JPH06205018A - シリアル多重通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】エラー再送信を高速化し待ち時間を必要以上に
長くしないこと。 【構成】伝送遅延時間が１ビット周期に比べて短いベー
スバンドシリアル多重通信システムにおいて、シリアル
データを順次入力する入力シフトレジスタＤと、出力デ
ータレジスタＨに格納されている送信データを順次通信
路に出力する出力シフトレジスタＧと、通信路の状態を
監視し通信路が空状態か否かを判定するモニタ回路Ｃ
と、通信路が使用状態から空状態に変化する毎に、その
変化時刻からノード毎に可変的に設定される所定の通信
待ち時間を計測し、その間の送信を禁止する待ち時間制
御回路Ｉと、送信要求が発生した場合には、待ち時間制
御回路による計測が所定の通信待ち時間の経過を示し、
且つ、その経過時においてモニタ回路により通信路の状
態が空状態と判定された時にのみ、出力シフトレジスタ
の送信データを順次通信路に出力する制御回路Ｋとを設
けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、データの１ビットの周
期に比べて伝送遅延時間が無視できるような通信距離が
短いシステムにおいて、複数のノードから自由に通信の
できるシリアル多重通信システムに関する。

【０００２】

【従来技術】近年、自動車においてエレクトロニクスシ
ステムが多用されてきている。これにともない、ワイヤ
ハーネスの増加は著しく、ハーネス削減のためにシリア
ルデータをベースバンドで伝送するシリアル多重通信が
重要になってきている。

【０００３】このシリアル多重通信システムでは、バス
状通信路を持ち、通信路が空き状態か否かを常時モニタ
し、空き状態を確認すると送信データを通信路に出力す
るＣＳＭＡ／ＣＤ( Carrier Sense Multiple Accoss /C
ollision Detection) 方式がとられている。また、自動
車のように通信距離が短く、ビット周期に比べ伝送遅延
時間が無視できる通信システムではバスの同時性から各
ノードは同時にバス上のデータを読み出すことができる
ため、下記のようにバスのコンテンションを行ってい
る。

【０００４】２つ以上のノードから同時に送信が開始さ
れ、データビット（“１”，“０”）が衝突した場合
に、必ず一方のデータビット（“１”又は“０”）とな
る方式をとり、送信ノードでは送信データとバス上デー
タを比較し、送信データとバス上データが一致している
場合には、送信継続が可能となる。バスコンテンション
フィールドのデータを送信し終わった時点まで送信継続
ができたノードが送信権を有することになり、続けてデ
ータ送信を行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】バス状通信路のコンテ
ンションではコンテンションフィールドの優先順位のよ
り高いデータが送信権を持つため、優先順位の高いデー
タが続くと、優先順位がより低いデータはずっと送信が
できなくなる。コンテンションフィールドのビット構成
上、全てのノードに対して全て異なる優先順位が割り振
られ、どの２つのノードも同一の優先順位をとることは
ありえない。従って、ほぼ同じ緊急度でも優先順位が必
ず異なることになり、通信が混雑している場合には、ず
っと早くから送信要求を出している送信データが、後か
ら送信要求を出した少しでも優先順位の高い送信データ
を待たなければならない。このため、Latency （送信要
求発生から実際に送信完了までの時間）が非常に大きく
なる場合があり問題となる。

