JP2012238989A - 通信システム - Google Patents

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Abstract

【課題】命令の種類を増やすことができる通信システムを提供する。
【解決手段】ECUには、複数種類の命令内容がコンフィグ受信コマンド、データ送信要求コマンド、制御コマンドの3つの分野に分類されて記憶されている。ECUは、通信クロックを示すシンクフィールド(同期情報)及びコマンドを含んだIDフィールドから構成されたフレームヘッダを送信する。このとき、ECU20は、命令内容の分野毎に通信クロックのボーレートを異ならせてフレームヘッダを送信する。中継コネクタ33は、シンクフィールドの通信クロックからボーレートを求め、求めたボーレートとIDフィールド内のコマンドとから命令内容を判定する。
【選択図】図2

Description

本発明は、通信システムに係り、特に、命令情報を送信するマスターノードと、マスターノードからの命令情報から命令内容を判定して動作するスレーブノードと、を備えた通信システムに関するものである。
近年、自動車に搭載された複数の電子機器を制御するための通信システムが広く普及している。この通信システムは、1つのマスターノードと複数のスレーブノードとから構成されている。上記マスターノードは、送信先情報、送信先に対するコマンド(命令情報)などを含んだフレームヘッダ(送信データ)とレスポンスとを順に送信し、上記複数のスレーブノードはそれぞれ、自身宛に送信されたフレームヘッダのコマンドから命令内容を判定して、その命令を実行する。
現在、代表的な車載用の通信システムの通信プロトコルとしては、LIN(Local Interconnect Network)がある。このLINを用いたフレームヘッダと、レスポンスとの構成について図6を参照して説明する。同図に示すように、フレームヘッダは、シンクブレークフィールド、シンクフィールド、IDフィールドから構成されている。
ブレークフィールドは、所定時間以上のLowレベルで構成され、フレームの始まりを示す。シンクフィールドは、フレームヘッダ及びレスポンスの通信クロックを示し、スレーブノードの動作クロックを同期させるために設けられている。IDフィールドは、例えば8ビット中4ビットが送信先情報を示し、2ビットがコマンドを示し、2ビットがパリティとなる。レスポンスは、複数のデータフィールドと、エラー検出に使用されるチェックサムと、から構成される。
上述した通信システムは、特許文献1、2などに示されている。そして、上記通信システムにおいては、スレーブノード数の増加やスレーブノードの高機能化などに伴ってコマンドの種類を増やしたい、という要望があった。しかしながら、上述したようにIDフィールドでコマンドとして使える領域は例えば2ビットしかなく限りがあり、IDフィールドだけではコマンドを網羅することができない。このため、データフィールドの部分にもコマンドを含めて送信する必要があった。
特開2007−324679号公報 特開2007−259064号公報
そこで、本発明は、命令の種類を増やすことができる通信システムを提供することを課題とする。
上述した課題を解決するための請求項1記載の発明は、通信クロックを示す同期情報及び命令情報から構成された送信データを送信するマスターノードと、前記マスターノードから送信された送信データの命令情報から命令内容を判定するスレーブノードと、を備えた通信システムにおいて、前記マスターノードには、複数種類の命令内容が複数の分野に分類されて記憶され、前記マスターノードが、命令内容の分野毎に通信クロックのボーレートを異ならせて前記送信データを送信し、前記スレーブノードが、前記同期情報の通信クロックからボーレートを求め、求めたボーレートと命令情報とから命令内容を判定することを特徴とする通信システムに存する。
請求項2記載の発明は、前記マスターノードにより制御される電子機器に接続された複数の第1ワイヤハーネスと、前記マスターノードに接続された第2ワイヤハーネスと、前記複数の第1ワイヤハーネスと前記第2ワイヤハーネスを接続する複数のコネクタと、をさらに備え、前記複数のコネクタがそれぞれ前記スレーブノードを構成していることを特徴とする請求項1に記載の通信システムに存する。
請求項3記載の発明は、前記マスターノードには、前記スレーブノードに対して自身に接続された電子機器を設定させるコンフィグ受信命令、データ送信要求命令、及び、前記電子機器の制御命令の3つに分類されて前記複数種類の命令内容が記憶され、前記マスターノードは、前記コンフィグ受信命令、前記データ送信要求命令、前記制御命令の順に通信クロックのボーレートを早くすることを特徴とする請求項2に記載の通信システムに存する。
