(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のバス共有機器のためのデータバスにおいて、以下の構成：
ａ）前記バス共有機器がヒエラルキー的な送信権利をもっていること、
ｂ）前記バス共有機器が同期化パルスによって同期させられていること、
ｃ）前記同期化パルスのクロックタイムが、優先度最高のバス共有機器の送信継続時間と全てのバス共有機器の累積された送信時間との間にあること、
ｄ）前記バス共有機器が、その送信権利時点とそれに続く同期化パルスの出力のための時点との間の期間がその送信継続時間よりも小さいときに、送信しないこと
を特徴とするデータバス。
【請求項２】
序列がより低いバス共有機器が、序列がより高いバス共有機器が送信しないときに、その送信権利を、時間的な間隔に関してこの（序列がより高い）バス共有機器の送信時点から計算されて、もっており、当該時間的な間隔が本質的に当該データバス内での最大の信号伝播時間によって決められていることを特徴とする、請求項１に記載のデータバス。
【請求項３】
前記バス共有機器がアクティブなスターカップラーを介して互いにつながれていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のデータバス。
【請求項４】
前記バス共有機器が通常状態で状態信号を発することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のデータバス。
【請求項５】
前記同期化パルスが当該データバスに付設された装置の異なった状態に対応して異なった長さをもっていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のデータバス。
【請求項６】
前記状態が決められたバス共有機器の送信作動によって定義されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のデータバス。
【請求項７】
前記同期化パルスが一つのバス共有機器によって発信されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のデータバス。
【発明の詳細な説明】
本発明は、複数のバス共有機器（サブスクライバー、Teilnehmer）を有するデータバスに関する。
このようなデータバスは、ますます普及している。それらは、例えば建物の場合に、建物のさまざまな電気的なスイッチ、電力消費機器(Stromverbraucher)等を回路技術的に互いにつなぐために、及びバス共有機器の制御命令（コントロールコマンド）を互いの間で仲介するために用いられる。別の使用ケースは、産業分野における、例えば生産ラインのための、機械制御のネットワーク化、さまざまな駆動コンポーネント及び制御コンポーネントのための航空機におけるデータバス、並びに電気エネルギーの切り替え、変換（変流）及び消費のための相応の装置を有するランドクラフト(Landfahrzeuge)である。
データバスの二つの異なる実施形態が存在する。その一つの実施形態は、同期タイプである。この場合には、バスマスターから同期化パルスが設定されたクロック周波数で出力される。二つの異なるクロックパルスの間の期間内に、データバスのバス共有機器が所定のタイムスロット（割り当て時間）内でデータバスに通じる（働きかける）。それらのそれぞれの送信権利の時点は、通例、それらの送信優先度によって決められており、それぞれのバス共有機器が同期化パルスの発信後の所定のタイムスロット内で送信する。
このようなデータバスは、バス共有機器のなんらかの衝突なしに働くことができるという利点をもつ。なぜならば、それぞれのバス共有機器が所定のタイムスロットをその送信のために自由に使用できるからである。他方で、このようなデータバスは相対的に遅い。なぜならば、クロックタイムがバス共有機器の数によって決められており、それによって特に多数のバス共有機器の場合に小さいクロック周波数が生じるからである。さらに、一つの同一のデータバスコンセプトを所定の数のバス共有機器だけでなくそれとは異なった数のバス共有機器にも与える可能性があるという難点が生じる。それによって、最大の場合にしか存在しないバス共有機器のためにもタイムスロットが予め保持される。このことは、クロック周波数の対応した低下という結果を伴う。
