JP2006020038A - 物理量センサ装置およびその検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 通信フロー制御に関する通信プロトコルにかかわらず、情報処理装置にデータを出力し得る物理量センサ装置およびその検査装置を提供する。
【解決手段】 センサユニット２０では、ＣＰＵ２４ａにより、車載ＬＡＮ１００等に接続されたＥＣＵ等に対する通信手段を、ＣＡＮコントローラ２４ｄおよびＣＡＮトランシーバ２６によるＣＡＮ送信モードからＵＡＲＴユニット２４ｅによるシリアル送信モードに切り替え、ＣＡＮトランシーバ２６の物理層を用いてＵＡＲＴユニット２４ｅにより当該ＥＣＵ等に対し少なくとも例えばシリアルデータの送信（単方向通信）を可能にする。これにより、ＵＡＲＴユニット２４ｅは、ＯＳＩ基本参照モデルによるデータリンク層にかかわりなく、物理層の仕様に基づいて当該ＥＣＵ等と通信することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）に接続可能な物理量センサ装置で、圧力、加速度やヨーレイト等の物理量を検出するもの、および当該物理量センサ装置の検査装置に関するものである。

圧力、加速度やヨーレイト等といった物理量センサ装置には、圧力等の物理量を検出するセンサ部のほかに、検出されたセンサデータに一定の情報処理を施すマイクロコンピュータ（以下「マイコン」という。）や通信プロセッサ等を備え、センサ情報を能動的に外部に出力し得るように構成されたものがある。このような物理量センサ装置の検査では、例えば、検査対象となる物理量センサ装置の周囲温度や湿度を所定条件に設定したうえで、予定した機能や性能を得ることができるか否かをテストする必要上、当該物理量センサ装置を恒温槽等に入れた状態で動作させる。一般に、物理量センサ装置の全体が周囲温度等に馴染むまでには時間がかかったり、温度を変化させながら検査することもあるため、１台づつ恒温槽に入れて検査をするというような工程を繰り返していたのでは効率が悪い。そこで、例えば、５０台〜１００台程度といった複数台単位で恒温槽に入れて検査を行うことが多い。

ところで、近年、パーソナルコンピュータ（以下「パソコン」という。）等の情報機器においては、多くのものがＬＡＮインタフェースを備えており、ＴＣＰ／ＩＰ等の通信プロトコルによって他の情報機器とネットワークを介して情報交換可能に構成されている。このようなネットワーク化の傾向は、パソコン等の情報機器に限られることはなく、例えば、下記特許文献１に開示されているように、車両に搭載される電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という。）同士の通信やＥＣＵと物理量センサ装置等との通信にもＣＡＮ（Controller Area Network） による車載用ＬＡＮの導入が実現されている。なお、ＣＡＮは、ＩＳＯ１１８９８として標準化されており、車載ＬＡＮのほかにDeviceNet 等と称してＦＡ（Factory Automation）等の分野にも利用されている。

このため、前述した物理量センサ装置においても、ＬＡＮインタフェースを標準的に装備するものが増えている一方で、従来のアナログ電圧出力を廃止してＬＡＮインタフェースのみを通信手段として備えるものも出現しつつある。そのため、このような物理量センサ装置に対してＬＡＮインタフェースを介して検査する場合には、例えば、パソコン等をベースとしたＬＡＮアナライザを利用したり、またＣＡＮによる車載ＬＡＮを備えた物理量センサ装置には、特許文献１に開示される「ＣＡＮ通信診断装置」等を利用して当該物理量センサ装置の機能テスト等が行われている。

このように、近年の物理量センサ装置では、ＬＡＮインタフェースのみを備えているものも存在するため、前述したように、例えば、５０台〜１００台程度といった複数台単位で検査対象となる物理量センサ装置をまとめて検査する場合には、それらを全て同じＬＡＮに接続してそれぞれ異なるＩＤやアドレスに設定しておけば、当該ＩＤ等による識別機能によって複数台の中から所望の物理量センサ装置を特定できる。このため、１台のＬＡＮアナライザやパソコンあるいは特許文献１の「ＣＡＮ通信診断装置」でも、当該物理量センサ装置の制御やデータ採取を行うことが可能となる。
特開２００３−２４４７７９号公報（第１頁〜第４頁、図１〜４）

しかしながら、このような検査対象となる複数台の物理量センサ装置を同一のＬＡＮに接続している場合、個々の識別はＩＤやアドレスにより行われることを前提としている。そのため、製品出荷時のデータ仕様の都合上、検査対象となる物理量センサ装置のいずれもが、同一のＩＤ等に設定されている場合には、それらを全て同じＬＡＮに接続すると、検査装置からの要求に対して複数の物理量センサ装置が応答し得るので通信自体が成立しなかったり、たとえ通信が成立しても一定の物理量センサ装置が応答するとは限らないので、複数台の中から所望の物理量センサ装置を特定することは難しい。

このような場合には、検査対象となる物理量センサ装置と１対１の関係で接続するＬＡＮアナライザ等を当該物理量センサ装置の台数分用意するか、あるいは１台のＬＡＮアナライザ等に対して当該物理量センサ装置の台数分のＬＡＮインタフェースを用意し、ＬＡＮアナライザ等と複数のＬＡＮインタフェースとの間を切替スイッチ等により電気的に切り替えることにより検査対象となる物理量センサ装置を特定する必要がある。

