JPH0851413A - データ通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、特に無信号区間においてノイズが
発生した場合に、他の送信が阻害されることがないよう
にした、マスタースレーブ構成のデータ通信装置を提供
することを目的とする。 【構成】１つの親局に対して複数の子局が伝送路13を介
して接続され、親局からＳＯＦ、複数の基本デーブロッ
ク、ＥＤ、ＡＣＫおよびＮＣＫ領域、さらにＥＯＦから
なる所定のフォーマットの信号が送信される。子局12に
はフォーマット確認回路22、他のエラー確認回路23、24
が設けられ、これら確認回路22〜24からのＨ信号でアン
ド回路26、アンド回路27のゲートが開かれ、タイミング
信号発生回路25からのＡＫＣが送信される。フォーマッ
ト確認回路22の出力がＨであってアンド回路26からＬ出
力が得られた状態で、アンド回路28からＮＣＫが送信さ
れ、フォーマットが異常とされたときには、ＡＣＫ、Ｎ
ＣＫ共に送信されない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば自動車等の車
両内に装備される各種アクチュエータの駆動指令、セン
サ信号やスイッチ情報等の情報を、中央の制御ユニット
からなる親局と、各駆動装置やセンサさらにスイッチ等
にそれぞれ対応して設定される複数の子局との間で送受
信する、マスタースレーブ構成の多重通信装置に係るも
のであり、特に送信部と受信部との送信信号の送受が効
率的に行われるようにするデータ通信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】データの送受信システムにおいて、送信
機から受信機に向けてデータを送信する場合、送信機側
において、この送信機から送信された各送信データに対
する受信機からの応答を受けつつ、データの授受を実行
させるようにした通信手段が知られている。この場合、
受信機側において送信機からのデータ信号の受信を確認
して、送信機に向けて所定の応答を伝送するものである
が、この様な応答の手段としては、例えば特開昭６０−
２３６３３７号に開示されたデータ通信方法が知られて
いる。すなわち、このデータ通信方法においては、送信
データの最後の部分に応答用の領域を設定し、この応答
領域を利用して肯定応答（ＡＣＫ）または否定応答（Ｎ
ＣＫ）を受信機側から送信機側に返送するようにしてい
る。

【０００３】また、ドイツ国のボッシュ社が提案してＣ
ＡＮ(Controller Area Network) にあっては、送信機側
から受信機側に伝送されるデータ信号においてエラーが
発生した場合に、受信機側においてエラー時専用のフレ
ームを送信機側に伝送するようにしている。

【０００４】そして、上記特開昭６０−２３６３３７号
のデータ通信方法において否定応答を発生し、またＣＡ
Ｎにおいてエラーフレームの発生する条件は、受信側に
おいて受信したデータ信号にエラーを検出した場合であ
る。例えば、ＣＡＮにおいてはビットエラー、スタフエ
ラー、ＣＲＣエラー、フォームエラー、ＡＣＫエラー等
の内、１つ以上が発生した場合にエラーフレームを送信
する。

【０００５】しかし、この様な受信機側において検出さ
れるエラーは、ノイズによって容易に発生するもので、
例えばデータの送信中にノイズが発生して否定応答やエ
ラーフレームを送信する場合にあっては、そのデータフ
レームが破壊されるだけであって、他の通信に対する影
響は少ない。しかし、一般にアイドルと称される無信号
期間中にノイズが発生し、このノイズが受信機において
受信された場合に、このノイズをフレームの先頭と誤認
識することがある。ノイズをフレームの先頭と誤認識し
た場合には、必ず否定応答またはエラーフレームの返送
が行われるようになり、そのノイズの発生後に１フレー
ム長の時間以上の間は、他の送信機からのデータ送信が
禁止される。もし他の送信機において信号を伝送路に送
信したとしても、否定応答またはエラーフレームの存在
によって、その送信データが破壊されるようになり、伝
送効率に対して著しい悪化をまねく。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、特に無信号期間中において
ノイズが発生したような場合において、他の送信機から
の送信を阻害するようなことがなく、伝送路が効率的に
利用できるようにして、例えばノイズの発生の率の高い
車両内おいて、マスタースレーブ構成の多重通信ネット
ワークが効果的に構成できるようにしたデータ通信装置
を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係るデータ通
信装置は、送信手段において定められたフォーマットの
送信信号を伝送路に送出し、受信手段において送信手段
からの送信信号を受信するようにした通信ネットワーク
において、伝送路を伝送された送信信号のフォーマット
を確認するフォーマット確認手段と、同じく伝送路を伝
送された送信信号から信号エラーを検出するエラー確認
手段と、前記フォーマット確認手段でフォーマットが正
常と確認され、且つ前記エラー確認手段でエラー発生が
確認されない状態で肯定応答を前記伝送路に送出する肯
定応答送出手段と、前記フォーマット確認手段でフォー
マットが正常と確認され、且つ前記エラー確認手段でエ
ラー発生が確認された状態で否定応答を前記伝送路に送
出する否定応答送出手段とを含み構成され、フォーマッ
ト確認手段でフォーマットの異常が確認されたときに
は、前記肯定応答および否定応答のいずれも送出されな
いようにしている。

