JP2005277896A - 車載ネットワーク拡張装置及び車載電子制御ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】自動車内に配線されるＣＡＮ通信のネットワークを多系統のバスに分割した場合に、バス間の通信を効率よく調停する。
【解決手段】自動車内に配線されるＣＡＮ通信のネットワークを多系統のバス３１，３３に分割して配線した場合に、これらのバス３１，３３の間のレセシブ／ドミナントの調停を効率よく行うことができる。即ち、従来のゲートウェイを使用した車載ネットワークに比べると、このゲートウェイがバス３１，３３の相互間の調停を行う機能が無かったのに対して、この実施形態のように車載ネットワーク拡張装置３０でバス３１，３３の相互間の調停を効率よく行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車載ネットワーク拡張装置及びそれに関連する技術に関するものである。

電子通信技術の進展に伴って、現在、自動車においては多くの車載電子制御ユニット（ＥＣＵ）が搭載されつつある。このように多くの車載電子制御ユニットが搭載されると、車載電子制御ユニット間の通信において信号の多重化が行われることが必須となっており、この信号の多重化に適した車載ネットワークの一つであるＣＡＮ（Control Area Network）が使用されつつある。

このＣＡＮは、ＩＳＯ／ＤＩＳ−１１８９８などで規定された通信プロトコルであり、通信速度や使用するケーブルの種類がいろいろあり、最大ケーブル長や配線トポロジ、接続ユニット数などに制限がある。即ち、ＣＡＮで適用されるバスの信号波形は、ワイヤハーネスの引き回し方により反射や遅延の影響を受ける。これは通信品質の低下につながるため、ワイヤハーネスの配策や接続できるＥＣＵ（ノード）数に制約が出る場合がある。

例えば、ＩＳＯ／ＤＩＳ−１１８９８では、１Ｍｂｐｓのとき、接続ユニット数が３０、最大ケーブル長が４０ｍ、ケーブルの突出長が０．３ｍ、ノード間距離が最小で０．１ｍ、最大で４０ｍで、ネットワーク内での信号の波形の乱れを避けるためには、できるだけ１本の線に近づけることが望ましい。

しかしながら、自動車内では配線に利用できる空間が限られており、またＣＡＮバスについて様々な分岐が必要な場合が多いことからも、ワイヤハーネスの配線トポロジを１本の線に近づけることは難しく、最大ケーブル長制約や配線トポロジ制約のためにネットワークを分割しなければならないことが多くなる。このように、ネットワークは１系統で構成できない場合、何らかの方法でバス間の通信を確保する必要がある。

そこで、従来、図６の如く、ネットワークを多系統のバス（ｂｕｓ−Ａ，ｂｕｓ−Ｂ）１，３に分割して配線し、これらのバス１，３間をゲートウェイ５でつないで構成することが行われていた。

このゲートウェイ５は、バス１，３間で受け渡しするデータのフィルタリングや誤り制御などを行うもので、通常はマイクロコンピュータを有して構成されている。図７はゲートウェイ５の内部構成例を示すブロック図である。図７の如く、ゲートウェイ５は、各バス１，３に接続するためのバス接続部コネクタ７，９と、各バス１，３への入出力をそれぞれ行うＣＡＮトランシーバ１１，１３と、このＣＡＮトランシーバ１１，１３での通信制御をそれぞれ行うＣＡＮ通信コントローラ１５，１７と、このＣＡＮ通信コントローラ１５，１７に制御指令を与えるＣＰＵ１９とを備えて構成される。尚、図７中の符号２１はＣＰＵ１９に接続されるＲＯＭ、同じく符号２３はＣＰＵ１９に接続されるＲＡＭをそれぞれ示しており、例えば、ＣＰＵ１９、ＲＯＭ２１及びＲＡＭ２３がマイクロコンピュータを構成する。

このゲートウェイ５は単独の装置としてだけでなく、他のＥＣＵ内部に機能の一部として実装されることもある。

上述のように、ネットワークを１系統で構成できない場合に、バス１，３間の通信を確保するため、従来はゲートウェイ５を使用していたが、このゲートウェイ５は、マイクロコンピュータ（即ち、図７中のＣＰＵ１９、ＲＯＭ２１及びＲＡＭ２３）を使用して構成しなければならず、部品コストの上昇が避けられなかった。