また、ＬＡＮを流れるデータパケット（データフレーム）のフォーマットは、ＴＣＰ／ＩＰやＣＡＮ等の標準化された通信プロトコルにより、ある程度は仕様が規定されているものの、パケット（フレーム）の種類やその内部のフィールド構成、順番、長さ等が決められているに留まる。このため、例えばＩＤ（アドレス）フィールドのビット構成等、ユーザ間の取決めに委ねられているものもあり、物理量センサ装置の出荷先等の顧客ごとに内容の異なったビット構成にフィールド内を設定する必要が生じた場合には、通信プロトコルに従う限り、顧客ごとにＬＡＮアナライザ等の設定を変更する必要が生じる。

つまり、検査対象となる物理量センサ装置がＬＡＮに接続されている場合には、通常、ＴＣＰ／ＩＰやＣＡＮ等の通信プロトコルに従うため、例えばＯＳＩ（Open Systems Interconnection）の基本参照モデル（データリンク層）によるハンドシェイク（通信フロー制御）が行われる。このため、複数の物理量センサ装置に設定されるＩＤやアドレスが同一であるときには、ＬＡＮアナライザや特許文献１の「ＣＡＮ通信診断装置」等を用いたとしても、ＬＡＮアナライザ等やＬＡＮインタフェースを対応する物理量センサ装置の台数分用意しなければならないことから、検査設備のコスト増大を招くという課題がある。また、たとえＬＡＮアナライザ等を対応する物理量センサ装置の台数分用意できたとしても、出荷先ごとに物理量センサ装置に設定されるＩＤ等が異なるときには、その都度、ＬＡＮアナライザ等の設定を変更しなければならず操作を煩雑にするという課題がある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、通信フロー制御に関する通信プロトコルにかかわらず、情報処理装置にデータを出力し得る物理量センサ装置を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、検査設備のコストを低減し得る物理量センサ装置の検査装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項１の手段を採用する。この手段によると、切替手段により、情報処理装置に対する通信手段を第１の通信手段から第２の通信手段に切り替えると、「所定の通信プロトコルに基づく双方向の通信フロー制御により情報処理装置に出力する第１の通信手段」の物理層を用いて、第２の通信手段により情報処理装置に対し少なくとも単方向通信を可能にする。これにより、第２の通信手段は、ＯＳＩ基本参照モデルによるデータリンク層にかかわりなく、物理層の仕様（例えば電気的特性）に基づいて情報処理装置と通信することができる。

特許請求の範囲に記載の請求項２の手段を採用することによって、第１の通信手段による情報処理装置からの応答要求が所定時間経過してもない場合、切替手段は、情報処理装置に対する通信手段を第１の通信手段から第２の通信手段に切り替える。これにより、情報処理装置から応答要求がない場合には、情報処理装置に対する通信手段が第１の通信手段から第２の通信手段に自動的に切り替わるので、外部から切替手段に対する操作や設定を行う必要がない。

特許請求の範囲に記載の請求項３の手段を採用することによって、第２の通信手段は、当該物理量センサ装置の検査時に使用されることから、例えば、検査用の情報処理装置に対して通信フロー制御に関する通信プロトコルにかかわらず、情報処理装置にデータを出力することができる。また、例えば、検査用の情報処理装置が第１の通信手段による応答要求を出さない場合には、所定時間経過後に、第１の通信手段から第２の通信手段に自動的に切り替わるので、外部から切替手段に対する操作や設定を行わなくても、当該検査用の情報処理装置は物理量センサ装置から物理層を介してデータを得ることができる。

特許請求の範囲に記載の請求項４の手段を採用することによって、通信プロトコルは、ＩＳＯ１１８９８またはＩＳＯ１１５１９に規定されているものであることから、例えば、車載用ＬＡＮに導入されているＣＡＮプロトコルに対応した物理量センサ装置に良好に適用することができる。

上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項５の手段を採用する。この手段によると、切替スイッチ手段により、外部入力される選択情報に基づいて複数の入力ポートの中から選択された１の入力ポートに接続される物理量センサ装置から出力されるデータを出力ポートに出力可能にする一方で、情報処理手段により、切替スイッチ手段に選択情報を出力するとともに、切替スイッチ手段の出力ポートから出力される物理量センサ装置のデータに基づいて当該物理量センサ装置が正常に機能しているか否かを判断する。これにより、例えば、複数の物理量センサ装置のＩＤやアドレスが全て同一に設定されている場合でも、複数の物理量センサ装置の中から特定の物理量センサ装置を選択できるので、当該情報処理手段を物理量センサ装置の台数分用意する必要がない。また、例えば、出荷先ごとに物理量センサ装置に設定されるＩＤやアドレスが異なる場合でも、切替スイッチ手段の出力ポートに接続してある当該情報処理手段の設定を変更するだけで対応できる。

請求項１の発明では、第２の通信手段は、ＯＳＩ基本参照モデルによるデータリンク層にかかわりなく、物理層の仕様（例えば電気的特性）に基づいて情報処理装置と通信することができる。したがって、通信フロー制御に関する通信プロトコルにかかわらず、情報処理装置にデータを出力することができる。

請求項２の発明では、情報処理装置から応答要求がない場合には、情報処理装置に対する通信手段が第１の通信手段から第２の通信手段に自動的に切り替わるので、外部から切替手段に対する操作や設定を行う必要がない。したがって、このような操作等を必要とせず簡易に、通信フロー制御に関する通信プロトコルにかかわらず、情報処理装置にデータを出力することができる。

請求項３の発明では、第２の通信手段は、当該物理量センサ装置の検査時に使用されることから、例えば、検査用の情報処理装置に対して通信フロー制御に関する通信プロトコルにかかわらず、情報処理装置にデータを出力することができる。また、例えば、検査用の情報処理装置が第１の通信手段による応答要求を出さない場合には、所定時間経過後に、第１の通信手段から第２の通信手段に自動的に切り替わるので、外部から切替手段に対する操作や設定を行わなくても、当該検査用の情報処理装置は物理量センサ装置から物理層を介してデータを得ることができる。