【０００８】

【作用】例えば、車両内において発生するノイズの多く
は、サージ等のパルス性のものであり、したがって伝送
されるデータフレームの送信期間中において発生し続け
ることは少ない。この点に着目して受信手段側における
エラー検出時に、受信したメッセージが送信手段から送
信されたものか、ノイズによって誤認識されたものであ
るかを判別する。そして、受信フォーマットに異常が存
在しないと判断された状態でエラーが検出されたとき
に、否定応答を発生し、受信フォーマットが正常であっ
てノイズによる誤認識と判定されたときに、肯定応答も
否定応答も行わず、他のメッセージの破壊が行われない
ようにして、伝送効率が確保されるようにしている。

【０００９】車両内において頻繁に発生するノイズは、
点火ノイズ、モータやソレノイド等が発生するフライバ
ックパルス等によるもので、散発的に発生することが多
い。したがって、メッセージ送信中にノイズが発生した
場合と、送信中にノイズが発した場合との伝送路上にお
ける大きな相違点は、定められたフレームフォーマット
に近いものが伝送されたか否かである。このため、受信
手段で受信された信号において、フォーマットの特徴的
な部分、例えばＳＯＦ(Start Of Frame)、ＥＯＤ(End O
f Data) 、メッセージ長（ＳＯＦからＥＯＤまでの長
さ）、およびビット同期をとるための符号が、所定の波
形形状をしているか否かの判断によって、伝送されたフ
ォーマットが正常であるか否かを識別できるもので、こ
の識別がフォーマット確認手段によって行われる。

【００１０】受信手段からの否定応答が他のメッセージ
を破壊するのは、主に無送信中に発生したノイズにより
送信開始を誤認識してときで、このため受信手段におい
てフォーマット確認手段が無送信時のノイズ発生と認識
したときには否定応答を送信しないようにしている。こ
の様にエラーが発生したならば必ず否定応答を返送する
のではなく、少なくともフォーマットの主だった形状が
正常と認識されたときにおいてのみ否定応答を返送する
ことにより、ノイズの多い環境下においても伝送効率の
悪化が効果的に抑制できる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図１は、例えば車両に搭載される通信ネット
ワークの構成を示すもので、中央の電子制御ユニット等
に対応して設定される１つの親局11と、モータやソレノ
イド、さらにセンサやスイッチ等の負荷要素それぞれに
対応して設定される複数の子局121 、122 、…とを備
え、親局11と各子局121 、122 、…それぞれとは、共通
の伝送路13によって接続されて、マスター（親局）スレ
ーブ（子局）構成のネットワークを構成している。

【００１２】親局11は、プロトコル制御部111 と受信部
112 と送信部113 とを備えているもので、プロトコル制
御部111 は水晶振動クロック源とした、例えばマイクロ
プロセッサによって構成される。また、受信部112 は伝
送路13の電位を、抵抗Ｒ1 およびＲ2 で分圧した基準電
圧と比較するコンパレータＣo1によって構成され、送信
部113 はトランジスタを用いてスリーステート出力可能
なドライバによって構成される。

