JP7080143B2 - バスシステムおよびバスシステムのためのスレーブユニット - Google Patents

Description

本明細書は、バスシステムの実施形態およびバスシステムのためのスレーブユニットの実施形態に関する。

バスシステム、例えばＥＩＡ‐４８５との互換性があるバスシステムは、例えば自動化技術において、マスタユニットによって複数のスレーブユニットを制御するために使用される。

マスタユニットによるスレーブユニットの制御は、いわゆる「要求信号」（「リクエスト」とも呼ばれる）の送信を含む場合があり、要求信号には、マスタユニットによって、指定されたスレーブユニットを示すアドレスが付与される。さらにこのようなバスシステムを介して、スレーブユニットはマスタユニットに応答信号（「レスポンス」とも呼ばれる）を送信することもできる。

例えば、このようなバスシステムは、第１のスレーブユニットがマスタユニットに直接に接続されているデイジーチェーン構成を備えていてもよい。他のスレーブユニットは、それぞれ先行スレーブユニットを介してマスタユニットに接続されており、このようにして、直列に接続された複数のスレーブユニットによるチェーンが生じ、そこから「デイジーチェーン」の概念が導かれる。

マスタユニットの信号、例えば要求信号は、先行スレーブユニットを介してのみスレーブユニットに供給するができ、マスタユニットのためのスレーブユニットの信号、例えば応答信号は、先行スレーブユニットを介してのみマスタユニットに供給することができる。

スレーブユニットは、例えば測定器の一部であってもよく、マスタユニットは、工作機械の制御器の一部であってもよい。

用途に応じて、スレーブユニットが数メートルも互いに離間されていることもあり、マスタユニットがいずれか１つの最後のスレーブユニットに送信したい信号は複数の先行スレーブユニットから伝送される必要がある。

同時に、信号ができるだけ遅延なしにマスタユニットから指定されたスレーブユニットに到達することが必要な場合もあり、このような場合、それぞれのスレーブユニットにおいて伝送されるべき信号の処理に時間をかけることが禁じられる。

特にスレーブユニットが、スレーブユニットに向けられた信号をできるだけエラーなしに復号できることが望ましい場合には、できるだけ情報損失なしにマスタユニットから指定されたスレーブユニットへ信号を伝送することが必要になることもある。

スレーブユニットの信号をマスタユニットへ伝送する場合に類似の要求が課される場合もある。

このような背景に基づいて、デイジーチェーン構成を備え、信号を早く確実に伝送することを可能にするバスシステムを提案するという課題が生じる。

第１態様によれば、この課題は、デイジーチェーン構成を備え、マスタユニットおよび複数のスレーブユニットを含むバスシステムによって解決される。スレーブユニットは、導体装置を介してマスタユニットに直列に接続されており、マスタユニットに最初に接続された第１のスレーブユニットは、マスタユニットによって供給され、導体装置の第１導体部分を介して受信された要求信号を反転し、反転された要求信号として、隣接する第２のスレーブユニットに通じる導体装置の第２導体部分において出力するように構成されている。

第２態様によれば、上記課題はバスシステムのためのスレーブユニットによって解決され、バスシステムはデイジーチェーン構成を備え、マスタユニットを含み、マスタユニットには、導体装置を介して複数のスレーブユニットを直列に接続することができる。スレーブユニットは、マスタユニットによって供給され、導体装置の第１導体部分を介して受信された要求信号を反転し、反転された要求信号として、隣接する第２のスレーブユニットに通じる導体装置の第２導体部分において出力するように構成されている。

続いて両方の態様について説明する。両方の態様は、デイジーチェーン構成を備えるバスシステムにおいては、スレーブユニットで行われる信号の伝送に基づいて、伝送によって生じる信号歪の伝播が起こる場合があり、最終的には、導体装置の所定の長さを超えると、もしくはスレーブユニットの所定数を超えると、もはや情報損失なしに信号を伝送することができないか、もしくはエラーなしに復号することができなくなる。

このような信号歪の伝播は、例えばスレーブユニットが入力側および／または出力側に送受信機（トランシーバ）を備え、この送受信機が非対称的な切換閾値を備える場合に生じる。このような送受信機は、例えば入力側に設けられており、導体部分を介して入力された要求信号を受信し、同じ導体部分を介して応答信号を伝送し、出力側で、入力される導体部分を介して応答信号を受信し、この導体部分において、伝送されるべき要求信号を出力するように構成されている。

それぞれの送受信機は、導体部分を介して入力された信号をスレーブユニット内部の論理構成要素のためのビットパターンに変換し、その反対に、論理構成要素によって供給されたビットパターンを信号に変換し、この信号を導体部分において出力することができるように構成されていてもよい。

入力側送受信機によって例えばロジック「０」からロジック「１」への移行として解釈される信号立ち上がりエッジには第１閾値が割り当てられており、この閾値の到達時にはビットパターンはロジック「０」からロジック「１」へ切り換えられる。入力側送受信機によって、例えばロジック「１」からロジック「０」への移行として解釈される信号立ち下がりエッジには第２閾値が割り当てられていてもよく、この閾値の到達時にはビットパターンがロジック「１」からロジック「０」へ切り換えられる。

上述の信号歪の伝播の問題は、特に両方の閾値が互いに同一ではない場合、すなわち、切換閾値が非対称的である場合に生じる。例えば、ビットパターンにおいて第１閾値が第２閾値よりも小さい場合にはロジック「１」のビットパルスが広くなり、ロジック「０」のビットパルスが対応して狭くなる場合がある。