請求項４の発明では、通信プロトコルは、ＩＳＯ１１８９８またはＩＳＯ１１５１９に規定されているものであることから、例えば、車載用ＬＡＮに導入されているＣＡＮプロトコルに対応した物理量センサ装置に良好に適用することができる。

請求項５の発明では、例えば、複数の物理量センサ装置のＩＤやアドレスが全て同一に設定されている場合でも、複数の物理量センサ装置の中から特定の物理量センサ装置を選択できるので、当該情報処理手段を物理量センサ装置の台数分用意する必要がない。したがって、検査設備のコストを低減することができる。また、例えば、出荷先ごとに物理量センサ装置に設定されるＩＤやアドレスが異なる場合でも、切替スイッチ手段の出力ポートに接続してある当該情報処理手段の設定を変更するだけで対応できる。

以下、本発明の物理量センサ装置およびその検査装置の実施形態を各図に基づいて説明する。本実施形態に係る物理量センサ装置としてのセンサユニット２０は、自動車等の車両に搭載されることにより、例えば、当該車両の加速度やヨーレイトあるいは衝撃による加速度というような物理量を検出し得るもので、検出されたセンサデータをＣＡＮ等の車載ＬＡＮ１００を介してＥＣＵ等にする送出する機能も有するものである。また、本実施形態に係る物理量センサ装置の検査装置としての検査装置１０は、このようなセンサユニット２０を、例えば５０台〜１００台程度といった複数台単位でまとめて検査する機能を有するものである。

まず、センサユニット２０の構成等を図１〜図４を参照して説明する。なお、図１には、センサユニット２０の構成概要を示すブロック図が示されており、また図１(A) には、出荷後の車両搭載時に設定される状態、さらに図１(B) には出荷前の工場検査時に設定される状態が、それぞれ図示されている。図１に示すように、センサユニット２０は、主に、センサ素子２２、マイコン２４、ＣＡＮトランシーバ２６等により構成されている。

センサ素子２２は、圧力センサ、加速度やヨーレイトといった物理量を検出する機能を有するもので、例えば、ピエゾ抵抗素子からなる４本の抵抗体をブリッジ状に構成した回路やこのブリッジ回路に流れる電流の平衡状態を検出してセンサ信号をアナログ値出力し得るオペアンプによる回路等を備える。このセンサ素子２２から出力されるアナログ値出力のセンサ信号は、マイコン２４のＡＤ変換器２４ｃに入力される。

マイコン２４は、ＣＰＵ２４ａを中心に主記憶装置としてのメモリ２４ｂや、ＡＤ変換器２４ｃ、ＣＡＮコントローラ２４ｄ、ＵＡＲＴユニット２４ｅ等いった周辺機器装置を備える、例えばＡＳＩＣ型のいわゆるワンチップマイコンである。ＣＰＵ２４ａは中央演算処理装置で、図略の制御装置、プログラムカウンタ、ＡＬＵ、汎用レジスタ等を内蔵するもので、ＭＰＵとも称される。メモリ２４ｂは、ＣＰＵ２４ａの主記憶装置として機能する半導体記憶装置で、読み書き可能なＲＡＭ（ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ等）と読み出し専用のＲＯＭ（ＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等）とにより構成される。なお、後述する制御プログラムや通信モード切替プログラム等はこのメモリ２４ｂのＲＯＭに格納されている。またメモリ２４ｂは図１中では「ＭＥＭ」と表記されている。

ＡＤ変換器２４ｃは、センサ素子２２から出力されるアナログ値出力をアナログデータとして入力し、ＣＰＵ２４ａに入力可能なディジタルデータに変換する機能を有するもので、入力されたアナログデータを所定周期でサンプリングして例えば８ビットに量子化することでディジタルデータに変換する。このＡＤ変換器２４ｃから出力されるディジタルデータは、センサデータとしてＣＰＵ２４ａに入力される。なお、ＡＤ変換器２４ｃは図１中では「Ａ／Ｄ」と表記されている。

ＣＡＮコントローラ２４ｄは、ＣＰＵ２４ａとＣＡＮトランシーバ２６との間に介在することにより、ＣＰＵ２４ａによるＣＡＮプロトコル（トランスポート層、データリンク層）に従ったデータの送受信を可能にする通信制御装置である。例えば、データリンク層では、ＣＡＮコントローラ２４ｄから送出されるセンサデータ等によるメッセージのＣＡＮフレーム化、アービトレーション、誤り検出等を行い、またトランスポート層では、再送制御等を行っている。このＣＡＮコントローラ２４ｄのＣＡＮ送信ポート２４αは、ＣＡＮトランシーバ２６の送信ポートＴＸに、またＣＡＮ受信ポート２４βはＣＡＮトランシーバ２６の受信ポートＲＸに、それぞれ電気的に接続されている。このため、ＣＡＮコントローラ２４ｄにより生成されたＣＡＮフレームは、ＣＡＮ送信ポート２４αを介してＣＡＮトランシーバ２６に出力される一方で、ＣＡＮトランシーバ２６により受信されたＣＡＮフレームは、ＣＡＮ受信ポート２４βを介してＣＡＮコントローラ２４ｄに入力される。なおＣＡＮコントローラ２４ｄは図１中では「ＣＡＮＣＮＴ」と表記されている。

