JP6065729B2 - 通信システム - Google Patents

Description

本発明は、マスタ装置とこのマスタ装置にデイジーチェーン接続された複数のスレーブ装置とで構成された通信システムに関する。

従来より、マスタ装置と、このマスタ装置に対してハイ側とロー側の２つの通信バスを介してデイジーチェーン接続された複数のスレーブ装置と、により構成された通信システムが、例えば特許文献１に提案されている。この通信システムでは、各スレーブ装置が、ハイ側の通信バスに接続されたハイ側スイッチと、ロー側の通信バスに接続されたロー側スイッチと、をそれぞれ有している。また、マスタ装置が、通信バスを介して各スレーブ装置に通信バスのハイ側とロー側とで逆相の差動信号を送信するように構成されている。

このような通信システムでは、電源が供給されていない状態では各スレーブ装置の全てのスイッチがオフになっている。このような状態でマスタ装置に電源が供給されると、マスタ装置は当該マスタ装置側のスレーブ装置から順にハイ側スイッチ及びロー側スイッチをオンしていくと共に各スレーブ装置を認識する初期設定を行う。そして、マスタ装置によって各ハイ側スイッチ及び各ロー側スイッチが全てオン状態に制御されると、全てのスレーブ装置がマスタ装置と通信可能になる。

特開２０１０−２５８５９２号公報

しかしながら、上記従来の技術では、初期設定において、未だスレーブ装置のハイ側スイッチ及びロー側スイッチがオンしていない場合、当該スレーブ装置から後段のスレーブ装置は電気的にフローティング状態となってしまう。このため、電気的にフローティング状態のスレーブ装置に静電気が入った場合、静電気が除去される経路がない。したがって、電気的にフローティング状態のスレーブ装置が静電気によって破壊されてしまうという問題がある。

本発明は上記点に鑑み、マスタ装置の初期設定時において、静電気によってスレーブ装置が破壊されてしまうことを防止することができる通信システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、マスタ装置（１０）と、マスタ装置（１０）に対してハイ側とロー側の一対の通信線（３０、３１）を介してデイジーチェーン接続された複数のスレーブ装置（２０〜２２）と、を備えている。また、マスタ装置（１０）は、一対の通信線（３０、３１）に対して逆相で大きさが同じ差動信号を送信することにより複数のスレーブ装置（２０〜２２）を制御する。さらに、複数のスレーブ装置（２０〜２２）は、マスタ装置（１０）からの指令に応じて後段のスレーブ装置（２０〜２２）を接続または遮断するスイッチ（２３、２４）を一対の通信線（３０、３１）毎に有する通信システムであって、以下の点を特徴としている。

まず、複数のスレーブ装置（２０〜２２）は、スイッチ（２３、２４）のうち差動信号の入力側において一対の通信線（３０、３１）を接続する第１保護手段（２６、２８）と、スイッチ（２３、２４）のうち差動信号の出力側において一対の通信線（３０、３１）を接続する第２保護手段（２７、２９）と、を有している。そして、マスタ装置（１０）は、当該マスタ装置（１０）に電源が供給された起動後であって複数のスレーブ装置（２０〜２２）の初期設定の前に、複数のスレーブ装置（２０〜２２）のうちロー側のスイッチ（２４）を全てオンするようになっていることを特徴とする。

これによると、電源が供給されたマスタ装置（１０）に対して、全てのスレーブ装置（２０〜２２）がロー側の通信線（３１）を介して接続されるので、電気的にフローティング状態のスレーブ装置（２０〜２２）を無くすことができる。このため、ハイ側の通信線（３０）に静電気が入った場合には第１保護手段（２６、２８）または第２保護手段（２７、２９）とロー側の通信線（３１）とを経由してマスタ装置（１０）のグランド（１３）に静電気を除去することができる。一方、ロー側の通信線（３１）に静電気が入った場合にはロー側の通信線（３１）を経由してマスタ装置（１０）のグランド（１３）に静電気を除去することができる。したがって、マスタ装置（１０）の初期設定時において、静電気によってスレーブ装置（２０〜２２）が破壊されてしまうことを防止することができる。

なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態に係る通信システムの全体構成図である。 通信システムにおいて全てのスイッチがオフの状態を示した図である。 マスタ装置の起動時にロー側のスイッチが全てオンされた状態を示した図である。 第２実施形態に係る通信システムの全体構成図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る通信システムは、例えば、車両のエアバッグシステムに適用される。具体的に、通信システムは、図１に示されるように、マスタ装置１０と、複数のスレーブ装置２０〜２２と、を備えて構成されている。

