JP2010041567A - シリアル通信ネットワークシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 スレーブノード10(S)は、スレーブ/スレーブ間通信を行なう際に、マスタノード10(M)だけでなく、通信相手となるスレーブノード10(S)からも時間補正用基準波形を取得し、それらマスタ時間補正用基準波形とスレーブ時間補正用基準波形との双方に基づいて自スレーブノード10(S)のボーレートを補正する。
【選択図】 図1
Description
Transmitter)によるノード構成やバスのシングルワイヤ化といった簡略なハードウェア構成に加え、マスタタスクをなすヘッダに同期フレームを組み込み、その時間補正用基準波形を参照してスレーブボーレートを補正する簡易型同期プロトコルを採用することにより、伝送レートは低いもののCANと比較して大幅なコスト削減が実現できる。
調歩同期型シリアル通信により接続された1つのマスタノードと複数のスレーブノードとからなるシリアル通信ネットワークシステムであって、
マスタノードに設けられ、スレーブノードとマスタ/スレーブ間通信を行なう際に、マスタノードのボーレートを反映したマスタ時間補正用基準波形をシリアル通信バスに送出するマスタ時間補正用基準波形送出手段と、
各スレーブノードに設けられ、通信相手となる他のスレーブノードとスレーブ/スレーブ間通信を行なう際に、自スレーブノードのボーレートを反映したスレーブ時間補正用基準波形をシリアル通信バスに送出するスレーブ時間補正用基準波形送出手段と、
各スレーブノードに設けられ、マスタノードから取得したマスタ時間補正用基準波形と、他のスレーブノードから取得したスレーブ時間補正用基準波形との双方に基づき自スレーブノードのボーレートを補正するボーレート補正手段と、を備えたことを特徴とする。
・マスタボーレート計測手段:マスタ時間補正用基準波形が示すマスタノードのボーレートを、(自スレーブノードの)スレーブ基準クロック信号を用いて計測する。具体的には、マスタ時間補正用基準波形のクロックパルス幅(隣接するパルスエッジ(一方が立ち上がりエッジ、他方が立ち下がりエッジ)間の時間間隔)を、スレーブ基準クロック信号によりタイマー計測する。該機構は、従来のLIN通信においても採用されていたものである。
図1は、本発明のシリアル通信ネットワークシステムの全体構成を示すブロック図である。シリアル通信ネットワークシステム1は、1つのマスタノード10(M)と複数のスレーブノード10(S)とをLIN通信バス20により接続したものであり、ボデー系車載ネットワークを構成するものである。各ノード10は半二重式URATを組み込んだマイクロコントローラICからなり、それぞれトランシーバIC11を介して、シングルメタルワイヤからなるLIN通信バス20に接続されている。
fp=(f1 mn+f1 2n)/2
として演算する。他方、受信スレーブノードがSN2とSN3であった場合は、受信スレーブノードSN2,SN3のクロックパルス間隔計測値の平均値f1 2n及びf1 2nを読み出し、自ノードに設定する伝送クロックパルス間隔fpを、
fp=(f1 mn+f1 2n+f1 3n)/3
として演算する。いずれも、ボーレートνpは、
νp=1/fp
であり、この値が、分周回路106(図2)に設定周波数として出力され、自ノード(送信スレーブノード)のボーレート補正がなされる。
fp=(f1 mn+f1 5n)/2
として演算する。ボーレートνpは、
νp=1/fp
であり、この値が、分周回路106(図2)に設定周波数として出力され、自ノード(受信スレーブノード)のボーレート補正がなされる。
図11においては、スレーブノード1を送信スレーブノードとし、スレーブノード2を受信スレーブノードとしてスレーブ/スレーブ間通信を行なう場合の、各ノード間のボーレート誤差発生状況の一例を示すものである。ボーレート誤差は、送信スレーブノード(すなわち、スレーブノード1)を基準とした相対値により示しており、送信スレーブノードよりもボーレートが大きい場合を「+」、同じく小さい場合を「−」で表している。マスタノードの相対誤差は−0.4%と比較的小さいが、スレーブノード2の相対誤差は−2.2%と大きい。スレーブノード1がヘッダをマスタノードから受けるとき、及びスレーブノード1がレスポンスをマスタノードに返すときはマスタ/スレーブ間通信となり、相対誤差は−0.4%と小さく、前述のISO9141の許容範囲(±1.0%:幅にして2.0%)にも収まっている。しかし、スレーブノード1のレスポンスをスレーブノード2でも受信する場合は、許容範囲を外れる+2.2%である。