以上説明したように請求項1記載の発明によれば、複数種類の命令内容を複数の分野に分類して、マスターノードが、命令内容の分野毎に通信クロックのボーレートを異ならせて送信データを送信し、スレーブノードは通信速度のボーレートと命令情報との組み合わせにより命令内容を判定するので、命令内容の種類を分野数倍に増やすことができる。
請求項2記載の発明によれば、コネクタがスレーブノードを構成しているため、簡単に取り付けることができる。
請求項3記載の発明によれば、確実さが求められるコンフィグ受信命令のボーレートを遅くし、確実にスレーブノードにコンフィグ受信命令を受信させることができる。また、スピードが求められる制御命令のボーレートを速くすることができる。
本発明の通信システムとしての電子制御システムの一実施形態を示す構成図である。 図1に示すECUから中継コネクタに送信されるデータの構成図である。 コンフィグ受信コマンド、データ送信要求コマンド、制御コマンドの3つに分類された命令内容を示すグラフである。 図1に示すチップに内部構成図である。 図4に示すCPUの処理手順を示すフローチャートである。 従来のマスターノードからスレーブノードに送信されるデータの構成図である。
以下、本発明の通信システムを図1に基づいて説明する。図1は、本発明の通信システムとしての電子制御システムの一実施形態を示すブロック図である。
図1に示す電子制御システム1は、図示しない車両に搭載された複数の電子機器10を制御するためのシステムである。この電子制御システム1は、複数の電子機器10と、これら電子機器10を制御するマスターノードとしての電子制御ユニット(以下ECU)20と、複数の電子機器10及びECU20間を接続するワイヤハーネス構造体30と、を備えている。
上記電子機器10は、ECU20によって制御される各種装置であり、例えば、エアコン、ワイパー、パワーウインドウやドアスイッチなどの各種スイッチが挙げられる。上記ECU20には、車載バッテリからの電源電圧VBが供給されている。上記ECU20は、電子制御システム1全体の制御を司るマイクロプロセッサ(MPU)21と、後述するワイヤハーネス構造体30などに接続される外部コネクタ22などから構成されている。
上記MPU21は、送信したいスレーブノードとしての中継コネクタ33及び電子機器10のアドレスから構成される送信先情報、送信先に対するコマンド(命令情報)などを含んだフレームヘッダ(送信データ)とレスポンスとを順に後述するワイヤハーネス構造体30に設けた複数の中継コネクタ33に対して送信する。
次に、上記フレームヘッダと、レスポンスと、の構成について図2を参照して説明する。同図に示すように、フレームヘッダは、シンクブレークフィールドと、同期情報であるシンクフィールドと、IDフィールドと、から構成されている。上記ブレークフィールドは、所定時間以上のLowレベルで構成され、フレームの始まりを示す。上記シンクフィールドは、フレームヘッダ及びレスポンスの通信クロックを示し、中継コネクタ33の動作クロックを同期させるために設けられている。なお、本実施形態においてシンクフィールドではスタートビット、エンドビットを除く8ビット分の通信クロックを出力している。
上記IDフィールドは、例えば8ビット中4ビットが送信先情報を示し、2ビットがコマンド(命令情報)を示し、2ビットがパリティとなる。レスポンスは、複数のデータフィールドと、チェックサムフィールドと、から構成されている。
ECU20内の図示しないメモリには、図3に示すように、中継コネクタ33に対して送信する複数種類の命令内容が複数の分野に分類されて記憶されている。具体的には、命令内容は、コンフィグ受信コマンド(命令)と、データ送信要求コマンドと、制御コマンドと、の3つの分野に分類されている。後述する中継コネクタ33は、イグニッションのオン時には、自身にどんな電子機器10が接続されているのか分かっていない。上記コンフィグ受信コマンドは、イグニッションオン時に、中継コネクタ33に対して自身に接続されている電子機器10を設定させる命令である。
上記データ送信要求コマンドは、中継コネクタ33に接続されたスイッチ(電子機器10)のオンオフ状態などのデータの送信を要求する命令である。上記制御コマンドは、中継コネクタ33に接続された電子機器10の制御命令である。ECU20は、命令内容の分野毎に通信クロックのボーレートを異ならせてフレームヘッダ及びレスポンスを送信する。
具体的に説明すると、ECU20は、命令内容に対応するコマンドをIDフィールドに含ませてフレームヘッダを送信する。このとき、ECU20は、コンフィグ受信コマンドに分類される命令内容を送信するとき、図2(a)に示すように、ボーレートが4800bpsの通信クロックでフレームヘッダ及びレスポンスを送信する。