第二のデータバスコンセプトは、非同期のデータバスとして知られている。その際、バス共有機器は、それらのヒエラルキーにより条件づけられた送信権利に応じてデータバスに働きかける。そのことは、優先度最高のバス共有機器がいつでもデータバスに働きかけ得るという結果を伴う。しかしながら、それとともに、このバス共有機器がデータバスを「ふさぐ」可能性がある、すなわち優先度の低いバス共有機器にとってもはやデータバスへ働きかけることの可能性がないという不利益をもたらす。それに加えて、バス共有機器の衝突の問題がある。なぜならば、信号伝播時間によって条件づけられて複数のバス共有機器が同時に見かけ上自由なデータバスに送信する可能性があり、且つそれらがそれらの送信中にはじめて他のバス共有機器の送信を知るからである。このことは、ＣＳＭＡ／ＣＤのような費用のかかる衝突回避戦略を必要にする。
本発明は、同期式のデータバスの利点と非同期式のデータバスの利点とを一つにまとめたはじめに述べた種類のデータバスをつくりだすことを課題とする。
本発明は、この課題を、請求項１の構成によって解決する。
本発明に係るデータバスは、同期式のデータバスの構成も、非同期式のデータバスの構成も備えている。同期化パルスは、明白な同期式のデータバスの特徴的構成である。述べられるクロックタイムは、非同期式のデータバスの場合にも同期式のデータバスの場合にも見い出すことができない。期間は、優先度最高のバス共有機器の送信継続時間と全てのバス共有機器の累積された送信時間との間にある。１００個のバス共有機器を有するデータバスでは、この期間は、例えば、５０個の優先度最高のバス共有機器が全てサイクルタイム内にデータバスに働きかけ得るように選択される。一方、このケースでは序列のより低いバス共有機器は、もはやデータバスに割り当てられない（参加しない）。
５０という数、すなわち最大で存在するバス共有機器のおよそ半分は、単にスターティングポイント(Anhaltspunkt)として理解されるべきである。それは、それぞれの適用ケースにおいて、２つのバス共有機器と例えば９５個のバス共有機器との間にあってもよい。本質的なことは、単に、クロックタイムが実際には全てのバス共有機器の累積された送信時間よりもはるかに小さいということである。従って、一つのサイクル内で全部のバス共有機器にデータバスへ送信させることは決して可能でない。他方では、それによって、場合によって存在しないバス共有機器のためのタイムスロットを予め保持することの言及された問題が取り除かれ、そのときどきの要求に対応するクロックタイムが達成される。
ヒエラルキー的な送信権利を与えることによって、非同期式のデータバスの場合に特徴的な衝突防止アルゴリズムが不必要になる。同時に、先行するバス共有機器が送信しない場合に、ヒエラルキーに関してそれぞれ後続のバス共有機器についての送信時間の選択によって述べられたようにして以下のことが保障される。すなわち、実際に送信するバス共有機器だけがデータバスに働きかけ、且つ当該サイクル内にその送信のためにデータバスを利用しないバス共有機器は、それらが実際に送信しないことが保障されるかぎりでだけ考慮にいれられるということである。このことは、データバス内での信号伝播時間を考慮にいれて達成される。
本発明の基本原理は以下のように説明され得る：
それぞれのバス共有機器は、原則的には、その送信によってデータバスへ働きかけることの可能性を与えられている。ただし、それはヒエラルキーに従う。その送信時点は、そのヒエラルキー的な段階が低くなればなるほど、一サイクル内でますます遅く位置している。その送信時点が当該サイクルの経過の後に位置するならば、それは早くとも次のサイクルにおいて送信に達し得る。そのときに再び相応に多数の序列のより高いバス共有機器が送信すると、注目しているバス共有機器は、そのときにもなお送信できない、等々。つまり、その送信可能性は、それぞれの送信サイクルにおいて、どれだけの数のより序列の高いバス共有機器が送信するかに依存する。
サイクルタイムは、どれだけの数のバス共有機器がそれぞれのサイクルにおいて常に送信する可能性を与えられねばならないかに応じて量定される。サイクルタイムは、これらの優先的なバス共有機器の数に関して量定されている。いま他のバス共有機器が実際に一サイクルの間に送信できるかどうかは、どれだけの数の優先的なバス共有機器が実際に送信状態になるか（ならないか）と、どれだけの数の優先度のより高い他のバス共有機器が送信するかとに依存する。
バス共有機器の送信の際には、送信エンドが同期パルスの送信時点と、すなわちサイクルエンドと重なる、あるいはそれどころかその後に位置することが起こり得る。このために、本発明の枠内で異なる解決策が呈示される。一つの解決策は、バス共有機器がその送信を終えてしまうまで同期化パルスの出力を遅延させることにある。
