(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体のシステムを互いに連結されていて、かつ各々がトランシーバと制御ユニットとを含む複数のステーションを有するバスシステムであって、
少なくとも一つのステーションが、第一スリープ解除信号の受信に応じて、休止状態から待機状態に切り替わるように構成され、
選択されたステーションが、ステーションを選択する第二スリープ解除信号の受信に応じて、通常の動作状態に切り換わり、
前記トランシーバが、前記休止状態のスリープ解除信号を受信するレシーバを含み、前記休止状態から前記待機状態への切り替えを制御する、バスシステム。
【請求項２】
前記トランシーバが、前記ステーションの前記第一および第二スリープ解除信号を受信するように構成されていて、そのトランシーバは、前記第二スリープ解除信号が前記ステーションを選択するときのみを前記制御ユニットに知らせ、かつ前記制御ユニットが、前記ステーションを前記待機状態から通常の動作状態に切り換える、請求項１に記載のバスシステム。
【請求項３】
前記通常の動作状態から前記休止状態への切り換えに応じて、前記制御ユニットが、前記ステーションを前記待機状態に切り換え、そして前記トランシーバが、選択可能な条件が満たされたあと、前記ステーションを休止状態に切り替える、請求項１に記載のバスシステム。
【請求項４】
局所的にスリープ解除されたステーションの場合に、スリープ解除信号を他のステーションに加えるために、前記制御ユニットが前記ステーションを前記通常の動作状態に直接切り換える、請求項１に記載のバスシステム。
【請求項５】
前記トランシーバが、前記ステーションを、制御電源がスイッチオンされた休止状態から制御電源がスイッチオンされた待機状態に切り換え、前記第二スリープ解除信号の受信後、前記トランシーバが、前記ステーションのウォームスタートを開始し、それが、前記ステーションを前記通常の動作状態に切り換えるために前記制御ユニットにリード線を介して割り込みを送る、請求項１に記載のバスシステム。
【請求項６】
前記トランシーバが、前記ステーションを制御電源がスイッチオフされた休止状態から前記制御電源がスイッチオフされた待機状態に切り換え、第二スリープ解除信号の受信後、前記トランシーバが前記ステーションのコールドスタートを開始させ、それが、前記リード線上の制御信号によって前記制御電源をスイッチオンさせ、そして前記ステーションを前記通常の動作状態に切り換える、請求項１に記載のバスシステム。
【請求項７】
トランシーバおよび制御ユニットを有するバスシステム内のステーションにであって、前記トランシーバが、第一スリープ解除信号の受信の後、前記ステーションを前記休止状態から前記待機状態に切り替えるように構成され、
前記ステーションが、前記ステーションの選択のための第二スリープ解除信号の受信に応じて、制御ユニットによって、通常の動作状態に切り換えられ、
前記トランシーバが、前記休止状態のスリープ解除信号を受信するレシーバを含み、前記休止状態から前記待機状態への切り替えを制御する、ステーション。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、導体のシステムを介して互いに連結されていて、かつ各々がトランシーバと制御ユニットとを含む複数のステーションを有する、バスシステムに関する。
背景技術
この種のシステムは、主に車両において使用される。車両は、数週間駐車したままの後であっても、使用可能でなければならないが、そのためには、休止電流に対する厳しい条件に対応していなければならない。現行の車両は、モニタ機能を実行するために、またはドライバのために、事前に、例えば、交通情報を集めるために、車両が駐車している間にも、少なくとも時々駆動される、娯楽や通信エレクトロニクスに関する増大しつつある情報を扱う。
DE 197 04 862には、信号とスリープ解除レベルの適切な選択によりバスシステムの多くのステーション間にサブシステムを形成させ、次いで、バスシステムの他のステーションが休止状態にある状態で、いくつかのステーションが互いに通信することが出来るシステムが記載されている。標準信号レベルとは明らかに区別されるスリープ解除レベルが与えられると、システム全体が、スリープ解除される。すなわち、全てのステーションが、休止状態から通常の動作状態に切り替わる。次いで、サブシステム内の参加ステーションが識別され、関係の無いステーションは休止状態に戻る。
この解決法は、前述したように、サブシステムの各通信フェーズの初めに少なくとも一度、全てのステーションが通常の動作状態にあるとみなす欠点がある。従って、特に通信が頻繁で短い場合、消費電力を大きく減少させることは出来ない。これらの参加していないステーションは休止状態にあるので、トランシーバは必要な休止電圧レベルを準備しない。その結果、システム全体の伝送品質が影響を受ける。
