JP2000508861A - メッセージ伝送用バスシステム - Google Patents

メッセージ伝送用バスシステム

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Abstract

(57)【要約】 制御装置1と少なくとも1つの周辺ユニット2との間でメッセージを伝送するためのバスシステムを提供する。メッセージはそれぞれハイビット状態またはロービット状態の列により伝送される。この場合に制御装置1は緊急度の高いメッセージと緊急度の低いメッセージとを周辺ユニット2へ送信することができる。緊急度の高いメッセージはハイビット状態とロービット状態の間で緊急度の低いメッセージよりも大きな振幅を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 メッセージ伝送用バスシステム 従来の技術 本発明は、独立請求項の上位概念記載のメッセージ伝送用バスシステムに関す る。ドイツ連邦共和国特許第3506118号明細書からすでに、CANバスと 称されるメッセージ伝送用バスシステムが公知である。CANバスでは、緊急度 の高いメッセージが優先的に伝送される。そのために各メッセージに、どのメッ セージを空いているバスで最初に伝送するかを決定するいわゆるヘッダが割り当 てられている。しかしこの場合に、動作しているメッセージを中断することはで きない。さらに全てのメッセージがハイビット状態とロービット状態との間の同 じ振幅を有している。 本発明の利点 本発明による独立請求項の特徴部分に記載の構成を有するバスシステムは、従 来の技術に対して、緊急度の異なるメッセージを相互に明確に分離できる利点を 有する。緊急度の高いメッセージはどんな場合でも緊急度の低いメッセージを書 き換えることができるので、緊急度の高いメッセージは常に、すなわち緊急度の 低いメッセージの伝送動作中にも伝送することができる。さらに緊急度の高いメ ッセージのために、緊急度 の低いメッセージに使用されるものとは完全に異なる処理規則、すなわち全く別 の伝送プロトコルを使用することもできる。 有利な実施態様および別の実施形態が従属請求項の特徴部分に記載されている 。ビット長を変化させることにより、緊急度の高いメッセージを緊急度の低いメ ッセージよりもはるかに迅速に伝送可能である。さらにビット列に起因するバス 線路への電磁障害が、緊急度の低いメッセージでは小さく抑えられる。メッセー ジの伝送は2つのバス線路を設けるだけで行うことができ、これらのバス線路を 介して付加的に周辺ユニットのためのエネルギを供給可能である。これにより制 御装置と周辺ユニットとの間をケーブルで接続するコストは小さく抑えられる。 特に有利には、このバスシステムは車両の安全システムのトリガに使用され、こ の場合周辺ユニットの動作可能状態の定常的な診断を行うことができる。周辺ユ ニットのアンサバックはバス線路の短絡により特に簡単に行われる。 図面 本発明の実施例を、図と以下の実施例とにより詳細に説明する。 図1にはバスシステムを上から見た図が示されている。図2にはバスシステム の信号レベルが示されている。図3、図4には信号レベルから分離されたメッセ ージが示されている。図5、図6には診断の要求また はトリガ命令のコーディングが示されている。図7には周辺ユニットのバス結合 が示されている。図8には周辺ユニットのエネルギ供給部が示されている。図9 には周辺ユニットの信号分離部が示されている。 本発明の説明 図1には制御装置1が示されており、この制御装置はバス線路であるバス‐ハ イ3、バス‐ロー4を介して複数の周辺ユニット2に接続されている。以下簡単 に装置とも称する制御装置1は、マイクロコンピュータ5とバスインターフェー ス6とを有する。線路バス‐ハイ3、線路バス‐ロー4はバスインターフェース 6に接続されている。各周辺ユニットはそれぞれ1つの保護抵抗7を介して線路 バス‐ハイ3、バス‐ロー4に接続されている。 2つの線路バス‐ハイ3、バス‐ロー4により2線式バスが構成されており、 このバスを介してメッセージが制御装置1と周辺ユニット2との間で交換可能で ある。この種のバスには2つの線路が必要なだけであるので、制御装置1と周辺 ユニット2との間のケーブル接続のコストは特に小さく抑えられる。