ＵＡＲＴユニット２４ｅは、シリアルデータ伝送を行う通信制御装置で、シリアル／パラレル変換を相互に行う機能を有する。例えば、ＣＰＵ２４ａから送出されるセンサデータを所定単位（５ビット〜８ビット）に区切りその単位ごとに、スタートビット、ストップビットおよびパリティビットを付加することで固定長の送信フレームを生成する調歩同期式（非同期式）のシリアル通信を実現し得るものである。これにより、別途、同期信号を送出することなく、簡易なビット同期によりシリアル通信を可能にしている。なお、ＵＡＲＴは、Universal asynchronous Receiver/transmitterの略語で、ＵＡＲＴユニット２４ｅは図１中では「ＵＡＲＴ」と表記されている。

通常、ＣＡＮプロトコルにより通信を行う仕様のセンサユニットでは、ＣＡＮの利用が可能であれば足りるので、シリアル通信の機能は特に必要となるものではない。そのため、このような仕様のセンサユニットでは、ＵＡＲＴユニット２４ｅが標準機能としてマイコン２４に内蔵されていても使用されないことが多いが、本実施形態に係るセンサユニット２０では、あえてＵＡＲＴユニット２４ｅを使用している。

具体的には、ＵＡＲＴユニット２４ｅのシリアル送信ポート２４γを、配線２８を介してＣＡＮトランシーバ２６の送信ポートＴＸに電気的に接続することによって、ＵＡＲＴユニット２４ｅにより生成された送信フレームをＣＡＮトランシーバ２６に出力可能にしている。これにより、後述するように、ＣＡＮトランシーバ２６を介してＣＡＮプロトコルの物理層によるデータの送受信を可能している。

なお、当該配線２８により、前述したＣＡＮコントローラ２４ｄのＣＡＮ送信ポート２４αとＵＡＲＴユニット２４ｅのシリアル送信ポート２４γも電気的に接続されるため、ＣＡＮコントローラ２４ｄとＵＡＲＴユニット２４ｅの間でそれぞれの送信データが互いに回り込んだり衝突する可能性もある。そこで、本実施形態のセンサユニット２０では、後述するように、ＣＰＵ２４ａにより実行される制御プログラムによって、それぞれの送信ポートの設定を制御することにより、このような送信データの回り込み等を解決している。なお、ＵＡＲＴユニット２４ｅのシリアル受信ポート２４δには何も接続されていない（図１中に示すNC;NonConnection）。

ＣＡＮトランシーバ２６は、ＣＡＮコントローラ２４ｄとＣＡＮバスとしての車載ＬＡＮ１００との間に介在し、ＩＳＯ１１８９８に準拠した電気的特性によって、車載ＬＡＮ１００に対する差動送信機能およびＣＡＮコントローラ２４ｄに対する差動受信機能を有するものである。即ち、通信ポート２０ａ、２０ｂを介して車載ＬＡＮ１００に接続されることによって、ＣＡＮトランシーバ２６のCAN_H端子およびCAN_L端子は、それぞれ車載ＬＡＮ１００にバス接続されるため、当該車載ＬＡＮ１００に接続されているＣＡＮノード（例えば、ＥＣＵや他のセンサユニット２０）とデータ通信が可能となる。

ここで、ＣＡＮプロトコルの物理層における電気的特性の一例を図２に基づいて説明する。なお、本例はＩＳＯ１１８９８に準拠したものである。図２に示すように、ＣＡＮプロトコルの物理層では、入力データとして論理値Ｈが入力されたときには＋２．５ＶをＣＡＮバスに出力する一方で、論理値Ｌが入力されたときには＋２．５Ｖを中心に±１．０Ｖ異なる差動電圧（＋３．５Ｖと＋１．５Ｖ）をＣＡＮバスに出力するように規定されている。このため、これに準拠したＣＡＮトランシーバ２６は次のように動作する。

即ち、送信データの論理値がＨの場合には、ＣＡＮトランシーバ２６はCAN_H端子およびCAN_L端子に＋２．５Ｖを出力し、送信データの論理値がＬの場合には、CAN_H端子に＋３．５ＶおよびCAN_L端子に＋１．５Ｖを出力する。これとは反対に、ＣＡＮバスのCAN_HラインおよびCAN_Lラインからそれぞれ＋２．５Ｖの信号を受信した場合には、ＣＡＮトランシーバ２６は論理値Ｈを受信データとして出力し、またＣＡＮバスのCAN_Hラインから＋３．５ＶとＣＡＮバスのCAN_Lラインから＋１．５Ｖの信号をそれぞれ受信した場合には、ＣＡＮトランシーバ２６は論理値Ｌを受信データとして出力する。このようにＣＡＮプロトコルの物理層では、ＣＡＮバス上を流れる信号電圧が差動電圧になるように規定していることから、耐ノイズ性の向上を可能にしている。

なお、図１(A) および図１(B) に示される車載ＬＡＮ１００（ＣＡＮバス）の両端は、省略記号によりその表現を割愛されているが、実際には、当該車載ＬＡＮ１００の端部のライン間には１２０Ωの終端抵抗が接続されている。また、図２に示した電気的特性はＩＳＯ１１８９８に準拠するものであり、ＩＳＯ１１５１９に準拠する場合にはこれとは異なる信号特性となるが、差動電圧になる点はＩＳＯ１１８９８と同様である。

このように構成することによって、センサユニット２０では、センサ素子２２により検出されたセンサデータをＣＰＵ２４ａによって所定の情報処理を施したうえで、(1) ＣＡＮプロトコルに従いＣＡＮコントローラ２４ｄによりＣＡＮフレームに載せてＣＡＮトランシーバ２６を介して車載ＬＡＮ１００に送出したり、また(2) ＵＡＲＴユニット２４ｅによりシリアルデータに変換した後、ＣＡＮトランシーバ２６の物理層を介して車載ＬＡＮ１００に送出する。以下、この(1) によるデータ送信を「ＣＡＮ送信モード」といい、また(2) によるデータ送信を「シリアル送信モード」という。

