JPH07505748A - 可変持続時間パルス幅変調を使用した多重配線方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 可変持続時間パルス幅変調を使用した多重配線方式発明の背景 本発明は、自動車に使用される多重配線方式に関し、特に、多重配線方式におい て持続時間が等しくない、好ましくは漸増するサブビットへ分割されたデータピ ッＩ−をフォーマット化して送信する方法および装置に関する。

多重配線方式は、自動車において、広範な付属制御器用の減少された数の配線を 介した通信およびコンピュータ通信応用に使用されている。このような方式では 、各々がデジタルデータをシリアルに送受信することができる複数の通信ノード が、撚線対なとのデータバスに接続されている。ノードは、ローカルコンピュー タ、センサー、トランスジューサ等から受信する信号を、データバスを介して送 信することができるフォーマットへ変換する。例えば、ノートはローカルコンピ ュータもしくはセンサーからのパラレルデータをシリアルデータへ変換すること ができる。逆に、データバス上に現れるシリアルデータ信号は、ノードによりノ ードか使用可能なフォーマットへ変換される。

ノードから発生されるシリアルデジタルデータは、一般的に、メツセージ開始信 号、特定受信ノートのアドレス、操作を実施するかもしくはノードの現在状態に 関する情報を運ぶメツセージデータ、およびメツセージ終了信号を逐次含むよう にフォーマット化される。各通信ノードは、適切な受信回路を起動させるメツセ ージ開始信号を検出する。しかしなから、指定された受信ノードだけが、それ自 体のアトルスを認識して、そのアドレスに続く命令データに作用する。このよう な多重配線方式の例か、ベネマ（Ｖｅｎｅｍａ）等の米国特許第３．１３５１゜ ４５４号に開示されている。

従来、通信モジュール間で情報を転送するのに、さまざまなデータ列フォーマッ トが使用されている。フォルク（Ｖｏ　Ｉ　ｋ）等に発行され誼渡された米国特 許Ｆ４，７９２，９５０号には、パルス幅変調（ＰＷＭ）されたフォーマットを 使用したデータ信号か開示されている。このＰＷＭフォーマットては、各データ ビットは同し持続時間の３つのサブビットへ分割される。例えば、２４μｓのｌ ピッ１−は８μｓの３つのサブビットにより構成される。論理ゼロ（０）データ ヒツトは、ハイ電圧レベルの最初の２つのザブビットとそれに続くロー電圧レベ ルの１つのサブビットとにより定義される。逆に、論理（１）データビットは、 １つのハイ電圧１ノベルのサブビットとそれに続く２つのロー電圧レベルのサブ ビットとにより構成される。

パラレル送信ではなくシリアルデータ送信および周知のデータ列フォーマットを 使用すれば、データバスに必要な配線数が低減されかつライントライバ、受信器 および必要な池のライン調整回路の数か低減されて、コストか低減される。残念 ながら、情報は複数のパラレル配線を介して同時に送信されるのではなく撚線対 を介して逐次送信されるため、許容データレートも低減される。データレートは さらに電磁干渉（ＥＭＩ）、システム内の容量、部品起動遅延および苛酷な自動 車環境内の他の物理的制約により制限される。

したがって、自動車応用においてシリアルデータ送信レートを高める改良型多重 配線方式およびデータ送信方法に対するニーズがある。

発明の概要 このニーズは、２つ以上の通信モジュールに接続されたデータバスを介してデー タか逐次通信される自動車に使用される本発明による方法および装置により満た される。各通信モジュールはデータバスを介して情報を送受信する。車両の運転 を表す信号が、モジュールにより受信され、データバスを介した１つ以上の他の モジュールへの送信のため符号化される。例えば、元々パラレルフォーマットで ある信号が、シリアルデジタルデータへ符号化されて、データバスを介して送信 される。シリアルデジタルデータの各ビットは不均一持続時間のサブビットへフ ォーマット化される。次に、指示されたモジュールが、情報もしくは制御の目的 で、シリアルデジタルデータを受信して復号する。

本発明の一態様によれば、少なくとも２つの通信モジュールの一方が、モジュー ルに関連する車両動作を表す信号を受信する。このモジュールは、この信号をデ ジタルデータへ符号化して、好ましくは燃線対からなるデータバスを介してシリ アルに送信する。デジタルデータは複数のビットからなり、各ビットは複数個の 不均一持続時間のサブヒツトへ分割される。デジタルデータはデータバスを介し て第２の通信モジュールへシリアルに送信され、データはそこで受信されて復号 される。