バスを介し てのメッセージの交換は、それぞれ送信ステーションが電気信号すなわち電流信 号および電圧信号をバス線路3、4に送出し、この信号を受信ステーションによ って評価することにより行われる。この場合に信号の評価は2つのバス線路3、 4を比較して行うか、また は単に1つの線路の信号のみを評価して行うことができる。メッセージはこの場 合、それぞれローまたはハイのビット状態のみをとることができるビット状態の 1つの列から成る。 図2にはこのようなビット状態の列がダイアグラムで示されている。ビット状 態の列は時間tに関して示されている。換言すればこのビット状態は電圧信号で あり、垂直方向の軸線に沿って電圧Vが示されている。まず時点t1までのビッ ト列を観察する。ビット列は、比較電圧V1を上回る(ビット状態=ハイ)電圧 信号または比較電圧V1を下回る(ビット状態=ロー)電圧信号から成る。この ようなビット列は、バス線路3、4において相応の電圧状態が生じることにより 形成される。この電圧状態はその場合に、差形成により評価されるか、または一 方の線路に一定の電位(例えば電位V1)を印加し、かつ他方の線路に、ビット 列に相応して変化する電位を生じさせることにより評価される。電圧信号の振幅 、すなわちハイの状態とローの状態との間の電圧差は小さく選定されている。す なわち数ボルト(典型的には1V)のみの振幅である。さらにバス線路は、ハイ ビット状態とロービット状態との間の変化が急激に生じるのではなく、所定の移 行時間δ’tを必要として生じるように制御される。小さい振幅と、それぞれの ビット状態間で比較的長い移行時間とを有するこのようなビット列は、比較的緩 慢なメッセージ伝送にしか適していない。しかし有利に、この種のメッセージ伝 送にはバスに起因する電磁障害がきわめて少ない。したがってこのようなメッセ ージ伝送も、伝送されるメッセージがそれほど大きな時間的緊急度を有さない場 合には特に適している。ビット状態のための時間、すなわち個々のビットをロー またはハイとして識別するのに必要な持続時間は、このようなメッセージ伝送の 場合には特に長く選定されている。 時点t1の後、バスを介して伝送されるビット列が変化する。ビット状態は大 きな振幅を有している。すなわちビット状態は電圧状態0と極めて高い電圧信号 (典型的には10V)との間で変化する。さらにそれぞれの電圧状態の間の移行 の傾きはきわめて急峻になり、このため強い電磁障害が発生する。傾きの急峻度 が高く、かつ信号の振幅が大きいことにより、ビット状態を識別するのに必要な 時間は小さく抑えられる。すなわち、信号レベルを所定の状態に保持しなければ ならない持続時間が短い。ビット列の評価は第2の電圧レベルV2(典型的には 8V)との比較により行われ、この場合に電圧レベルV2の上方の電圧状態はハ イとして、また電圧レベルV2の下方の電圧状態はローとして解釈される。この 種の信号は、短時間で多くの情報を伝送しなければならない緊急のメッセージ伝 送に特に適している。 振幅の大きさが異なるために、緊急度の高いメッセージはどんな場合でも緊急 度の低いメッセージと区別することができる。したがって緊急度の高いメッセー ジを送信するために、緊急度の低いメッセージの送信を終了するまで待機する必 要はもはやなく、どんな場合にも重要なメッセージの送信を開始可能である。こ のためにバス信号の評価が、バスに存在するビット状態の異なる振幅を分離する 回路により行われる。 図3、図4にはそれぞれ分離された信号が示されている。 図3には、バスのビット状態と電位V1とを比較して得られた信号S1が示され ている。時点t1まで小さな振幅で伝送されたメッセージが存在している。時点 t1からエラーにより大きな振幅を有する信号が評価される。ただしこれは、こ の時点で大きな振幅で送信される緊急度の高い信号の処理が開始され、緊急度の 低い信号の処理は停止するために、無視してかまわない。緊急度の高い信号は図 4に示されている。信号S2は時間に関して示されており、この信号S2はビット レベルと電位V2との比較により得られたものである。図からわかるように、時 点t1までは信号は生じていない。時点t1を過ぎてはじめて陣号が識別される。 この信号は、高い緊急度で処理すべき信号である。 図1に示されている制御装置1、周辺ユニット2、 およびバス線路3、4から成るシステムでは特にエアバッグシステムへの適用が 考えられる。