ここで、ＣＡＮ送信モードとシリアル送信モードとの切替制御について図１を参照して説明する。前述したようにＣＡＮ送信モードでは、ＣＰＵ２４ａから送出されるセンサデータ等をＣＡＮコントローラ２４ｄにより生成されたＣＡＮフレームに載せて（データリンク層）、これをＣＡＮトランシーバ２６を介して車載ＬＡＮ１００に送出したり（物理量）、これとは逆に車載ＬＡＮ１００からＣＡＮトランシーバ２６を介して受信したＣＡＮフレームをＣＡＮコントローラ２４ｄが解析することによりＣＰＵ２４ａが受け取る。つまり、ＣＡＮ送信モードにおいては、通常のＣＡＮプロトコルに従って、車載ＬＡＮ１００に接続されたＥＣＵやパソコン等と当該センサユニット２０とがデータ通信を行う。例えば、センサユニット２０が工場出荷された後、車両に搭載された場合、このＣＡＮ送信モードに設定される。

このＣＡＮ送信モードでは、ＵＡＲＴユニット２４ｅによるシリアル通信は行わないので、ＵＡＲＴユニット２４ｅを使用しない。そこで、図１(A) に示すように、このＣＡＮ送信モードの場合では、ＵＡＲＴユニット２４ｅのシリアル送信ポート２４γおよびシリアル受信ポート２４δを使用しない状態（ディセーブル;DISABLE）または入力ポートに設定する（図１(A) では●（黒丸））。一方、ＣＡＮコントローラ２４ｄは使用するので、ＣＡＮ送信ポート２４αおよびＣＡＮ受信ポート２４βを使用する状態（イネーブル;ENABLE ）に設定する（図１(A) では○（白丸））。

これにより、ＣＡＮコントローラ２４ｄのＣＡＮ送信ポート２４αから出力される送信データ（ＣＡＮフレーム）が、配線２８を介してＵＡＲＴユニット２４ｅのシリアル送信ポート２４γに入力されたとしても、ＵＡＲＴユニット２４ｅはソフトウェア（制御プログラム）による処理上では、事実上使用されないか、または入力されたデータを無視すれば良いので、その影響を受けない。

一方、シリアル送信モードでは、ＣＰＵ２４ａから送出されるセンサデータ等をＵＡＲＴユニット２４ｅによりシリアルデータに変換してそれをＣＡＮトランシーバ２６の物理層を介して車載ＬＡＮ１００に送出したり、これとは逆に車載ＬＡＮ１００からＣＡＮトランシーバ２６を介して受信したシリアルデータをＵＡＲＴユニット２４ｅが解析することによりＣＰＵ２４ａが受け取る。つまり、シリアル送信モードにおいては、例えば、調歩同期式の通信手順に従って、車載ＬＡＮ１００に接続されたＥＣＵやパソコン等と当該センサユニット２０とがデータ通信を行う。例えば、センサユニット２０の出荷前に工場で検査される場合、このシリアル送信モードに設定される。

このシリアル送信モードでは、ＣＡＮコントローラ２４ｄによるＣＡＮプロトコルに従ったデータリンク層の制御は行わないので、ＣＡＮコントローラ２４ｄを使用しない。そこで、図１(B) に示すように、このシリアル送信モードの場合では、ＣＡＮコントローラ２４ｄのＣＡＮ送信ポート２４αおよびＣＡＮ受信ポート２４βを使用しない状態（ディセーブル;DISABLE）または入力ポートに設定する（図１(B) では●（黒丸））。一方、ＵＡＲＴユニット２４ｅは使用するので、シリアル送信ポート２４γを使用する状態（イネーブル;ENABLE ）に設定する（図１(B) では○（白丸））。なお、本実施形態の場合、シリアル受信は想定していないので、この場合でもＵＡＲＴユニット２４ｅのシリアル受信ポート２４δはディセーブルに設定される。

これにより、ＵＡＲＴユニット２４ｅのシリアル送信ポート２４γから出力される送信データ（シリアルデータ）が、配線２８を介してＣＡＮコントローラ２４ｄのＣＡＮ送信ポート２４αに入力されたとしても、ＣＡＮコントローラ２４ｄはソフトウェア（制御プログラム）による処理上では、事実上使用されないので、その影響を受けない。またＣＡＮトランシーバ２６からの受信データ（シリアルデータ）がＣＡＮコントローラ２４ｄのＣＡＮ受信ポート２４βに入力されたとしても、同様に、ＣＡＮコントローラ２４ｄはソフトウェア（制御プログラム）による処理上では、事実上使用されないか、または入力されたデータを無視すれば良いので、その影響を受けない。

このようなＣＡＮコントローラ２４ｄのＣＡＮ送信ポート２４αおよびＣＡＮ受信ポート２４βや、ＵＡＲＴユニット２４ｅのシリアル送信ポート２４γおよびシリアル受信ポート２４δ等の、各入出力ポートの設定は、例えば、図略の制御線を介してＣＰＵ２４ａに入力されるハードウェア設定データに基づいて制御プログラムにより行われたり、ディップスイッチやショートピン等のハードウェアにより設定可能な所定のハードウェア情報に基づいて制御プログラムによる初期化処理の中で行われる。また、図３に示す通信モード切替処理によって、入出力ポートを設定し、図１(A) に示すＣＡＮ送信モードから図１(B) に示すシリアル送信モードに切り替えても良い。