各スレーブ装置２０〜２２は、マスタ装置１０に対してハイ側とロー側の一対の通信線３０、３１を介してデイジーチェーン接続されている。マスタ装置１０と各スレーブ装置２０〜２２との間の通信方式としては、例えば、ＰＳＩ５（Peripheral Sensor Interface 5）やＤＳＩ（Distributed System Interface）通信が採用される。

マスタ装置１０は、エアバッグＥＣＵとして構成されている。マスタ装置１０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭに記憶された各種のエアバッグ制御用のプログラムを実行するように構成されている。

また、マスタ装置１０は、送信部１１と、ダイオード素子１２と、を備えている。送信部１１は、一対の通信線３０、３１に対して逆相で大きさが同じ差動信号を送信する信号源である。送信部１１は一対の通信線３０、３１に接続されており、各スレーブ装置２０〜２２に対して差動信号等の各種の信号を送信することにより各スレーブ装置２０〜２２を制御する。

送信部１１から送信される差動信号には、各スレーブ装置２０〜２２を動作させる電源信号と、各スレーブ装置２０〜２２を制御するためのデータ信号とが含まれている。このように、マスタ装置１０は差動信号を用いることにより、一対の通信線３０、３１が対称に動作するために低エミッションの効果がある。

また、ダイオード素子１２は、ロー側の通信線３１とグランド１３とを接続する接続手段である。ダイオード素子１２として、例えばツェナーダイオードが採用される。ダイオード素子１２のアノードがグランド１３に接続され、ダイオード素子１２のカソードがロー側の通信線３１に接続されている。したがって、ダイオード素子１２はロー側の通信線３１に一定の電圧を超える電圧が印加されない限り、ロー側の通信線３１とグランド１３とを電気的に接続することはない。

さらに、マスタ装置１０は、エアバッグシステムの起動時すなわちエアバッグシステムに電源が供給されたときに、各スレーブ装置２０〜２２に対して初期設定を行う機能を有している。初期状態のスレーブ装置２０〜２２は、各々を識別するためのアドレス情報が設定されていないため、エアバッグシステムの起動時は各スレーブ装置２０〜２２に対して初期設定が必要となるからである。

各スレーブ装置２０〜２２は、車両の所定位置に配置されると共に車両の衝突を検出するように構成されたセンサ装置である。各スレーブ装置２０〜２２は、例えば加速度センサ等が形成されたＩＣとして構成されている。本実施形態では、３個のスレーブ装置２０〜２２がマスタ装置１０に対してデイジーチェーン接続されている。

各スレーブ装置２０〜２２はそれぞれ同じ構成になっている。具体的には、スレーブ装置２０〜２２は、スイッチ２３、２４と、制御回路２５と、第１ダイオード素子２６と、第２ダイオード素子２７と、を備えて構成されている。

スイッチ２３、２４は、マスタ装置１０からスレーブ装置２０〜２２への指令に応じて後段のスレーブ装置２０〜２２を接続または遮断する手段である。スイッチ２３、２４は一対の通信線３０、３１毎に設けられている。すなわち、１つのスレーブ装置２０〜２２において、ハイ側の通信線３０に対して１個設けられ、ロー側の通信線３１に対して１個設けられている。例えば１つのスレーブ装置２０〜２２の各スイッチ２３、２４がオンすることにより、当該スレーブ装置２０〜２２の後段のスレーブ装置２０〜２２に対してマスタ装置１０からの差動信号を送信することが可能になる。

スイッチ２３、２４は例えばＭＯＳＦＥＴ等の半導体トランジスタと図示しない抵抗等で構成されている。また、スイッチ２３、２４のオン／オフは制御回路２５によって制御される。

制御回路２５は、マスタ装置１０から入力した差動信号に基づいて動作するように構成されている。例えば、制御回路２５は、差動信号に含まれた電源信号を図示しないコンデンサに蓄電する機能を有している。これにより、スレーブ装置２０〜２２が動作可能となる。また、制御回路２５は、マスタ装置１０からのスイッチ２３、２４のオン／オフ切替指令に応じて各スイッチ２３、２４をオン／オフ制御する機能を有している。さらに、制御回路２５は、車両が衝突したときに加速度センサによって当該衝突を検出すると共に衝突信号をマスタ装置１０に出力する機能を有している。

