JP5532030B2 - Data communication method and data communication apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、データを含むフレームを通信するデータ通信方法及びデータ通信装置に関する。   The present invention relates to a data communication method and a data communication apparatus for communicating a frame including data.

従来より、高い信頼性が要求される車載系のＬＡＮ（Local Area Network）として例えばＣＡＮ（Controller Area Network）が広く普及している（例えば特許文献１参照）。ＣＡＮでは、データ通信速度が５００ｋ［ｂｐｓ］以下において、スタッフエラー検出、ビットエラー検出、フォームエラー検出、アクノリッジエラー検出及びＣＲＣ（cyclic redundancy check）（巡回冗長検査）エラー検出等により信頼性を確保している。   Conventionally, CAN (Controller Area Network), for example, has been widely used as an in-vehicle LAN (Local Area Network) that requires high reliability (see, for example, Patent Document 1). In CAN, reliability is ensured by detecting stuff error, bit error, form error, acknowledge error, CRC (cyclic redundancy check) error, etc. at data communication speeds of 500 kbps or less. ing.

特許第２５４６６０８号公報Japanese Patent No. 2546608

近年では通信システムの高度化により、データ通信速度の高速化（数百Ｍ［ｂｐｓ］以上）且つ高い信頼性が要求される傾向にあり、データ通信速度の高速化に必要な非衝突やクロック再生の通信システムとした場合に、ＣＡＮではフレーム構成の違いから十分な信頼性を確保することができなくなるという問題がある。   In recent years, with the advancement of communication systems, high data communication speed (several hundred M [bps]) and high reliability tend to be required, and non-collision and clock recovery necessary for high data communication speed are required. When the communication system is used, CAN has a problem that sufficient reliability cannot be ensured due to a difference in frame configuration.

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、データ通信速度を高速化しつつ、高い信頼性を確保することができるデータ通信方法及びデータ通信装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a data communication method and a data communication apparatus that can ensure high reliability while increasing the data communication speed. .

請求項１及び２に記載した発明によれば、データを含むリンクレイヤフレームを４Ｂ５Ｂ符号化し、その４Ｂ５Ｂ符号化したリンクレイヤフレームに対してプリアンブル、フレーム開始部及びフレーム終了部を付加して物理レイヤフレームを生成し、その生成した物理レイヤフレームをＮＲＺＩ（Non Return to Zero Inversion）符号化し、そのＮＲＺＩ符号化した物理レイヤフレームを送信フレームとして通信路へ送信する際に、物理レイヤフレームをパラレル／シリアル変換及びＮＲＺＩ変換する前のデータと、通信路から受信したＮＲＺＩ符号の物理レイヤフレームをＳＦＤの検出及びシリアル／パラレル変換した後のデータとを照合することにより、送信データが正常であるか否かを判定するビットエラー検出を行い、通信路から受信フレームとして物理レイヤフレームを受信した際に、その受信した物理レイヤフレームに対し、４Ｂ５Ｂ符号化が正常であるか否かを判定するコーディングエラー検出を行い、リンクレイヤフレームに含まれるデータが正常であるか否かを判定するＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）エラー検出を行い、リンクレイヤフレームの構成及び内容が正常であるか否かを判定するフォームエラー検出を行い、リンクレイヤフレームのビット列の並びが正常であるか否かを判定するステートエラー検出を行い、ＡＣＫ（ACKnowledgement）フレームを所定時間内に正常に受信したか否かを判定するタイムアウトエラー検出を行うように構成した。
According to the first and second aspects of the present invention, a link layer frame including data is 4B5B-encoded, and a preamble, a frame start unit, and a frame end unit are added to the 4B5B-encoded link layer frame to add a physical layer. When generating a frame, encoding the generated physical layer frame with NRZI (Non Return to Zero Inversion), and transmitting the NRZI-coded physical layer frame as a transmission frame to the communication path, the physical layer frame is parallel / serial. Whether the transmission data is normal by collating the data before conversion and NRZI conversion with the data after SFD detection and serial / parallel conversion of the physical layer frame of the NRZI code received from the communication path Bit error detection is performed to determine the received frame from the When a physical layer frame is received, coding error detection is performed to determine whether 4B5B encoding is normal for the received physical layer frame, and whether the data included in the link layer frame is normal CRC (Cyclic Redundancy Check) error detection is performed, form error detection is performed to determine whether the configuration and contents of the link layer frame are normal, and the bit sequence of the link layer frame is normal State error detection is performed to determine whether or not an ACK (ACKnowledgement) frame is normally received within a predetermined time, and timeout error detection is performed to determine whether or not the frame has been normally received within a predetermined time.