信号の伝送時に、例えば入力側に配置された送受信機によって生成されたビットパターンは出力側に配置された送受信機によって信号に再変換され、この信号は導体部分において出力することができるので、この導体部分では、信号エッジはもはや互いに同じ間隔を有しておらず、広いパルスと狭いパルスとが交互に現れる信号が生じる。次のスレーブユニットが同様に関連する信号を伝送する場合には、信号歪はこのスレーブユニットにおいて伝播する。

上記両方の態様にしたがって、第１のスレーブユニットが伝送されるべき要求信号の反転を行うことにより、この信号歪に反作用が及ぼされる。

次に他の実施形態を説明する。これらの実施形態の付加的な特徴は、明示的に逆のことが示されていない限りは、他の実施例を構成するために互いに組み合わせることもできるし、上述の随意の特徴と組み合わせることもできる。

したがって、一実施形態では、第２のスレーブユニットによって供給され、第２導体部分を介して受信され、反転された応答信号を反転し、反転されていない応答信号として、マスタユニットに通じる第１導体部分において出力するように第１のスレーブユニットがさらに構成されていることは適切である。

したがって、バスシステムの一構成では第２のスレーブユニットも構成されている。特に第２のスレーブユニットは、第１のスレーブユニットによって出力され、第２導体部分を介して受信され、反転された要求信号を反転し、反転されていない要求信号として、隣接する第３のスレーブユニットに通じる導体装置の第３導体部分において出力するように構成されている。さらに、第３のスレーブユニットによって供給され、第３導体部分を介して受信された反転されていない応答信号が第２のスレーブユニットによって反転され、反転された応答信号として、第１のスレーブユニットに通じる第２導体部分において出力されることは適切である。

したがって、デイジーチェーン構成を備えるバスシステムの導体装置は、複数の導体部分を含んでいてもよく、マスタユニットとスレーブユニットとの間には第１導体部分が設けられており、第１のスレーブユニットと（マスタユニットの視点から見て２番目の）第２のスレーブユニットとの間には第２導体ユニットが設けられており、第２のスレーブユニットと第３のスレーブユニットとの間には第３導体部分が設けられている。それぞれの導体部分を介して、（反転された、または反転されていない）要求信号および（反転された、または反転されていない）応答信号を伝送することができる。

一実施形態では、バスシステムのマスタユニットおよびスレーブユニットは、それぞれの導体部分において要求信号および応答信号が両方とも反転されているか、または両方とも反転されていないように構成されている。これにより、いわば「少なくとも１つの通常の（反転されていない）導体部分」および「少なくとも１つの反転された導体部分」が生じる。したがって、これらの異なる導体部分が互いに交互に配置されていることは適切である。マスタユニットの構成を変更する必要がないように、号が反転されていない通常の（反転されていない）導体部分として第１導体部分を信構成することは適切である。したがって、マスタユニットは従来の形式で要求信号を第１導体部分に出力することができ、第１のスレーブユニットは、マスタユニットに向けられた応答信号を反転せずに第１導体部分を介してマスタユニットに確実に供給するように構成されている。代替的には、マスタユニットが、提供されているバスシステムのスレーブユニットの数に適合されており、必要に応じて、要求信号を反転して第１導体部分において出力し、第１導体部分を介して、反転された応答信号を受信するように構成されていることも可能である。

信号、すなわち、特にバスシステムを介して伝送される要求信号および応答信号はいずれもマンチェスタ符号化されていてもよい。他の符号化も可能であり、一定要素のない符号化が適切である。例えば、いわゆる「４Ｂ５Ｂ」または「８Ｂ１０Ｂ」符号化が使用される。

この場合の要求信号は、マスタユニットからいずれか１つのスレーブユニットへ向けられる信号として理解される。要求信号は、例えばコマンドおよび／またはデータを含む。この場合の応答信号は、いずれか１つのスレーブユニットからマスタユニットへ向けられる信号として理解される。応答信号は、例えば、先行する要求信号によってマスタユニットが問い合わせたデータ、例えば、位置要求コマンドの形式の要求信号に応答した位置データを含む。

スレーブユニットは、受信され、伝送されるべき信号、例えば伝送されるべき要求信号または伝送されるべき応答信号を遅延なしに関連する導体部分において出力するように構成されていてもよい。例えば、伝送されるべき信号はビットクロック・リカバリを行わずに事前の評価なしに伝送される。

一実施形態によれば、それぞれのスレーブユニットは、受信したそれぞれの要求信号および受信したそれぞれの応答信号を事前の評価なしに伝送するように構成されている。さらに、それぞれのスレーブユニットは、要求信号がスレーブユニットに向けられているか否かを点検するために、伝送後または伝送と並行してそれぞれの要求信号を評価するように構成されていてもよい。

バスシステムは、差動式に信号を伝送するように構成されていてもよい。例えば、ＥＩＡ４８５規格の規定にしたがって作動するように構成されていてもよい。この規格の互換性は、特にそれぞれの導体部分への信号の伝送に関する。

したがって、マスタユニットもしくはスレーブユニットの作動に関していえば、マスタユニットもしくはスレーブユニットはそれぞれ接地に関する（「シングルエンドの」）信号処理のために構成された論理構成要素を含む。例えば、それぞれの論理構成要素は、ＴＴＬまたはＬＶＴＴＬ（低電圧ＴＴＬ）構成（英語では：Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ‐Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ‐ロジック）を備えていてもよい。例えば、論理構成要素は、独自規格を実行するように構成されている。