【０００６】本発明は上記課題を解決するために成され
たものであり、その目的は、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式のシリ
アル多重通信システムにおいて、たまたま送信優先順位
が低く設定された送信データでも送信待ち時間が必要以
上に長くならないようにするとともに、通信エラーに対
する再送処理を高速化することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の発明の構成は、複数のノードを接続し、データの伝送
されるバス状通信路と、通信路に対してデータの出力及
び入力を行う通信制御回路とから成り、伝送遅延時間が
１ビット周期に比べ短く、通信制御回路は通信路を常時
監視し、送信する必要が生じた時に通信路が空いている
のを確認して通信を開始するＣＳＭＡ／ＣＤ( Carrier
Sense Multiple Accoss /Collision Detection) 方式で
のシリアル多重通信システムにおいて、通信制御回路
に、通信路の状態を監視し、通信路が空状態か否かを判
定するモニタ回路と、通信路上のシリアルデータを順次
入力する入力シフトレジスタと、入力シフトレジスタに
入力された受信データを格納する入力データレジスタ
と、通信路に出力する送信データを格納する出力データ
レジスタと、出力データレジスタに格納されている送信
データを順次通信路に出力する出力シフトレジスタと、
通信路が使用状態から空状態に変化する毎に、その変化
時刻から前記ノード毎に可変的に設定される所定の通信
待ち時間を計測し、その間の送信を禁止する待ち時間制
御回路と、送信要求が発生した場合には、待ち時間制御
回路による計測が所定の通信待ち時間の経過を示し、且
つ、その経過時においてモニタ回路により通信路の状態
が空状態と判定された時にのみ、出力シフトレジスタの
送信データを順次通信路に出力する制御回路とを設けた
ことを特徴とする。

【０００８】又、請求項２の発明は、通信待ち時間の可
変的な設定に特徴を有するものであり、計測される所定
の通信待ち時間には、初期値として所定の第１の時間が
設定され、通信エラーに対する再送信に対しては前記第
１の時間よりも短い第２の時間が設定され、データ通信
が正常終了した場合には第１の時間よりも長い第３の時
間が設定され、所定条件の成立後に第３の時間に代えて
初期値の第１の時間が再設定されることを特徴とする。

【０００９】又、請求項３の発明は、通信路が前記第３
の時間だけ空状態を継続した時に、第３の時間に代えて
初期値の第１の時間が設定されることを特徴とする。

【００１０】

【作用】請求項１に記載の発明では、モニタ回路により
通信路が空状態か否かが判定され、待ち時間制御回路に
より通信路が使用状態から空状態に変化する毎に、その
変化時刻からノード毎に可変的に設定される所定の通信
待ち時間が計測され、その間の送信は禁止される。従っ
て、各ノードにおいて送信要求が発生した場合には、通
信路が空状態であることが確認されても、必ずしも直ぐ
にデータ送信を行うわけではなく、通信路が空状態にな
ってから各ノード毎に優先順位や送信状況等に応じて決
定された所定の通信待ち時間だけ待機した後になお通信
路が空状態である場合にのみ、初めて送信が許可され
る。

【００１１】又、請求項２に記載の発明は、各ノード毎
に可変的に設定される通信待ち時間の設定方法に特徴を
有する。各ノードにおいて、通信待ち時間の初期値とし
て第１の時間が設定されている。従って、システムリセ
ット等の後に初めてデータを送信する場合には、通信路
が空状態になってから所定の第１の時間だけ待機した後
に、なお通信路が空状態であればデータの送信が可能と
なる。又、データの送信にエラーが発生すれば、通信待
ち時間には第１の時間よりも短い第２の時間が設定さ
れ、正常終了すれば、通信待ち時間には第１の時間より
も長い第３の時間が設定される。よって、真先に、通信
エラー時のデータの再送信が可能となる。又、通信エラ
ーが発生しなければ、最初のデータの送信要求が出され
たノードと最初でないデータの送信要求が出されたノー
ドとが競合した場合には、通信待ち時間の短い第１の時
間の設定されている最初のデータの送信要求が出されて
いるノードの送信が許可される。このようにして、一度
もデータを送信していないノードの送信が優先される。
その後、所定条件が満たされた時には、第３の時間に代
えて初期値の第１の時間が再設定されることになる。こ
の所定条件には、請求項３に記載の条件の他、通信待ち
時間が第１の時間に設定されているノードの数が所定値
より少なくなった時、第３の時間による通信待ち時間で
送信される送信頻度が所定値よりも大きくなった場合等
である。