{−0.4+(−2.2)}/2=−1.3%
分だけ(ボーレートが縮小する側に)補正されるので、図12に示すように、スレーブノード1から見たマスタノードの相対誤差は+0.9%、同じくスレーブノード2の相対誤差は−0.9%となり、いずれも許容範囲内に収めることができる。
{+0.4(マスタ)+2.2(スレーブ1)+0.6(スレーブ4)}/3=+1.0%(小数点第2桁を切り捨て表示)
となり、1.0%だけボーレートが拡大する側に補正される。他方、全ノード補正の場合は、同様に、
{+0.4(マスタ)+2.2(スレーブ1)+0.6(スレーブ2)+0.6(スレーブ4)+0.4(スレーブ5)}/5=+0.8%(小数点第2桁を切り捨て表示)
となり、0.8%だけボーレートが拡大する側に補正される。しかし、この補正量は、受信ノード選択補正の場合より明らかに小さい。
{+0.2(マスタ)+2.2(スレーブ3)}/2=+1.2%
だけスレーブノードに近づく向きに補正されるので、図17に示すように、スレーブノード3から見たマスタノードの相対誤差は−1.0%、同じくスレーブノード1の相対誤差は+1.0%となり、仮に同期誤差が±0.1%存在しても、余裕をもって許容範囲内に収めることができることがわかる。
10(M) マスタノード
10(S) スレーブノード
20 シリアル通信バス
101 マイコン(ボーレート補正手段)
105Q(105C) マスタ発振回路
105RC スレーブ発振回路
106 分周回路(マスタ伝送クロック信号生成回路、スレーブ伝送クロック信号生成回路)
109 タイマカウンタ(マスタボーレート計測手段、スレーブボーレート計測手段)
HD ヘッダ
BF ブレークフィールド
SF(MS) マスタ同期フィールド
IDF スレーブノード特定フィールド
RSP レスポンス
SF(SS) スレーブ同期フィールド
DF データフィールド
CSF エラーチェックフィールド
Claims (9)
- 調歩同期型シリアル通信により接続された1つのマスタノードと複数のスレーブノードとからなるシリアル通信ネットワークシステムであって、
前記マスタノードに設けられ、前記スレーブノードとマスタ/スレーブ間通信を行なう際に、前記マスタノードのボーレートを反映したマスタ時間補正用基準波形をシリアル通信バスに送出するマスタ時間補正用基準波形送出手段と、
各前記スレーブノードに設けられ、通信相手となる他のスレーブノードとスレーブ/スレーブ間通信を行なう際に、自スレーブノードのボーレートを反映したスレーブ時間補正用基準波形を前記シリアル通信バスに送出するスレーブ時間補正用基準波形送出手段と、
各前記スレーブノードに設けられ、前記マスタノードから取得したマスタ時間補正用基準波形と、他のスレーブノードから取得した前記スレーブ時間補正用基準波形との双方に基づき自スレーブノードのボーレートを補正するボーレート補正手段と、
を備えたことを特徴とするシリアル通信ネットワークシステム。 - 前記マスタノードには、マスタ基準クロック信号を生成するマスタ発振回路と、該マスタ基準クロック信号をダウンコンバートして前記マスタ伝送クロック信号を生成するマスタ伝送クロック信号生成回路とが設けられ、