これにより、非衝突を実現するためのＡＣＫフレームによるハンドシェイク通信方式を採用すると共に、リンクレイヤフレームを４Ｂ５Ｂ符号化し、リンクレイヤフレームに対してプリアンブル、フレーム開始部及びフレーム終了部を付加し、物理レイヤフレームをＮＲＺＩ符号化するというクロック再生要件を追加することで、データ通信速度を高速化することができる。又、送信フレームを通信路へ送信する際には、ビットエラー検出を行い、通信路から受信フレームを受信した際には、コーディングエラー検出、ＣＲＣエラー検出、フォームエラー検出、ステートエラー検出及びタイムアウトエラー検出を行うことで、高い信頼性を確保することができる。   As a result, a handshake communication method using an ACK frame for realizing non-collision is adopted, a link layer frame is 4B5B encoded, a preamble, a frame start part and a frame end part are added to the link layer frame, The data communication speed can be increased by adding the clock recovery requirement that the layer frame is NRZI encoded. Also, when transmitting a transmission frame to the communication path, bit error detection is performed. When a reception frame is received from the communication path, coding error detection, CRC error detection, form error detection, state error detection, and timeout error are detected. By performing detection, high reliability can be ensured.

本発明の一実施形態を示す機能ブロック図Functional block diagram showing an embodiment of the present invention リンクレイヤフレーム及び物理レイヤフレームの各々のフレーム構成を示す図The figure which shows each frame structure of a link layer frame and a physical layer frame 機能の階層構造を示す図Diagram showing function hierarchy ＯＳＩ参照モデルとの対比を示す図Diagram showing comparison with OSI reference model データ送信時エラー検出処理を示すフローチャートFlow chart showing error detection processing during data transmission データ受信時エラー検出処理を示すフローチャートFlow chart showing error detection process at data reception エラーの種別、検出モード及びエラーの内容を示す図Diagram showing error type, detection mode, and error content

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、データ通信装置の構成を示す機能ブロック図である。データ通信装置１は、送信系の機能ブロックとして、送信ＬＬＦ（Link Layer Frame）エンコーダ２と、ＦＩＦＯ（First In First Out）３と、４Ｂ５Ｂエンコーダ４と、５Ｎビットコマンドエンコーダ５と、制御回路６と、セレクタ７と、シリアライザ８と、ＮＲＺＩエンコーダ９とを有する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram showing the configuration of the data communication apparatus. The data communication apparatus 1 includes a transmission LLF (Link Layer Frame) encoder 2, a FIFO (First In First Out) 3, a 4B5B encoder 4, a 5N-bit command encoder 5, and a control circuit 6 as transmission system functional blocks. , Selector 7, serializer 8, and NRZI encoder 9.

送信ＬＬＦエンコーダ２は、送受信シーケンサ１０（本発明でいうステートエラー検出手段、タイムアウトエラー検出手段に相当）から送信データを入力すると、フレームを識別（特定）するための識別子と、データのライト又はリードを示すリモートと、データの長さを示すサイズと、アクセスするアドレス空間を示すＩＤと、データ（送信データ）と、ＣＲＣとを含むリンクレイヤフレーム（ＬＬＦ（Link Layer Frame））を生成してＦＩＦＯ３を介して４Ｂ５Ｂエンコーダ４及び５Ｎビットコマンドエンコーダ５へ出力する。   The transmission LLF encoder 2 receives transmission data from the transmission / reception sequencer 10 (corresponding to state error detection means and timeout error detection means in the present invention), an identifier for identifying (specifying) a frame, and data writing or reading. A link layer frame (LLF (Link Layer Frame)) including a remote indicating the ID, a size indicating the length of the data, an ID indicating the address space to be accessed, data (transmission data), and a CRC is generated to generate a FIFO 3 To the 4B5B encoder 4 and the 5N-bit command encoder 5.

