JP2005529319A - ネットワーク部品の接地オフセットを検出するための回路 - Google Patents

Abstract

ネットワークシステムの部品の接地オフセットを検出する方法および回路構成（１００）、特に、少なくとも１つのバスシステムにわたってデータが送受信されるネットワーク制御ユニット間で接地接触を検査する方法および回路構成（１００）を改善することにより、一方で、故障時前に既に、制御ユニット同士の間の接地接続の状態がもはや最適な状態ではないということに関して警告を得ることができ、他方で、接地不良が誤って示されないように、［ａ］データを受信するために設けられた少なくとも１つのバスラインおよび／または少なくとも１つの受信ライン（２４）のアイドル状態において、予め定めることができる第１の時間が経過した後、この少なくとも１つのバスラインのレベル電圧（１４）が走査されるとともに、少なくとも１つの予め定めることができる限界値または基準電位値（８０）と前記レベル電圧（１４）とが比較され、［ｂ］前記限界値または前記基準電位値を超えた場合には、少なくとも１つの接地エラー信号が形成され、［ｃ］予め定めることができる前記第１の時間と同時に始まり且つ予め定めることができる前記第１の時間よりも長い、予め定めることができる第２の時間が経過するまで、［ｃ１］少なくとも１つのバスラインまたは少なくとも１つの受信ライン（２４）のアイドル状態が依然として存在しているか、あるいは、［ｃ２］少なくとも１つのバスラインまたは少なくとも１つの受信ライン（２４）のアイドル状態がもはや存在していないかに基づいて、前記接地エラー信号が認識され或いは認識されない。

Description

本発明は、ネットワークシステムの部品の接地オフセットを検出する方法であって、特に、少なくとも１つのバスシステムにわたってデータが送受信されるネットワーク制御ユニット間で接地接触を検査する方法に関する。

また、本発明は、ネットワークシステムの部品の接地オフセットを検出するための回路構成であって、特に、少なくとも１つのバスシステムにわたってデータを送受信できるネットワーク制御ユニット間で接地接触を検査するための回路構成に関する。

シリアルバスシステムによってシステムがネットワーク化される特に自動車エレクトロニクスで使用されるシステムは、一般に、構成部品同士の間の接地オフセットに影響され易い。これは、特に、例えばエラートレラントＣＡＮ（コントローラエリアネットワーク）物理層等のワンワイヤ動作をサポートするバスシステムにおいて当てはまる。そのようなシステムにおいて、構成部品間の接地オフセットが非常に大きくなる場合には、通信に障害が生じ、あるいは、通信が断たれることさえある。

従来技術において、バスライン自体は、現在、正常なレベルから逸脱しているか否かをそのアイドルレベルから検出するために使用されている。バスラインのアイドル状態は、ネットワークシステム内の全ての構成部品の重ね合わせから生じるとともに、局部供給電圧との比較を可能にする。所定の限界値を超える場合には、局所的な接地接続がもはや最適ではなく、警告が発せられても良いと見なされるべきである。

バス信号を正確に評価するためには、バスがそのアイドル状態にあり、バスにわたってアクティブ通信（能動通信）が行なわれないことが重要である。したがって、ユーザが積極的に送信している場合、局部供給電圧との比較が常に誤った結果を招く。これを避けるため、国際公開第９７／３６１８４号は、デジタル送信信号（ＴＸ）を使用することにより、測定時にバスをそのアイドル状態にさせることを提案している。

しかしながら、この方法は、プロトコルにしたがって、測定時にバスがそのアイドル状態とならないことを排除することができないという欠点を有している。特に、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）プロトコルを用いると、バスは、送信信号（ＴＸ）が存在しなくても、そのアクティブ状態（アクノリッジビット／アービトレーション位相／エラーフラグ）となる場合もあり、また、このようにして接地オフセットの測定値を改ざんする場合がある。したがって、これにより、接地不良の間違った表示を引き起こす。