冒頭で述べたように、バスシステムの一実施形態では、それぞれのスレーブユニットは、非対称的な切換閾値を備える入力側送受信機を備えていてもよい。同様に、出力側送受信機は、非対称的な切換閾値を備えていてもよい。この場合、「入力側送受信機」という概念は、マスタユニットの要求信号もしくは伝送された要求信号を受信する導体部分とのインターフェイスを形成する送受信機に関し、「出力側送受信機」という概念は、スレーブユニットが要求信号を伝送し、スレーブユニットが応答信号を受信する導体部分とのインターフェイスを形成する送受信機に関する。

両方の送受信機は、原則的には同一に構成されていてもよい。例えば、両方の送受信機はＥＩＡ４８５規格との互換性がある。両方の受信機は、関連する導体部分を介して入力された信号をスレーブユニットの論理構成要素のためのビットパターン（例えばスレーブユニットに向けられた要求信号）に変換し、スレーブユニットの論理構成要素によって供給されたビットパターンを、信号（例えば応答信号）に変換し、関連する導体部分において出力するように構成されていてもよい。

バスシステムでは、例えば、互いに少なくとも０．５メートルの間隔をおいて配置された少なくとも２つのスレーブユニットが設けられている。しかしながら、スレーブユニットにおける上記信号反転に基づいて、２つよりも著しく多くのスレーブユニットがバスシステムに設けられており、これらのスレーブユニットが、特により長い導体部分を介して互いに接続されていてもよい。

バスシステムでは、それぞれのスレーブユニットは、昇順番号を付された一義的なアドレスを備えていてもよい。例えば、マスタユニットに直接に隣接して配置された第１のスレーブユニットは最大のアドレスを備え、最後のスレーブユニット、すなわち、マスタユニットから最も遠く離れたスレーブユニットは最小のアドレスを備える。信号反転は、アドレスに依存して制御することができる。これについては図面を参照して以下に詳細に説明する。

バスシステムのデイジーチェーン構成に基づいて、マスタユニットと最後のスレーブユニットとの間に配置されたスレーブユニットは信号伝送を実施する必要があり、信号伝送にしたがって、スレーブユニットはそれぞれの要求信号およびそれぞれの応答信号を伝送する。

バスシステムは、例えば自動化技術の範囲で使用することもできる。例えば、バスシステムの少なくともいずれか１つのスレーブユニットは、例えば回転センサ、角度測定器、長さ測定器、測定プローブまたはスイッチングプローブなどの測定器の一部を形成している。一実施形態では、全てのスレーブユニットは測定器の一部である。マスタユニットは、例えば上位の工作機械制御装置の一部であってもよい。

次に図面に基づいて幾つかの実施例を説明し、本発明のさらなる詳細および利点を明らかにする。

１つ以上の実施形態にしたがってバスシステムを例示的および概略的に示す図である。 １つ以上の実施形態にしたがってバスシステムを例示的および概略的に示す図である。 バスシステムにおいて継続される信号歪を例示的および概略的に示す図である。 １つ以上の実施例にしたがってバスシステムにおいて継続される信号歪をどのように回避するかを例示的および概略的に示す図である。 １つ以上の実施形態にしたがってスレーブユニットを概略的および例示的に示す図である。 １つ以上の実施形態にしたがってスレーブユニットの入力側送受信機および出力側送受信機を例示的および概略的に示す図である。 １つ以上の実施形態にしたがってスレーブユニットの入力側送受信機および出力側送受信機を例示的および概略的に示す図である。

図１Ａおよび図１Ｂは、１つ以上の実施形態にしたがってバスシステム１００をそれぞれ概略的および例示的に示す。次に両方の実施形態を参照する。

バスシステム１００はデイジーチェーン構成を備える。バスシステム１００はマスタユニット１１０および複数のスレーブユニット１２１，１２２，１２３，１２４を備える。スレーブユニット１２１～１２４は、複数の導体部分１３１，１３２，１３３，１３４からなる導体装置を介してマスタユニット１１０に直列に接続されている。第１のスレーブユニット１２１は第１導体部分１３１を介してマスタユニット１１０に接続されている。第２のスレーブユニット１２２は第２導体部分１３２を介して第１のスレーブユニット１２１に接続されている。第３のスレーブユニット１２３は第３導体部分１３３を介して第２のスレーブユニット１２２に接続されている。第４のスレーブユニット１２４は第４導体部分１３４を介して第３のスレーブユニット１２３に接続されている。

当然ながら、例示的に示した４つのスレーブユニット１２１～１２４よりも多数または少数のスレーブユニットが設けられていてもよい。

バスシステム１００は、例えば差動式に信号を伝送するように構成されている。一実施形態では、バスシステム１００は、ＥＩＡ‐４８５規格の規定にしたがって作動することができる。したがって、導体部分１３１～１３４を介して伝送される信号は、１つ以上の導体対を介して差動式に伝送することができる。例えば、マスタユニット１１０もしくはスレーブユニット１２１～１２４によって出力された信号はマンチェスタ符号化されている。特に一定要素を備えていない他の符号化形式も可能である。

図１Ａに示す実施形態によれば、いわゆる「全二重通信」が行われる。この場合、それぞれの通信方向について（マスタユニット１００からスレーブユニット１２１～１２４へ、および反対方向に）単一方向の通信経路が設けられている。