各前記スレーブノードには、前記マスタ基準クロック信号に対応する周波数のスレーブ基準クロック信号を生成するスレーブ発振回路と、該スレーブ基準クロック信号をダウンコンバートして前記マスタ伝送クロック信号に対応する周波数の前記スレーブ伝送クロック信号を生成するスレーブ伝送クロック信号生成回路とを備え、前記ボーレート補正手段は、前記マスタ時間補正用基準波形が示す前記マスタノードのボーレートを、前記スレーブ基準クロック信号を用いて計測するマスタボーレート計測手段と、前記スレーブ時間補正用基準波形が示す、通信相手となるスレーブノードのボーレートを、前記スレーブ基準クロック信号を用いて計測するスレーブボーレート計測手段とを備え、自スレーブノードのボーレートを前記マスタノードのボーレートの計測結果と、前記通信相手となるスレーブノードのボーレートの計測結果との双方を参照して補正する請求項1記載のシリアル通信ネットワークシステム。 - 前記マスタボーレート計測手段と前記スレーブボーレート計測手段は、それぞれ前記マスタ時間補正用基準波形及び前記スレーブ時間補正用基準波形のクロックパルス幅を計測するものであり、前記ボーレート補正手段は、前記マスタ時間補正用基準波形のクロックパルス幅と前記スレーブ時間補正用基準波形のクロックパルス幅との平均値に基づいて前記自スレーブノードのボーレートを補正するものである請求項2記載のシリアル通信ネットワークシステム。
- 前記シリアル通信バスはLIN通信バスである請求項2又は請求項3に記載のシリアル通信ネットワークシステム。
- 複数の前記スレーブノードの1つを送信スレーブノードとし、他の1以上を受信スレーブノードとして、前記送信スレーブノードから前記受信スレーブノードへデータ送信する際に、
前記マスタノードは、メッセージの開始を示すブレークフィールドと、前記マスタ時間補正用基準波形を組み込んだマスタ同期フィールドと、前記データ送信スレーブノードを特定するスレーブノード特定フィールドとが配列したヘッダを前記通信バスに送出するヘッダ送出手段を有し、
各前記スレーブノードは、前記ヘッダを受信するヘッダ受信手段と、前記スレーブノード特定フィールドが示す前記送信スレーブノードとして自スレーブノードが指定されている場合に、前記スレーブ時間補正用基準波形を組み込んだスレーブ同期フィールドと、送信対象となるデータを組み込んだデータフィールドと、エラーチェックフィールドとが配列したレスポンスを前記通信バスに送出するレスポンス送出手段とを備える請求項4記載のシリアル通信ネットワークシステム。 - 各前記スレーブノードにおいて、前記ボーレート補正手段は、通信相手となる前記マスタノード及び前記スレーブノードのボーレート計測結果に係る実績値を、前記通信相手を特定する情報と対応付けた形で記憶するボーレート計測実績値記憶手段を備え、前記ボーレート計測実績値記憶手段に記憶されているボーレート計測実績値のうち、現在の通信相手に対応するものを選択的に読み出し、該ボーレート計測実績値に基づいて前記自スレーブノードのボーレートを補正するものである請求項2ないし請求項5のいずれか1項に記載のシリアル通信ネットワークシステム。
- 各前記スレーブノードにおいて、前記ボーレート補正手段は、自スレーブノードが前記マスタノードにより受信スレーブノードとして指定された場合に、前記ボーレート計測実績値記憶手段に記憶されている、それらマスタノード及び送信側となるスレーブノードに係る各ボーレート計測実績値に基づいて前記自スレーブノードのボーレートを補正する請求項6記載のシリアル通信ネットワークシステム。
- 各前記スレーブノードにおいて、前記ボーレート補正手段は、自スレーブノードが送信スレーブノードとして指定された場合に、前記マスタノード及びスレーブノードのうち送信相手となる全てのノードに係る各ボーレート計測実績値を前記ボーレート計測実績値記憶手段から読み出し、該ボーレート計測実績値に基づいて前記自スレーブノードのボーレートを補正する請求項6記載のシリアル通信ネットワークシステム。
- 各前記スレーブノードにおいて、前記ボーレート補正手段は、通信相手となる前記マスタノード及び前記スレーブノードのボーレート計測結果に係る実績値を、前記通信相手を区別せずに記憶するボーレート計測実績値記憶手段と、前記ボーレート計測実績値記憶手段に記憶されている自スレーブノード以外の全てのノードのボーレート計測実績値を読み出し、該ボーレート計測実績値に基づいて前記自スレーブノードのボーレートを補正するものである請求項2ないし請求項5のいずれか1項に記載のシリアル通信ネットワークシステム。
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