相補デジタルデータも通信モジュールにより符号化してデータバスを介して送信 することができる。相補デジタルデータも、複数の不均一持続時間のサブビット へ分割される複数ヒツトにより構成される。相補デジタルデータも受信され復号 される。好ましくは、デジタルデータおよび相補デジタルデータに含まれる各ビ ットの連続する各り゛ブピットは、漸増する持続時間を存している。ビットは、 ２４μｓのヒツト持続時間に対して、それぞれ７，８および９μｓの持続時間の 第１、第２および第３のザブビットにより構成することかできる。デジタルデー タおよび相補デジタルデータの送信レートは４１．６６７ｋｂｉｔ／秒とするこ とができる。

したがって、各データヒツトを複数の不均一持続時間のサブビットへ分割して高 しソリアルデータ送信レートて自動車内のデータバスを介してデータ通信を行う 改良型多重配線方式および方法を提供することか、本発明の特徴である。

以下の説明、添（７１図および請求の範囲から本発明のその他の特徴および利点 か明らかとなる。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明に従って作動する多重配線方式の概略ブロック図である。

第２図は、第１図の通信モジュールの概略ブロック図である。

第３Δ図は、本発明に従ってパルス幅変調された論理（１）データビットのグラ フ表示である。

ｉ３Ｂ図は、本発明に従ってパルス幅変調された論理ゼロ（０）データビットの グラフ表示である。

発明の詳細な説明 次に、本発明に従って作動する多重配線方式１００を示す第１図の概略プロ・ツ ク図を参照する。情報ハス線１０４，１０６からなる撚線対１０２かシステム１ ００のデータバスを構成し、通信ノー）”＋０８Ａ〜１０８Ｘか相互接続される 。

代表的な構成の多重配線方式＋００には、バス線１０４，１０６を介して通信を 行う２〜３２個の同し通信ノードか含まれる。

説明を容易にしかつ実施例においてすへての通ず「ノートか同じであるため、こ こでは通信ノード１０８Ａの動作についてのみ説明を行う。システム１００の通 信ノート′１０８八〜１０８Ｘは、車両全体を通じて車両動作状態および制御信 号を通ｆ３するように作動する。例えば、通信モジュール＋１４は、Ｉ１０ボー トｌ１８を介してヘッドライトスイッチ１１７に接続される。ヘッドライトスイ ッチ１１７が作動すると、通信モジュール１１４は、１１０ボーＨ１８を介して “ターンオン”もしくは“ターンオフ”信号を受信して、システム１００を含む 車両のへラドライトを制御する。通信モジュール＋１４はヘッドライト信号をシ リアルデジタルデータへ符号化する。システム１００の信頼度を高めるために、 後記するように、信号は好ましくは相補シリアルデジタルデータへも符号化され る。

代表的に、被送信データを含むメツセージには、最初のメツセージ開始コード、 適当な受信ノードか認識可能なアドレス、符号化されたデータ、およびメツセー ジ終了コードか含まれている。モジュール１１４は、デジタルデータおよび相補 デジタルデータを導体１３８を介してトライバ回路１２４の各入力端子ＩＮＡ。

ＩＮＢへ運ぶ。ドライバ回路１２４は、シリアルデータおよび相補デジタルデー タを出力端子０ＵＴＡ、０ＵＴＩよび導体１２８，１３０を介してそれぞれバス 線１０４，１０６へ送信する。バス線１０４，１０６に接続されたすべての通信 ノードが、デジタルデータおよび相補デジタルデータを受信する。しかしながら 、それ自体のアドレスを認識するノートだけか活性化され、そのノードが１１０ ボート１１８を介して受信された信号に応答してヘッドライトを適切に制御する 。

再び第１図を参照して、通信モジュール＋１４は付属スイッチや自動車センサー 等の情報源および／もしくはヘッドライトや自動車ディスプレイ等の被制御装置 へＩ１０ボーＨ１８を介して接続されている。これらすべての情報源および被制 御装置が、一般的に、スイッチ１１７で示されている。Ｉ１０ボート１１８は代 表的には複数の対応する入力信号を受信することができる複数の導体を具備する ことを理解されたい。例えば、関連するコンピュータからの信号はＩ１０ボ−ト １１８において通信モジュール１１４とインターフェイスすることができる。