このシステムは中央制御装置1および周辺ユニット2を有しており 、この周辺ユニットはそれぞれエアバッグ、サイドエアバッグ、ベルトテンショ ナーまたは他の要素を有する。このようなエアバッグシステムでは個々の周辺ユ ニット2のトリガ命令を高い緊急度で伝送しなければならず、この場合に遅延は 全く許されない。さらにこの種のシステムは個々の周辺ユニット2の機能正常性 を常に検査できなければならない。したがって制御装置1が周辺ユニット2に診 断要求を送信した場合、応答信号により機能正常性を確認できるように構成され ている。周辺ユニット2のトリガ命令と比べて、この診断要求の緊急度は低い。 本発明によるバスシステムはこのため特に有利にはエアバッグシステムに使用可 能である。エアバッグシステムでは制御装置とこれに属する周辺ユニットとの間 で定常的に個々の周辺ユニット2の動作可能状態に関する診断情報が交換される が、個々の周辺ユニット1の機能をトリガさせる命令、例えばエアバッグの膨張 またはベルトテンショナーのトリガを行う命令は高い緊急度で制御装置1から周 辺ユニット2へ伝送しなければならないからである。制御装置1から送信される 命令は振幅が大きければどんな場合でも制御装置から送信される診断要求を書き 換えることができるので、この命令は診断要求がどの ような中間状態にあっても遅延なくバスに送出可能である。 診断要求の振幅と命令の振幅とを分離することにより、メッセージの2つのク ラスを完全に区別して処理することができる。既に言及したように、例えばメッ セージの2つのクラスのために同じビット長を設ける必要はなく、重要なメッセ ージは高いビットレートで伝送することができる。さらに2つの異なるメッセー ジのクラスのために異なるメッセージプロトコルを設けることができる。このよ うなプロトコルでは、個々のメッセージをどのように処理するかを示す規則が重 要である。このことは図5、図6に則して説明する。 図5には診断要求のプロトコルが示されている。図5にはハイビット状態10 0とロービット状態101とが時間に関して示されている。ビット状態アイドル はここでは例えばハイ状態に相応しているが、このビット状態アイドルに基づい てスタートビットSTが送信される。続いて周辺ユニット2の1つのアドレスを 示す6つのビット(ビットBO−B5)が形成される。この6つのビットは続く パリティビットPにより保護されている。続いて制御装置1から送信される診断 要求の終了を表すストップビットSPが形成される。その後バスは再び状態アイ ドルすなわちハイビットレベルに移行する。診断要求により問い合わされた周辺 ユニット2はメッセージを制御装置1に送信する。こ の場合メッセージは周辺ユニット2が動作可能状態にあるか否かを示すものであ る。簡単にはこのメッセージは、バス状態アイドル中に診断要求が送信された後 、診断要求後所定の時間が経過してからいわゆるライフ信号すなわち個々のビッ トを、周辺ユニットが動作可能状態にあるかぎり周辺ユニットからバスへ送出す るように構成されている。このようなライフ信号は特に簡単に、問い合わされた 周辺ユニットが短時間で2つのバス線路バス‐ハイ3、バス‐ロー4を相互に短 絡して形成される。ただし1つのビット列から成る複雑なアンサバックも可能で ある。 図6には周辺ユニット2をトリガする命令のためのプロトコルが示されている 。ここでハイ状態100により定められているバス状態アイドルに基づき、メッ セージの開始を示す第1のスタートビットSTが続いている。その後、ここでは 10Bitの長さを有する情報フィールドIが続く。ただしこの情報フイールドに 対して別の任意の長さを定めることができる。情報フィールドIの保護のために パリティビットPおよびCRCフィールドが設けられており、これらパリティビ ットPおよびCRCフイールドを介して情報フィールドIの全てのビットが正し く伝送されたか否かが検出される。CRCフィールドに続いてストップビットSP が存在し、その後バスは再び状態アイドルに移行する。情報フイールドIの各 ビットは周辺ユニット2の ためのトリガ命令を表している。ビットがハイにセットされているかローにセッ トされているかに応じて周辺ユニット2はその安全機能例えばエアバッグのため のパイロ電気の駆動ユニットの点火またはベルトテンショナーの機能をトリガす る。