前述した不具合および欠点を発端として、また、概説した従来技術を認識しつつ、本発明の目的は、冒頭に規定されたタイプの方法および冒頭に規定されたタイプの装置を改善することにより、一方で、故障時前に既に、制御ユニット同士の間の接地接続の状態がもはや最適な状態ではないということに関して警告を得ることができ、他方で、接地不良が誤って示されないようにすることである。

この目的は、請求項１に規定された特徴的構成を有する方法、および、請求項５に規定された特徴的構成を有する回路構成によって達成される。本発明の有利な実施形態および有効な更なる態様は、各従属請求項において特徴付けられている。

したがって、本発明においては、基本的に、例えばコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バス等のシリアルバスシステムを用いて、システムにおける構成部品間、特に制御ユニット（電子制御ユニット（ＥＣＵ））間の接地オフセットまたは電位オフセットが確実に検出される。そのような制御ユニット（ＥＣＵ）は、例えば、フラッシュメモリユニットが設けられたマイクロコントローラ（μＣ）、アプリケーションコントローラ、または、プロトコルコントローラ、システムチップである。

本発明に係る機構によれば、プロトコルの干渉によって引き起こされる誤った測定を抑制することができる。本発明の特徴は、送信信号（ＴＸ）に基づいてバスのアイドル電位の測定が行なわれないが、受信信号（Ｒ）が取得されて評価されるという点において見出すことができる。

本発明の非常に発明性がある実施形態においては、少なくとも１つのバスレシーバが劣性になる時（＝バスのアイドル状態）に、少なくとも２つのタイマユニットが始動される。これらのタイマユニットは、バスが劣性を維持する限り、作動する。第１のタイマユニットが所定時間作動した後、１または複数のバスラインのレベルが走査され、少なくとも１つの所定の限界値と前記バスラインのレベルとが比較される。この場合、比較は、特定の電位でラインが安定化した後、特定のタイムラグをもって、あるいは、所定の時間窓内で行なわれる。

その後、例えば、比較は、特定の最小負荷電流が回路構成の各部分を流れている時に有利に働いても良い。いずれにしても、１または複数の限界値を超える場合、結果は、欠陥のある接地接触であり、その場合、内部接地エラー信号が生成される。

ここで、第２のタイマユニットが作動するまでの所定の時間、バスがそのアイドル状態を持続する場合には、バスのアイドル段階中に先の走査が実際に行なわれるとともに、結果が有効となる。このことは、所定の第１の時間の経過と所定の第２の時間の経過との間の時間において、逸脱が検出されると、生成された接地エラー信号が、各構成部品に関するエントリの形態で、診断メモリ内にバッファリングされることを有利に示している。また、所定の第２の時間が経過した後、バスシステムが依然として劣性である場合、すなわち、アイドル状態である場合には、回路構成の端部で接地エラー信号を発信することができる。

回路構成の端部における接地エラー信号のそのような発信、すなわち、各構成部品に関する限界値または閾値を超える逸脱の検出が、例えば、ワンワイヤ受信閾値（one-wire receive threshold）のシフトをもたらしても良い。これに代え、あるいは、これに加えて、各構成部品によって限界値または閾値を超える逸脱が認識される場合には、少なくとも１つの制御ユニットに負荷電流が無い時にだけデータを送信することができても良い。

一方、第２のタイマユニットの作動前にバスがアクティブになる場合、すなわち、優性になる場合（もはや、アイドルレベルではない）には、第１のタイマユニットおよび第２のタイマユニットがリセットされ、接地オフセットの測定値が拒絶される。これは、所定の第２の時間が経過した後に接地エラー信号を削除し或いはリセットするのと同じである。すなわち、このことは、第１のタイマユニットおよび第２のタイマユニットの両方が完全に作動するまで接地オフセットの測定値を評価して発信することができないが、これによってバス状態が劣性（アイドル状態）からアクティブ（非アイドル状態）へと変化しないことを意味している。