図１Ｂに示す実施形態では、通信は半二重方式で行われる。この場合、それぞれのスレーブユニット１２１～１２４もしくはマスタユニット１１０によって、関連する導体部分において送受信が行われる。

しかしながら、本発明はこれら両方の通信方式またはこれら両方の通信方式のいずれか一方に制限されていない。

バスシステム１００は、例えば自動化技術の範囲で使用することができる。したがって、スレーブユニット１２１～１２４は互いに大きい間隔をおいて、例えば数メートルの間隔をいて配置されていてもよい。例えば、バスシステム１００のスレーブユニットはそれぞれ回転数センサ、角度測定器、長さ測定器、測定プローブ、またはスイッチングプローブなどの測定器の一部を形成している。マスタユニット１１０は、上位の工作機械制御器の一部であってもよい。

このバスシステム１００では、それぞれのスレーブユニット１２１～１２４には、昇順番号を付された一義的なアドレスが設けられていてもよい。例えば、マスタユニット１１０に直接に隣接して配置された第１のスレーブユニット１２１は最大のアドレス（「Ａｄｒ．４」）を備え、最後のスレーブユニット、すなわち、マスタユニット１１０から最も離れたスレーブユニット、この場合には第４のスレーブユニット１２４は最小のアドレス（「Ａｄｒ．１」）を備える。

バスシステム１００のデイジーチェーン構成に基づいて、マスタユニット１１０と最後のスレーブユニット１２４との間に配置されたスレーブユニット１２１～１２３は、入力される全ての要求信号（「リクエスト」）および全ての応答信号（「リスポンス」）にしたがって信号を伝送する。この伝送は遅延なしに行われ、信号の入力と伝送との間には、ビットクロック・リカバリなどの信号評価は行われない。もちろん、それぞれのスレーブユニットは伝送と並行して、または伝送後に、入力された信号がこのスレーブユニットのために指定されているか否かをチェックする。すなわち、スレーブユニットは要求信号を伝送するだけでなく、必要に応じて、対応する応答信号を出力することによって要求信号に応答する。

このために、それぞれのスレーブユニットは入力側送受信機および出力側送受信機を備える。これについては、図４に示す実施例に基づいて以下により詳細に説明する。

図４は、第１のスレーブユニット１２１の一実施例を概略的および例示的に示す。他のスレーブユニット１２２～１２４は同じ構成要素を備えていてもよい。

例えば、第１のスレーブユニット１２１は、マスタユニット１１０によって供給され、第１導体部分１３１を介して入力される要求信号２１１を受信する入力側送受信機１２１１を備える。さらに第１のスレーブユニット１２１は、第２のスレーブユニット１２２によって供給され、第２導体部分１３２を介して入力される応答信号２５３を受信する出力側送受信機１２１２を備える。

入力側送受信機１２１１および出力側送受信機１２１２の作動は、バスシステム１００において信号が伝送される方式に依存している。

例えば、（図１Ａに示す）全二重方式が選択された場合には、図５Ａに対応する構成は適切であり、これにより、両方の通信方向に常に送信することができ、したがって、スレーブユニット１２１は同時に送受信することができる。（図１Ｂに示す）半二重方式の場合には、図５Ｂに対応する実施形態が適切であり、この場合には、要求信号が受信されることが望ましいかどうか、または応答信号が送信されることが望ましいかどうかに応じて、送受信機１２１１，１２１２の切換が行われる。これについては、以下にさらに詳述する。

以下に同様に説明する図２および図３は、第１導体部分１３１を介して入力された要求信号２１１のための実施例を示す。図２および図３に対応する実施例は、全二重方式および半二重方式に両方に当てはまる。

要求信号２１１は、マスタユニット１１０がマスタユニット内部のビットパターン２１１０に基づいて生成し、第１導体部分１３１において出力するパルスシーケンスからなる。部分パルスシーケンス「１‐０」（このうちの２つを示す）は、例えばビット値「０」を表す。反対に、部分パルスシーケンス「０‐１」はビット値「１」を表す。すなわち、図示の実施例では要求信号はビット列「０」「０」を含み、このビット列は、多数のビットを伝送することもある要求信号の一部しか表していないことは自明である。

入力側送受信機１２１１は、受信した要求信号２１１をスレーブユニット内部のビットパターン２１１１に変換し、このビットパターン２１１１を第１のスレーブユニット１２１の論理構成要素１２１５に供給する。論理構成要素１２１５は、事前の評価なしに、特にビットクロック・リカバリなどはなしに、信号を出力側送受信機１２１２に直接に伝送する。このことは論理構成要素１２１５の内部に破線によって示されている。出力側送受信機１２１２は、伝送された要求信号２１１を第２導体部分１３２において信号２１２として出力する。これと並行して、およびこれとは無関係に、論理構成要素１２１５において、要求信号２１１がスレーブユニット１２１のために指定されているか否かの点検が行われる。

その後、信号は破棄されるか、またはスレーブユニット１２１が応答し、それぞれの応答信号２５４を出力する。

他の信号伝送方向にはアナログ方式に伝送してもよい。このことを以下に簡潔に説明する。例えば、第１のスレーブユニット１２１は、第２のスレーブユニット１２２によって供給され、第２導体部分１３２を介して入力された応答信号２５３（入力と同時に反転されていてもよい）を出力側送受信機１２１２によって受信し、この信号２５３をビットパターンに変換した後に論理構成要素１２１５に供給する。論理構成要素１２１５はこの信号を直接に入力側送受信機１２１１にも伝送し、入力側送受信機１２１１は、対応するビットパターンを信号２５４に変換し、第１導体部分１３１において出力する。