図6に示されているような命令によって、制御装置はどの周辺ユニット2を トリガすべきかを命令できる。エラーによりセットされた個々のビットがエアバ ッグのトリガまたはトリガ中止を決定するので、きわめて長いCRCフイールド が設けられており、情報フィールドにおいて伝送されるビットをエラー伝送から 保護する。さらに図6に示されているメッセージが複数回送信されるように設け ることができる。これは安全性に関するエアバッグなどのシステムでは事故の場 合にはいつでもエアバッグの点火が行われることが保証されていなければならな いからである。 本発明によるバスシステムは、メッセージの処理に関する全く異なる規則を有 するメッセージを同じ線路を用いて搬送するのに適している。図5に示された診 断要求は、図6の命令のプロトコルとは全く異なる形式の伝送プロトコルに基づ いて処理されている。図5の診断要求は例えばいわゆるV24プロトコルにより 伝送可能であり、一方図6のトリガ命令は例えばCANプロトコルによって伝送 可能である。 図7には概略的に周辺ユニット2の入力信号処理部 が示されている。この周辺ユニットは2つの入力線路21、22を有しており、 これらの線路はバス線路に接続されている。2つの線路21、22はエネルギ供 給部23に接続されている。さらに入力線路21の一方の側は信号分離部24に 接続されている。この信号分離部は大きな振幅を有する信号を小さな振幅を有す る信号から分離し、大きな振幅を有する信号を命令評価部25に供給し、小さな 振幅を有する信号を診断評価部26に供給する。信号分離部24は入力側に図2 に示されたような信号を印加される。振幅分離により命令評価部25のための信 号分離部は図4の信号を使用し、診断評価部26のための信号分離部は図3の信 号を使用する。このように明確に信号を分離するため、診断要求と周辺ユニット のトリガ命令とは相互に分離して処理可能である。命令評価部25はそれぞれの 周辺ユニットに対する入力命令を認識する。すなわち命令評価部25はそれぞれ の制御装置に対して入力命令が定められているか否かを検査し、かつパリティビ ットまたは図6のCRCフイールドに基づいて実際に相応の制御装置に対する命 令が存在しているか否かを検査する。このような命令が認識されるとただちに、 相応の出力信号が別の処理部へ出力線路27から送出される。この出力線路を介 して例えばエアバッグのパイロ電気の点火ユニットを点火する駆動回路を作動さ せることができる。診断評価部は、例えば図5に則し て説明したように、診断要求が制御装置に対して定められたか否かを検査する。 この診断評価部はさらに周辺ユニット2の機能が正常であるか否かを検査する。 この場合、この質問は別の回路によっても認識可能である。このことは簡単化の ために図7には示されていない。診断の結果は出力線路28を介して出力され、 制御装置1へ戻り報告される。図7には簡単な形式の応答機能が示されており、 ここでは出力線路28の信号によりスイッチ29が閉じられ、このスイッチによ り2つの入力線路21、22が相互に短絡される。2つの線路21、22の短絡 により、保護抵抗7を介して電位が制御装置1によって検出されるバス線路3、 4の電位に近似する。 図8にはエネルギ供給部23が詳細に示されている。このエネルギ供給部はこ こでは整流器31および平滑化コンデンサ32から成っており、整流器31は入 力線路21で抵抗7を介してバス線路3に接続されており、入力線路22で抵抗 7を介してバス線路4と接続されている。このためバス線路3、4を介して、周 辺ユニットの制御または診断のための情報だけでなく、周辺ユニット2の動作に 必要なエネルギも送信される。整流器回路31によりエネルギ供給部は線路3、 4の極性に無関係である。さらにこのエネルギ供給部23はここでは図示しない 電流供給手段を有しており、バス線路3、4のダイナミック信号に負荷をかけな い。バス線路3、4がそれぞれアース電位(ロー)と電圧レベル(ハイ)との間 で切り換えられる場合、中断のない電流供給を保証しなければならないが、その つど2つのバス線路3、4のうち少なくとも一方の線路が電圧レベルハイに接続 されている。これは、一方のバス線路にハイレベル信号が送出され、他方のバス 線路にローレベル信号が印加される場合(または逆の場合)に少なくとも2つの バス線路3、4のうち少なくとも1つの線路がノード42に生じるアース電位に 比べて終端電圧レベルを有することを意味する。