JP2004535742A - データを交換するためのバスシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

全二重モードにおいて非同期双方向通信のためのバスシステムは、ドミナントな状態とレセシブな状態を取ることができる差分レベルが加えられる少なくとも２つのバス線路（１１；１２）と、このバス線路（１１；１２）と接続されており、バス線路の差分レベルをディジタルレベルに変換する少なくとも２つのトランシーバ（２２）と、２つのトランシーバ（２２）のうちの１つとそれぞれ接続されている少なくとも１つのハードウェアインタフェース（２３１）とを有する。データを記憶するために、または診断を実施するために、ＣＡＮプロトコルを使用することなくＣＡＮバスを使用することができる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は差分レベルが加えられる少なくとも２つのバス線路を用いる非同期通信のためのバスシステム及びそのようなバスシステムにおいてデータを交換するための方法に関する。
【０００２】
殊に自動車においては、制御装置及びセンサをネットワーク化するためにＣＡＮバスがますます使用されている。工場での製造ラインの最後において、バスに接続されている制御装置を診断（最終検査）するために、または（アプリケーション）プログラミングするために、またはプログラムのアップデート時には、外部装置を制御装置と接続する必要がある。このために従来既に使用されている外部診断／アプリケーション機器、また相応の制御装置のプログラムをＣＡＮプロトコルに適合させることができる。しかしながらこのために必要とされる手間の他にＣＡＮプロトコルのデータ構造によって生じている緩慢なデータ伝送は不利である。したがって通常は、例えばＲＳ４２２またはＲＳ２３２のような差分増幅器として動作する付加的で比較的費用のかかるインタフェース及び付加的なバス線路を介して所望の制御装置にアクセスする。
【０００３】
本発明の目的は、複数の制御装置と相互に接続されているバスシステムが殊に簡単且つ効率的なやり方で外部の診断装置またはアプリケーション装置にアクセスできるようにすることである。
【０００４】
この目的は独立請求項に規定されているような、データを交換するためのバスシステム及び方法でもって達成される。本発明の有利な実施形態は従属請求項の対象である。
【０００５】
バス線路における差分レベルをディジタルレベルに変換するトランシーバが接続されている、非同期双方向通信のためのハードウェアインタフェースを使用することによって、規則的に標準コントローラで実現されている簡単なインタフェースをバスシステムにアクセスするために使用できる。これらのインタフェース自体には差分増幅が生じてはならない。この場合、それにもかかわらずバス線路において達成される微分電流または電圧レベルの電磁的両立性（ＥＭＶ）はデータ伝送にとって有利である。トランシーバと共にハードウェアインタフェースは非同期インタフェースのタスクを担う。
【０００６】
殊に有利な実施形態においては費用の掛からないＣＡＮトランシーバが使用されるにもかかわらず、データ伝送の速度をＣＡＮプロトコルに比べ約１．５倍から２倍まで高めることができる。ＵＡＲＴが使用される場合でも速度はＣＡＮプロトコルのもとでの動作に比べ約１．８倍高まる。
【０００７】
ＣＡＮプロトコルのために構成されているマイクロコントローラにおいては通常の場合、ＣＡＮコントローラ（ＣＡＮハードウェアインタフェース）もＵＡＲＴハードウェアインタフェースも実現されているので（「組み込み型コントローラ」）、既存のＣＡＮバスシステムへのアクセスまたはゲートウェイのために付加的な構成要素は必要ない。所属のＣＡＮトランシーバはＣＡＮを用いる通信にも、ＵＡＲＴを用いる通信にも使用することができる。
【０００８】
本発明のさらなる利点、特徴、適用可能性は図面と関連する実施例の以下の説明から生じる。ここで、
図１は、マイクロコントローラが複数接続されているＣＡＮバスを示し、
図２は、２つのバス加入機器を備えたＣＡＮバスを示し、
図３は、図２の表示装置の回路基板を示す。
【０００９】