【００１３】子局121 、122 、…は、例えば子局121 で
代表して示すように、通信データの入出力ポートを持つ
プロトコル制御部1211と、伝送路13の電位と抵抗Ｒ2 お
よびＲ4 で分圧した基準電位と比較するコンパレータＣ
o2によって構成される受信部1212と、通信出力用トラン
ジスタ1213を含み構成され、プロトコル制御部1211から
の出力で制御されるトランジスタ1214によって、外部ア
クチュエータ141 である負荷要素を駆動する。また、セ
ンサまたはスイッチ142 等の負荷要素からの検出情報は
プロトコル制御部1211に入力され、送信データが作成さ
れて通信用トランジスタ1213を制御する。

【００１４】その他の子局122 、…は、この子局121 と
同様に構成されるものであるが、それぞれアクチュエー
タ、センサ、スイッチ等の特有の負荷要素が接続され、
これらの負荷要素が各子局からの指令によって駆動さ
れ、またセンサやスイッチ等からの情報がそれぞれ対応
する子局に入力されるようになっている。

【００１５】図２は子局12(121、122 、…) の構成をさ
らに詳細に示したもので、コンパーレータＣo1からの出
力の供給される受信回路21は、主にシフトレジスタによ
って構成されて、エラーが存在しない場合においてのみ
受信データをバッファに取り込み、外部のアクチュエー
タ141 等を駆動するトランジスタ1214等に信号を出力す
る。コンパレータＣo1からの出力信号は、さらにフォー
マットエラーを検出するフォーマット確認回路22、エラ
ーチェックコード確認回路23、ビットエラー確認回路2
4、さらにタイミング信号発生回路25に供給される。

【００１６】ここで、エラーチェックコード確認回路23
は受信データの化けの発生を確認している。また、ビッ
トエラー確認回路24は受信データが決められた符号形状
を確認しているか、あるいは各ビット長が決められた長
さであるか否かを、各ビット毎に確認しているもので、
タイミング信号発生回路25は各種内部回路の動作タイミ
ングを管理しているものであるが、この図においては説
明の便のために、肯定応答のためのＡＣＫ、否定応答の
ためのＮＣＫの出力のみを示している。

【００１７】そして、フォーマット確認回路22と、エラ
ーチェックコード確認回路23と、さらにビットエラー確
認回路24それぞれからの確認信号は、３入力のアンド回
路26に供給され、このアンド回路26からの出力信号は受
信回路21に受信指令信号として供給される。タイミング
信号発生回路25から出力される符号ＡＣＫは、アンド回
路26からの出力と共にアンド回路27入力し、タイミング
発生回路25からの符号ＮＣＫは、フォーマット確認回路
22からの出力と共にアンド回路28に入力するもので、こ
のアンド回路28にはさらにアンド回路26からの出力が負
論理で入力されている。

【００１８】この子局12の外部に設定されるスイッチ14
2 等の負荷要素からの情報は送信回路29に入力され、こ
の送信回路29はタイミング信号発生回路25からのタイミ
ング信号により駆動されて、スイッチ142 等の外部負荷
要素からの入力を、所定のフォーマットで出力する。こ
の送信部113 からの出力信号は、オア回路30を介して送
信部113 を構成するトランジスタを制御するもので、オ
ア回路30にはさらにアンド回路27および28からの出力信
号が供給されている。

【００１９】図３はフォーマット確認回路22を説明する
ためのフレームフォーマットの例を示すもので、このフ
レームはまずＳＯＦで始まる。そして、このＳＯＦに続
いてデータの下位４ビットＤ0 〜Ｄ3 と、ビット同期を
取るためのビットＤ3 を反転した１ビットの反転符号か
らなる基本ブロック１が設定され、さらに上位４ビット
Ｄ4 〜Ｄ7 と、ビット同期を取るためのビットＤ7 を反
転した１ビットの反転符号からなる基本ブロック２が続
く。そして、さらにデータ部のエラーチェックコード４
ビットＰo 〜Ｐ3 と、ビット同期を取るためのビットＰ
3 を反転した１ビットの反転符号からなる基本ブロック
３が続くもので、この反転符号はデータの終了を示す符
号ＥＯＤを兼用する。その後には、ＡＣＫおよびＮＣＫ
用の領域が設定され、フレーム終了を示すＥＯＦが最後
に設定される。