また、ECU20は、データ送信要求コマンドに分類される命令内容を送信するとき、図2(b)に示すように、ボーレートが9600bpsの通信クロックでフレームヘッダ及びレスポンスを送信し、制御コマンドに分類される命令内容を送信するとき、図2(c)に示すように、ボーレートが19200bpsの通信クロックでフレームヘッダを送信する。即ち、ECU20は、コンフィグ受信コマンド、データ送信要求コマンド、制御コマンドの順に通信クロックのボーレートを早くする。
上記外部コネクタ22は、図1に示すように、MPU21に接続されている。上記外部コネクタ22は、後述する複数の中継コネクタ33と多重通信を行うための所定の通信プロトコル(例えばLIN)などに対応した通信インタフェースを内蔵している。また、外部コネクタ22には、電源電圧VBの+側が出力される電源端子、電源電圧VBの−側が出力されるグランド端子及び上記通信インタフェースに接続された制御信号が出力される信号端子(何れも図示せず)が設けられている。
上記ワイヤハーネス構造体30は、複数の第1ワイヤハーネス31と、第2ワイヤハーネス32と、複数のコネクタとしての中継コネクタ33と、を備えている。
上記複数の第1ワイヤハーネス31は各々、各電子機器10と中継コネクタ33とを接続する複数の電線から構成されている。この第1ワイヤハーネス31を構成する電線としては、各電子機器10に対する制御信号などが伝送される信号線に加えて、各電子機器10に電源電圧VBを供給するための電源線、グランド線があるが、図1においては電源線及びグランド線やこれら電源線及びグランド線に接続される後述する中継コネクタ33の端子金具については省略してある。
上記第2ワイヤハーネス32は、上記外部コネクタ22の電源端子に接続される電源線L1、グランド端子に接続されるグランド線L2、及び、信号端子に接続され各中継コネクタ33宛のデータが多重(シリアル)伝送される信号線L3の3本の電線からなる。
この第2ワイヤハーネス32の一端には、接続コネクタ32aが設けられていて、この接続コネクタ32aを外部コネクタ22に接続すると、外部コネクタ22の電源端子が電源線L1に接続され、グランド端子がグランド線L2に接続され、信号端子が信号線L3に接続される。また、第2ワイヤハーネス32には、後述する複数の中継コネクタ33が取り付けられている。
上記中継コネクタ33は、図1に示すように、上記第1ワイヤハーネス31と第2ワイヤハーネス32とを接続するコネクタである。この中継コネクタ33は、図1中破線で示すアウタハウジング34と、このアウタハウジング34内に内蔵されている制御回路パッケージ35と、で構成されている。アウタハウジング34は、絶縁性の合成樹脂を用いて扁平な箱状に形成されており、筒状のフード部34aと、このフード部34aに連なった制御回路パッケージ収容室34bと、を一体に備えている。
上記制御回路パッケージ35は、第1ワイヤハーネス31を構成する信号線の端末にそれぞれ接続される端子金具T1と、第2ワイヤハーネス32を構成する電源線L1、グランド線L2、信号線L3に各々接続される電源用端子金具T2、グランド用端子金具T3、信号用端子金具T4と、封止体36と、を備えている。
上記端子金具T1は、導電性の金属から構成されていて、一端が後述する封止体36内に挿入され、他端が封止体36の互いに対向する一対の面の一方からそれぞれ突出している。またこれら端子金具T1の外部に突出された他端には、雄タブ端子が形成されていて、上記アウタハウジング34内のフード部34a内に収容されている。
これら端子金具T1に形成された雄タブ端子は、第1ワイヤハーネス31の端末に取り付けられた図示しないコネクタが嵌合されると、コネクタ内の雌型端子金具と電気的に接続される。これにより、端子金具T1の各々に第1ワイヤハーネス31を介して各電子機器10が接続される。
上記電源用端子金具T2、グランド用端子金具T3、信号用端子金具T4は、導電性の金属から構成されていて、一端が後述する封止体36内に挿入され、他端が封止体36の互いに対向する一対の面の他方からそれぞれ突出している。またこれら電源用端子金具T2、グランド用端子金具T3及び信号用端子金具T4の外部に突出された他端には、圧接端子が形成されていて、その圧接端子にそれぞれ電源線L1、グランド線L2、信号線L3が圧接されている。
上記封止体36は、チップ37と、これら端子金具T1〜T4の一端と、をワイヤボンディングして接続された状態で、樹脂封止している。上記封止体36内のチップ37は、図4に示すように、I/Oインタフェース37aと、クロックジェネレータ37bと、CPU37cと、ボーレートジェネレータ37dと、を備えている。
I/Oインタフェース37aは、上述したECU20と多重通信を行うための所定プロトコルに対応したインタフェースである。CPU37cは、この中継コネクタ33全体の制御を司る中央演算処理装置である。ボーレートジェネレータ37dは、ECU20から送信されるフレームヘッダ、レスポンスのボーレートを判定したり、同期させたりする回路である。