さらに、ゲートウェイ５は、これがバス１，３間で受け渡しするデータの選択通過（フィルタリング）や誤り制御等を行う関係上、車載装備の増加や変更があった場合、そのソフトウェアプログラムの作り直しが必要になることが多い。

そうすると、複数車種への部品共通化の障害になり、量産効果が損なわれる。

また、ソフトウェアプログラムを作り直すたびに、バグの入り込む可能性が生じる。

さらに、一方のバス（ｂｕｓ−Ａ）１から来たデータが、一旦ゲートウェイ５の内部に蓄積された後、他方のバス（ｂｕｓ−Ｂ）３に送出されるため、両バス１，３間でデータ到達の時間的不一致が生ずる。これは、時間的にクリティカルな制御を必要とする用途では使えない場合があることを意味する。

さらにまた、一方のバス（ｂｕｓ−Ａ）１から来たデータが、一旦ゲートウェイ５の内部に蓄積されて、この一方のバス（ｂｕｓ−Ａ）１のデータ通信が完了した後に、他方のバス（ｂｕｓ−Ｂ）３への送出が開始されるため、他方のバス（ｂｕｓ−Ｂ）３内の１個のＥＣＵ故障等、何らかの原因で他方のバス（ｂｕｓ−Ｂ）３への送出が失敗すると、バス１，３間でのデータ共有ができていないという重大な事態となる。

かかる事態を避けるためには、ゲートウェイ５自身が一方のバス（ｂｕｓ−Ａ）１に対してデータの伝送失敗を通知する手段を持たなければならない。このことは、通信のプロトコルを複雑化することに繋がり、データの到達確認までの時間を著しく遅らせることになる。

そこで、本発明の課題は、自動車内に配線されるＣＡＮ通信のネットワークを多系統のバスに分割した場合に、バス間の通信を効率よく調停することにあり、併せて、コストの上昇を可及的に緩和し得、データ伝送の遅延を防止し、併せて小型・軽量化を可能にする車載ネットワーク拡張装置及び車載電子制御ユニットを提供することにある。

上記課題を解決すべく、請求項１に記載の発明は、自動車内に配線されるＣＡＮ通信のネットワークを多系統のバスに分割し、当該両バスの間に介在される車載ネットワーク拡張装置であって、前記各バスにそれぞれ接続するためのバス接続部コネクタと、前記各バス接続部コネクタを通じた通信を行うＣＡＮトランシーバと、前記各バスを監視し、前記ＣＡＮトランシーバを制御して前記各バス間の通信を実行するとともに、前記各バス間で通信の衝突が生じた際にはそれらの通信データに付与された優先順位に基づいて前記各バス間の通信を調停する回線監視・制御論理回路とを備えるものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車載ネットワーク拡張装置であって、
、前記回線監視・制御論理回路の動作クロックを規定するクロック回路をさらに備え、前記クロック回路が、前記バスで使用される量子化時間の逆数以上の周波数のクロック信号を発生し、前記回線監視・制御論理回路が、前記クロック信号の周波数で前記両バスを監視し、所定の手順に従って前記両バス間の通信を調停するものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の車載ネットワーク拡張装置であって、少なくとも一つのＣＡＮトランシーバに、複数のバス接続部コネクタが接続されたものである。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の車載ネットワーク拡張装置であって、前記クロック回路が、ＰＬＬを用いた逓倍回路であるものである。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の車載ネットワーク拡張装置であって、前記回線監視・制御論理回路が、前記各バスの異常を検知する機能を有し、異常と判定した場合に、前記バス間でのデータの中継を行わないものである。

請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の車載ネットワーク拡張装置が内蔵されたことを特徴とする車載電子制御ユニットである。

請求項１に記載の発明の車載ネットワーク拡張装置は、自動車内に配線されるＣＡＮ通信のネットワークを多系統のに分割して配線した場合に、これらのバスの間のレセシブ／ドミナントの調停を効率よく行うことができる。

請求項２に記載の発明の車載ネットワーク拡張装置は、回線監視・制御論理回路の動作クロックを規定するクロック回路（例えば、請求項４のようにＰＬＬを用いた逓倍回路）が、バスで使用される量子化時間の逆数以上の周波数のクロック信号を発生し、回線監視・制御論理回路が、そのクロック信号の周波数で両バスを監視し、所定の手順に従って両バス間の通信を調停するので、バス間でのデータ伝送の遅延を緩和することができる。