好適な実施形態において、タイマユニットの各遅延時間は、使用される送信部のビットレートに適合される。既に述べたように、バスシステムの通信においては、一定の間隔で、アイドル段階がなければならない。この段階は、接地評価を行なうことができるように、少なくとも第２のタイマユニットの長さを有している。これにより、国際公開第９７／３６１８４号から知られた方法にしたがって確実な態様で心配な事態の全てを引き出す安全な方法が提供され、また、非常に正確な接地オフセットの信頼できる表示が常に存在する。

本発明の方法および本発明の回路構成の非常に発明性がある更なる実施形態においては、エラー表示「ｅｒｒｏｒ」の決定が成される前に、接地オフセットに関する複数のエラー問合せが可能である。

最後に、本発明は、ネットワークシステムの部品の接地オフセットを検出するために、特に、自動エレクトロニクス、特に自動車のエレクトロニクスにおけるシステムチップまたはフラッシュメモリユニットを有するマイクロコントローラ（アプリケーションコントローラ、プロトコルコントローラ，．．．．）等のネットワーク制御ユニット間の接地接触を検査するために、先に示したタイプの方法および／または先に表わされたタイプの少なくとも１つの回路構成を使用することに関する。

また、本発明においては、自動車において前記方法および前記回路構成を使用すること、一定の回転数を超えて生じるバッテリ電圧の比較を使用することも考えられる。

前述したように、有利な態様で本発明の教示内容を構成し且つその構成を改良する様々な可能性がある。この目的のため、一方では、請求項１および請求項５に従属する請求項が参照され、他方では、図１に示される実施形態に係る典型的な実施を参照して、本発明の更なる実施形態、特徴的構成、利点について更に説明する。

図１は、１つのネットワークシステム―複数のネットワークシステムまたは多数のネットワークシステム―の部品のエラー影響接地接触および／または接地オフセットを検出することができる回路構成１００を概略的に示している。より具体的には、回路構成１００は、例えば受信ユニット２０に繋がるシリアルコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バスシステム１０，１２を介してデータを受けることができる自動車エレクトロニクスのシステムチップまたはフラッシュメモリユニットを有するマイクロコントローラ（アプリケーションコントローラ、プロトコルコントローラ、．．．．）等のネットワーク制御ユニット同士の間の接地接触をチェックするために使用される。

実施形態の例においては、一例としてＣＡＮＨ［ｉｇｈ］信号の評価が示されている（基本的に、両方のバス信号、すなわち、ＣＡＮＨ［ｉｇｈ］バスライン１０上の信号およびＣＡＮＬ［ｏｗ］バスライン１２上の信号を評価することができる）。

ＣＡＮバスシステム１０，１２上で、特に受信ユニット２０の出力端子２２に接続された受信ライン２４上において、アイドル状態（信号状態「１」）に達した場合には、受信ユニット２０の下流側に接続された第１のタイマユニット３０および受信ユニット２０の下流側に接続された第２のタイマユニット５０が始動する。この接続においては、図１から分かるように、受信ユニット２０の出力端子２２が第１のタイマユニット３０の入力端子３２および第２のタイマユニット５０の入力端子５２の両方に接続されている。

第１のタイマユニット３０の遅延時間の間、このアイドル状態が持続し続ける場合には、第１のタイマユニット３０の出力３４において、この遅延のエッジは、第１のタイマユニットの下流側に接続された第１のD[elay]フリップフロップ素子４０のクロック入力をトリガーし、また、第１のD[elay]フリップフロップ素子４０に対してそのＤ入力４４を介して加えられるＣＡＮＨ［ｉｇｈ］バスライン１０に割り当てられたコンパレータユニット７０の結果がバッファリングされる。この接続においては、図１から分かるように、第１のタイマユニット３０の出力端子３４は、第１のD[elay]フリップフロップ素子４０のクロック入力４２に接続されている。