システム電力は導体１２６を介して供給され、導体１３６および抵抗器１３２を 介して撚線対１０２て得られる論理ハイ電圧レベルが確定される。

通信モジュール＋１４は導体１３８上に相補出力信号を発生し、それはドライバ 回路１２４の入力端子ＩＮＡ、ＩＮＢへ通される。したがって、入力端子ＩＮＡ がハイてあれば入力端子ＩＮＢはローとなり、入力端子ＩＮＡがローてあれば入 力端子ＩＮＢはハイとなる。ドライバ回路１２４は出力端子０ＵＴＡを介したバ ス線１０４および出力端子０ＵＴＢを介したバス線１０６のスルーレート制御駆 動を行う。

入力端子ＩＮＡ上の信号のローからハイへの遷移に応答して、ドライバ回路１２ ４は、制御されたスルーレートてバス線１０４を能動的にローとする。同様に、 入力端子ＩＮＢ上で信号のハイからローへの遷移か生じると、ドライバ回路１２ ４は、制御されたスルーレートてバス線＋０６を能動的にハイとする。

また、入力端子ｒＮＡ上で信号のハイからローへの遷移か生じると、ドライバ回 路はバス線１０４を解放し、他にバス線１０４をローとするノードがなければ、 バス線１０４は次に抵抗器１３２を介して受動的にハイとされる。入力端子ＩＮ Ｂ上にローからハイへの遷移か生しると、ドライバ回路１２４はバス線１０６を 解放し、他にバス線１０６をハイとするノードかなければ、バス線１０６は抵抗 器１３４により受動的にローとされる。出力端子０ＵＴＡ、０ＵＴＢの受動的な 遷移期間中にはトライバ回路１２４はハス線１０４，１０６を駆動しないので、 受動的遷移のスルーレートは主としてシステムの容量により周知の方法で制御さ れる。

バス線１０４，１０６の状聾をこのように制御することにより、ドライバ回路１ ２４はデジタルデータどしての情報および信頼度のための相補デジタルデータを バス線１０４，１０６を介してシリアルに送信する。通信モジュール１１４はバ ス線１０４，１０６から各導体１２０，１２２を介してデジタルデータおよび相 補デジタルデータを受信する。

通信モジュール＋１４の概略ブロック図を第２図に示す。プロセッサー２１４が 車両内のさまざまなセンサーおよび信号源から信号を受信し、制御されるもしく は感知情報を必要とする車両内の装置へ信号を送信する。車両センサーおよび信 号源は車両全体にわたる温度センサー、エンジンセンサー、特殊コンピュータ等 を含むことかでき、披制ｉ卸装置は車両全体にわたる付属モータ、ソレノイド、 ディスプレイ等を含むことかできる。システム１００のノード１０８の通信モジ ュール＋１４とのこれらの信号の交換はＩ１０ボート１１８を介して行われる。

プロセッサ２１４が受信する信号は、デジタルデータおよび相補デジタルデータ へ符号化され、導体１３８を介してドライバ回路１２４の入力端子ＩＮＡ、ＩＮ Ｂヘンリアルに送信され、第１図に示すように、終局的にバス線１０４．１０６ へ送信される。

バス線１０４．１０６を介してシリアルに送信されるデジタルデータおよび相補 デジタルデータは、導体１２０，１２２を介した他の通信ノード１０８Ａ−１０ ８Ｘの通信モジュール１１４により受信される。メツセージ開始コードの検出に 応答して、受信器セレクター２１０は大アドレスを調べて、通信モジュール１１ ４を含む通信ノードがそのメツセージの指示された受信先であるかどうかを判断 する。故障検出器２１８が、例えば、メツセージに付加された巡回冗長符号（Ｃ ＲＣ）セグメントを処理するかもしくは他の周知の故障検出技術により、メツセ ージが正しく受信されているかどうかを判断する。

通信モジュール！１４か指示された通信ノード内に含まれておれば、受信器セレ クター２１０は、故障検出器２１８によって正当なメツセージの受信か確認され ると、受信データをデータ復号器２１２へ接続する。データ復号器２１２は受信 データを復号してプロセッサー２１４へ送り、そこで命令が解釈され、受信情報 や制御命令かＩ１０ボート１１８を介して送出される。自動車応用における相補 データを使用した通信モジュールの設計および動作は周知であり、例えば、フす ルク（Ｖｏｌｋ）等に発行され誼渡された米国特許第４，７９２．９５０号に記 載されている。