それにもかかわらずクロック周波数を維持することができるように、後続の同期化パルスがその出力タイムに関して、それが先行する前の前の同期化パルスと同期させられているように量定されている。先行する前の前の同期化パルスを第一のパルスと呼び、あとに続く同期化パルスを第二のパルス、第三のパルス等と呼ぶと、第一のパルスと第二のパルスとの間の時間的な間隔はクロックタイムより大きい。一方、第二のパルスと第三のパルスとの間の時間的な間隔はクロックタイムより小さい。第三の同期化パルスの出力の際に再びバス共有機器がデータバス上に送信したならば、第三の同期化パルスも遅延させられて出力される。そのとき、その次の同期化パルス、すなわちここでは第四の同期化パルスが、時間超過等を補整する。
別の解決策は、バス共有機器の送信のエンドがサイクルのエンドと重なる、あるいはそれどころかその後に位置するときには、当該バス共有機器が送信しないことを予定している。それによって、常に一定のサイクルタイムの利点が生じる。そのとき、第一の解決策選択肢の場合のような修正は行われないでよい。
本発明の別の形態は、別の請求項からわかり、図面をもとにしてさらに説明される。
図１は、乗員保護に用いられる車両の複数の装置のためのデータバスを図式的に示す。
図２は、図１のデータバス上でのメッセージコミュニケーションの説明のためのダイアグラムを示す。
図３は、図１及び図２のデータバスに対する別の方法についてのメッセージコミュニケーションを示す。
図１及び図２のデータバスは、本質的にただ一つの光導波路（以下ではＬＷＬファイバ）からなる。各バス共有機器Ｔは、当該ファイバを介して、並びにアクティブなスターカップラーを介して互いにつながれている。
それぞれのバス共有機器には、ＬＷＬバスへの接続のために送信／受信モジュールＳ／Ｅが存在する。当該送信／受信モジュールには、送信及び受信ダイオード並びにビーム分割光学系が統合されている（不図示）。ＬＷＬファイバによって形成されたＬＷＬ区間は、双方向に運転される。アクティブなスターカップラーは、本質的にそれらのＳ／Ｅモジュールからなる。それぞれのバス共有機器について一つのＳ／Ｅモジュールが存在する。当該モジュールは、スターカップラーにおいて、一つのバス共有機器から送信された通知が当該バスシステムの他の全てのレーン
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に配られるようにクロス（接続）されている。これらのレーンは、本質的にスターカップラーのＳ／Ｅモジュールによってと同様にそれと対応してそれぞれのバス共有機器のＳ／Ｅモジュールによって形成されている。
バス上でそのときどきに送信するバス共有機器から出発して他のバス共有機器に伝えられるメッセージは、バス共有機器の一部としてのセンサの状態ないし測定値を特徴づける。さらに、別のバス共有機器としてエアバッグ及びシートベルトテンショナーのようなアクチュエーターがバスシステムにつながれてある。当該アクチュエーターは、センサーから供給されたメッセージを検知して、それぞれ独自に必要不可欠な動作を算出する。同時に、バスマスターによって、バス共有機器における場合によっては危険な状態が認識され、そうでないときにバスマスターから出力される初期化パルスとはその長さの点で異なる初期化パルスをバスへ出力することによって応答される。
バス共有機器のうちの一つがバスマスターとして用いられる。このために、符号ＴMを付されたバス共有機器が予定されている。図２のダイアグラムに示されているように、このバス共有機器は、時間的に規則的な間隔で同期化パルスを発信する。バス共有機器は設定された送信優先度によって送信権利を与えられる。それぞれのバス共有機器が安全危機でない状態にあるならば、それは、通例、送信しない。その際、通例とは、バス共有機器が車両の運転開始後、識別信号の発信によって他のバス共有機器及びバスマスターにそれ自体を認識させる初期化過程を考えていないことを意味する。ただし、バス共有機器は、それらがいずれにしても送信中でないかぎり周期的に、複数のサイクルの比較的長い間隔にて繰り返し応答して、短時間の存在信号
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を発する。
安全危機でない状態を考えるならば、すなわち、バス共有機器がすべて送信しないならば、次の同期化パルスは、クロックタイムの経過後、バスマスターによって出力される。