上記ボーレートジェネレータ37dは、クロック生成部37d−1と、データ受信レジスタ37d−2と、エッジ検出部37d−3と、エッジカウンタ37d−4と、計測タイマ37d−5と、ボーレート判定部37d−6と、コマンド判定部37d−7と、ボーレート補正部37d−8と、を備えている。
上記クロック生成部37d−1は、後述するボーレート補正部37d−8により算出された補正値に従ってクロックジェネレータ37bから出力されるクロックからシンクフィールドに示された通信クロックと同期した通信データビットを生成して、データ受信レジスタ37d−2に対して出力する。データ受信レジスタ37d−2は、クロック生成部37d−1により生成されたクロックに従ってIDフィールドやレスポンス内のデータを一時的に格納する。
上記エッジ検出部37d−3には、信号線L1にシンクブレークフィールドが入力されると、図示しない回路からシンクブレーク検出信号が入力される。エッジ検出部37d−3は、シンクブレークフィールド検出信号に応答して信号線L1上のシンクフィールドの立ち下がりエッジ検出動作を開始する。エッジ検出部37d−3は、図2に示すように、シンクフィールドのスタートビットの立ち下がりを検出するとシンクフィールド開始信号をエッジカウンタ37d−4及び計測タイマ37d−5に対して出力する。その後、エッジ検出部37d−3は、シンクフィールドの立ち下がりを検出する毎にエッジ検出信号をエッジカウンタ37d−4及び計測タイマ37d−5に対して出力する。
エッジカウンタ37d−4は、シンクフィールド開始信号を受信してから所定の回数(本実施形態では3回)までエッジ検出信号を計数すると、計測タイマ37d−5に対してシンクフィールド終了信号を送信する。計測タイマ37d−5は、クロックジェネレータ37bから入力されるクロックをカウントして時間を測定する。また、計測タイマ37d−5は、シンクフィールド開始信号を受信してからシンクフィールド終了信号を受信するまでの時間を計測する。即ち、計測タイマ37d−5は、シンクフィールドに示された通信データビット8つ分の総和時間を計測する。
ボーレート判定部37d−6は、計測タイマ37d−5が測定したシンクフィールドに示された通信データビット8つ分の総和時間からボーレートを判定してその結果をコマンド判定部37d−7に対して出力する。コマンド判定部37d−7は、ボーレート判定部37d−6により判定されたボーレートとIDフィールドに含まれるコマンドとから命令内容を判定し、その結果をCPU37cに対して出力する。
上記ボーレート補正部37d−8は、シンクフィールド終了信号をトリガとして、計測タイマ37d−5が計測した時間からクロック生成部37d−1に対して出力する補正値を算出する。
次に、上述した構成の中継コネクタ33の動作について、図5に示すCPU37cの処理手順を参照して以下説明する。CPU37cは、イグニッションオンに応じて電源が投入され動作を開始する。まず、CPU37cは、ECU20からシンクブレークフィールドを受信すると(ステップS1でY)、続いて、シンクフィールド、IDフィールドを受信するのを待つ(ステップS2)。
その後、CPU37cは、コマンド判定部37d−7からの命令内容の判定結果を入力する(ステップS3)。結果、コマンド判定部37d−7によってコンフィグ受信コマンドであると判定された場合(ステップS4)、CPU37cは、IDフィールド内の送信先情報が自身宛であるか否か判定する(ステップS5)。自身宛である場合(ステップS5でY)、CPU37cは、ECU20から送信してくるレスポンスのデータフィールド内に書き込まれたコンフィグデータとチェックサムを受信する(ステップS6)。
その後、CPU37cは、チェックサムにより通信エラーが検出されない場合(ステップS7でY)、コマンド判定部37d−7により判定された命令内容に従ってコンフィグデータを設定した後(ステップS8)、ステップS1に戻る。
また、コマンド判定部37d−7によってデータ送信要求コマンドであると判定された場合(ステップS9)、CPU37cは、IDフィールド内の送信先情報が自身宛であるか否かを判定する(ステップS10)。自身宛である場合(ステップS10でY)、CPU37cは、コマンド判定部37d−7により判定された命令内容に従って要求データとチェックサムをECU20に対して送信した後(ステップS11)、ステップS1に戻る。
また、コマンド判定部37d−7によって制御コマンドであると判定された場合(ステップS12)、CPU37cは、IDフィールド内の送信先情報が自身宛であるか否かを判定する(ステップS13)。自身宛である場合(ステップS13でY)、CPU37cは、ECU20から送信してくるレスポンスのデータフィールド内に書き込まれた制御データとチャックサムを受信する(ステップS14)。
