回路によって提供される。送信イネーブルバッファ１４９が、７４ＨＣ１２６集積回路によって提供される。発光ダイオード１６１は、Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｆｉｂｅｒ  ＯｐｔｉｃｓからのＩＦ−Ｅ９１Ａである。ＰＮＰトランジスタ１６２は、２Ｎ２９０７である。第１の送信抵抗１６３は２２０Ωであり、第２の送信抵抗１６４は３．９ｋΩであり、第３の送信抵抗１６５は４．７ｋΩである。フォトトランジスタ１７１は、Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｆｉｂｅｒ  ＯｐｔｉｃｓからのＩＦ−Ｄ９２である。ＮＰＮトランジスタ１７２は２Ｎ２２２２Ａである。第１の受信抵抗１７３は２２０Ωであり、第２の受信抵抗１７４は２．２ｋΩである。多数の変形も可能であることが認識されるべきである。
【００４７】
当業者は、本明細書で開示する実施形態に関連して説明した様々な例示的ブロックおよびモジュールは、様々な形式で実装できることを理解するであろう。いくつかのブロックおよびモジュールは、一般に、それらの機能の観点から前述している。かかる機能がどのように実装されるかは、システム全体に課せられる設計制約によって決まる。当業者は、説明した機能を各特定の用途に対して様々な方法で実装できるが、かかる実装判断は、本発明の範囲から逸脱させるものとして解釈されるべきではない。加えて、モジュール、ブロック、またはステップ内の機能のグループ化は、説明し易くするためである。特定の機能またはステップは、本発明から逸脱することなく１つのモジュールまたはブロックから移動できる。
【００４８】
本明細書で開示する実施形態に関連して説明した様々な例示的ブロックおよびモジュールは、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）もしくは他のプログラム可能論理回路、離散ゲートもしくはトランジスタ論理、離散ハードウェア構成要素、または本明細書で説明する機能を実行するために設計されたそれらの任意の組合せで、またはそれらと共に実装できる。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであり得るが、代替では、プロセッサは、任意のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であり得る。プロセッサは、コンピューティング装置の組合せとしても、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと共に１つもしくは複数のマイクロプロセッサ、または任意の他のかかる構成としても実装できる。
【００４９】
開示する実施形態の前述の説明は、任意の当業者が本発明を作成または使用することを可能にするために提供される。これらの実施形態に対する様々な修正が、当業者にとっては容易に明らかであり、本明細書で説明する一般的原理が本発明の精神または範囲から逸脱することなく、他の実施形態に適用できる。従って、本明細書で提示される説明および図が、本発明の現在の好ましい実施形態を表し、従って、本発明によって広く検討される主題を表すことを理解されたい。本発明の範囲が、当業者に明らかになり得る他の実施形態を完全に包含すること、および本発明の範囲は、その結果、添付の請求項以外の何によっても制限されないことをさらに理解されたい。
【図１】
2015524630.tif 000003
【図２】
2015524630.tif 000004
【図３】
2015524630.tif 000005
【図４】
2015524630.tif 000006
【国際調査報告】
2015524630.tif 000007
2015524630.tif 000008
2015524630.tif 000009