発明の開示
本発明の目的は、消費電力を減少させ、かつ伝送システムの機能性をマイクロコントローラの機能性から分離させたサブネットワーク動作モードを実現させることである。
この目的は、少なくとも一つのステーションが、第一スリープ解除信号の受信に応じて、休止状態から待機状態に切り替わるように構成されていて、そして選択されたステーションが、ステーションを選択する第二スリープ解除信号の受信に応じて、通常の動作状態に切り換わる、本発明によって達成される。
バスシステムは、複数のステーションを含み、そして個々のステーションは、異なる機能を実行することができる。しかしながら、サブファンクションの実行は、バスシステムに接続されている全てのステーションの完全な機能性を必要としない。ステーションは、導体のシステムを介して互いに接続されていて、かつトランシーバと制御ユニットを含む。
サブシステムを実現させるために、最初、バスシステムに接続されている全てのステーションが、導体のシステムを介して伝送される第一スリープ解除信号または第一スリープ解除リクエストによって、休止状態から待機状態に切り換わる。休止モードの場合、ステーションには電流が流れず、そしてそれらの消費電力は極めて低い。ステーションは、第一スリープ解除信号を受信するのに必要な全ての機能を有しかつトランシーバ内に収容されているレシーバを含む。第一スリープ解除信号の受信後、ステーションは待機状態に切り換わる。待機状態の消費電力は、休止状態のそれよりわずかに高い。ステーションは、少なくとも他のステーションによる無制限の通信を可能にするために必要な全てのデューティ（duties）を実行する。消費電力は、通常の動作状態のそれよりはるかに少ない。さらに、この待機状態において、ステーションは、自身のステーションに対する第二スリープ解除信号またはスリープ解除リクエストを正確に検出することができる。第二スリープ解除信号の識別の後、制御ユニットは、選択されたステーションを通常の動作状態に設定する。通常、いくつかの各ステーションは、サブファンクションを実行するために互いに通信するので、第二スリープ解除信号は、サブファンクションの実行を必要とする全てのステーションに送られる。この第二スリープ解除信号と選択されたステーションが通常の動作状態にスイッチングされることにより、サブシステムが、サブファンクションの実行のために確立される。このサブファンクションの実行に必要とされないステーションは、待機状態のままである。
ステーションの制御ユニットは、マイクロコントローラおよびプロトコルコントローラを含む。マイクロコントローラが、用途特化タスクを実行し、プロトコルコントローラが、指定された伝送プロトコルを実行する。
トランシーバを、第一スリープ解除信号と第二スリープ解除信号とを受信するように構成することが有利であることが判明している。第一スリープ解除信号を受信するために、トランシーバは、休止状態において第一スリープ解除リクエストを検知することもできるレシーバを含む。この第一スリープ解除信号の受信後、トランシーバは、ステーションを休止状態から待機状態に切り換える。この待機状態において、トランシーバは、このステーションを選ぶように当該ステーションに直接加えられる第二スリープ解除信号を認識することができる。トランシーバは、このステーションが選ばれたことを認識した時のみ、それを制御ユニットに通知し、制御ユニットは、そのステーション全体をその通常の動作状態に切り換える。そのサブファンクションに必要でない他のステーションは、待機状態のままである。通常の動作状態におけるステーション間の通信が終了すると、それらの各制御ユニットは、これらのステーションを待機状態に切り換える。トランシーバは、通常の動作状態にあったステーションと、待機状態の通信の間待機状態にあったステーションとを、例えば、バスシステム全体で予め定められた期間通信が行われなかった状態に至るまで、それらの状態に保つ。これは、パワーの最適な節約をもたらす。トランシーバと制御ユニットとの機能を分離することは、同時に、バスシステム全体の利用度を高める。制御ユニットが正しく動作していない場合でさえ、トランシーバは、他の全てのステーションによる正常な通信が行われるために必要な全ての動作デューティを実行するので、例えば、ソフトウェアエラーにより制御ユニット内に障害が発生しているステーションが、バスシステム全体の通信および利用度に影響することは有り得ない。
本発明の別の実施例の場合、第一スリープ解除信号は、例えば、局所的にスリープ解除されたステーションにより生成される。個々のステーションが異なる機能を実行するので、それらも異なるコンポーネントを有する。例えば、車両の予熱の目的のため環境温度を測定するために、内部クロックによりあるステーションを局所的にスリープ解除させることが出来る。さらに、交通情報を受信するために、あるステーションを、受信された交通無線送信シンボルによって、局所的にスリープ解除させることも出来る。この受信された交通情報は、運転が開始されると、ルートに応じた特有な態様でドライバに提供される。