４Ｂ５Ｂエンコーダ４は、送信ＬＬＦエンコーダ２からＦＩＦＯ３を介してリンクレイヤフレームを８ビットのビット列により入力すると、その８ビットのビット列を構成する上位の４ビットのビット列及び下位の４ビットのビット列の各々を４Ｂ５Ｂ符号化テーブル（図示せず）にしたがって５ビットのビット列に変換し、１０ビットのビット列を生成してセレクタ７へ出力する。この場合、４Ｂ５Ｂエンコーダ４は、４ビットのビット列を「０」が３ビット以上連続しないように５ビットのビット列に変換する。   When the 4B5B encoder 4 inputs the link layer frame from the transmission LLF encoder 2 via the FIFO 3 as an 8-bit bit string, each of the upper 4-bit bit string and the lower 4-bit bit string constituting the 8-bit bit string is received. A 5-bit bit string is converted according to a 4B5B encoding table (not shown), and a 10-bit bit string is generated and output to the selector 7. In this case, the 4B5B encoder 4 converts the 4-bit bit string into a 5-bit bit string so that “0” does not continue for 3 bits or more.

５Ｎビットコマンドエンコーダ５は、送信ＬＬＦエンコーダ２からＦＩＦＯ３を介してリンクレイヤフレームを入力すると、同期用のビット列であるプリアンブル（Preamble）、リンクレイヤフレームの先頭を検出するためのＳＦＤ（Start Frame Delimiter）（フレーム開始部）及びリンクレイヤフレームの末尾を検出するためのＥＦＤ（End Frame Delimiter）（フレーム終了部）を生成して制御回路６及びセレクタ７へ出力する。   When a link layer frame is input from the transmission LLF encoder 2 via the FIFO 3, the 5N-bit command encoder 5 receives a preamble (Preamble) that is a synchronization bit string and an SFD (Start Frame Delimiter) for detecting the head of the link layer frame. (Frame start part) and EFD (End Frame Delimiter) (frame end part) for detecting the end of the link layer frame are generated and output to the control circuit 6 and the selector 7.

セレクタ７は、４Ｂ５Ｂエンコーダ４から１０ビットのビット列を入力し、５Ｎビットコマンドエンコーダ５からプリアンブル、ＳＦＤ及びＥＦＤを入力すると、制御回路６から入力する制御指令にしたがって１０ビットのビット列にプリアンブル、ＳＦＤ及びＥＦＤを付加して物理レイヤフレーム（ＰＬＦ（Physical Layer Frame））を生成してシリアライザ８及びビットエラー検出部（データ比較部）１１（本発明でいうビットエラー検出手段に相当）へ出力する。   The selector 7 inputs a 10-bit bit string from the 4B5B encoder 4 and inputs a preamble, SFD, and EFD from the 5N-bit command encoder 5, and then, according to a control command input from the control circuit 6, the preamble, SFD, The EFD is added to generate a physical layer frame (PLF (Physical Layer Frame)) and output to the serializer 8 and the bit error detection unit (data comparison unit) 11 (corresponding to the bit error detection means in the present invention).

シリアライザ８は、セレクタ７から物理レイヤフレームを入力すると、その物理レイヤフレームをパラレル／シリアル変換してＮＲＺＩエンコーダ９へ出力する。ＮＲＺＩエンコーダ９は、シリアライザ８からパラレル／シリアル変換された物理レイヤフレームを入力すると、その物理レイヤフレームをＮＲＺＩ符号にエンコードして送信端子から送信フレームとして通信路へ送信する。   When the physical layer frame is input from the selector 7, the serializer 8 performs parallel / serial conversion on the physical layer frame and outputs it to the NRZI encoder 9. When the NRZI encoder 9 receives a physical / layer-converted physical layer frame from the serializer 8, the NRZI encoder 9 encodes the physical layer frame into an NRZI code and transmits it as a transmission frame from the transmission terminal to the communication path.

一方、データ通信装置１は、受信系の機能ブロックとして、クロック再生部１２と、ＮＲＺＩデコーダ１３と、ＳＦＤ（Start Frame Delimiter）検出部１４と、デシリアライザ１５と、４Ｂ５Ｂデコーダ１６（本発明でいうコーディングエラー検出手段に相当）と、セレクタ１７と、制御回路１８と、ＦＩＦＯ１９と、受信ＬＬＦデコーダ２０（本発明でいうフォームエラー検出手段、ＣＲＣエラー検出手段に相当）とを有する。   On the other hand, the data communication apparatus 1 includes a clock recovery unit 12, an NRZI decoder 13, an SFD (Start Frame Delimiter) detection unit 14, a deserializer 15, and a 4B5B decoder 16 (coding in the present invention) as reception-system functional blocks. Error detection means), a selector 17, a control circuit 18, a FIFO 19, and a reception LLF decoder 20 (corresponding to form error detection means and CRC error detection means in the present invention).