請求項３に記載の発明の車載ネットワーク拡張装置は、少なくとも一つのＣＡＮトランシーバに、複数のバス接続部コネクタが接続されて構成されるので、車載ネットワーク拡張装置のひとつのＣＡＮトランシーバが分岐コネクタの構成をなす。したがって、ひとつの車載ネットワーク拡張装置に３個以上のバス接続部コネクタが設けられることになることから、別途にジャンクションコネクタを設けることなく、３本以上のバスを容易に接続できる。したがって、ジャンクションコネクタコストの上昇を可及的に緩和し得、データ伝送の遅延を防止し、併せて小型・軽量化を可能にする。

請求項５に記載の発明の車載ネットワーク拡張装置は、回線監視・制御論理回路が、各バスの異常を検知する機能を有し、異常と判定した場合に、バス間でのデータの中継を行わないので、異常時の回線トラブルを容易に防止することができる。

そして、請求項６に記載の発明のように、車載ネットワーク拡張装置を独立した機器としてではなく、なんらかの車載電子制御ユニット内に内蔵して構成することで、コストの上昇を可及的に緩和し、併せて小型・軽量化が可能となる。

＜構成＞
図１は本発明の一の実施形態に係る車載ネットワーク拡張装置３０がネットワークに組み込まれた状態を示すブロック図、図２は車載ネットワーク拡張装置３０の内部構成を示すブロック図、図３は車載ネットワーク拡張装置３０内のＣＡＮトランシーバの構成を示す回路図である。

この車載ネットワーク拡張装置３０は、図１の如く、自動車内に配線されるＣＡＮ通信のネットワークを多系統のバス（ｂｕｓ−Ａ，ｂｕｓ−Ｂ）３１，３３に分割して配線し、これらのバス３１，３３の間に介在されるものであって、図２の如く、各バス３１，３３にそれぞれ接続されるバス接続部コネクタ３５，３７と、このバス接続部コネクタ３５，３７を通じてそれぞれのバス３１，３３への入出力を行うＣＡＮトランシーバ３９，４１と、このＣＡＮトランシーバ３９，４１を制御して両バス３１，３３間の通信を制御する回線監視・制御論理回路４３と、この回線監視・制御論理回路４３に回線サンプリングと当該回線監視・制御論理回路４３の動作に必要な動作クロックを供給するクロック回路４５とを備えて構成される。

各ＣＡＮトランシーバ３９，４１は、図３の如く、１個の比較器５１と１個のバッファ５３とを備える。

比較器５１は、各バス３１，３３の状態監視を行うもので、ＣＡＮ通信における各バス３１，３３のハイ側バスラインＣＡＮＨの非反転入力とロー側バスラインＣＡＮＬの反転入力とが行われ、これらを比較して、回線監視・制御論理回路４３に信号Ｒの反転出力を行う。

バッファ５３は、回線監視・制御論理回路４３からの信号Ｄが反転入力され、各バス３１，３３のハイ側バスラインＣＡＮＨに非反転出力するとともにロー側バスラインＣＡＮＬに反転出力する。

クロック回路４５は、ＰＬＬを用いた逓倍回路であって、ＣＡＮ通信で使用される量子化時間（Ｔｑ）に対し、１／Ｔｑ以上の周波数、望ましくは２／Ｔｑ以上の周波数のクロック信号を発生する。

回線監視・制御論理回路４３は、マイクロコンピュータを使用せずに、ＡＳＩＣ等の回路が適用されて構成されており、クロック回路４５から与えられるクロック信号の周波数で、各ＣＡＮトランシーバ３９，４１の比較器５１から与えられる信号Ｒのレベル（ハイ／ロー）によって各バス３１，３３の状態を監視し、これに基づいて各ＣＡＮトランシーバ３９，４１のバッファ５３に反転入力する信号Ｄを制御する。

また、この回線監視・制御論理回路４３には、各バス３１，３３の異常を検知する機能が内蔵されており、いずれかのバス３１，３３に異常が発生していると判定した場合は、回線監視・制御論理回路４３はデータの中継を行わないようになっている。

ここで、ＣＡＮ通信では、すべてのメッセージが、予め定められたフォーマットで送信される。バス３１，３３が空いているときには、バス３１，３３に接続されるすべての車載電子制御ユニット（ＥＣＵ：図示省略）がこのバス３１，３３を通じて新しいメッセージの送信を開始することができる。また、２つ以上の車載電子制御ユニットが同時にバス３１，３３を通じてメッセージの送信を始ようとした場合は、識別子（以下「ＩＤ」と称す）によって優先順位が決められる。このＩＤは、メッセージの送り先を示すものでなく、バス３１，３３にアクセスする際のメッセージの優先順位を示す。