あるステーションがこのような外部からの指示によってスリープ解除されると、このステーションは、その制御ユニットによってその通常の動作状態に直接切り換えられる。この状態では、このステーションはバスシステムを介して全てのステーションに第一スリープ解除信号を送ることができる。これに応じて、全てのステーションは、それらのトランシーバによって待機状態に設定される。局所的にスリープ解除されたステーションは、次いで、第二スリープ解除信号を現在のサブファンクションを実行するために必要となる全てのステーションに加える。この局所的なスリープ解除機能およびスリープ解除信号の自発的な送信は、サブファンクションの実行と、サブシステムの形成に対しバスシステムを分散させた構成を可能にする。その結果、かなりの量のエネルギーが節約される。
バスシステムの好適な別の実施例の場合、ステーションは、制御電源がスイッチオンされた休止状態にあるように構成される。ステーションが局所的サブファンクションを実行するときまたはデータの受信を待つとき、ステーションは、制御電源がスイッチオンされたこの休止状態にあることができる。このような状況で、トランシーバは、第一スリープ解除信号を受信すると、ステーションを、制御電源がスイッチオンされた待機状態に切り換える。第二スリープ解除信号の受信後、トランシーバは、割り込みを制御ユニットに加えるウォームスタートを始動させる。制御ユニットは、ステーションを通常の動作状態に切り替える。
消費電力をさらに低減させるために、ステーションは、制御電源がスイッチオフされた休止状態において作動するように構成される。このために、各ステーションのトランシーバは、レシーバを非制御電圧で作動出来る準備状態に保つ。このレシーバは、第一スリープ解除信号、またはスイッチ信号または制御信号によって始動される局所的スリープ解除信号のみを受信するように構成されている。このようなスリープ解除信号を受信すると、トランシーバは、ステーションを、制御電源がスイッチオフされた待機状態に切り換える。その後、ステーションは、非制御電圧で作動する。次いで、ステーションが第二スリープ解除信号によって選択されると、トランシーバは、制御信号により制御電源をスイッチオンさせ、ステーションを通常の動作状態に切り換える。この方法は、電力をさらに節約することを可能にする。
さらに、本発明の目的は、第一スリープ解除信号の受信後、トランシーバが、ステーションを休止状態から待機状態に切り替わり、そしてステーションが選択される第二スリープ解除信号の受信後、ステーションが、制御ユニットによって通常の動作状態に切り換えられるように構成されるている、トランシーバと制御ユニットとを有するバスシステム内のステーションによっても達成される。
【図面の簡単な説明】
本発明の実施例を、図面を参照して、以下に詳細に記述する。
第1図は、概略的にバスシステムの構成を示す。
第2図は、概略的にステーションの構成を示す。
第3図は、状態遷移図を示す。
発明を実施するための最良の形態
第1図は、本発明のバスシステム（例えば、自動車エレクトロニクスに使用される種類のバスシステム）を示す。ステーション10、11、12は、導体13および14のシステムとして表示される微分バスを介して、所定のプロトコルに従って通信する。しかしながら、より多数の導体を有するシステムも、また、実行可能である。データは、導体13および14を介して、ステーション10、11、12の間で伝送される。ステーション10、11、12は、例えば、車両内に収容されていて、多種多様な機能を実行する。
第2図は、第1図の参照番号10、11、12によって示されるステーション40の構成を示す。各ステーション40は、導体13および14のシステムを介して、信号を送受信するトランシーバ21を含む。このトランシーバは、第一スリープ解除信号を受信するレシーバ31を含む。各ステーション40は、指定された伝送プロトコル（例えば、CAN（コントローラエリアネットワーク））を実行するプロトコルコントローラ22を有する制御ユニット30と、用途特化タスクを実行するマイクロコントローラ23も含む。ステーション40は、制御電圧源24 VCCも含む。非制御バッテリ電圧29は、制御電圧源24とトランシーバ21とに加えられる。