クロック再生部１２は、通信路から受信フレームとして受信したＮＲＺＩ符号の物理レイヤフレームからクロック成分を抽出してクロック信号を再生し、その再生したクロック信号を各機能ブロックへ供給する。ＮＲＺＩデコーダ１３は、通信路から受信フレームとして受信したＮＲＺＩ符号の物理レイヤフレームをデコードしてＳＦＤ検出部１４へ出力する。   The clock recovery unit 12 extracts a clock component from the physical layer frame of the NRZI code received as a reception frame from the communication path, recovers the clock signal, and supplies the recovered clock signal to each functional block. The NRZI decoder 13 decodes the physical layer frame of the NRZI code received as a received frame from the communication path, and outputs the decoded frame to the SFD detection unit 14.

ＳＦＤ検出部１４は、ＮＲＺＩデコーダ１３から物理レイヤフレームを入力すると、その物理レイヤフレームに含まれるＳＦＤを検出してリンクレイヤフレームの先頭を検出し、リンクレイヤフレームをデシリアライザ１５へ出力する。デシリアライザ１５は、ＳＦＤ検出部１４からリンクレイヤフレームを入力すると、そのリンクレイヤフレームのビット列をシリアル／パラレル変換して４Ｂ５Ｂデコーダ１６及びビットエラー検出部１１へ出力する。４Ｂ５Ｂデコーダ１６は、デシリアライザ１５からシリアル／パラレル変換されたリンクレイヤフレームの１０ビットのビット列を４Ｂ５Ｂ符号化テーブル（図示せず）にしたがって８ビットのビット列に逆変換してセレクタ１７及び制御回路１８へ出力する。   When the physical layer frame is input from the NRZI decoder 13, the SFD detection unit 14 detects the SFD included in the physical layer frame, detects the head of the link layer frame, and outputs the link layer frame to the deserializer 15. When receiving the link layer frame from the SFD detection unit 14, the deserializer 15 performs serial / parallel conversion on the bit string of the link layer frame and outputs the bit sequence to the 4B5B decoder 16 and the bit error detection unit 11. The 4B5B decoder 16 reverse-converts the 10-bit bit string of the link layer frame serial / parallel converted from the deserializer 15 into an 8-bit bit string in accordance with a 4B5B encoding table (not shown), and sends it to the selector 17 and the control circuit 18. Output.

セレクタ１７は、４Ｂ５Ｂデコーダ１６からリンクレイヤフレームの８ビットのビット列を入力すると、制御回路１８から入力する制御指令にしたがってＦＩＦＯ１９を介して受信ＬＬＦデコーダ２０へ出力する。受信ＬＬＦデコーダ２０は、セレクタ１７からＦＩＦＯ１９を介してリンクレイヤフレームの８ビットのビット列を入力すると、そのリンクレイヤフレームの８ビットのビット列を送受信シーケンサ１０へ出力する。   When the selector 17 receives the 8-bit bit string of the link layer frame from the 4B5B decoder 16, the selector 17 outputs the link layer frame to the reception LLF decoder 20 via the FIFO 19 in accordance with a control command input from the control circuit 18. When receiving the 8-bit bit string of the link layer frame from the selector 17 via the FIFO 19, the reception LLF decoder 20 outputs the 8-bit bit string of the link layer frame to the transmission / reception sequencer 10.

上記したリンクレイヤフレームのフレーム構成と物理レイヤフレームのフレーム構成とは、図２に示すような対応関係となっている。又、データ通信装置１は、図３に示すように、その機能を階層構造に分割すると、物理レイヤ、リンクレイヤ、ＡＰＩ（Application Program Interface）レイヤに分割することができ、物理レイヤは送信（ＴＸ）制御を行う機能部と受信（ＲＸ）制御を行う機能部とに分割することができる。本実施形態で示す物理レイヤ、リンクレイヤ、ＡＰＩレイヤは、国際標準化機構（ＩＳＯ）により制定されたＯＳＩ（Open Systems Interconnection）参照モデル（Reference Model）と対比すると、図４に示すように、物理レイヤはＯＳＩ参照モデルの第１層（物理層）に対応し、リンクレイヤはＯＳＩ参照モデルの 第２層（データリンク層）と第３層（ネットワーク層）に対応し、ＡＰＩレイヤはＯＳＩ参照モデルの第４層（トランスポート層）と第５層（セッション層）と第６層（プレゼンテーション層）に対応する。リンクレイヤフレームはデータ通信装置１のリンクレイヤ間で論理的に通信され、物理レイヤフレームはデータ通信装置１の物理レイヤ間で物理的に通信される。   The frame configuration of the link layer frame and the frame configuration of the physical layer frame have a correspondence relationship as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 3, the data communication apparatus 1 can be divided into a physical layer, a link layer, and an API (Application Program Interface) layer by dividing its function into a hierarchical structure. ) It can be divided into a functional unit that performs control and a functional unit that performs reception (RX) control. The physical layer, link layer, and API layer shown in the present embodiment are compared with the OSI (Open Systems Interconnection) Reference Model established by the International Organization for Standardization (ISO), as shown in FIG. Corresponds to the first layer (physical layer) of the OSI reference model, the link layer corresponds to the second layer (data link layer) and the third layer (network layer) of the OSI reference model, and the API layer corresponds to the OSI reference model. This corresponds to the fourth layer (transport layer), the fifth layer (session layer), and the sixth layer (presentation layer). The link layer frame is logically communicated between the link layers of the data communication apparatus 1, and the physical layer frame is physically communicated between the physical layers of the data communication apparatus 1.