そのようなバッファリングされた結果は以下のようにして実現される。すなわち、第１のタイマユニット３０によって予め定めることができる第１の時間が経過した後、ＣＡＮＨ［ｉｇｈ］バスライン１０のレベル電圧１４が走査されるとともに、予め定めることができる基準電位値８０とレベル電圧１４とがコンパレータユニット７０により比較される。この場合、照会ユーザのコンタクトが２回行なわれる。そして、レベル電圧１４が基準電位値８０を超える場合には、それに伴って形成される接地エラー信号８２（＝接地オフセットの場合には、信号状態「１」であり、「ＯＫ」の場合、すなわち、接地オフセットが無い場合には、信号状態「０」である）が、コンパレータユニット７０の出力端子７６により、第１のD[elay]フリップフロップ素子４０のＤ入力４４に対して供給される。この接続においては、図１から分かるように、コンパレータユニット７０の出力端子７６は、第１のD[elay]フリップフロップ素子４０のＤ入力４４に接続されている。

ここで、第１のタイマユニット３０の遅延時間の間だけでなく、第２のタイマユニット５０（第２のタイマユニット５０は、第１のタイマユニット３０に対して並列に接続されており、第２のタイマユニット５０の遅延時間は、第１のタイマユニット３０の遅延時間よりも長い）の遅延時間の間においても、ＣＡＮバスシステム１０，１２上で、特に受信ユニット２０の出力端子２２の下流側の受信ライン２４上で、アイドル状態が維持されている場合には、第２のタイマユニット５０の下流側に接続された第２のD[elay]フリップフロップ素子６０（第２のタイマユニット５０の出力端子５４は、第２のD[elay]フリップフロップ素子６０のクロック入力６２に対して接続されている；図１参照）のエッジは、第２のタイマユニット５０の遅延時間も経過した後、接地オフセットの測定の中間結果を取得する。

接地オフセットの測定の中間結果の対応する信号経路は、第１のD[elay]フリップフロップ素子４０のＱ出力４６から、第２のD[elay]フリップフロップ素子６０のＤ入力６４を介して、第２のD[elay]フリップフロップ素子６０のＱ出力６６（信号状態「１」＝接地エラー）へと延びている。この接続においては、図１から分かるように、第１のD[elay]フリップフロップ素子４０のＱ出力４６は、第２のD[elay]フリップフロップ素子６０のＤ入力６４に対して接続されている。

その結果において、第２のタイマユニット５０の下流側に接続された第２のD[elay]フリップフロップ素子６０は、コンパレータユニット７０から接地エラー信号８２を取得するとともに、第２のタイマユニット５０によって予め定められた第２の時間が経過した時にＣＡＮバスライン１０，１２または受信ライン２４のアイドル状態が依然として存続している場合には、接地エラー信号８２をそのＱ出力６６へと送出する。なお、前記第２の時間は、予め定められた前記第１の時間と同時に開始され、第１の時間よりも長く存続する。したがって、機能における決定的要因は、第２のタイマユニット５０が第１のタイマユニット３０よりも長い遅延時間を有し、第１のタイマユニット３０の遅延時間および第２のタイマユニット５０の遅延時間の両方がＣＡＮバスライン１０，１２のビットレートに適合されていることである。

一方、第２のタイマユニット５０が作動する前に、アクティブバス信号（受信ライン２４上で信号状態「０」）が発生する場合には、２つのタイマユニット３０，５０および第１のD[elay]フリップフロップ素子４０がリセットされ、接地エラー出力信号には依然として影響がない。すなわち、このことは、出力において予め設定された接地オフセットが、先に検出されたエラーが無い状態と全く同じ状態を持続していることを意味している。

要約すると、図１に示される回路構成１００は、ネットワーク制御ユニット同士の間の接地オフセットを検出する方法を実施し、この方法においては、２つのタイマユニット３０，５０によって受信信号（ＲＸ）が評価され、受信信号（ＲＸ）がバス１０，１２，２４のアイドル状態を示すまでタイマユニット３０，５０が作動しない。

第１のタイマユニット３０が作動した後に、バス信号１４と作動電圧８０との比較が行なわれ、一方、測定される電圧がコンパレータユニット７０の入力７２に印加されるとともに、測定される電圧と比較されるべき電位がコンパレータユニット７０の他の各入力７４に対して印加される。コンパレータユニット７０の入力７２，７４に対して印加される様々な電位は、少なくとも１つのマルチプレクサにより所定の電圧から生成することができるとともに、コンパレータユニット７０の各入力７２，７４に対して印加することができる。