第3図は、ステーション40が取り得る状態を示す。状態51および52は、ステーション40の休止状態を示す。この休止状態においては、消費電力は非常に低く、第一スリープ解除信号によってのみスリープ解除が可能である。この休止状態は、制御電圧源VCC（RMV）がスイッチオンされた状態51に細分割される。状態51の場合、ステーション40は局所的サブファンクションを実行することができる。その際、レシーバ31は、制御電圧を受信する。制御ユニット30は、省パワー休止状態にある。ステーション40が、制御電源VCC（ROV）がスイッチオフされた状態52において作動すると、省エネルギーがより有効に行われる。状態52では、レシーバ31は非制御電圧29（VBAT）で作動する。ステーション内の他の全てのコンポーネントは、省電力休止状態にある。レシーバ31は、休止状態51および52の両方で第一スリープ解除信号を受信することができる。第一スリープ解除信号を受信すると、トランシーバ21は、トランシーバ21内のレシーバ31により、ステーション40を待機状態55または56の何れかに設定する。
待機状態は、VCC（BMV）がスイッチオンされた状態55と、VCC（BOV）がスイッチオフされた状態56とに細分割される。待機状態の場合、消費電力は低いが、選択されたステーション40をスリープ解除する第二スリープ解除信号は検知することができる。さらに、トランシーバ21は、バスシステムの他のステーション40の間の通信を可能にするために必要な全ての休止電圧レベルとインピーダンスとを提供する。VCC（BMV）がスイッチオンされた状態55の場合、第二スリープ解除信号の受信後、トランシーバ21は、リード線26上に割り込みを開始させる。この割り込みは、ステーション40のウォームスタートINT 54を始動させる。リード線26上の割り込みを受信すると、制御ユニット30は、ステーション40を通常の動作状態50に切り換える。
VCC（BOV）がスイッチオフされた状態56の場合、トランシーバ21は、そのステーション40に対する第二スリープ解除信号を受信すると、リード線25上の制御信号により、ステーション40のコールドスタートINH 53を開始する。それは、制御電圧源VCC 24を直接スイッチオンし、その結果、ステーション40は制御ユニット30内のマイクロコントローラ23の制御の下に、通常作動状態50に切り換わる。
通常の動作状態50の場合、消費電力は減少せず、制限されない通信が可能となる。ステーション40は、制御ユニット30内のマイクロコントローラ23の制御の下のみで、通常の動作状態50に至る。ステーション40は、マイクロコントローラ23によって用途特化態様で通常の動作状態50から待機状態55または56に切り換えられる。
待機状態と休止状態との間の遷移は、トランシーバ21のみによって制御される。このように、バス上で通信が行われている限り、ステーション40は、待機状態のままであるので、バスシステム全体の確実な伝送信頼性を達成することが出来る。例えば、一定期間経過まで通信が行われないなどの、所定の基準が満たされた後のみ、ステーション40は、それらのトランシーバ21によって省パワー休止状態に切り換えられる。
マイクロコントローラ23とトランシーバ21の機能と電力供給の分離により、さらに利点が得られる。バスシステム全体の利用度は、このようにして高められる。トランシーバ21は、マイクロコントローラ23が、作動しているかまたはそれに正しく電力が供給されているか否かに拘わらず、独立してバスシステムの利用度を確実にすることができる。マイクロコントローラ23がリード線27を介して適切にトランシーバ21を駆動しない場合、トランシーバ21は、バスの必要条件に従って、待機または休止状態を維持するので、通信は制限されず、最適な省パワーが得られる。したがって、二段階方式しか使われない場合（従って、第二スリープ解除信号による選択的なスリープ解除がない場合）でも、バス全体の利用度は、すでに高い。
消費電力の低減を、単純な具体例を基に説明する。30のステーションを有するバスシステムの場合、車両が駐車している間、100ミリ秒のルーチンが、5分ごとに実行されなければならない。ステーションごとの通常の消費電力は、現状では、VCCのない休止状態で50pAで、通常の動作状態で約100mAである。現状のバスシステムによる平均消費電力は、全体として約2.5mAに達するのに対し、サブネット動作の場合、それはほぼ1.568mAになる（待機状態は、ステーションにつき約200pAを必要とする）。これは、いずれにせよ供給されなければならない1.5mAの休止状態電流よりわずかしか高くない。今日では多くのルーチンが要求されことから、消費電力が、50mAより大きな値に増加する場合でも、休止電流の範囲を、適切なサブネット形成により数mAに保つことができる。このことは、車両が何週間も駐車していた後の、スタータ・バッテリの充電のために（従って、車両の利用度のために）非常に重要である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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