さて、上記したデータ通信装置１は、以下に示すエラー検出機能を有し、データ送信時にはデータ送信時エラー検出処理を行い、データ受信時にはデータ受信時エラー検出処理を行う。以下、データ送信時エラー検出処理及びデータ受信時エラー検出処理について順次説明する。   The data communication apparatus 1 described above has an error detection function described below, and performs error detection processing at the time of data transmission at the time of data transmission and performs error detection processing at the time of data reception at the time of data reception. Hereinafter, the error detection process at the time of data transmission and the error detection process at the time of data reception will be described sequentially.

（１）データ送信時エラー検出処理
データ通信装置１は、データ送信時には、図５に示すデータ送信時エラー検出処理を行う。即ち、データ通信装置１は、送信データが正常であるか否かを判定するビットエラー検出をビットエラー検出部１１にて行う（ステップＳ１）。データ通信装置１は、セレクタ７からビットエラー検出部１１へ入力された物理レイヤフレームに含まれるデータと、デシリアライザ１５からビットエラー検出部１１へ入力されたリンクレイヤフレームに含まれるデータとを照合し、送信データと異なるデータを検出した場合、又は送信データを検出しなかった場合には、送信データが正常でないと判定し（ステップＳ１にて「ＹＥＳ」）、ビットエラーが発生したことを検出する（ステップＳ２）。このように、データ通信装置１は、データ送信時にはビットエラー検出を行う。 (1) Error detection processing during data transmission The data communication device 1 performs error detection processing during data transmission shown in FIG. 5 during data transmission. That is, the data communication apparatus 1 performs bit error detection in the bit error detection unit 11 for determining whether or not the transmission data is normal (step S1). The data communication device 1 collates the data included in the physical layer frame input from the selector 7 to the bit error detection unit 11 and the data included in the link layer frame input from the deserializer 15 to the bit error detection unit 11. When data different from the transmission data is detected or when transmission data is not detected, it is determined that the transmission data is not normal (“YES” in step S1), and it is detected that a bit error has occurred. (Step S2). As described above, the data communication apparatus 1 performs bit error detection when transmitting data.

（２）データ受信時エラー検出処理
データ通信装置１は、データ受信時には、図６に示すデータ受信時エラー検出処理を行う。即ち、データ通信装置１は、４Ｂ５Ｂ符号化が正常であるか否かを判定するコーディングエラー検出を４Ｂ５Ｂデコーダ１６にて行う（ステップＳ１１）。データ通信装置１は、デシリアライザ１５から４Ｂ５Ｂデコーダ１６へ入力されたリンクレイヤフレームの１０ビットのビット列を４Ｂ５Ｂ符号化テーブルにしたがって逆変換した８ビットのビット列を判定し、４Ｂ５Ｂ符号化テーブルに示すビット列以外のビット列（未定義のビット列）を検出した場合には、４Ｂ５Ｂ符号化が正常でないと判定し（ステップＳ１１にて「ＹＥＳ」）、コーディングエラーが発生したことを検出する（ステップＳ１２）。 (2) Error detection process at the time of data reception The data communication apparatus 1 performs the error detection process at the time of data reception shown in FIG. 6 at the time of data reception. That is, the data communication apparatus 1 performs coding error detection in the 4B5B decoder 16 for determining whether or not 4B5B encoding is normal (step S11). The data communication apparatus 1 determines an 8-bit bit string obtained by inversely converting the 10-bit bit string of the link layer frame input from the deserializer 15 to the 4B5B decoder 16 according to the 4B5B coding table, and other than the bit string shown in the 4B5B coding table When the bit string (undefined bit string) is detected, it is determined that the 4B5B encoding is not normal (“YES” in step S11), and it is detected that a coding error has occurred (step S12).