その後、CPU37cは、チェックサムにより通信エラーが検出されない場合(ステップS15でY)、コマンド判定部37d−7により判定された命令内容及び制御データに従って電子機器10を制御した後(ステップS16)、ステップS1に戻る。
これに対して、チェックサムにより通信エラーが検出されると(ステップS7でN、S15でN)、CPU37cは、受信したレスポンスを破棄した後(ステップS17)、ステップS1に戻る。また、IDフィールド内の送信情報が自身宛でない場合(ステップS5でN、S10でN、S13でN)、CPU37cは、その後ECU20から送られてくるレスポンス(データフィールドとチェックサムフィールド)を受信する(ステップS18)。そして、CPU37cは、チェックサムによりエラーが検出されるか否か判定し(ステップS19)、エラーが検出された場合でも検出されない場合でもデータを破棄した後(ステップS17、S20)、ステップS1に戻る。
上述した電子制御システム1によれば、複数種類の命令内容をコンフィグ受信コマンド、データ送信要求コマンド、制御コマンドの3つ分野に分類して、ECU20が、分野毎に通信クロックのボーレートを異ならせてフレームヘッダ及びレスポンスを送信し、中継コネクタ33は通信速度のボーレートとIDフィールド内のコマンドとの組み合わせにより命令内容を判定するので、分野数倍に命令内容の種類を増やすことができる。
詳しく説明すると、従来は命令内容を示す情報はIDフィールド内のコマンドだけであるため、例えばIDフィールド内に2ビットをコマンドを設けた場合、最大4種類の命令内容しか送信できなかったが、本実施形態ではコンフィグ受信コマンド、データ送信要求コマンド、制御コマンド毎にボーレートを異ならせることにより3倍の最大12種類の命令内容を送信できる。また、命令内容がそんなに多くなければコマンドのビット数を減らしてその分送信先情報のビット数を増やすことにより、中継コネクタ33数を増やしたりすることも可能となる。
また、上述した電子制御システム1によれば、中継コネクタ33がスレーブノードを構成しているため、簡単に取り付けることができる。
また、上述した電子制御システム1によれば、確実さが求められるコンフィグ受信コマンドのボーレートを遅くし、確実に中継コネクタ33にコンフィグ受信コマンドを受信させることができる。また、スピードが求められる制御コマンドのボーレートを速くすることができる。
なお、上述した電子制御システム1によれば、命令内容はコンフィグ受信コマンド、データ送信要求コマンド、制御コマンドの3つの分野に分類されていたが、本発明はこれに限ったものではない。分野としては2つ以上に分類されていればよく、3つ以上に分類されていてもよい。
上述した電子制御システム1によれば、中継コネクタ33がスレーブノードを構成していたが、本発明はこれに限ったものではなく、他の場所にスレーブノードを配置してもよい。
また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
1 電子制御システム(通信システム)
10 電子機器
20 ECU(マスターノード)
31 第1ワイヤハーネス
32 第2ワイヤハーネス
33 中継コネクタ(コネクタ、スレーブノード)

Claims (3)

  1. 通信クロックを示す同期情報及び命令情報から構成された送信データを送信するマスターノードと、前記マスターノードから送信された送信データの命令情報から命令内容を判定するスレーブノードと、を備えた通信システムにおいて、
    前記マスターノードには、複数種類の命令内容が複数の分野に分類されて記憶され、
    前記マスターノードが、命令内容の分野毎に通信クロックのボーレートを異ならせて前記送信データを送信し、
    前記スレーブノードが、前記同期情報の通信クロックからボーレートを求め、求めたボーレートと命令情報とから命令内容を判定する
    ことを特徴とする通信システム。
  2. 前記マスターノードにより制御される電子機器に接続された複数の第1ワイヤハーネスと、
    前記マスターノードに接続された第2ワイヤハーネスと、
    前記複数の第1ワイヤハーネスと前記第2ワイヤハーネスを接続する複数のコネクタと、をさらに備え、
    前記複数のコネクタがそれぞれ前記スレーブノードを構成している
    ことを特徴とする請求項1に記載の通信システム。
  3. 前記マスターノードには、前記スレーブノードに対して自身に接続された電子機器を設定させるコンフィグ受信命令、データ送信要求命令、及び、前記電子機器の制御命令の3つに分類されて前記複数種類の命令内容が記憶され、
    前記マスターノードは、前記コンフィグ受信命令、前記データ送信要求命令、前記制御命令の順に通信クロックのボーレートを早くする
    ことを特徴とする請求項2に記載の通信システム。
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