【００１２】又、請求項３に記載の発明は、通信路が継
続して第３の時間だけ空状態となった場合には、その時
までに通信待ち時間として第１の時間の設定されている
ノードからの送信要求は発生していないことを意味する
ので、第３の時間の設定されているノードの通信待ち時
間は初期値の第１の時間に戻される。この繰り返しによ
り、送信エラー発生時の再送信が最優先され、次に、第
１の時間に再設定された後一度もデータを送信していな
いノードの送信が優先される。

【００１３】

【発明の効果】このようにして、待ち時間制御回路と制
御回路とを設けたので、通信路が空状態になってからの
送信までの待ち時間を各ノード毎に可変的に設定するこ
とで、１つのノードにおいて継続して送信要求が発生し
た場合に通信路がそのノードの送信だけで占有され、他
のノードが送信できなくなるということが防止される。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図１は本システムの全体構成を示している。本
システムは複数のノード間のデータ通信であって、各ノ
ードを構成する通信制御回路Ａ₁ 〜Ａ_n と各ノード間の
データ通信を行うバス状の通信路Ｂとからなる。

【００１５】図２は通信制御回路Ａの構成をブロックダ
イヤグラムで示したものである。通信制御回路Ａ₁ 〜Ａ
_n は通信路Ｂを常時モニタし、通信路Ｂが空いているか
否かを判定するモニタ回路Ｃと、通信路Ｂ上のシリアル
データを読み出す入力シフトレジスタＤと、入力シフト
レジスタＤに読み出した受信データを格納する入力デー
タレジスタＥと、送信データと通信路Ｂ上のデータとを
比較し衝突しているかどうかを判定しかつ通信エラーを
検出する衝突検出・通信エラー検出回路Ｆと、通信路Ｂ
にシリアルデータを送出する出力シフトレジスタＧと、
出力シフトレジスタＧから送信する送信データを格納す
る出力データレジスタＨと、通信待ち時間を制御する待
ち時間制御回路Ｉと、外部との入出力を処理する入出力
処理回路Ｊと、各構成回路間のデータ入出力を制御する
制御回路Ｋから成る。

【００１６】通信路Ｂは図示しない抵抗を介して正電源
にプルアップされており、出力シフトレジスタＧの出力
段トランジスタはオープンコレクタ構成であり、このコ
レクタに通信路Ｂが接続されている。従って、通信路Ｂ
にデータが存在しない場合に通信路Ｂの信号レベルはＨ
レベルになっている。従って、前の通信が完了した後通
信路Ｂが連続してＨレベルの時には、モニタ回路Ｃによ
り通信路Ｂが空状態と判定される。

【００１７】入力シフトレジスタＤは制御回路Ｋから出
力される同期信号に同期して、通信路Ｂ上の信号レベル
を検出して１ビットづつ順次入力している。図３に示す
１データフレームのデータ入力が完了し、通信エラーが
なかった場合には入力シフトレジスタＤの値は入力デー
タレジスタＥに取り込まれる。そして、必要に応じて制
御回路Ｋを介して入出力処理回路Ｊから外部に出力され
る。

【００１８】図３に示す通信データフレームにおいて、
ＳＯＭはデータフレームの先頭を示すフィールドであ
る。コンテンションフィールドはデータフレームの優先
順位を示すフィールドでバス競合が起きた時のバス専有
権を決めるのに使用されるフィールドであり、合わせて
送信ノードアドレス、受信ノードアドレス、データ識別
データ等のデータに付随する制御信号を示すフィールド
である。データは送信すべき実質的情報を含むデータの
フィールドである。誤り制御データフィールドは、ＣＲ
Ｃ(Cyclic Redundancy Check) 、パリティチェック等の
通信誤り検出信号、通信のハンドシェーク用応答信号等
の誤り制御用のフィールドである。ＥＯＭはデータフレ
ームの最後を示すフィールドである。