【００２０】図４はこの様にフレームフォーマットを用
いた場合のフォーマット確認回路22の具体的な構成例を
示すもので、図３のフレームフォーマットの基本ブロッ
ク１〜３の各ビットと共に、ＳＯＦを記憶する記憶段を
有するシフトレジスタ40によって構成される。

【００２１】このシフトレジスタ40の各段には、図で示
されるようにエラー確認時における各段に保持されるビ
ットが格納される。そして、このシフトレジスタ40のビ
ットＤ3 およびその反転符号を記憶した段からの出力
は、排他的論理和回路41に入力する。また、ビットＤ7
およびその反転符号を記憶した段からの出力は排他的論
理和回路42に入力し、さらにビットＰ3 およびその後に
続く入力データを排他的論理和回路43に入力するように
構成しているもので、これらの排他的論理和回路41〜43
それぞれからの出力は、アンド回路44に入力する。

【００２２】このアンド回路44からはフォーマット確認
信号が出力されるもので、フレームフォーマットが正常
な場合にハイレベル（Ｈ）の出力が得られ、フォーマッ
トに異常がある場合にはローレベル（Ｌ）の出力が得ら
れる。

【００２３】この様に構成されるマスタースレーブ方式
が採用される多重通信装置における動作を、図５を用い
て説明する。まず、親局11においては伝送路13に対して
図３で示すようなフォーマットにしたがってデータ信号
を送出するもので、親局11からデータ終了を示す符号Ｅ
ＯＤまで出力した時点で、各子局12の受信回路21内のシ
フトレジスタに、図４で示すような状況でデータが格納
される。ここで、図３で示されたフォーマットの特徴
は、フレームスタートを示す符号ＳＯＦの最後のビット
がＨレベルで、データ領域の５ビット毎にビット同期調
整用の反転信号が入っていることである。

【００２４】この様なマスタースレーブ方式の多重通信
装置において、通信が正常に行われた場合には、図５の
（Ａ）で示すように伝送路13に送り出される信号波形が
設定される。すなわち、図４で示したようなフォーマッ
ト確認回路22において、基本ブロック１〜３それぞれの
反転信号が排他的論理和回路41〜43で確認され、正常で
あればこれら排他的論理和回路41〜43の出力がＨレベル
となって、アンド回路44に出力がＨレベルとなり、フォ
ーマット確認信号が正常を表示するＨレベルとされる。
また、この状態では他の確認回路23および24も正常であ
ることを示すＨレベルとされ、アンド回路26の出力がＨ
レベルとされ、アンド回路27およびオア回路30を介して
肯定応答ＡＣＫを送出する。

【００２５】次に、図５の（Ｂ）で示すように伝送波形
のフォーマット中にノイズが発生して、伝送データに化
けが発生したような場合には、フォーマット確認回路22
からの出力信号がＨレベルを示すものであるが、エラー
チェックコード確認回路23、またはビットエラー確認回
路23の出力がＬレベルを示して、異常の判定出力を出
す。このため、アンド回路26の出力がＬレベルとされ、
ＡＣＫ信号はアンド回路27から出力されることがない。
しかし、アンド回路26の出力がＬレベルであり、且つフ
ォーマット確認回路22の出力がＨレベルであるため、ア
ンド回路28を介して否定応答ＮＣＫが送出される。

【００２６】そして、図５の（Ｃ）で示すようにフレー
ムフォーマットの前のアイドル期間（無信号時）におい
てノイズが発生すると、フォーマット確認回路22におい
て異常を検出し、この回路22からの出力がＬレベルとさ
れる。したがって、アンド回路26の出力がＬレベルとさ
れてアンド回路27の出力がＬレベルとされ、またフォー
マット確認回路22の出力がＬレベルであるため、アンド
回路28の出力がＬレベルとされるようになって、正常応
答（ＡＣＫ）と共に否定応答（ＮＣＫ）が送出されるこ
とがない。