入力送受信機１２１１および出力側送受信機１２１２はいずれも、差動信号を受信し、差動信号を出力するように構成されていてもよい。例えば、入力側送受信機１２１１および出力側送受信機１２１２はいずれもＥＩＡ‐４８５規格との互換性がある。

これに対して、論理構成要素１２１５は接地に関する信号処理のために構成されていてもよい。例えば、論理構成要素１２１５はＴＴＬ構成またはＬＶ‐ＴＴＬ構成を備えていてもよい。論理構成要素１２１５は、例えば独自規格を実行する。

論理構成要素１２１５は、例えば、信号１２１１‐１および１２１２‐１を供給することによって、入力側送受信機１２１１および出力側送受信機１２１２の作動に影響を及ぼす。例えば、論理構成要素１２１５は、通信方式に依存して入力側送受信機１２１１および出力側送受信機１２１２を制御する。全二重方式（図１Ａおよび図５Ａ）では、論理構成要素１２１５は信号１２１１‐１および１２１２‐１を（例えば両方とも「１に」）対応して設定することによって、入力側送受信機１２１１および出力側送受信機１２１２が関連する導体部分において常に信号を出力および受信することを可能にする。半二重方式では、論理構成要素１２１５は信号１２１１‐１および１２１２‐１を（例えばいずれか一方のみを「１に」）対応して設定することによって、入力側送受信機１２１１が関連する導体部分を介して／において信号を受信または出力し、および／または出力側送受信機１２１２が関連する導体部分を介して／において信号を受信または出力することを可能にする。

入力側送受信機１２１１および出力側送受信機１２１２は、同様に構成されていてもよい。入力側送受信機１２１１および出力側送受信機１２１２は、それぞれ送信モジュールＴＸおよび受信モジュールＲＸを備える。全二重方式（図１Ａおよび図５Ａ）では、送信モジュールＴＸおよび受信モジュールＲＸは別個の導体部分に割り当てられている。したがって、いずれの時点においても導体部分１３１において送信および受信することができる。半二重方式（図１Ｂおよび５Ｂ）では、送信モジュールＴＸおよび受信モジュールＲＸは導体部分を分け合う；したがって、論理構成要素は上述のように、受信されるのか、または送信されるのかを信号１２１１‐１および１２１２‐１によって調整する。

入力側送受信機１２１１および出力側送受信機１２１２はいずれも非対称的な切換閾値を備えていてもよい。これについては図２および図３を参照してより詳細に説明する。

上述のように、入力側送受信機１２１１は、マスタユニット１１０がビットパターン２１１０に基づいて生成した要求信号２１１を受信することができる。見やすくするために、ここでは差動信号のいずれか１つの信号しか示していない。マスタユニット内部のビットパターン２１１０は、それぞれのビット値に同じ幅の２つのパルスが割り当てられているように当初は構成されている（図２の記載「５０％」）。冒頭で説明したように、ビット値「０」は部分パルス列「１‐０」によって示される。これに基づいて、マスタユニット１１０によって生成された要求信号２１１は、２で割ったそれぞれのビット値がそれぞれ「５０％」のほぼ幅の等しいパルス「１‐０」（ビット値「０」）または「０‐１」（ビット値「１」）を備えるパルス列を生成する。

第１のスレーブユニット１２１の入力側送受信機１２１１は、受信した要求信号２１１（パルス列の形をとっている）をスレーブユニット内部のビットパターン２１１１に変換する。

この場合、入力側送受信機１２１１によって、例えばロジック「０」からロジック「１」への移行と解釈されている信号立ち上がりエッジには第１閾値３５が割り当てられており、この閾値３５の到達時にはビットパターンはロジック「０」からロジック「１」へ切り換えられる。入力側送受信機１２１１によって、例えばロジック「１」からロジック「０」への移行として解釈される信号立ち下がりエッジには第２閾値３４が割り当てられており、この閾値３４の到達時には、ビットパターンがロジック「１」からロジック「０」へ切り換えられる。非対称的な切換閾値とは、第２閾値３４が第１閾値３５とは値に関して異なることを意味する。

したがって、閾値３４，３５が等しくない場合には、例えばそれぞれロジック「１」を示すパルスが広くなっており（「５０％＋Ｘ」）、それぞれロジック「０」を示すパルスが狭くなっている（「５０％－Ｘ」）スレーブユニット内部のビットパターン２１１１が生じる。

ここで説明した実施形態は、上述の原理に対応して構成してもよい。

冒頭で述べたようにこの信号歪が伝搬することの問題は、図２および図３に示すように、特に両方の閾値３４および３５がスレーブユニットの全ての入力側送受信機において互いに同一ではない場合に生じる。ビットパターンでは、このことは、第１閾値３５が第２閾値３４よりも小さい場合には、ロジック「１」のビットパルスが広くなり、これによりロジックの「０」ビットパルスが対応して狭くなることにつながる場合がある。

図２に示す信号の従来の伝送では、例えば入力側に配置された送受信機によって生成されたビットパターン２１１１は、出力側に配置された送受信機によって信号２１９に再変換され、この信号は導体部分において出力されるので、この導体部分においては、図２に示すように、信号エッジがもはや互いに同じ間隔を有しておらず、広いパルスと狭いパルスとが交互に現れる信号が生じる。この信号歪は次のスレーブユニットにおいて伝搬され、次のスレーブユニットは信号２１９を受信し、スレーブユニット内部の他のビットパターン２１９１に変換する。このスレーブユニットにおいては、ロジック「１」を示すビットパルスがさらに広く（「５０％＋２Ｘ」）、ロジック「０」を示すパルスがさらに狭い（「５０％－２Ｘ」）スレーブユニット内部のビットパターン２１９１が生じる。