【００１９】通信制御回路Ａ₁ において送信要求が発生
すると、通信制御回路Ａ₁ では、送信すべき出力データ
レジスタＨ内のデータが出力シフトレジスタＧに出力さ
れる。モニタ回路Ｃから通信路Ｂが空状態であることを
示す信号が制御回路Ｋに出力され、かつ待ち時間制御回
路Ｉから所定の通信待ち時間経過信号が出力されている
と、制御回路Ｋから同期信号が出力シフトレジスタＧに
出力され、出力シフトレジスタＧからデータフレームが
１ビットづつ通信路Ｂに出力される。

【００２０】この時入力シフトレジスタＤには通信路Ｂ
の信号レベルが制御回路Ｋから出される同期信号に同期
して入力され、この入力データと送信データは１ビット
毎に衝突検出・通信エラー検出回路Ｆにて比較され、不
一致の場合には衝突が起きたとして、ただちに送信を停
止するための衝突検出信号を制御回路Ｋに出力する。

【００２１】図４は待ち時間制御回路Ｉでの待ち時間設
定値の例を示すものである。通信エラー発生時の再送の
場合には直ちに再送できるよう通信待ち時間を第２の時
間である１データビット時間とする。そして、各ノード
でのリセット後の通信待ち時間を初期値としての第１の
時間である２データビット時間とする。また、各ノード
で一度データの送信が正常に終了した場合には、通信待
ち時間は第３の時間としての３データビット時間とす
る。このように設定すれば通信エラーによる再送時には
必ず続けてデータ送信が可能となる。又、一度、データ
を送信したノードは通信待ち時間が初期値の第１の時間
からより長い第３の時間に設定されるので、データを続
けて送信するノードよりは、リセット後未だ一度もデー
タを送信していないノードの送信要求が優先される。そ
して、所定条件が成立した時には、第３の時間は、初期
値の第１の時間に再設定（リセット）され、システムは
初期状態に戻る。この所定条件としては、本実施例で
は、通信路が第３の時間だけ空状態を継続することが採
用されている。

【００２２】図５は待ち時間制御回路の構成例を示すも
ので、図４の場合と同じ通信待ち時間設定値を３種類に
分けることを可能にするものである。モニタ回路Ｃから
出力された通信路Ｂがビジー状態から空状態に変化した
ことを示す状態遷移信号ｓ６はカウンタ回路Ｌに入力し
ており、この信号ｓ６によりカウンタ回路Ｌは、計数を
開始する。又、モニタ回路Ｃから出力されたバス空状態
信号ｓ１は、制御回路Ｋを介して、AND ゲートＯの一方
の端子に入力している。又、AND ゲートＯの他方の端子
には、制御回路Ｋから１データビット周期のクロックｓ
２が入力している。カウンタ回路Ｌは、このAND ゲート
Ｏの出力するクロックｓ２を入力して、このクロックを
計数することにより、通信路Ｂがビジー状態から空状態
に変化した後の経過時間が測定される。

【００２３】デコーダ回路Ｍはカウンタ回路Ｌの値が上
記の３つの設定値、即ち、第１の時間、第２の時間、第
３の時間と、それぞれ、一致した時に一致信号ｓ３１，
ｓ３２，ｓ３３をＭＵＸ．Ｎに出力する回路である。Ｍ
ＵＸ．Ｎは制御回路Ｋから出力されるモード指令信号ｓ
６、即ち、通信エラー後の再送信処理か、リセット後の
最初のデータ送信か、リセット後の最初でないデータ送
信かを示す信号と、一致信号ｓ３１，ｓ３２，ｓ３３を
入力している。そして、ＭＵＸ．Ｎは、モード指令信号
ｓ６に応じて、３本の一致信号ｓ３１，ｓ３２，ｓ３３
の中からどの一致信号を通信待ち時間経過信号ｓ４とす
るかを選択する。待ち時間経過信号ｓ４は、ORゲートＰ
に入力してORゲートＰの出力によりカウンタ回路Ｌをリ
セットし、計数を停止させるとともに、制御回路Ｋに出
力される。