具体的に、１つ以上の車載電子制御ユニットが同時にメッセージを開始した場合、各メッセージのＩＤに対してビット単位で調停を行う。そして、調停において一番高い優先順位を持っている、即ち調停に勝ったと判断された車載電子制御ユニットは、そのまま送信を続け、優先順位が低い、即ち負けた車載電子制御ユニットは、直ちに送信を停止して受信動作に移る。

ここで図４は、いずれかのバス３１，３３内で車載電子制御ユニットが接続されるノードとそのバス３１，３３の状態を示す図であり、図４（Ａ）は第１のノードのレセシブ（不活性）／ドミナント（活性）の状態、図４（Ｂ）は第２のノードのレセシブ／ドミナントの状態、図４（Ｃ）はそれらのノードが接続されたバス３１，３３のレセシブ／ドミナントの状態をそれぞれ示している。尚、レセシブの状態では、各バス３１，３３が、その各バス３１，３３の終端抵抗の値によって決定される電圧レベルに設定され、ドミナントの状態では、各バス３１，３３がグランドレベルに設定されるようになっている。

今、第１のノードよりも第２のノードの方が優先順位が高いものとすると、例えば図４において、時刻Ｔ１で２つのノードの調停が行われる場合、図４（Ｂ）に示した第２のノードがドミナントとなり、図４（Ａ）に示した第１のノードはレセシブとなる。このとき、バス３１，３３はドミナントの状態になる。

このように、バス３１，３３は、ドミナントとレセシブという２つの電気的信号レベルが遷移するようになっており、ドミナントとレセシブとが衝突したときはドミナントが勝つようになっている。そして、調停に勝ったと判断されたノード（図４（Ｂ）の第２のノード）はそのまま送信を続け、調停に負けたと判断されたノード（図４（Ａ）の第１のノード）は直ちに送信を停止する。即ち、各ノードが受信動作に移ることは、送信動作を中断してバス３１，３３駆動をレセシブに保つことと等価である。

このような調停を行うためには、各ノード間で、図４に示したレセシブ／ドミナントの遷移の時間的単位であるビットタイミングの同期が取れていなければならない。ＣＡＮ通信においては、１ビットタイムの１／８〜１／２５を量子時間（Ｔｑ）と規定しており、これを最小単位としている。

ここで、ビットは次の４つのセグメントに分割される。
（１）シンクロナイゼーションセグメント（ＳＳ）
（２）プロパゲーションタイムセグメント（ＰＴＳ）
（３）フェーズバッファセグメント１（ＰＢＳｌ）
（４）フェーズバッファセグメント２（ＰＢＳ２）
各セグメントのビットタイムとして、シンクロナイゼーションセグメント（ＳＳ）は１Ｔｑを要し、プロパゲーションタイムセグメント（ＰＴＳ）は１〜８Ｔｑを要し、フェーズバッファセグメント１（ＰＢＳｌ）は１〜８Ｔｑを要し、フェーズバッファセグメント２（ＰＢＳ２）は２〜８Ｔｑを要する。

これらの（１）〜（４）のセグメントのうち、ビットの同期に大きく影響があるのはシンクロナイゼーションセグメント（ＳＳ）及びプロパゲーションタイムセグメント（ＰＴＳ）である。

シンクロナイゼーションセグメント（ＳＳ）は、バス３１，３３につながる複数のノードが、このセグメントの間でタイミングを合わせ、そろって送受信の動作を行うために必要なセグメントであり、レセシブからドミナントへのエッジまたはドミナントからレセシブへのエッジが、このセグメントの中にあることが期待される。

プロパゲーションタイムセグメント（ＰＴＳ）は、ネットワーク（バス３１，３３）上の物理的な遅延を吸収するセグメントである。ネットワーク上の物理的な遅延は、（送信ノードの出力遅延＋バス３１，３３上での信号の伝播遅延＋受信ノードの入力遅延）×２となる。

ここで、図１のように２つに分割されたＣＡＮ通信のバス３１，３３は、通信速度が互いに同じであるから、これらの間でビット同期が取れるように制御し、且つビット調停が相互にできるようにすれば、２つのバス３１，３３はあたかも１つのビットタイミングで動作しているように見える。