この信号歪に対処するために、本発明によれば、第１のスレーブユニット１２１は、マスタユニット１１０によって供給され、導体装置の第１導体部分１３１を介して受信された要求信号２１１を反転し、反転された要求信号２１２として、隣接する第２のスレーブユニット１２２に通じる導体装置の第２導体部分１３２において出力する。

このために、図４に示すように、一実施形態では第１のスレーブユニット１２１に４つの比較ユニット１２１９‐１，１２１９‐２，１２１９‐３，１２１９‐４が設けられており、これらの比較ユニットはそれぞれ１つのＸＯＲゲートを含んでいてもよいし、またはＸＯＲゲートとして構成されていてもよい。ＸＯＲゲートは、複数の入力部と１つの出力部を備えるゲートであり、奇数の入力部にロジック「１」が印可されており、残りの入力部にロジック「０」が印可されている場合には、出力部は正確にロジック「１」を出力する。

さらに、スレーブユニットに割り当てられたアドレスに依存してロジック「０」またはロジック「１」を出力し、これにより、反転を制御するアドレスユニット１２１８が設けられている。

入力側送受信機１２１１に割り当てられた２つの比較ユニット１２１９‐４および１２１９‐１は、アドレスユニット１２１８によって出力されたこの信号を受信し、出力側送受信機１２１２に割り当てられた２つの比較ユニット１２１９‐２および１２１９‐３は、アドレスユニット１２１８から反転された出力信号を受信する。このために、図示のようにインバータが設けられていてもよい。

図示の実施例では、（反転された、または反転されていない）アドレス信号の他に、比較ユニット１２１９‐１～１２１９‐４は、論理構成要素１２１５またはいずれか一方の送受信機１２１１，１２１２によって供給された第２入力信号のみをそれぞれ受信する。

関連する比較ユニットが、（反転された、または反転されていない）アドレス信号として「０」を受信した場合には、関連する比較ユニットにおいて反転は行われず、第２入力信号が同様に出力される。関連する比較ユニットが、（反転された、または反転されていない）アドレス信号として「１」を受信した場合には、関連する比較ユニットにおいて反転が行われ、第２入力信号が反転して出力される。

比較ユニット１２１９‐１～１２１９‐４、アドレスユニット１２１８、およびインバータ１２１７からなる装置によって、スレーブユニット１２１が、入力されるそれぞれの要求信号および応答信号を（遅延なしに）反転した後にはじめて伝送することが確保される。アドレスユニット１２１８によって出力された信号の値に応じて、スレーブユニット１２１は、応答信号を反転して、または反転せずに（すなわち通常のように）関連する導体部分において出力する。同時に、比較ユニット１２１９‐１～１２１９‐４、アドレスユニット１２１８、およびインバータ１２１７からなる装置は、論理構成要素１２１５が常に通常の（すなわち反転されていない）信号によって作動するように、すなわち、反転されていない信号を受信し、信号を反転せずに出力するように構成されている。

図４に示した構成では、当然ながら上述の信号歪を回避するために信号反転の原理を実行する他の技術的解決方法も可能である。

図３は、図４に示した構成要素を用いたこのような信号反転がどのような影響を及ぼし得るかを概略的および例示的に示す。したがって、スレーブユニット内部のビットパターン２１１１は変更されずに出力側送受信機１２１２に供給されるのではなく、まず、ビットパターン２１２０に反転される。このために、入力側送受信機１２１１（図５Ａ／図５Ｂ参照）の受信モジュールＲＸによって供給されたスレーブユニット内部のビットパターン２１１１が、まず第１の比較ユニット１２１９‐１に供給される。この比較ユニット１２１９‐１は、アドレスユニット１２１８の出力信号の値が対応している場合には、（反転されていない）ビットパターン２１１１を変更せずに、特に反転せずに信号１２１９‐１１として論理構成要素１２１５に伝送する。論理構成要素１２１５は、この信号を事前の評価なしに、すなわち遅延なしに第２の比較ユニット１２１９‐２に伝送する。ここで、並行して供給され、反転された（インバータ１２１７を参照）アドレスユニット１２１８の出力信号に基づいて反転が行われる。これにより、出力側送受信機１２１２、すなわち出力側送受信機１２１２の送信モジュールＴＸ（図５Ｂ／５Ｂ）に供給されるビットパターン２１２０が生じる。出力側送受信機１２１２は、ビットパターン２１２０を信号２１２に変換し、第２導体部分１３２において（必要に応じて信号１２１２‐１に依存して、半二重方式で、図１Ｂ／５Ｂ参照）出力する。この反転は、図示のように、特に遅延なしに行うことができる（比較ユニット１２１９‐１および１２１９‐２による処理時間は無視できる）。

アドレスユニット１２１８の出力信号の値が反対の場合には、逆に行われることは自明である：この場合、信号２１１１は反転された信号として解釈され、第１の比較ユニット１２１９‐１によって反転されていない信号に変更され、反転されていない信号として論理構成要素１２１５に供給される。第２の比較ユニット１２１９‐２は反転を行わず、信号２１２は反転されずに出力される。