この比較結果は、直ちに出力されることなく、バッファリングされる。すなわち、比較結果は、第１のタイマ３０よりも作動時間が長い第２のタイマ５０が作動されるまで出力されず、第２のタイマ５０が安定したアイドル状態を示すまで受信信号（ＲＸ）が安定したアイドル状態を表した場合にだけ出力される。

一方、その間に、すなわち、この第１のタイマ３０の作動と第２のタイマ５０の作動との間で、受信信号（ＲＸ）がそのアイドル状態を維持した場合には、２つのタイマ３０，５０は、バッファされた比較結果の通りにリセットされる。

本発明に係る回路構成における実施形態のブロック図を示している。

符号の説明

１００ 回路構成
１０ バスライン、特に、ＣＡＮＨ［ｉｇｈ］バスライン
１２ バスライン、特に、ＣＡＮＬ［ｏｗ］バスライン
１４ レベル電圧
２０ 受信ユニット
２２ 受信ユニット２０の出力端子
２４ 受信ライン
３０ 第１のタイマユニット
３２ 第１のタイマユニット３０の入力端子
３４ 第１のタイマユニット３０の出力端子
４０ 第１のスイッチまたはトリガ素子、特に、第１の（D[elay]）フリップフロップ素子
４２ 第１のスイッチまたはトリガ素子４０のクロック入力
４４ 第１のスイッチまたはトリガ素子４０のＤ入力
４６ 第１のスイッチまたはトリガ素子４０のＱ出力
５０ 第２のタイマユニット
５２ 第２のタイマユニット５０の入力端子
５４ 第２のタイマユニット５０の出力端子
６０ 第２のスイッチまたはトリガ素子、特に、第２の（D[elay]）フリップフロップ素子
６２ 第２のスイッチまたはトリガ素子６０のクロック入力
６４ 第２のスイッチまたはトリガ素子６０のＤ入力
６６ 第２のスイッチまたはトリガ素子６０のＱ出力
７０ コンパレータユニット
７２ コンパレータユニット７０の第１の入力端子
７４ コンパレータユニット７０の第２の入力端子
７６ コンパレータユニット７０の出力端子
８０ 限界値または基準電位値
８２ 接地エラー信号

Claims (10)