第１ダイオード素子２６及び第２ダイオード素子２７は、ハイ側の通信線３０に静電気が入ったときに、静電気をハイ側の通信線３０からロー側の通信線３１に逃がすための役割を果たすものである。第１ダイオード素子２６は、スイッチ２３、２４のうち差動信号の入力側において一対の通信線３０、３１を接続している。また、第２ダイオード素子２７は、スイッチ２３、２４のうち差動信号の出力側において一対の通信線３０、３１を接続している。これにより、１つのスレーブ装置２０〜２２において、差動信号の入力側及び出力側のどちらかに静電気が入ったとしても各ダイオード素子２６、２７のどちらかによって静電気をロー側の通信線３１に逃がすことができるようになっている。

第１ダイオード素子２６及び第２ダイオード素子２７として、例えばツェナーダイオードが採用される。したがって、各ダイオード素子２６、２７はハイ側の通信線３０に一定の電圧を超える電圧が印加されない限り、一対の通信線３０、３１を電気的に接続することはない。以上が、本実施形態に係る通信システムの全体構成である。

次に、通信システムの作動について説明する。まず、通信システムに電源が供給されていない状態であるとする。この状態では、図２に示されるように、全てのスイッチ２３、２４がオフの状態になっている。この状態の通信システムにおいて、例えば車両の電源オンやイグニッションオンによりマスタ装置１０に電源が供給される。これにより、マスタ装置１０が起動する。

続いて、マスタ装置１０は、当該マスタ装置１０に電源が供給された起動後であって各スレーブ装置２０〜２２に対して初期設定を行う前に、各スレーブ装置２０〜２２のうちロー側のスイッチ２４を全てオンする。具体的には、マスタ装置１０は、送信部１１のうちのロー側の信号源からスイッチ２４をオンするための指令信号を送信する。そして、最もマスタ装置１０側のスレーブ装置２０の制御回路２５が指令信号を受信してスイッチ２４をオンする。これにより、当該スレーブ装置２０の後段のスレーブ装置２１の制御回路２５がロー側の通信線３１を介して指令信号を受信できるようになる。このようにして、図３に示されるように、最もマスタ装置１０側のスレーブ装置２０から順に全てのスレーブ装置２０〜２２のスイッチ２４をオンする。

以上により、マスタ装置１０の起動後であって各スレーブ装置２０〜２２の初期設定前に、全てのスレーブ装置２０〜２２においてロー側の通信線３１及びマスタ装置１０のダイオード素子１２を介してグランド１３に至る経路が形成される。

例えば、図３に示されるように、各スレーブ装置２０〜２２の初期設定前に、マスタ装置１０から２段目のスレーブ装置２１と３段目のスレーブ装置２２の間のハイ側の通信線３０に静電気が入ったとする。この場合、静電気は、２段目のスレーブ装置２１の出力側の第２ダイオード素子２７または３段目のスレーブ装置２２の入力側の第１ダイオード素子２６がブレークすることによりロー側の通信線３１に流れる。また、ロー側の通信線３１に流れる静電気はマスタ装置１０のダイオード素子１２がブレークすることによりグランド１３に流れる。このようにして、ハイ側の通信線３０に入った静電気を除去することができる。

一方、各スレーブ装置２０〜２２の初期設定前に、ロー側の通信線３１に静電気が入ったとする。この場合、静電気は、ロー側の通信線３１及びマスタ装置１０のダイオード素子１２を介してグランド１３に流れる。このようにして、ロー側の通信線３１に入った静電気を除去することができる。

上記のようにマスタ装置１０が各スレーブ装置２０〜２２のロー側のスイッチ２４を全てオンした後、各スレーブ装置２０〜２２の初期設定を行う。すなわち、マスタ装置１０は、当該マスタ装置１０に最も近いスレーブ装置２０から順に固有のアドレスをそれぞれ割り振る。これは、マスタ装置１０が送信部１１のうちのハイ側の信号源からアドレス設定のための差動信号を送信することで行う。これにより、最も近いスレーブ装置２０の制御回路２５が当該スレーブ装置２０のアドレス設定を行うと共にハイ側のスイッチ２３をオンする。このようにして、最もマスタ装置１０側のスレーブ装置２０〜２２から順に全てのスレーブ装置２０〜２２のアドレス設定を行う。

ここで、仮に、各スレーブ装置２０〜２２の初期設定中に通信システムに静電気が入ったとしても、上述のように既にグランド１３までの経路が確保されている。したがって、静電気はロー側の通信線３１及びダイオード素子１２を介してグランド１３に除去される。