ここで、図３を参照して通信モード切替処理を説明する。なお、この通信モード切替処理は、前述したメモリ２４ｂに格納される通信モード切替プログラムをＣＰＵ２４ａが適宜実行することにより行われる。なお、ここではＣＰＵ２４ａは、センサユニット２０の電源が投入された直後やＣＰＵ２４ａのリスタート直後に、図１(A) に示すＣＡＮ送信モードに設定していることを前提とする。また、車載ＬＡＮ１００は、ＣＡＮプロトコルをサポートすることを前提とする。

図３に示すように、通信モード切替処理では、まずステップＳ１０１により所定の初期化処理が行われる。例えば、後述するカウンタＣＮＴを初期値（例えば時間で３０秒間相当の値）に設定する処理等が行われる。

ステップＳ１０５では、カウンタダウンする処理が行われる。このカウンタＣＮＴにはステップＳ１０１による初期化処理により所定値が設定されているので、これから例えば１づつ減算する処理（ＣＮＴ−１→ＣＮＴ）を行うことによりカウントダウンを進める。

次にステップＳ１０７により、相手ノードから応答要求があったか否かの判断処理が行われる。つまり、ＣＡＮプロトコルによる応答要求が特定のノードからあったかどうかを得ることによって、当該車載ＬＡＮ１００がＣＡＮプロトコルをサポートしていることを確認する。そして、このステップＳ１０７により応答要求があった場合には（Ｓ１０７でＹｅｓ）、当該センサユニット２０はＣＡＮプロトコルにより通信可能な車載ＬＡＮ１００に接続されていることがわかるので、図１(A) に示すＣＡＮ送信モードを維持したまま本通信モード切替処理を終了する。

一方、ステップＳ１０７により応答要求を受信できない場合には（Ｓ１０７でＮｏ）、ステップＳ１０９に処理を移行してタイムアウトに至っているか否かを判断する。即ち、ステップＳ１０５によるカウントダウン処理を行った結果、例えばカウンタＣＮＴの値が０（ゼロ）以下（ＣＮＴ≦０）になっているか否かを調べることにより、ステップＳ１０１により設定された所定時間（例えば３０秒間）を経過しているか否かを判断する。そして、ステップＳ１０９によりタイムアウトに至っていると判断されない場合（Ｓ１０９でＮｏ）には、ステップＳ１０５に戻り、再度、カウントダウン処理を行う。

一方、ステップＳ１０９によりタイムアウトに至っていると判断された場合（Ｓ１０９でＹｅｓ）には、所定時間を経過しても相手ノードから応答要求がないことから、当該センサユニット２０はＣＡＮプロトコルにより通信可能な車載ＬＡＮ１００に接続されていない蓋然性が高いので、ステップＳ１１１に処理を移行して送信モードをシリアル送信モードに切り替える処理を行う。これにより、ＵＡＲＴユニット２４ｅによるＣＡＮトランシーバ２６の物理層を介したシリアル送信が可能となる。なお、このステップＳ１０９によりタイムアウトに至っていると判断された場合（Ｓ１０９でＹｅｓ）は、特許請求の範囲に記載の「情報処理装置に対する応答要求が第１の通信手段により出力されてから所定時間経過しても情報処理装置から応答が返らない場合」に相当し得るものである。

ステップＳ１１１では、送信モードをＣＡＮ送信モードからシリアル送信モードに切り替える処理が行われる。具体的には、前述したように、ＣＡＮコントローラ２４ｄのＣＡＮ送信ポート２４αおよびＣＡＮ受信ポート２４βをディセーブルに設定し、ＵＡＲＴユニット２４ｅは使用するので、シリアル送信ポート２４γをイネーブルに設定する。つまり、各入出力ポートを図１(A) に示す状態から図１(B) に示す状態に設定する。なお、このステップＳ１１１は、特許請求の範囲に記載の「切替手段」に相当し得るものである。

このように通信モード切替処理では、車載ＬＡＮ１００に接続されたＥＣＵ等のノードからの応答要求が所定時間経過してもない場合（Ｓ１０９でＹｅｓ）、ＣＰＵ２４ａは、当該ノードに対する通信手段をＣＡＮ送信モードからシリアル送信モードに切り替える。これにより、例えば、次に説明する検査装置１０のパソコン５０のように、ＣＡＮプロトコルによらない情報処理装置に対しても、通信フロー制御に関する通信プロトコルにかかわらず、データを出力することができる。

また、例えば、次に説明する検査装置１０のパソコン５０が、応答要求を出力しない場合には（Ｓ１０９でＹｅｓ）、所定時間経過後に、ＣＡＮ送信モードからシリアル送信モードに自動的に切り替わるので、外部からＣＰＵ２４ａに対する操作や設定を行わなくても、当該パソコン５０はセンサユニット２０からＣＡＮプロトコルの物理層を介してデータを得ることができる。

なお、図１に示すセンサユニット２０では、「ＣＡＮコントローラ２４ｄのＣＡＮ送信ポート２４α、ＣＡＮ受信ポート２４β」と「ＵＡＲＴユニット２４ｅのシリアル送信ポート２４γ、シリアル受信ポート２４δ」とがそれぞれ別個に設けられているマイコン２４を例示して説明したが、本発明が適用できるものは、これに限られることはなく、例えば、図４に示すように、一つの通信コントローラ１２４ｄでＣＡＮコントローラの機能もＵＡＲＴの機能も発揮可能で、ＣＡＮとＵＡＲＴで入出力ポートを共用するタイプのものを内蔵するマイコン１２４を備えたセンサユニット１２０にも適用することができる。なお、図４では、図１を参照して説明したセンサユニット２０と実質的に同一の構成部分については同一符号を付す。