前記したように、デジタルデータおよび相補デジタルデータは、代表的には、メ ツセージ開始コード、識別された通信ノードが認識可能なアドレス、デジタルデ ータおよび相補データ、およびメツセージ終了コードからなるメツセージ内に組 み込まれている。メツセージデータは複数ビットからなり、各ビットは複数のサ ブビットへ分割される。ビットをサブビットへ分割することは従来の周知のタイ ミングもしくはクロック技術により容易に行うことかできる。

第３Ａ図は、本発明に従った３つのザブピッ１−ＴＩ、Ｔ２．Ｔ３からなるパル ス幅変調（ＰＷＭ）論理（１）ピッ］・を示す。論理（１）ビットはハイ論理レ ベルのＦｌのサブビットＴＩとロー論理レベルの第２および第３のサブビットＴ ２゜Ｔ３とを有している。同様に、第３Ｂ図は、３つのサブヒントＴＩ、　Ｔ２ ．　Ｔ３に分割されたＰＷＭ論理ゼロ（０）ビットを示し、サブビットＴＩ、Ｔ ２はハイ論理レベルてあり、サブピッ１−Ｔ３はロー論理レベルである。本発明 の実施例では、サブビットＴＩ、Ｔ２．Ｔ３の持続時間の合計は２４μｓである 。

サブビットＴ３の持続時間を大きくすると、論理ゼロ（０）ビットの受動エツジ の検出は一層信頼度の高いものとなる。受動エツジは、システム容量によって決 まる時間にわたって減少する。したかって、サブビットＴ３の持続時間を大きく すると、信号を受信する通信モジュール１１４か検出するのに十分なレベルまで 受動エツジを低減するための時間か余計に得られる。このようにしてシステムの 信頼度を維持しながらデータビットレートを高めることかできる。さらに、サブ ビットＴ３の持続時間か増大することにより、部品の活性化遅延を補償する時間 か付加され、データ送信レートの高いシステムにおけるＥＭＩおよび固有容量の 影響か低減される。

好ましくは、連続する各サブビットＴ１．Ｔ２．Ｔ３は、先行するサブビットよ りも持続時間か長い。例えば、サブビットＴＩは７μｓとすることができ、サブ ビットＴ２は８μｓとすることができ、サブビットＴ３は９μｓとすることがで きる。開示したパルス幅タイミング技術によりデータバス上の３２個のノードま で４１．６６７ｋｂｉｔ／秒のデータ転送レートが得られた。したかって、本発 明により、データ転送レートを高めることかできるパルス幅変調ビット符号化方 式か得られる。

本発明の多重配線方式によりパルス幅変調されたデータを通信する方法および装 置について詳細に説明してきたか、その実施例を参照すれば、請求の範囲に明記 された発明の範囲を逸脱することなく修正および変更が可能である。