整流器31のノード41には周 辺ユニット2のための給電電圧が印加されている。バスに印加される信号は線路 21のノード51を介しても、線路22のノード52を介しても取り出すことが できる。信号を処理する回路部、例えば信号分離部24、命令評価部25または 診断評価部26がビット状態の所定の極性に基づいている場合、バス線路3また は4の接続を誤ることにより信号を誤った極性で伝送してしまうことがある。こ れは始めにバス線路3、4の極性を周辺ユニット2により検出し、ノード51ま たはノード52を選択して、すなわちバス線路3またはバス線路4を選択して信 号を取り出すことにより回避可能である。図7には入力線路21のノード51を 介しての信号の取り出しが示されている。 図9には信号分離部24が示されている。この信号 分離部は2つのコンパレータ61、62を有しており、これらのコンパレータの 非反転入力側はそれぞれノード51に接続されている。コンパレータ61の反転 入力側は電圧ノード63に接続されており、コンパレータ62の反転入力側は電 圧ノード64に接続されている。これらのノードの電位は3つの抵抗71、72 、73を有する分圧器により調整される。この分圧器は給電電圧VCCとアース との間に配置されている。分圧器は比較ノード63に図2から既知の比較電圧V 2が印加され、ノード64に図2から既知の比較電圧V1が印加されるように構 成されている。コンパレータ61の出力信号は図4の信号であり、コンパレータ 62の出力信号は図3の信号である。図9に示されている回路により、簡単に異 なる振幅を有する信号の分離が達成される。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】1998年4月1日(1998.4.1) 【補正内容】 明細書 メッセージ伝送用バスシステム 本発明は、独立請求項の上位概念記載のメッセージ伝送用バスシステムに関す る。ドイツ連邦共和国特許第3506118号明細書からすでに、CANバスと 称されるメッセージ伝送用バスシステムが公知である。CANバスでは、緊急度 の高いメッセージが優先的に伝送される。そのために各メッセージに、どのメッ セージを空いているバスで最初に伝送するかを決定するいわゆるヘッダが割り当 てられている。しかしこの場合に、動作しているメッセージを中断することはで きない。さらに全てのメッセージがハイビット状態とロービット状態との間の同 じ振幅を有している。 IBM Technical Disclosure Bulletin,Bd.34,Nr.8,1.Jan.1992,10頁から13 頁からすでに、メッセージをビットの書き換えにより中断することのできるバス システムが公知である。中断した後続いて新たに選択することより優先順位の高 いメッセージをバスにアクセス可能である。 本発明の利点 本発明による独立請求項の特徴部分に記載の構成を有するバスシステムは、従 来の技術に対して、緊急度の異なるメッセージを相互に明確に分離できる利点を 有する。緊急度の高いメッセージはどんな場合でも緊急度の低いメッセージを書 き換えることができるので、緊急度の高いメッセージは常に、すなわち緊急度の 低いメッセージの伝送動作中にも伝送することができる。さらに緊急度の高いメ ッセージのために、緊急度 請求の範囲 7.バス線路の信号を受信する手段が設けられており、 受信信号のための信号分離部(24)が設けられており、 該信号分離部(24)は、大きな振幅を有する信号と小さな振幅を有する信 号とを分離するように構成されている、 ことを特徴とするバスシステム用周辺ユニット。 14. 緊急度の高いメッセージを大きな振幅で送信し、かつ緊急度の低いメッ セージを小さな振幅で送信する手段が設けられている、 ことを特徴とする少なくとも1つの周辺ユニット(2)にメッセージを送信す る装置(1)。 16. 緊急度の高いメッセージは、緊急度の低いメッセージの送信終了前、お よび/または周辺ユニット(2)によるメッセージの受信終了前に送信可能であ る、請求項14または15に記載の装置(1)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.