1. ネットワークシステムの部品の接地オフセットを検出する方法であって、特に、少なくとも１つのバスシステムにわたってデータが送受信されるネットワーク制御ユニット間で接地接触を検査する方法において、
   ［ａ］データを受信するために設けられた少なくとも１つのバスラインおよび／または少なくとも１つの受信ラインのアイドル状態において、予め定めることができる第１の時間が経過した後、この少なくとも１つのバスラインのレベル電圧が走査されるとともに、少なくとも１つの予め定めることができる限界値または基準電位値と前記レベル電圧とが比較され、
   ［ｂ］前記限界値または前記基準電位値を超えた場合には、少なくとも１つの接地エラー信号が形成され、
   ［ｃ］予め定めることができる前記第１の時間と同時に始まり且つ予め定めることができる前記第１の時間よりも長い、予め定めることができる第２の時間が経過するまで、
   ［ｃ１］少なくとも１つのバスラインまたは少なくとも１つの受信ラインのアイドル状態が依然として存在しているか、あるいは、
   ［ｃ２］少なくとも１つのバスラインまたは少なくとも１つの受信ラインのアイドル状態がもはや存在していないか、
   に基づいて、前記接地エラー信号が認識され或いは認識されない、
   方法。
2. 予め定めることができる前記第１の時間の終わりと、予め定めることができる前記第２の時間の終わりとの間の時間において、方法ステップ［ｂ］で生成された前記接地エラー信号（８２）が出力されることなくバッファリングされる、請求項１に記載の方法。
3. − 方法ステップ［ｃ１］の場合には、予め定めることができる前記第２の時間が経過した後に、前記接地エラー信号が出力され、
   − 方法ステップ［ｃ２］の場合には、予め定めることができる前記第２の時間が経過した後に、前記接地エラー信号が除去され或いはリセットされる、請求項２に記載の方法。
4. 予め定めることができる前記第１の時間および予め定めることができる前記第２の時間は、前記バスラインのビットレートに適合される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. ネットワークシステムの部品の接地オフセットを検出するための回路構成であって、特に、少なくとも１つのバスシステムにわたってデータを送受信できるネットワーク制御ユニット間で接地接触をチェックするための回路構成において、
   − 受信されたデータのために設けられ且つ少なくとも１つの受信ユニットに繋がる少なくとも１つのバスラインに対して割り当てられる少なくとも１つのコンパレータユニットであって、少なくとも１つの前記バスラインおよび／または前記受信ユニットの下流側に接続された少なくとも１つの受信ラインのアイドル状態において、少なくとも１つの第１のタイマユニットによって予め定めることができる第１の時間が経過した後、この少なくとも１つのバスラインのレベル電圧を走査できるるとともに、少なくとも１つの予め定めることができる限界値または基準電位値と前記レベル電圧とを比較器により比較することができる少なくとも１つのコンパレータユニットと、
   − 前記第１のタイマユニットの下流側に接続されるとともに、前記限界値または前記基準電位値を超えた時に前記コンパレータユニットによって生成される少なくとも１つの接地エラー信号をバッファリングする少なくとも１つの第１のスイッチまたはトリガ素子と、
   − 少なくとも１つの第２のタイマユニットの下流側に接続される少なくとも１つの第２のスイッチまたはトリガ素子であって、予め定めることができる前記第１の時間と同時に始まり且つ予め定めることができる前記第１の時間よりも長く持続するとともに前記第２のタイマユニットによって予め定めることができる第２の時間が経過するまで、少なくとも１つのバスラインまたは少なくとも１つの受信ラインのアイドル状態が依然として存在している場合において、前記接地エラー信号を取得し或いは送信する少なくとも１つの第２のスイッチまたはトリガ素子と、
   を備えている、回路構成。
6. − 少なくとも１つのＣＡＮＨ［ｉｇｈ］バスラインと少なくとも１つのＣＡＮＬ［ｏｗ］バスラインとを有するコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バスシステムとして前記バスシステムが設けられ、
   − 前記受信ユニットの出力端子が前記第１のタイマユニットの入力端子および前記第２のタイマユニットの入力端子の両方に対して接続され、
   − 前記第１のスイッチまたはトリガ素子は、第１のフリップフロップ素子として、特に、第１のD[elay]フリップフロップ素子として設けられ、
   − 前記第２のスイッチまたはトリガ素子は、第２のフリップフロップ素子として、特に、第２のD[elay]フリップフロップ素子として設けられている、請求項５に記載の回路構成。
7. − 前記第１のタイマユニットの出力端子は、前記第１のD[elay]フリップフロップ素子のクロック入力に接続され、
   − 前記コンパレータユニットの出力端子は、前記第１のD[elay]フリップフロップ素子のＤ入力に接続され、
   − 前記第２のタイマユニットの出力端子は、前記第２のD[elay]フリップフロップ素子のクロック入力に接続され、
   − 前記第１のD[elay]フリップフロップ素子のＱ出力は、前記第２のD[elay]フリップフロップ素子のＤ入力に接続されている、請求項５または６に記載の回路構成。
8. 前記第２のタイマユニットは、前記第１のタイマユニットに対して並列に接続されている、請求項５から７のいずれか一項に記載の回路構成。
9. − 前記第１のタイマユニットの遅延時間、および、
   − 前記第２のタイマユニットの遅延時間を、前記バスラインのビットレートに適合させることができる、請求項５から８のいずれか一項に記載の回路構成。
10. ネットワークシステムの部品の接地オフセットを検出するための、特に、自動エレクトロニクスのネットワーク制御ユニット間、特に自動車のエレクトロニクスにおけるネットワーク制御ユニット間で接地接触を検査するための、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法および／または請求項５から９のいずれか一項に記載の回路構成の使用。

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