Ｆ７７ｆ；Ｔ　／　＋０２ 補正書の写しく翻訳文）提出書（曲法組８４条）８）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも第１および第２の通信ノードに接続されたデータバスを介してシ リアルにデータを通信する方法であって、前記第１の通信ノードに関連する動作 を表す信号を前記第１の通信ノードにおいて受信するステップと、 各々が複数の不均一持続時間のサブビットからなる複数のビットにより構成され るデジタルデータとして前記信号を符号化して前記データバスを介して送信する ステップと、 前記デジタルデータを前記データバスを介してシリアルに送信するステップと、 前記デジタルデータを前記箪２の通信ノードにおいて受信するステップと、前記 デジタルデータを復号するステップと、を含むシリアルデータ通信方法。 ２．第１項記載のシリアルデータ通信方法であって、前記デジタルデータの前記 各ビットの前記複数のサブビットの連続する各サブビットの持続時間を漸増させ るステップをさらに含むシリアルデータ通信方法。 ３．第２項記載のシリアルデータ通信方法であって、前記デジタルデータの前記 各ビットが２４μＳの持続時間を有しかつ３つのサブビットからなっており、前 記複数のサブビットの連続する各サブビットの持続時間を漸増させるステップは 、 名第１のサブビットを７μＳに等しくするステップと、各第２のサブビットを８ μＳに等しくするステップと、各第３のサブビットを９μＳに等しくするステッ プと、を含む、シリアルデータ通信方法。 ４．第３項記載のシリアルデータ通信方法であって、前記デジタルデータの送信 ステップは４１．６６７ｋｂｉｔ／秒の周波数で行われるシリアルデータ通信方 法。 ５．第１項記載のシリアルデータ通信方法であって、前記デジタルデータの補数 であり各々が複数の不均一持続時間のサブビットからなる複数ビットにより構成 される相補デジタルデータを符号化して前記データバスを介して送信するステッ プと、 前記相補デジタルデータを前記デジタルデータバスを介してシリアルに送信する ステップと、 前記相補データを前記節２の通信ノードにおいて受信するステップと、前記相補 デジタルチータを復号するステップと、をさらに含むシリアルデータ通信方法。 ６．第５項記載のシリアルデータ通信方法であって、前記デジタルデータおよび 前記相補デジタルデータの前記各ビットの前記複数のサブビットの連続する各サ ブビットの持続時間を漸増させるステップをさらに含むシリアルデータ通信方法 。 ７．第６項記載のシリアルデータ通信方法であって、前記デジタルデータおよび 前記相補デジタルデータの前記各ビットは２４μＳの持続時間を有しかつ３つの サブビットからなり、前記複数のサブビットの連続する各サブビットの持続時間 を漸増させるステップは、 各第１のサブビットを７μＳに等しくするステップと、各第２のサブビットを８ μＳに等しくスルステップと、名第３のサブビットを９μＳに等しくするステッ プと、を含む、シリアルデータ通信方法。 ８．第７項記載のシリアルデータ通信方法であって、前記デジタルデータを送信 するステップおよひ前記相補デジタルデータを送信するステップは４１．６６７ ｋｂｉｔ／秒の周波数で実施される、シリアルデータ通信方法。 ９．自動車に張り巡らされた撚線対を介したシリアルデータ通信方法であって、 前記撚線対は複数の通信ノードに接続されており、該方法は、前記自動車の状態 を表す信号を前記複数の通信ノードの一つにおいて受信するステップと、 前記複数の通信ノードの一つにおける前記信号を、各々がそれぞれ７，８および ９μＳの持続時間を存する第１、第２および第３のサブビットを含む複数ビット からなるデジタルデータヘ符号化するステップと、前記デジタルデータを前記撚 線対を介して送信するステップと、前記複数の通信ノードの残りのノードにおい て前記デジタルデータを受信するステップと、 前記デジタルデータを復号するステップと、を含む、シリアルデータ通信方法。 １０．自動車用の多重配線方式であって、複数の通信ノードと、 前記複数の通信ノードを相互接続してシリアルデータ通信を行うデータバスと、 を具備し、 前記各通信ノードか、 前記自動車の状態を表す信号を受信する第１の受信器手段と、各々が複数の不均 一持続時間のサブビットからなる複数のピットにより構成されるデジタルデータ ヘ前記信号を符号化する符号器手段と、前記デジタルチークを前記データバスを 介して送信する送信器手段と、前記複数の通信ノードの残りの通信ノードからデ ジタルデータを受信する第２の受信器手段と、 前記デジタルデータを復号する復号器手段と、を具備する、多重配線方式。 ｌｌ．第１０項記載の自動車用の多重配線方式であって、前記符号器手段はさら に相補デジタルデータを符号化して前記データバスを介して送信し、前記相補デ ジタルデータは前記デジタルデータの補数であって各々が複数の不均一持続時間 のサブビットからなる複数のピットにより構成されており、前記送信器手段はさ らに前記相補デジタルデータを前記データバスを介して送信する、多重配線方式 。 １２．第１１項記載の自動車用の多重配線方式であって、前記復号器手段はさら に前記符号化された相補デジタルデータを復号する、多重配線方式。 １３．第１２項記載の自動車用の多重配線方式であって、前記複数ビットの各々 が７μＳの持続時間の第１のサブビットと、８μＳの持続時間の第２のサブピッ トと、９μＳの持続時間の第３のサブビットからなる、多重配線方式。 １４．第１３項記載の多重配線方式であって、前記データバスが撚線対である、 多重配線方式。 １５．第１４項記載の自動車用の多重配線方式であって、前記デジタルデータお よび前記相補デジタルデータが４１．６６７ｋｂｉｔ／秒で送信される、多重配 線方式。