装置(1)と少なくとも1つの周辺ユニット(2)との間のメッセージ伝送 用バスシステムであって、 それぞれハイビット状態またはロービット状態の列によりメッセージが伝送 され、 緊急度の高いメッセージおよび緊急度の低いメッセージが装置(1)から少 なくとも1つの周辺ユニット(2)に送信可能である、 メッセージ伝送用バスシステムにおいて、 緊急度の高いメッセージはハイビット状態とロービット状態との間で、緊急 度の低いメッセージよりも大きな振幅を有する、 ことを特徴とするメッセージ伝送用バスシステム。 2.緊急度の高いメッセージにおける個々のハイビット状態およびロービット状 態の持続時間は、緊急度の低いメッセージのハイビット状態およびロービット状 態の持続時間よりも短い、請求項1記載のバスシステム。 3.2つのバス線路(3、4)が設けられており、メッセージが該バス線路を介 して伝送され、周辺ユニットはエネルギ供給部(23)を有しており、該エネル ギ供給部はバス線路(3、4)に接続されている、請求項1または2記載のバス システム。 4.エアバッグをトリガするための周辺ユニットが構成されており、緊急度の低 いメッセージはエアバッグの動作可能状態に関する診断要求として形成されてお り、緊急度の高いメッセージはエアバッグのトリガ命令として形成されている、 請求項1から3までのいずれか1項記載のバスシステム。 5.複数の周辺ユニット(2)がバス線路(3、4)に接続されており、診断要 求が1つの周辺ユニット(2)のアドレスを含んでおり、アドレスを有する周辺 ユニットはアンサバックを制御装置に送信し、該制御装置により周辺ユニット( 2)の動作可能状態が認識可能である、請求項4記載のバスシステム。 6.アンサバックはバス線路を短絡して行われる、請求項5記載のバスシステム 。 7.信号受信手段が設けられており、 所定の振幅を超過する受信信号を識別する回路装置が設けられており、 大きな振幅を有する信号と小さな振幅を有する信号とを分離可能である、 ことを特徴とするバスシステム用周辺ユニット。 8.周辺ユニットにアドレスが対応しており、受信可能なメッセージには行先ア ドレスが付されており、周辺ユニット内に行先アドレスと周辺ユニットのアドレ スとを比較する手段が設けられている、請求項 7記載の周辺ユニット。 9.大きな振幅のメッセージを受信したことにより、小さな振幅のメッセージの 処理は中断される、請求項8記載の周辺ユニット。 10.小さな振幅の信号は緊急度の低いメッセージ、例えば診断要求であり、ア ンサバック送信手段が設けられている、請求項7から9までのいずれか1項記載 の周辺ユニット。 11.アンサバックは2つのバス線路の短絡により信号化可能である、請求項1 0記載の周辺ユニット。 12.エネルギ供給がバスシステムを介して行われる、請求項10から11まで のいずれか1項記載の周辺ユニット。 13.周辺ユニットがエアバッグおよび/またはベルトテンショナーシステムの ためのトリガユニットとして構成されている、請求項7から12までのいずれか 1項記載の周辺ユニット。 14.緊急度の高いメッセージは大きな振幅で送信可能であり、緊急度の低いメ ッセージは小さな振幅で送信可能である、 ことを特徴とする少なくとも1つの周辺ユニット(2)にメッセージを送信す る装置(1)。 15.緊急度の高いメッセージは緊急度の低いメッセージよりも持続時間の短い ビットから成る、請求項14記載の装置(1)。 16.緊急度の高いメッセージは、緊急度の低いメッセージの送信終了前、およ び/または周辺ユニット(2)によるメッセージの受信終了前に送信可能である 、請求項13または14に記載の装置(1)。 17.送信可能な緊急度の低いメッセージは周辺ユニット(2)の動作可能状態 に関する診断要求として形成されており、送信可能な緊急度の高いメッセージは 少なくとも1つの所定の周辺ユニット(2)のトリガ命令として形成されている 、請求項15または16に記載の装置(1)。 18.周辺ユニット(2)からのメッセージを受信する手段が設けられている、 請求項15から17までのいずれか1項記載の装置(1)。
JP9537558A 1996-04-24 1997-03-19 メッセージ伝送用バスシステム Abandoned JP2000508861A (ja)

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