次いで、データ通信装置１は、リンクレイヤフレームに含まれるデータが正常であるか否かを判定するＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）エラー検出を受信ＬＬＦデコーダ２０にて行う（ステップＳ１３）。データ通信装置１は、セレクタ１７からＦＩＦＯ１９を介して受信ＬＬＦデコーダ２０へ入力されたリンクレイヤフレームの８ビットのビット列に対してＣＲＣ計算式による計算を受信ＬＬＦデコーダ２０にて行い、ＣＲＣ計算式による計算にてエラーを検出した場合には、リンクレイヤフレームに含まれるデータが正常でないと判定し（ステップＳ１３にて「ＹＥＳ」）、ＣＲＣエラーが発生したことを検出する（ステップＳ１４）。   Next, the data communication apparatus 1 performs CRC (Cyclic Redundancy Check) error detection in the reception LLF decoder 20 for determining whether or not the data included in the link layer frame is normal (step S13). The data communication apparatus 1 performs calculation by the reception LLF decoder 20 on the 8-bit bit string of the link layer frame input from the selector 17 via the FIFO 19 to the reception LLF decoder 20, and based on the CRC calculation expression. If an error is detected in the calculation, it is determined that the data included in the link layer frame is not normal (“YES” in step S13), and it is detected that a CRC error has occurred (step S14).

次いで、データ通信装置１は、リンクレイヤフレームの構成及び内容が正常であるか否かを判定するフォームエラー検出を受信ＬＬＦデコーダ２０にて行う（ステップＳ１５）。データ通信装置１は、セレクタ１７からＦＩＦＯ１９を介して受信ＬＬＦデコーダ２０へ入力されたリンクレイヤフレームの８ビットのビット列を判定し、受信ヘッダの条件と異なるリンクレイヤフレームの受信を検出した場合には、リンクレイヤフレームの構成及び内容が正常でないと判定し（ステップＳ１５にて「ＹＥＳ」）、フォームエラーが発生したことを検出する（ステップＳ１６）。   Next, the data communication apparatus 1 performs form error detection in the reception LLF decoder 20 for determining whether or not the configuration and contents of the link layer frame are normal (step S15). When the data communication apparatus 1 determines the 8-bit bit string of the link layer frame input from the selector 17 to the reception LLF decoder 20 via the FIFO 19 and detects reception of a link layer frame different from the condition of the reception header. Then, it is determined that the configuration and contents of the link layer frame are not normal (“YES” in step S15), and it is detected that a form error has occurred (step S16).

次いで、データ通信装置１は、リンクレイヤフレームのビット列の並びが正常であるか否かを判定するステートエラー検出を送受信シーケンサ１０にて行う（ステップＳ１７）。データ通信装置１は、正常シーケンスと異なるリンクレイヤフレームの受信を検出した場合には、リンクレイヤフレームのビット列の並びが正常でないと判定し（ステップＳ１７にて「ＹＥＳ」）、ステートエラーが発生したことを検出する（ステップＳ１８）。   Next, the data communication apparatus 1 performs state error detection in the transmission / reception sequencer 10 for determining whether or not the arrangement of the bit string of the link layer frame is normal (step S17). When the data communication apparatus 1 detects reception of a link layer frame that is different from the normal sequence, it determines that the bit sequence of the link layer frame is not normal (“YES” in step S17), and a state error has occurred. This is detected (step S18).

最後に、データ通信装置１は、ＡＣＫフレームを所定時間内に正常に受信したか否かを判定するタイムアウトエラー検出を送受信シーケンサ１０にて行う（ステップＳ１９）。データ通信装置１は、データフレーム、バーストフレーム、コマンドフレームを送信した後に、その送信したデータフレーム、バーストフレーム、コマンドフレームに対するレスポンス（ＡＣＫフレーム）を、データフレーム、バーストフレーム、コマンドフレームの送信時を基準時点として所定時間内に検出しなかった場合には、ＡＣＫフレームを所定時間内に正常に受信しなかったと判定し（ステップＳ１９にて「ＹＥＳ」）、タイムアウトエラーが発生したことを検出する（ステップＳ２０）。このように、データ通信装置１は、データ受信時にはコーディングエラー検出、ＣＲＣエラー検出、フォームエラー検出、ステートエラー検出及びタイムアウトエラー検出を順次行う。   Finally, the data communication apparatus 1 performs timeout error detection in the transmission / reception sequencer 10 for determining whether or not the ACK frame is normally received within a predetermined time (step S19). After transmitting the data frame, burst frame, and command frame, the data communication apparatus 1 sends a response (ACK frame) to the transmitted data frame, burst frame, and command frame, and determines when the data frame, burst frame, and command frame are transmitted. If it is not detected within the predetermined time as the reference time, it is determined that the ACK frame has not been normally received within the predetermined time (“YES” in step S19), and it is detected that a timeout error has occurred ( Step S20). As described above, the data communication device 1 sequentially performs coding error detection, CRC error detection, form error detection, state error detection, and timeout error detection when receiving data.