【００２７】

【発明の効果】以上のようにこの発明に係るデータ通信
装置によれば、送信側がメッセージを送信したとき以外
は、ノイズが発生することがあっても否定応答（ＮＣ
Ｋ）を伝送路に送出することがない。そして、もしノイ
ズが発生した直後において正常なメッセージの送出が行
われたとしても、そのメッセージを破壊することがない
ものであり、メッセージ破壊に伴う伝送効率の悪化はな
く、したがってノイズの発生による影響が最小限に抑え
られる。

【００２８】しかしながら、ノイズがフォーマットの特
徴部分等において発生した場合においては、たとえデー
タ送信中のノイズであっても否定応答を送信しない場合
がある。しかしこの様な場合にあっては、必ず肯定応答
も送出されないものであり、したがって子局における異
常であるか、またノイズ発生による異常であるかの判断
はできないが、送信側からのデータが正常に送信されな
かったことの確認ができる。子局の故障については、必
ずしも送信毎に確認する必要がないもので、何回かの確
認がされた後に判断されることが多いものであるため、
ノイズ発生周期と送信周期とが完全に一致しない限り、
子局の故障を判断することはできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係るデータ通信装置を説
明するための、マスタースレーブ構成のネットワークを
説明する構成図。

【図２】上記ネットワーク構成における子局の構成を説
明する図。

【図３】伝送路に送出されるフレームフォーマットの構
成を説明する図。

【図４】上記フレームフォーマットに対応して構成され
るフォーマット確認回路の構成例を示す図。

【図５】上記実施例に係るデータ通信装置の動作を説明
するための信号波形図を示すもので、（Ａ）は正常時、
（Ｂ）はデータ伝送中のノイズが発生時、さらに（Ｃ）
は無送信時のノイズ発生時を示す。

【符号の説明】

11…親局、111 …プロトコル制御部、112 …受信回路、
113 …送信部、 12、121 、122 、…子局、21…受信回
路、22…フォーマット確認回路、23…エラーチェックコ
ード確認回路、24…ビットエラー確認回路、25…タイミ
ング信号発生回路、26〜28…アンド回路、29…送信回
路、30…オア回路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定められたフォーマットの送信信号を伝
   送路に送出する送信手段と、 前記伝送路に接続されて、前記送信手段からの送信信号
   を受信する受信手段とから構成され、 この受信手段は、 前記伝送路を伝送された送信信号のフォーマットを確認
   するフォーマット確認手段と、 前記伝送路を伝送された送信信号から信号エラーを検出
   するエラー確認手段と、 前記フォーマット確認手段でフォーマットが正常と確認
   され、且つ前記エラー確認手段でエラー発生が確認され
   ない状態で肯定応答を前記伝送路に送出する肯定応答送
   出手段と、 前記フォーマット確認手段でフォーマットが正常と確認
   され、且つ前記エラー確認手段でエラー発生が確認され
   た状態で否定応答を前記伝送路に送出する否定応答送出
   手段とを備え、 前記フォーマット確認手段でフォーマットの異常が確認
   されたときには、前記肯定応答および否定応答のいずれ
   も送出されないようにしたことを特徴とするデータ通信
   装置。
2. 【請求項２】 前記送信手段は１個の親局で構成される
   と共に、前記受信手段は前記親局に伝送路を介して接続
   された複数の子局それぞれによって構成されるもので、
   前記親局と複数の子局それぞれとの間で多重通信が行わ
   れるようにした請求項１記載のデータ通信装置。
3. 【請求項３】 前記送信信号を構成するフレームフォー
   マットは、フレームスタート符号に始まり、それぞれ同
   期を取るための１ビットの反転ビットを含む複数ビット
   で構成された複数のデータブロックが直列的に配列され
   てデータ終了符号に続き、さらに肯定応答および否定応
   答の領域を設定してフレーム終了符号が設定されるよう
   に構成されるもので、前記フォーマット確認手段は前記
   フレームフォーマットを構成するビットデータが順次格
   納されるシフトレジスタで構成され、前記複数のデータ
   ブロックそれぞれの前記反転ビット並びにフレームスタ
   ート符号の検出信号の結合される論理回路によって前記
   フォーマットの正常もしくは異常が判別されるようにし
   た請求項１記載のデータ通信装置。