即ち、図４に示すように、センサユニット１２０のマイコン１２４では、ＣＡＮコントローラの機能とＵＡＲＴの機能とを兼ね備えた通信コントローラ１２４ｄを備えており、この通信コントローラ１２４ｄには、送信ポート１２４αおよび受信ポート１２４βが設けられている。つまり、ＣＡＮコントローラの送信ポートとＵＡＲＴの送信ポートとを送信ポート１２４αとして共用し、ＣＡＮコントローラの受信ポートとＵＡＲＴの受信ポートとを受信ポート１２４βとして共用する。このような通信コントローラ１２４ｄでは、前述した図１に示すセンサユニット２０のように配線２８を必要しないので、次のように制御プログラムを変更することで、センサユニット２０で説明したようにＣＡＮ送信モードとシリアル送信モードとを切り替えることができる。

具体的には、図４(A) に示すように、ＣＡＮ送信モードでは、通信コントローラ１２４ｄをＣＡＮコントローラとして機能させ（図４(A) に示すイネーブル）、ＵＡＲＴの機能は停止（図４(A) に示すディセーブル）させるように、制御プログラムを変更する。これにより、ＣＡＮコントローラとして機能する通信コントローラ１２４ｄの送信ポート１２４αから出力される送信データ（ＣＡＮフレーム）は、ＣＡＮトランシーバ２６を介して車載ＬＡＮ１００に送信される。一方、車載ＬＡＮ１００からＣＡＮトランシーバ２６を介して受信された受信データ（ＣＡＮフレーム）は、ＣＡＮコントローラとして機能する通信コントローラ１２４ｄの受信ポート１２４βに入力される。

また、図４(B) に示すように、シリアル送信モードでは、通信コントローラ１２４ｄをＵＡＲＴとして機能させ、ＣＡＮコントローラの機能は停止させて、また受信ポート１２４βはディセーブルまたは入力ポートに設定する。これにより、ＵＡＲＴとして機能する通信コントローラ１２４ｄの送信ポート１２４αから出力される送信データ（シリアルデータ）は、ＣＡＮトランシーバ２６の物理層を介して車載ＬＡＮ１００に送信される。一方、車載ＬＡＮ１００からＣＡＮトランシーバ２６の物理層を介して受信された受信データ（シリアルデータ）は、ＵＡＲＴとして機能する通信コントローラ１２４ｄの受信ポート１２４βに入力されるが、当該受信ポート１２４βがディセーブルに設定されている場合や入力ポートとして設定されていても、ソフトウェア（制御プログラム）による処理上では入力されたデータを無視するように設定されている場合には、当該受信データの影響を受けない。

以上説明したように、本実施形態に係るセンサユニット２０によると、ＣＰＵ２４ａにより、車載ＬＡＮ１００等に接続されたＥＣＵ等（情報処理装置）に対する通信手段を、ＣＡＮコントローラ２４ｄおよびＣＡＮトランシーバ２６によるＣＡＮ送信モードからＵＡＲＴユニット２４ｅによるシリアル送信モードに切り替えると、ＣＡＮトランシーバ２６の物理層を用いて、ＵＡＲＴユニット２４ｅにより当該ＥＣＵ等に対し少なくとも例えばシリアルデータの送信（単方向通信）を可能にする。これにより、ＵＡＲＴユニット２４ｅは、ＯＳＩ基本参照モデルによるデータリンク層にかかわりなく、物理層の仕様（例えば図２に示す電気的特性）に基づいて当該ＥＣＵ等と通信することができる。したがって、通信フロー制御に関する通信プロトコルにかかわらず、ＥＣＵ等にデータを出力することができる。

なお、上述した実施形態では、車載ＬＡＮ１００として、ＩＳＯ１１８９８またはＩＳＯ１１５１９に規定されるＣＡＮプロトコルに準拠したものを例示したが、本発明の適用はこれに限られず、有線通信のＬＡＮプロトコルであれば、例えば、ＴＣＰ／ＩＰやＩＥＥＥ８０２．１に規定されるものであっても、またＬＩＮ（Local Interconnect Network）、ＦｌｅｘＲａｙ、ＴＴＰ、ＭＯＳＴ、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ等であっても良い。

次に、このようなセンサユニット２０やセンサユニット１２０の機能や性能を検査する検査装置１０の構成等を図５を参照して説明する。図５には、例えば、恒温槽ｋに入れられたｎ台のセンサユニット２０（１２０）をまとめて検査する検査装置１０の構成概要を示すブロック図が図示されている。なお、ｎ台とは例えば１００台である。

図５に示すように、検査装置１０は、主に、切替スイッチ３０とパソコン５０とから構成されている。切替スイッチ３０は、複数の入力ポート３０ａ1 〜３０ａn を備え、これらの入力ポート３０ａ1 〜３０ａn に恒温槽ｋ内のｎ台のセンサユニット２０（１２０）を例えば車載ＬＡＮ１００によりそれぞれシリアル信号で入力可能に接続するとともに、出力ポート３０ｂを備え、外部から入力される選択情報に基づいて入力ポート３０ａ1 〜３０ａn の中から選択された１の入力ポート３０ａx に接続されるセンサユニット２０（１２０）から出力されるセンサデータをこの出力ポート３０ｂに出力可能にするものである。入力ポート３０ａ1 〜３０ａn の中から一つの入力ポート３０ａx を選択する手段としては、例えばリレー回路（電磁式や半導体式等）が挙げられる。