図７は、上記したエラーの種別、検出ノード（送信ノード又は受信ノード）及びエラーの内容を対応付けて示す。尚、送信ノードとは送信フレームを送信するデータ通信装置１であり、受信ノードとは受信フレームを受信するデータ通信装置１である。   FIG. 7 shows the above-described error types, detection nodes (transmission nodes or reception nodes), and error contents in association with each other. The transmission node is a data communication device 1 that transmits a transmission frame, and the reception node is a data communication device 1 that receives a reception frame.

以上に説明したように本実施形態によれば、データ通信装置１において、非衝突を実現するためのＡＣＫフレームによるハンドシェイク通信方式を採用すると共に、リンクレイヤフレームを４Ｂ５Ｂ符号化し、リンクレイヤフレームに対してプリアンブル、ＳＦＤ及びＥＦＤを付加し、物理レイヤフレームをＮＲＺＩ符号化するというクロック再生要件を追加することで、データ通信速度を高速化することができる。又、送信フレームを通信路へ送信する際には、ビットエラー検出を行い、通信路から受信フレームを受信した際には、コーディングエラー検出、ＣＲＣエラー検出、フォームエラー検出、ステートエラー検出及びタイムアウトエラー検出を行うことで、高い信頼性を確保することができる。   As described above, according to the present embodiment, the data communication apparatus 1 adopts the handshake communication method using the ACK frame for realizing the non-collision, and the link layer frame is 4B5B encoded to form the link layer frame. On the other hand, by adding a preamble, SFD, and EFD, and adding a clock recovery requirement of NRZI encoding of the physical layer frame, the data communication speed can be increased. Also, when transmitting a transmission frame to the communication path, bit error detection is performed. When a reception frame is received from the communication path, coding error detection, CRC error detection, form error detection, state error detection, and timeout error are detected. By performing detection, high reliability can be ensured.

本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のように変形又は拡張することができる。
データ通信装置１は、例えば車載系のＬＡＮに接続されるノードであっても良いし、車載系のＬＡＮ以外のＬＡＮに接続されるノードであっても良い。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified or expanded as follows.
The data communication apparatus 1 may be a node connected to an in-vehicle LAN, for example, or may be a node connected to a LAN other than the in-vehicle LAN.

図面中、１はデータ通信装置、１０は送受信シーケンサ（ステートエラー検出手段、タイムアウトエラー検出手段）、１１はビットエラー検出部（ビットエラー検出手段）、１６は４Ｂ５Ｂデコーダ（コーディングエラー検出手段）、２０は受信ＬＬＦデコーダ（フォームエラー検出手段、ＣＲＣエラー検出手段）である。   In the drawing, 1 is a data communication device, 10 is a transmission / reception sequencer (state error detection means, timeout error detection means), 11 is a bit error detection unit (bit error detection means), 16 is a 4B5B decoder (coding error detection means), 20 Is a reception LLF decoder (form error detection means, CRC error detection means).

Claims (2)