この実施形態における車載ネットワーク拡張装置３０は、上述のように、２つのバス３１，３３の間に介在設置されて、両バス３１，３３の間でビット同期が取れるように制御し、且つ両者の間でビット調停を行うことで、２つのバス３１，３３をあたかも１つのビットタイミングで動作しているようにする。

但し、車載ネットワーク拡張装置３０での遅れ時間が大きいと、両バス３１，３３の間でビット同期が取ることが困難となる。

そこで、ここでは、トラックやバスなどの大型車を除けば、通常の普通車等では車載ＬＡＮのケーブル長が比較的短いことに着目し、このように短い車載ＬＡＮではプロパゲーションタイムセグメント（ＰＴＳ）に余裕があることを利用して、回線監視・制御論理回路４３での制御によって、バス３１，３３のサンプリング周波数をＣＡＮ通信のバス３１，３３のＴｑに対して「１／Ｔｑ」以上（望ましくは「２／Ｔｑ」以上）で行うことにより、調停遅延の影響を最小限にするものである。

＜動作＞
上記構成の車載ネットワーク拡張装置３０の具体的な動作の一例を説明する。

回線監視・制御論理回路４３は、基本的には次の（ア）〜（オ）の規則に従ってＣＡＮトランシーバ３９，４１を制御する。
（ア）最初に、バス３１，３３に流れる信号を、ハザード防止のために、一旦クロッキング（タイミング合わせ）する。
（イ）両バス３１，３３ともにレセシブの場合は、両バス３１，３３の調停を行う必要がない状態にあるため、ＣＡＮトランシーバ３９，４１及びバス接続部コネクタ３５，３７を通じて両バス３１，３３にレセシブを出力する。
（ウ）第２のバス（ｂｕｓ−Ｂ）３３がレセシブであり、第１のバス（ｂｕｓ−Ａ）３１にエッジを検出した場合は、第１のバス（ｂｕｓ−Ａ）３１がドミナントである期間中、第２のバス（ｂｕｓ−Ｂ）３３にドミナントを出力する。これは、第１のバス（ｂｕｓ−Ａ）３１が調停に勝ったと判断して、第１のバス（ｂｕｓ−Ａ）３１を第２のバス（ｂｕｓ−Ｂ）３３に接続することを意味している。
（エ）第１のバス（ｂｕｓ−Ａ）３１がレセシブであり、第２のバス（ｂｕｓ−Ｂ）３３にエッジを検出した場合は、第２のバス（ｂｕｓ−Ｂ）３３がドミナントである期間中、第１のバス（ｂｕｓ−Ａ）３１にドミナントを出力する。これは、第２のバス（ｂｕｓ−Ｂ）３３が調停に勝ったと判断して、第２のバス（ｂｕｓ−Ｂ）３３を第１のバス（ｂｕｓ−Ａ）３１に接続することを意味している。
（オ）両バス３１，３３に同時にエッジを検出した場合は、両バス３１，３３の調停がまだつけられない状態にあることから、両バス３１，３３にレセシブを出力する。

ここで、トラックやバスなど大型車を除けば、通常の普通車の車載ＬＡＮのケーブル長が短いため、プロパゲーションタイムセグメント（ＰＴＳ）の値はあまり大きく取る必要がないと期待できる。逆に言えば、値の設定に余裕があることになる。

バス３１，３３のサンプリング周波数を１／Ｔｑとすると、上記（ア）の条件により、両バス３１，３３のうちの少なくともいずれかにおいて最大Ｔｑの遅延が起こり、両者間のクロッキング（タイミング合わせ）が行われる。

そして、上記（ウ）または上記（エ）の条件が成立して初めて、バス３１，３３の制御がなされる。このことから、このような条件での車載ネットワーク拡張装置３０における遅延は最大で２Ｔｑとなる。これは、プロパゲーションタイムセグメント（ＰＴＳ）が３以上あれば吸収できるものである。

ここで、バス３１，３３のサンプリング周波数を２／Ｔｑとすると、上記（ア）の条件により最大Ｔｑ／２の遅延が起こり、上記（ウ）または上記（エ）の条件が成立して初めてバス３１，３３の制御がなされるから、このような条件での車載ネットワーク拡張装置３０における遅延は最大でＴｑとなる。これは、プロパゲーションタイムセグメント（ＰＴＳ）が２以上あれば吸収できるものである。