第２のスレーブユニット１２２の入力側送受信機の切換閾値が非対称的であることに基づいて、第１のスレーブユニット１２１によって誘起されるパルス幅の広がりは再び補正され、第２のスレーブユニット１２２の入力側送受信機が生成するビットパターン２１２１は、ビットパルスが広範囲に均一な幅を備えるパターンを再び示す。

当然ながら、応答信号の伝送時にも同様のことが行われる。したがって、さらに第１のスレーブユニット１２１は、第２のスレーブユニット１２２によって供給され、第２導体部分１３２によって受信され、反転された応答信号２５３を反転し、反転されていない応答信号２５４として、マスタユニット１１０に通じる第１導体部分１３１において出力するように構成されている。このために、出力側送受信機１２１２は、受信モジュールＲＸ（図５Ａ／図５Ｂ参照）によって（反転された）応答信号２５３をビットパターン１２１２‐２に変換し、第３の比較ユニット１２１９‐３に供給し、第３の比較ユニットは（アドレスユニット１２１８の出力信号の値が対応している場合に）反転を行い、論理構成要素１２１５に（もはや反転されていない）ビットパターン１２１９‐３１を供給する。論理構成要素１２１５は、このビットパターン１２１９‐３１を変更せずに第４の比較ユニット１２１９‐４に伝送し、第４の比較ユニットは（アドレスユニット１２１８の出力信号の値が対応している場合に）反転を行わず、反転されていないビットパターン１２１９‐３１を変更せずにビットパターン１２１９‐４１として入力側送受信機１２１１、すなわち送信モジュールＴＸ（図５Ａ／図５Ｂ参照）に供給し、送信モジュールＴＸは、ビットパターン１２１９‐４１を（反転されていない）信号２５４に変換し、第１導体部分１３１において出力する。

第２のスレーブユニット１２２は、上記原理に類似して、第１のスレーブユニット１２１によって出力され、第２導体部分１３２を介して受信され、反転された要求信号２１２を反転し、反転されていない要求信号として、隣接する第３のスレーブユニット１２３に通じる導体装置の第３導体部分１３３において出力し、第３のスレーブユニット１２３によって供給され、第３導体部分１３３を介して受信された反転されていない応答信号２５２を反転し、反転された応答信号２５３として、第１のスレーブユニット１２１に通じる第２導体部分１３２において出力する。

したがって、第３のスレーブユニット１２３は、反転されていない要求信号２１３を受信し、反転された要求信号２１４として第４導体部分１３４を介して最後の第４のスレーブユニット１２４に供給するように構成されていてもよい。例えば、第４のスレーブユニット１２４は、応答信号２５１を反転して第４導体部分１３４において出力し、第３のスレーブユニット１２３はこれを受信し、反転し、反転されていない応答信号２５２として第３導体部分１３３において出力する。

バスシステム１００のマスタユニット１１０およびスレーブユニット１２１‐１２４は、それぞれの導体部分１３１～１３４において信号が全て反転されているか、または反転されていないように構成されていてもよい。例えば、信号は第１導体部分１３１においては反転されておらず、第２導体部分１３２においては反転されており、第３導体部分１３３においては反転されておらず、第４導体部分１３４においては再び反転されている。したがって、例えば、アドレスユニット１２１８は、第１および第３のスレーブユニット１２１，１２３にそれぞれロジック「０」を出力し、アドレスユニット１２１８は、第２および第４のスレーブユニット１２２，１２４にそれぞれロジック「１」を出力する。

バスシステム１００の一実施形態では、全てのスレーブユニット１２１～１２４の入力側送受信機は互いに同一に構成されており、特に上述の非対称的な切換閾値を備える。特にそれぞれの入力側送受信機は、同じ第１閾値３５および同じ第２閾値３４に対応して構成されていてもよい。同様のことが、全てのスレーブユニット１２１～１２４の出力側送受信機についてもあてはまる。

信号反転は、特に送受信機１２１１および１２１２の変更ならびに論理構成要素１２１５の変更なしに、それぞれのスレーブユニット１２１～１２４において上記比較ユニット１２１９‐１～１２１９‐４、インバータ１２１７およびアドレスユニット１２１８によって制御することができる。同様に導体装置１３１～１３４を適合させる必要なしに信号反転を行うことができる。

３４ 第２閾値
３５ 第１閾値
１００ バスシステム
１１０ マスタユニット
１２１ スレーブユニット
１２２ スレーブユニット
１２３ スレーブユニット
１２４ スレーブユニット
１３１ 第１導体部分（導体装置）
１３２ 第２導体部分（導体装置）
１３３ 第３導体部分（導体装置）
１３４ 第４導体部分（導体装置）
２１１ 要求信号
２１２ 要求信号
２１３ 要求信号
２１４ 要求信号
２１９ 信号
２５１ 応答信号
２５２ 応答信号
２５３ 応答信号
２５４ 応答信号
１２１１ 入力送送受信機
１２１２ 出力側送受信機
１２１５ 論理構成要素
１２１７ インバータ
１２１８ アドレスユニット
１２１９‐１ 比較ユニット
１２１９‐２ 比較ユニット
１２１９‐３ 比較ユニット
１２１９‐４ 比較ユニット
１２１９‐１１，１２１９‐１２ 信号
１２１９‐３１，１２１９‐４１ ビットパターン
２１１０ ビットパターン
２１１１ ビットパターン
２１２０ ビットパターン
２１２１ ビットパターン
２１９１ ビットパターン
ＲＸ 受信モジュール
ＴＸ 送信モジュール