データを含むリンクレイヤフレームを４Ｂ５Ｂ符号化し、その４Ｂ５Ｂ符号化したリンクレイヤフレームに対してプリアンブル、フレーム開始部及びフレーム終了部を付加して物理レイヤフレームを生成し、その生成した物理レイヤフレームをＮＲＺＩ（Non Return to Zero Inversion）符号化し、そのＮＲＺＩ符号化した物理レイヤフレームを送信フレームとして通信路へ送信する際に、物理レイヤフレームをパラレル／シリアル変換及びＮＲＺＩ変換する前のデータと、通信路から受信したＮＲＺＩ符号の物理レイヤフレームをＳＦＤの検出及びシリアル／パラレル変換した後のデータとを照合することにより、送信データが正常であるか否かを判定するビットエラー検出を行い、通信路から受信フレームとして物理レイヤフレームを受信した際に、その受信した物理レイヤフレームに対し、４Ｂ５Ｂ符号化が正常であるか否かを判定するコーディングエラー検出を行い、リンクレイヤフレームに含まれるデータが正常であるか否かを判定するＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）エラー検出を行い、リンクレイヤフレームの構成及び内容が正常であるか否かを判定するフォームエラー検出を行い、リンクレイヤフレームのビット列の並びが正常であるか否かを判定するステートエラー検出を行い、ＡＣＫ（ACKnowledgement）フレームを所定時間内に正常に受信したか否かを判定するタイムアウトエラー検出を行うことを特徴とするデータ通信方法。 A link layer frame including data is 4B5B encoded, a preamble, a frame start part, and a frame end part are added to the 4B5B encoded link layer frame to generate a physical layer frame, and the generated physical layer frame is converted to NRZI. (Non Return to Zero Inversion) Encoding and transmitting the NRZI-encoded physical layer frame as a transmission frame to the communication path, the data before the parallel / serial conversion and NRZI conversion of the physical layer frame, and the communication path The received physical layer frame of the NRZI code is compared with the data after SFD detection and serial / parallel conversion to detect bit error to determine whether the transmission data is normal, and receive from the communication path When a physical layer frame is received as a frame The CRC (Cyclic Redundancy) is used to detect whether or not the data included in the link layer frame is normal by performing coding error detection for determining whether the 4B5B encoding is normal for the received physical layer frame. Check) Error detection, form error detection to determine whether the structure and contents of the link layer frame are normal, and state error detection to determine whether the bit sequence of the link layer frame is normal And performing time-out error detection for determining whether or not an ACK (ACKnowledgement) frame has been normally received within a predetermined time. データを含むリンクレイヤフレームを４Ｂ５Ｂ符号化し、その４Ｂ５Ｂ符号化したリンクレイヤフレームに対してプリアンブル、フレーム開始部及びフレーム終了部を付加して物理レイヤフレームを生成し、その生成した物理レイヤフレームをＮＲＺＩ（Non Return to Zero Inversion）符号化し、そのＮＲＺＩ符号化した物理レイヤフレームを送信フレームとして通信路へ送信するデータ通信装置であって、
物理レイヤフレームをパラレル／シリアル変換及びＮＲＺＩ変換する前のデータと、通信路から受信したＮＲＺＩ符号の物理レイヤフレームをＳＦＤの検出及びシリアル／パラレル変換した後のデータとを照合することにより、送信データが正常であるか否かを判定するビットエラー検出を行うビットエラー検出手段と、
通信路から受信フレームとして受信した物理レイヤフレームに対し、４Ｂ５Ｂ符号化が正常であるか否かを判定するコーディングエラー検出を行うコーディングエラー検出手段と、
リンクレイヤフレームに含まれるデータが正常であるか否かを判定するＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）エラー検出を行うＣＲＣエラー検出手段と、
リンクレイヤフレームの構成及び内容が正常であるか否かを判定するフォームエラー検出を行うフォームエラー検出手段と、
リンクレイヤフレームのビット列の並びが正常であるか否かを判定するステートエラー検出を行うステートエラー検出手段と、
ＡＣＫ（ACKnowledgement）フレームを所定時間内に正常に受信したか否かを判定するタイムアウトエラー検出を行うタイムアウトエラー検出手段と、を備えたことを特徴とするデータ通信装置。 A link layer frame including data is 4B5B encoded, a preamble, a frame start part, and a frame end part are added to the 4B5B encoded link layer frame to generate a physical layer frame, and the generated physical layer frame is converted to NRZI. (Non Return to Zero Inversion) A data communication device that encodes and transmits the NRZI-encoded physical layer frame as a transmission frame to a communication path,
Transmission data by collating the data before parallel / serial conversion and NRZI conversion of the physical layer frame with the data after SFD detection and serial / parallel conversion of the physical layer frame of the NRZI code received from the communication path A bit error detection means for performing bit error detection for determining whether or not is normal,
Coding error detection means for performing coding error detection for determining whether or not 4B5B encoding is normal for a physical layer frame received as a reception frame from a communication path;
CRC error detection means for performing CRC (Cyclic Redundancy Check) error detection for determining whether or not the data included in the link layer frame is normal;
Form error detection means for performing form error detection for determining whether the configuration and contents of the link layer frame are normal;
State error detection means for performing state error detection for determining whether or not the bit sequence of the link layer frame is normal;
A data communication apparatus comprising: a timeout error detection means for performing a timeout error detection for determining whether or not an ACK (ACKnowledgement) frame has been normally received within a predetermined time.
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