パソコン５０は、切替スイッチ３０に選択情報を出力するとともに、出力ポート３０ｂに接続されこの出力ポート３０ｂから出力されるセンサユニット２０（１２０）のセンサデータに基づいて当該センサユニット２０（１２０）が正常に機能しているか否かを判断し得るもので、ＣＰＵ５０ａを中心に、その主記憶装置としてのメモリ５０ｂや、切替スイッチ３０を駆動可能なドライバ回路５０ｃ等により構成されている。なお、切替スイッチ３０の出力ポート３０ｂは、ＣＰＵ５０ａの入力ポートＰ１にシリアル信号で入力可能に接続され、またＣＰＵ５０ａとドライバ回路５０ｃとはパラレル接続されている。なお、このパソコン５０のメモリ５０ｂには、センサユニット２０（１２０）の予定した機能や性能を検査可能な所定の検査プログラムやその他の制御プログラムが格納されており、入力ポートＰ１から入力されたセンサデータに基づいて、検査対象となるセンサユニット２０（１２０）を検査可能に構成されている。

このように検査装置１０を構成することによって、ｎ台のセンサユニット２０（１２０）をｎ本の車載ＬＡＮ１００によりそれぞれ切替スイッチ３０の入力ポート３０ａ1 〜３０ａn に接続し、パソコン５０から入力される選択情報に従って出力ポート３０ｂに接続される入力ポート３０ａ1 〜３０ａn を選択可能にする。これにより、例えば、ｎ台のセンサユニット２０（１２０）のＩＤやアドレスが全て同一に設定されている場合でも、当該ｎ台のセンサユニット２０（１２０）の中から特定のセンサユニット２０（１２０）を選択できるので、パソコン５０をセンサユニット２０（１２０）の台数分用意する必要がない。また、例えば、出荷先ごとにセンサユニット２０（１２０）に設定されるＩＤやアドレスが異なる場合でも、パソコン５０の設定を変更するのみで対応することができる。

本発明の一実施形態に係るセンサユニットの構成概要を示すブロック図で、図１(A) は出荷後の車両搭載時に設定される状態（ＣＡＮ送信モード）を示すもので、図１(B) は出荷前の工場検査時に設定される状態（シリアル送信モード）を示すものである。 入力されたロジックデータ（上側の波形）に対して出力されるＣＡＮプロトコル（ＩＳＯ１１８９８）によるバス信号特性（下側の波形）を示す説明図である。 本実施形態に係るセンサユニットのＣＰＵにより実行される通信モード切替処理の流れを示すフローチャートである。 本実施形態に係るセンサユニットの他の構成例を示すブロック図で、図４(A) は出荷後の車両搭載時に設定される状態（ＣＡＮ送信モード）を示すもので、図４(B) は出荷前の工場検査時に設定される状態（シリアル送信モード）を示すものである。 本発明の一実施形態に係るセンサユニットの検査装置の構成概要を示すブロック図である。

符号の説明

１０…検査装置
２０、１２０…センサユニット（物理量センサ装置）
２２…センサ素子（センサ手段）
２４、１２４…マイコン
２４ａ…ＣＰＵ（切替手段）
２４ｂ…メモリ
２４ｃ…ＡＤ変換器
２４ｄ…ＣＡＮコントローラ（第１の通信手段）
１２４ｄ…通信コントローラ（第１の通信手段、第２の通信手段）
２４ｅ…ＵＡＲＴユニット（第２の通信手段）
２４α…ＣＡＮ送信ポート
２４β…ＣＡＮ受信ポート
２４γ…シリアル送信ポート
２４δ…シリアル受信ポート
２６…ＣＡＮトランシーバ
３０…切替スイッチ（切替スイッチ手段）
３０ａ1 〜３０ａn …入力ポート（複数の入力ポート）
３０ｂ…出力ポート
５０…パソコン（情報処理手段）
１００…車載ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）

Claims (5)

1. ローカルエリアネットワークに接続可能な物理量センサ装置であって、
   物理量を検出するセンサ手段と、
   前記センサ手段により検出されたセンサデータを所定の通信プロトコルに基づく双方向の通信フロー制御により情報処理装置に出力する第１の通信手段と、
   前記情報処理装置に対し前記第１の通信手段の物理層を用いて少なくとも単方向通信を可能にする第２の通信手段と、
   前記情報処理装置に対する通信手段を前記第１の通信手段から前記第２の通信手段に切り替える切替手段と、
   を備えることを特徴とする物理量センサ装置。
2. 前記情報処理装置から前記物理量センサ装置への前記第１の通信手段による応答要求が所定時間経過してもない場合、前記切替手段は、前記情報処理装置に対する通信手段を前記第１の通信手段から前記第２の通信手段に切り替えることを特徴とする請求項１記載の物理量センサ装置。
3. 前記第２の通信手段は、当該物理量センサ装置の検査時に使用されることを特徴とする請求項１または２記載の物理量センサ装置。
4. 前記所定の通信プロトコルは、ＩＳＯ１１８９８またはＩＳＯ１１５１９に規定されるものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の物理量センサ装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の物理量センサ装置を検査する物理量センサ装置の検査装置であって、
   複数の入力ポートを備えこれらの入力ポートに前記物理量センサ装置をそれぞれ接続可能にするとともに、出力ポートを備え、外部入力される選択情報に基づいて前記複数の入力ポートの中から選択された１の入力ポートに接続される物理量センサ装置から出力されるデータをこの出力ポートに出力可能にする切替スイッチ手段と、
   前記切替スイッチ手段に前記選択情報を出力するとともに、前記出力ポートに接続されこの出力ポートから出力される前記物理量センサ装置のデータに基づいて当該物理量センサ装置が正常に機能しているか否かを判断する情報処理手段と、
   を備えることを特徴とする物理量センサ装置の検査装置。

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