尚、実際のバス３１，３３には、それ自体に大きな容量成分が存在するため、ドミナントからレセシブへの切り替えがＴｑ以内に収まらないことが考えられる。これは、バス３１，３３の容量成分への充電が終端抵抗を通して行われるためである。このため、ドミナントからレセシブへの切り替えの遅延は、バス３１，３３の時定数で計算できる。

例えば、図５に示したような各バス３１，３３のレセシブ／ドミナントの遷移動作を考える。尚、図５においては、第１のバス３１を符号「Ａ」、第２のバス３３を符号「Ｂ」で表している。まず、上記（ア）のように両バス３１，３３のクロッキングを行った後、上記（イ）、即ち両バス（Ａ，Ｂ）３１，３３ともレセシブになる場合は、図５中のステップＳ０１のように、アイドル（ｉｄｌｅ）状態のまま状態遷移はなされない。また、即ち両バス（Ａ，Ｂ）３１，３３ともドミナントとなる場合など、両バス３１，３３に同時にエッジを検出した場合は、両バス３１，３３の調停がまだつけられない状態にあることから、両バス３１，３３にレセシブを出力して、図５中のステップＳ０２のように、アイドル（ｉｄｌｅ）状態のまま維持される。

次に、回線監視・制御論理回路４３が上記（ウ）の条件、即ち第２のバス（Ｂ）３３がレセシブであり、第１のバス（Ａ）３１がドミナントとなる場合は、ステップＳ０３からステップＳ０４に遷移して、両バス３１，３３ともドミナントの状態に遷移する。

しかしながら、その後に第１のバス（Ａ）３１がレセシブに移行すると（ステップＳ０５）、回線監視・制御論理回路４３は、その直前まで第２のバス（Ｂ）３３にドミナントを出力していたのであるから、第１のバス（Ａ）３１を観測すると、バス３１，３３の時定数／２の期間はドミナントの状態（ここでは「ドミナントノイズ」と称す：ステップＳ０６ａ〜Ｓ０８ａ）が観測される。

したがって、このステップＳ０６ａ〜Ｓ０８ａの期間中は、回線監視・制御論理回路４３によって、ステップＳ０６〜Ｓ０８のように、両バス３１，３３のＣＡＮトランシーバ３９，４１をレセシブに制御すればよい。

かかるステップＳ０５〜Ｓ０７のステップ数は、上述のプロパゲーションタイムセグメント（ＰＴＳ）の期間によって決定される。

また、上記（エ）の場合、即ち第２のバス（Ｂ）３３がドミナントとなり、第１のバス（Ａ）３１がレセシブである場合も同様に、ステップＳ０９〜Ｓ１３のように遷移する。

そして、上記（ウ）及び（エ）のいずれの場合も、プロパゲーションタイムセグメント（ＰＴＳ）の期間によって決定されるステップ数を超えて、レセシブの状態が検出された場合は、最初のアイドル状態（ステップＳ００ａ）に戻る（ステップＳ１４，Ｓ１５）。

このように、この実施形態の車載ネットワーク拡張装置３０では、自動車内に配線されるＣＡＮ通信のネットワークを多系統のバス３１，３３に分割して配線した場合に、これらのバス３１，３３の間のレセシブ／ドミナントの調停を効率よく行うことができる。即ち、従来のゲートウェイを使用した車載ネットワークに比べると、このゲートウェイがバス３１，３３の相互間の調停を行う機能が無かったのに対して、この実施形態のように車載ネットワーク拡張装置３０でバス３１，３３の相互間の調停を効率よく行うことができる。

この場合、各バス３１，３３を流れるデータに依存しないで、しかもバス３１，３３に流れる元の信号の波形を乱さないで、データ到達の時間遅れがないように、滞り無く調停を行うことができる。

特に、両方のバス３１，３３間で遅延を無くすことができるので、少なくともいずれかのバス３１，３３の通信速度が遅い場合であっても、このバス３１，３３について設計変更することなく容易にＣＡＮ通信の調停を行うことができる。

また、回線監視・制御論理回路４３としてマイクロコンピュータを使用せずに、ＡＳＩＣ等の回路で構成しているので、ＲＯＭやＲＡＭ等が必要なくなり、よって部品点数が少ない車載ネットワーク拡張装置３０を構成できる。

しかも、回線監視・制御論理回路４３としてマイクロコンピュータを使用していないので、ソフトウェアが必要なくなる。したがって、ソフトバグの入る余地がなくなり、またマイクロコンピュータを使用しないことから、車載ネットワーク拡張装置３０の起動時間が早くなる利点がある。