図１には２つのバス線路１１及び１２を有する自動車のバスシステムの一部が表されている。これはＣＡＮ規格により差分電圧レベルでもって動作され、ドミナントな状態とレセシブな状態を有するＣＡＮバスである。レセシブな状態はバス加入機器と無関係に生じる。ドミナントな状態はアクティブな加入機器によって生じなければならない。バス線路１１は信号ＣＡＮＬを伝送し、バス線路１２は信号ＣＡＮＨを伝送する。信号ＣＡＮＬは電圧値１．５Ｖ及び２．５Ｖを取ることができ、ＣＡＮＨは電圧値２．５Ｖ及び３．５Ｖを取ることができる。ディジタル値０またはロウに対応するドミナントな状態ではＣＡＮＬには１．５ＶまたＣＡＮＨには３．５Ｖが印加される。ディジタル値１またはハイに対応するレセシブな状態ではＣＡＮＬにもＣＡＮＨにも２．５Ｖが印加される。
【００１０】
バス加入機器は表示すべきデータを別のバス加入機器、例えば温度測定装置、ラジオ、ナビゲーション装置などから受け取るディスプレイとすることができる。バス加入機器のそれぞれ１つのＣＡＮトランシーバ２２は制御ユニットないしマイクロコントローラ２３をバス線路１１、１２したがって他の加入機器と接続する。トランシーバ２２は一方の方向においてＴＴＬレベルを有するマイクロコントローラ２３のディジタル信号を差分信号に変換し、他方の方向においてはバス線路１１、１２の差分信号を０Ｖ及び５Ｖを有するディジタル信号に変換する。
【００１１】
ＣＡＮトランシーバは所属のマイクロコントローラによって形成された信号をバス線路１１、１２に出力し、それと同時に出力された信号を同一のマイクロコントローラにおいて再び読み出す。このことは信号線路ＲｘＤ及びＴｘＤを有する２線線路において行われる。
【００１２】
制御装置及びセンサであるマイクロコントローラ２３に所属する加入機器は図示されていない。
【００１３】
マイクロコントローラ２３においては、ＵＡＲＴハードウェアインタフェース２３１もＣＡＮハードウェアインタフェースないしＣＡＮコントローラもバスコントローラとして実現されている（「組み込まれている」）。２つのインタフェースの各々はそれぞれトランシーバと電気的に接続されている。２つのバスコントローラも並列に接続されている。
【００１４】
ＵＡＲＴインタフェースは基本的に全二重モード（同時の読み出し及び書き込み）における双方向の通信のために設計されている。もっともＣＡＮトランシーバと接続されているので、ＵＡＲＴインタフェース２３１は半二重モード（読み出しまたは書き込み）でのみ通信することができる。
【００１５】
システムの開始時には先ずそれぞれ、異なるバスプロトコルでの同時通信を回避するために、ＵＡＲＴインタフェース２３１が起動され、ＣＡＮコントローラ２３２が不能にされる。したがって即座にデータの適用、またバス加入機器のプログラミング及び加入機器の検査／診断を開始することができる。このモードにおいてはＣＡＮプロトコルによる動作時よりも速い伝送速度でもってデータ伝送を行うことができる。
【００１６】
事前に規定された時間間隔、例えば５ｍｓにおいてＵＡＲＴインタフェースの信号が識別されない場合には、ＵＡＲＴインタフェース２３１は不能にされ、ＣＡＮコントローラ２３２が起動される。ＵＡＲＴインタフェースの信号をデータ伝送速度（ボーレート）に基づいて、ＣＡＮプロトコルの識別に基づいて、またはＣＡＮコントローラの信号のパリティエラーに基づいて判別することができる。識別の確実性を高めるために複数の識別方式を組み合わせることができる。
【００１７】
図２は、２つの例示的なバス加入機器を有する図１のバスシステムを具体的に示す。ここでバス加入機器はドライバ情報システムの表示装置２及び制御装置３、より正確にはエンジン制御装置である。
【００１８】
表示装置２と接続されている制御ユニット（マイクロプロセッサ）は、車両の燃料消費を求め、ドライバへと出力するために制御装置からデータを受け取る。
【００１９】
図３は、バス加入機器の回路基板２１における、図１に示されているマイクロコントローラ２３のうちの１つを示す。バス加入機器は図２に示されている表示装置２である。
【００２０】
マイクロコントローラ２３のＵＡＲＴハードウェアインタフェース２３１及びＣＡＮコントローラ２３２は、コネクタ２４の同一の電気的な接触部２４１とトランシーバ２２を介して接続されている。コネクタ２４はバス加入機器のケーシングに組み込まれており、エネルギ供給部及びＣＡＮバスのバス線路１１、１２との接続を確立する。さらにコネクタを介して、ＣＡＮバスを仲介せずに例えば電話またはオーディオ機器のような外部機器との直接的な接続も確立することができる。
【００２１】
コネクタ２４を介して、データをバスシステムに接続されている加入機器に記憶するために、または加入者の機能テストを実施するために、付加的に外部プログラミング装置（アプリケーション装置）または検査装置を接続することができる。