Claims (15)

1. デイジーチェーン構成を備え、マスタユニット（１１０）および複数のスレーブユニット（１２１，１２２）を含むバスシステム（１００）であって、前記スレーブユニットが、導体装置（１３１，１３２）を介してマスタユニット（１１０）に直列に接続されており、マスタユニット（１１０）に最初に接続された第１のスレーブユニット（１２１）が、
   マスタユニット（１１０）によって供給され、導体装置の第１導体部分（１３１）を介して受信された要求信号（２１１）を反転し、反転された要求信号（２１２）として、隣接する第２のスレーブユニット（１２２）に通じる導体装置の第２導体部分（１３２）において出力するように構成されているバスシステム（１００）。
2. 請求項１に記載のバスシステム（１００）において、
   第１の前記スレーブユニット（１２１）が、
   第２の前記スレーブユニット（１２２）によって供給され、前記第２導体部分（１３２）を介して受信され、反転された応答信号（２５３）を反転し、反転されていない応答信号（２５４）として、前記マスタユニット（１１０）に通じる前記第１導体部分（１３１）において出力するようにさらに構成されているバスシステム（１００）。
3. 請求項１または２に記載のバスシステム（１００）において、
   第２の前記スレーブユニット（１２２）が、
   第１の前記スレーブユニット（１２１）によって出力され、前記第２導体部分（１３２）を介して受信され、反転された前記要求信号（２１２）を反転し、反転されていない要求信号（２１３）として、隣接する第３のスレーブユニット（１２３）に通じる導体装置の第３導体部分（１３３）において出力し；および／または
   第３の前記スレーブユニット（１２３）によって供給され、前記第３導体部分（１３３）を介して受信された反転されていない応答信号（２５２）を反転し、反転された応答信号（２５３）として、前記第１のスレーブユニット（１２１）に通じる前記第２導体部分（１３２）において出力するように構成されているバスシステム（１００）。
4. 請求項１から３までのいずれか一項に記載のバスシステム（１００）において、
   前記マスタユニット（１１０）および前記スレーブユニット（１２１，１２２）が、それぞれの第１導体部分（１３１）および第２導体部分（１３２）において要求信号および応答信号が両方とも反転されているか、または両方とも反転されていないように構成されているバスシステム（１００）。
5. 請求項１から４までのいずれか一項に記載のバスシステム（１００）において、
   それぞれの前記スレーブユニット（１２１，１２２）が、昇順番号を付された一義的なアドレスを備えるバスシステム（１００）。
6. 請求項１から５までのいずれか一項に記載のバスシステム（１００）において、
   導体装置を介して伝送された信号がマンチェスタ符号化されているバスシステム（１００）。
7. 請求項１から６までのいずれか一項に記載のバスシステム（１００）において、
   それぞれの前記スレーブユニット（１２１，１２２）が、受信され、伝送されるべき信号を、ビットクロック・リカバリを行わないことにより遅延なしに出力するバスシステム（１００）。
8. 請求項１から７までのいずれか一項に記載のバスシステム（１００）において、
   前記バスシステム（１００）が、差動式に信号を伝送するように構成されているバスシステム（１００）。
9. 請求項１から８までのいずれか一項に記載のバスシステム（１００）において、
   それぞれの前記スレーブユニット（１２１）が、非対称的な切換閾値（３４，３５）を備える入力側送受信機（１２１１）を備えるバスシステム（１００）。
10. 請求項１から９までのいずれか一項に記載のバスシステム（１００）において、
    それぞれの前記スレーブユニット（１２１）が、非対称的な切換閾値（３４，３５）を備える出力側送受信機（１２１２）を備えるバスシステム（１００）。
11. 請求項８から１０までのいずれか一項に記載のバスシステム（１００）において、
    入力側送受信機（１２１１）および出力側送受信機（１２１２）が、ＥＩＡ‐４８５規格との互換性を備えるバスシステム（１００）。
12. 請求項１から１１までのいずれか一項に記載のバスシステム（１００）において、
    それぞれの前記スレーブユニット（１２１）が、接地に関する信号処理を行うように構成された論理構成要素（１２１５）を含むバスシステム（１００）。
13. 請求項１から１２までのいずれか一項に記載のバスシステム（１００）において、
    それぞれの導体部分（１３１，１３２）が、少なくとも０．５メートルの長さを備えるバスシステム。
14. 請求項１から１３までのいずれか一項に記載のバスシステム（１００）において、
    少なくとも１つのスレーブユニット（１２１，１２２）が、次のリスト：
    回転センサ；
    角度測定器；
    長さ測定器；
    測定プローブ；
    スイッチングプローブ
    のいずれかの測定器の一部を形成しているバスシステム（１００）。
15. バスシステム（１００）のためのスレーブユニット（１２１）において、
    バスシステム（１００）がデイジーチェーン構成を備え、マスタユニット（１１０）を含み、導体装置（１３１，１３２）を介して複数のスレーブユニットがマスタユニット（１１０）に直列に接続されており、スレーブユニット（１２１）が、
    マスタユニット（１１０）によって供給され、導体装置の第１導体部分（１３１）を介して受信された要求信号（２１１）を反転し、反転された要求信号（２１２）として、隣接する第２のスレーブユニット（１２２）に通じる導体装置の第２導体部分（１３２）において出力するように構成されているバスシステム（１００）のためのスレーブユニット（１２１）。

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