また、この回線監視・制御論理回路４３に、各バス３１，３３の異常を検知する機能が内蔵されており、いずれかのバス３１，３３に異常が発生していると判定した場合に、回線監視・制御論理回路４３はデータの中継を行わないようになっているので、異常時の回線トラブルを一定時間に抑えることができる。

以上のことから、車載ネットワーク拡張装置３０の内部の実装密度の向上を図ることができ、また実装部品点数の低減、コストダウン及び軽量化を図ることができる。

尚、上記実施形態では、一対のバス接続部コネクタ３５，３７に一対のバス３１，３３をそれぞれ接続していたが、少なくともいずれかのバス３１，３３に複数のバス接続部コネクタを接続し、これを分岐コネクタとしてもよい。この場合は、ひとつの車載ネットワーク拡張装置３０に３個以上のバス接続部コネクタが設けられることになるため、別途にジャンクションコネクタを設けることなく、３本以上のバスを容易に接続できる。この場合でも、接続される全てのバスの調停を行う点で、上記実施形態と同様である。

また、上記実施形態では、車載ネットワーク拡張装置３０を独立した機器として例示して説明したが、なんらかの車載電子制御ユニット内に内蔵して構成してもよい。これにより、コストの上昇を可及的に緩和し、併せて小型・軽量化が可能となる。

本発明の一の実施形態に係る車載ネットワーク拡張装置がネットワークに組み込まれた状態を示すブロック図である。 本発明の一の実施形態に係る車載ネットワーク拡張装置の内部構成を示すブロック図である。 本発明の一の実施形態に係る車載ネットワーク拡張装置のＣＡＮトランシーバを示す回路図である。 本発明の一の実施形態に係る車載ネットワーク拡張装置が適用された場合に、いずれかのバス内で車載電子制御ユニットが接続されるノードとそのバスの状態を示す図である。 本発明の一の実施形態に係る車載ネットワーク拡張装置が適用された場合の各バスのレセシブ／ドミナントの遷移動作を示す図である。 従来のゲートウェイがネットワークに組み込まれた状態を示すブロック図である。 従来のゲートウェイの内部構成を示すブロック図である。

符号の説明

３０ 車載ネットワーク拡張装置
３１，３３ バス
３５，３７ バス接続部コネクタ
３９，４１ トランシーバ
４３ 回線監視・制御論理回路
４５ クロック回路
５１ 比較器
５３ バッファ

Claims (6)

1. 自動車内に配線されるＣＡＮ通信のネットワークを多系統のバスに分割し、当該バスの間に介在される車載ネットワーク拡張装置であって、
   前記各バスにそれぞれ接続するためのバス接続部コネクタと、
   前記各バス接続部コネクタを通じた通信を行うＣＡＮトランシーバと、
   前記各バスを監視し、前記ＣＡＮトランシーバを制御して前記各バス間の通信を実行するとともに、前記各バス間で通信の衝突が生じた際にはそれらの通信データに付与された優先順位に基づいて前記各バス間の通信を調停する回線監視・制御論理回路と
   を備える車載ネットワーク拡張装置。
2. 請求項１に記載の車載ネットワーク拡張装置であって、
   、
   前記回線監視・制御論理回路の動作クロックを規定するクロック回路をさらに備え、
   前記クロック回路が、前記バスで使用される量子化時間の逆数以上の周波数のクロック信号を発生し、
   前記回線監視・制御論理回路が、前記クロック信号の周波数で前記各バスを監視し、所定の手順に従って前記バス間の通信を調停することを特徴とする車載ネットワーク拡張装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の車載ネットワーク拡張装置であって、
   少なくとも一つのＣＡＮトランシーバに、複数のバス接続部コネクタが接続されたことを特徴とする車載ネットワーク拡張装置。
4. 請求項２に記載の車載ネットワーク拡張装置であって、
   前記クロック回路が、ＰＬＬを用いた逓倍回路である、車載ネットワーク拡張装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の車載ネットワーク拡張装置であって、
   前記回線監視・制御論理回路が、前記各バスの異常を検知する機能を有し、異常と判定した場合に、前記バス間でのデータの中継を行わないことを特徴とする車載ネットワーク拡張装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の車載ネットワーク拡張装置が内蔵されたことを特徴とする車載電子制御ユニット。

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