【００２４】又、第３の時間の設定値を第１の時間に再
設定するための所定条件として、第３の時間だけ通信路
Ｂの空状態が継続した時とする場合、デコーダＭの出力
する第３の時間と一致したことを示す一致信号ｓ３３を
所定条件判定信号ｓ５として用いる。この所定条件判定
信号ｓ５は制御回路Ｋに入力して、制御回路Ｋはこの信
号ｓ５を入力した時には、モード指令信号ｓ６をリッセ
ト後の最初のデータ送信を示す信号とする。又、所定条
件判定信号ｓ５はORゲートＰにも入力しており、ORゲー
トＰの出力信号によりカウンタ回路Ｌはリセットされ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体的な実施例に係るシリアル多重通
信システムの構成を示した構成図。

【図２】上記実施例のシステムにおける通信制御回路の
構成を示したブロック図。

【図３】上記実施例のシステムにおけるデータフレーム
の構造を示した構造図。

【図４】通信待ち時間の設定例を示した説明図。

【図５】待ち時間制御回路の構成を示した回路図。

【符号の説明】

Ａ₁ 〜Ａ_n …通信制御回路 Ｂ…通信路 Ｃ…モニタ回路 Ｄ…入力シフトレジスタ Ｅ…入力データレジスタ Ｇ…出力シフトレジスタ Ｈ…出力データレジスタ Ｉ…待ち時間制御回路 Ｋ…制御回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のノードを接続し、データの伝送さ
   れるバス状通信路と、前記通信路に対してデータの出力
   及び入力を行う通信制御回路とから成り、伝送遅延時間
   が１ビット周期に比べ短く、前記通信制御回路は前記通
   信路を常時監視し、送信する必要が生じた時に通信路が
   空いているのを確認して通信を開始するＣＳＭＡ／ＣＤ
   方式でのシリアル多重通信システムにおいて、 前記通信制御回路は、 前記通信路の状態を監視し、通信路が空状態か否かを判
   定するモニタ回路と、 前記通信路上のシリアルデータを順次入力する入力シフ
   トレジスタと、 前記入力シフトレジスタに入力された受信データを格納
   する入力データレジスタと、 前記通信路に出力する送信データを格納する出力データ
   レジスタと、 前記出力データレジスタに格納されている送信データを
   順次前記通信路に出力する出力シフトレジスタと、 前記通信路が使用状態から空状態に変化する毎に、その
   変化時刻から前記ノード毎に可変的に設定される所定の
   通信待ち時間を計測し、その間の送信を禁止する待ち時
   間制御回路と、 送信要求が発生した場合には、前記待ち時間制御回路に
   よる計測が前記所定の通信待ち時間の経過を示し、且
   つ、その経過時において前記モニタ回路により通信路の
   状態が空状態と判定された時にのみ、前記出力シフトレ
   ジスタの送信データを順次前記通信路に出力する制御回
   路とを有するシリアル多重通信システム。
2. 【請求項２】 前記待ち時間制御回路において、計測さ
   れる前記所定の通信待ち時間には、初期値として所定の
   第１の時間が設定され、通信エラーに対する再送信に対
   しては前記第１の時間よりも短い第２の時間が設定さ
   れ、データ通信が正常終了した場合には前記第１の時間
   よりも長い第３の時間が設定され、所定条件の成立後に
   前記第３の時間に代えて初期値の前記第１の時間が再設
   定されることを特徴とする請求項１に記載のシリアル多
   重通信システム。
3. 【請求項３】前記所定条件は、通信路が前記第３の時間
   だけ空状態を継続したことであることを特徴とする請求
   項２に記載のシリアル多重通信システム。