以上説明したように、本実施形態では、各スレーブ装置２０〜２２の初期設定前に、マスタ装置１０が各スレーブ装置２０〜２２のロー側のスイッチ２４を全てオンすることが特徴となっている。これにより、電源が供給されたマスタ装置１０に対して、全てのスレーブ装置２０〜２２がロー側の通信線３１及びダイオード素子１２を介してグランド１３に接続されるので、電気的にフローティング状態のスレーブ装置２０〜２２を無くすことができる。したがって、マスタ装置１０の初期設定時において、静電気によってスレーブ装置２０〜２２が破壊されてしまうことを防止することができる。

また、静電気をグランド１３に除去する経路を確保できるので、静電気耐量を上げるためのツェナーダイオードやコンデンサ等を各スレーブ装置２０〜２２に実装する必要が無くなる。このため、各スレーブ装置２０〜２２のチップサイズが大きくならないようにすることができる。さらに、実装部品を減らせるので、コストを低減することができる。

そして、本実施形態では、一対の通信線３０、３１を接続する手段として各ダイオード素子２６、２７を採用している。これにより、差動信号等の波形の乱れを抑制することができる。

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、第１ダイオード素子２６が特許請求の範囲の「第１保護手段」に対応し、第２ダイオード素子２７が特許請求の範囲の「第２保護手段」に対応する。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、図４に示されるように、各スレーブ装置２０〜２２において、第１コンデンサ２８がスイッチ２３、２４のうち差動信号の入力側において一対の通信線３０、３１を接続している。また、第２コンデンサ２９が、スイッチ２３、２４のうち差動信号の出力側において一対の通信線３０、３１を接続している。

このように、一対の通信線３０、３１を各コンデンサ２８、２９で接続することもできる。これにより、ハイ側の通信線３０に静電気が入った場合には各コンデンサ２８、２９、ロー側の通信線３１、及びダイオード素子１２を介してグランド１３に静電気を除去することができる。また、各コンデンサ２８、２９によって静電気を吸収することもできる。

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、第１コンデンサ２８が特許請求の範囲の「第１保護手段」に対応し、第２コンデンサ２９が特許請求の範囲の「第２保護手段」に対応する。

（他の実施形態）
上記各実施形態で示された通信システムの構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、通信システムは、車両のエアバッグシステムに適用される場合に限られず、マスタ装置１０と複数のスレーブ装置２０〜２２によって構成されるシステム全般に適用できる。

また、上記各実施形態ではスレーブ装置２０〜２２は３個設けられているが、これはスレーブ装置２０〜２２の一例である。したがって、通信システムの規模や利用形態に応じて適切な数のスレーブ装置２０〜２２を用いれば良い。

１０ マスタ装置
２０〜２２ スレーブ装置
２３、２４ スイッチ
２６ 第１ダイオード素子（第１保護手段）
２７ 第２ダイオード素子（第２保護手段）
３０、３１ 一対の通信線

Claims (3)

1. マスタ装置（１０）と、前記マスタ装置（１０）に対してハイ側とロー側の一対の通信線（３０、３１）を介してデイジーチェーン接続された複数のスレーブ装置（２０〜２２）と、を備え、
   前記マスタ装置（１０）は、前記一対の通信線（３０、３１）に対して逆相で大きさが同じ差動信号を送信することにより前記複数のスレーブ装置（２０〜２２）を制御し、
   前記複数のスレーブ装置（２０〜２２）は、前記マスタ装置（１０）からの指令に応じて後段のスレーブ装置（２０〜２２）を接続または遮断するスイッチ（２３、２４）を前記一対の通信線（３０、３１）毎に有する通信システムであって、
   前記複数のスレーブ装置（２０〜２２）は、前記スイッチ（２３、２４）のうち前記差動信号の入力側において前記一対の通信線（３０、３１）を接続する第１保護手段（２６、２８）と、前記スイッチ（２３、２４）のうち前記差動信号の出力側において前記一対の通信線（３０、３１）を接続する第２保護手段（２７、２９）と、を有し、
   前記マスタ装置（１０）は、当該マスタ装置（１０）に電源が供給された起動後であって前記複数のスレーブ装置（２０〜２２）の初期設定の前に、前記複数のスレーブ装置（２０〜２２）のうちロー側のスイッチ（２４）を全てオンするようになっていることを特徴とする通信システム。
2. 前記第１保護手段及び前記第２保護手段は、ダイオード素子（２６、２７）であることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記第１保護手段及び前記第２保護手段は、コンデンサ（２８、２９）であることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。

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