例えば最高の送信優先度をもつバス共有機器がアクティブ化されている、安全危機状態では、データバスがまず第一にそれのメッセージｔ1によって占められる。例えば次いで、すぐ次に続く送信優先度をもつバス共有機器が、同様に送信してメッセージｔ2を出力する。対応することがメッセージｔ3を有するバス共有機器について行われる。そのこと自体はドイツ特許出願公開第３４３５２１６号明細書により知られているように、それぞれのメッセージｔiは識別信号をもっている。この識別信号に基づいて、他のバス共有機器がメッセージの出所を確認し、場合によっては受け入れ得る。レシーバーのアドレスを含み、且つこれのためだけのものと指定されているメッセージをデータバスに出力してもよい。クロックタイムの経過後、且つこの時点でバス共有機器が送信していないときには、次の同期化パルスｓが出力される。
それとは逆に、バス共有機器がクロックタイムの経過の際に送信しているならば、当該同期化パルスの出力が遅延させられる。このケースは、サイクル２と記された期間に図示されている。その際、遅延ｔ_w0は、連続するバス共有機器の送信の間にある時間的な間隔ｔ_wxよりも小さくなけらばならない。
引き続いての同期化パルス、ここではｓ3は、サイクル１のはじめに出力された第一の同期化パルスｓ0及び同期化パルスｓ1と同期させられている。同期化パルスｓ2とｓ3との間の時間的な間隔は、クロックタイムよりも小さい。
図３にそのメッセージコミュニケーションが示されている詳細には図示されていないデータバスは、基本的に図１のデータバスと全く同様に構成されている。ここでも、クロックタイムｔ_zykの経過後（経過に応じて）、次の同期化パルスｓが出力される。
バス共有機器がクロックタイムｔ_zykの経過の際になお送信していたならば、このケースでは、このバス共有機器の送信が差し止められる。このために、それぞれのバス共有機器は、サイクルタイム内でそれにそのときどきにその送信のために与えられている（実際）時間を算出し、その送信継続時間ｔ1、ｔ2、ｔ3、…が少なくとも値ｔ_wxだけサイクルタイムｔ_zykの経過の前に位置しないときには送信を控える。この値ｔ_wxは、本質的にデータバス内での最大の信号伝播時間である。
図２及び図３には、データバスの別の構成が示されている。サイクル２では、アクティブなトランスミッター（送信器）としてバス共有機器Ｔ1、Ｔ4、及びＴ8が想定されている。送信時点は、ヒエラルキーに関して先行するバス共有機器の送信のエンドに及び自身のヒエラルキー的なポジションに従って量定される。二つのトランスミッターのヒエラルキー的なポジションが連続している場合には、時間的な間隔が最小であり、ｔwxに等しい。二つのトランスミッターの時間的な間隔は、それらのヒエラルキー的な間隔とともに増大する。その理由で、ｔ1とｔ4との間の間隔は、ｔ1とｔ2との間の間隔よりも大きく、ｔ4とｔ8との間の間隔よりも小さい。このようにして、それぞれのバス共有機器が、その送信権利が当該サイクルタイム内にある限り、必要な場合に送信することの可能性を与えられる。他方で、それは、実際に緊急事態が存在するときにだけ送信する。それにもかかわらず、送信時点が厳密に確定されている。それによって、衝突が回避される。それぞれのバス共有機器の送信時点は、できるだけ早期の時点である。
警報状態では、同期化パルスの継続時間が延長される。それによって、保護装置の誤作動の防止が達成される。それは、この（延長された）同期化パルス（ｔ_syn_aではなくｔ_syn_b）によって危機（危険な）状態が信号で知らされて且つそれが付加的にクラッシュセンサの対応するメッセージを受け取ったときにだけ作動する。それによって、クラッシュの場合には、最初にクラッシュセンサのメッセージが現れたサイクルにおいてではなく、次のサイクルにおいて保護装置が解き放たれる。このサイクルのはじめには、システム全体の危機状態が延長された同期化パルスによって信号で知らされ、実際の危険がさらに引き続いて送信するクラッシュセンサによって示される。
さらに、これらのデータバスの場合には、警報状態以外で、それらを非安全危機装置に付設されたバス共有機器によって占めることの可能性がある。これらの装置は、例えば、車両ドアに配置されており、窓、サイドミラーを動かすために、あるいはドアロック加熱のために利用されていてよい。そのための前提条件は、単に警報状態で安全危機のための装置の作動を妨害しないために、安全危機のための装置の優先度よりも低い優先度だけである。
このようにして、初めて、車両利用者の乗員保護を担う複数の装置を一つのデータバスを介して連絡させることの可能性が開かれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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