【００２２】
図示された例では外部のプログラミング装置４は別個の（図示していない）コネクタを介して、車両内の適所においてバス線路１１、１２したがってプログラミングすべきバス加入機器と接続されている。
【００２３】
外部装置との接続を無線インタフェースを介しても行うことができ、例えばＩＲＤＡ規格による赤外線インタフェースまたはブルートゥースインタフェースを用いて行うことができる。無線インタフェースはＣＡＮバスとの接続または外部装置との直接的な接続も確立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】複数のマイクロコントローラが接続されているＣＡＮバスである。
【図２】２つの加入機器を有するＣＡＮバスである。
【図３】図２の表示装置の回路基板である。

Claims (13)

1. バスシステムにおいて、
   ドミナントな状態及びレセシブな状態を取ることができる、差分レベルが加えられる少なくとも２つのバス線路（１１；１２）と、
   前記バス線路（１１；１２）と接続されており、該バス線路の前記差分レベルをディジタルレベルに変換する、半二重モードにおける双方向通信のための少なくとも２つのトランシーバ（２２）と、
   全二重モードにおける非同期の双方向通信のための、前記２つのトランシーバ（２２）のうちの１つと接続されている少なくとも１つのハードウェアインタフェースとを有することを特徴とする、バスシステム。
2. 少なくとも１つのハードウェアインタフェース（２３１）が前記トランシーバ（２２）を介してコネクタ（２４）または無線インタフェースと接続されている、請求項１記載のバスシステム。
3. バスシステムは表示装置（２）を車両内の少なくとも１つの制御装置（３）と接続し、前記コネクタ（２４）は前記表示装置（２）に配置されている、請求項１または２記載のバスシステム。
4. 前記トランシーバ（２２）はＣＡＮトランシーバである、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. 前記ハードウェアインタフェースはＵＡＲＴインタフェースである、請求項１から４までのいずれか１項記載のバスシステム。
6. マイクロコントローラ（２３）が少なくとも２つのハードウェアインタフェース（２３１；２３２）を有し、該ハードウェアインタフェース（２３１；２３２）は同一のトランシーバ（２２）と接続されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のバスシステム。
7. 前記ハードウェアインタフェースのうちの１つはＣＡＮコントローラ（２３２）である、請求項１から６までのいずれか１項記載のバスシステム。
8. 前記ＣＡＮコントローラ（２３２）及び前記ハードウェアインタフェース（２３１）は１つのマイクロコントローラ（２３）に集積されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のバスシステム。
9. 請求項６記載のバスシステムにおいてデータを交換するための方法において、
   先ず通信のために２つのハードウェアインタフェースのうちの一方のハードウェアインタフェースを起動し、他方のハードウェアインタフェースを阻止するステップと、
   所定の時間間隔において起動されているハードウェアインタフェースの信号が識別されない場合には、最初に起動されたハードウェアインタフェースを阻止し、最初に阻止されたハードウェアインタフェースを起動するステップとを有することを特徴とする、データを交換するための方法。
10. 前記ハードウェアインタフェース（２３１；２３２）は異なるデータ伝送速度でもって通信する、請求項９記載の方法。
11. 異なるハードウェアインタフェース（２３１；２３２）の信号を、異なるデータ伝送速度に基づいて及び／又はパリティエラーに基づいて及び／又は異なるプロトコルに起因するデータパターンに基づいて相互に区別し、該プロトコルに基づいて前記ハードウェアインタフェースは通信を行う、請求項９または１０記載の方法。
12. 前記ハードウェアインタフェースはＵＡＲＴインタフェース（２３１）及びＣＡＮコントローラであり、最初にＵＡＲＴインタフェース（２３１）を起動し、ＣＡＮコントローラ（２３２）を阻止する、請求項９から１１までのいずれか１項記載の方法。
13. 前記ＵＡＲＴインタフェース（２３１）の信号をＣＡＮプロトコルとは異なるデータパターンに基づき識別する、請求項９から１２までのいずれか１項記載の方法。