JP2016163308A

JP2016163308A - 通信用スレーブ

Info

Publication number: JP2016163308A
Application number: JP2015043502A
Authority: JP
Inventors: 直樹有坂; Naoki Arisaka
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-03-05
Filing date: 2015-03-05
Publication date: 2016-09-05

Abstract

【課題】電源回路の異常を自律的に判定できる通信用スレーブを提供する。
【解決手段】スレーブ２が備えるコンパレータ２７（２），２７（３）は、マスタ１が周期的に送信するシンクパルスにおける電圧振幅の状態と、動作用電源に基づいて生成したそれぞれ異なるレベルの基準電圧とを比較する。そして、制御回路７は、コンパレータ２７（２），２７（３）の比較結果より、動作用電源の異常又は前記電圧振幅の異常を判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、マスタより通信バスを介して電源が供給されて動作し、前記マスタとの間で非同期式通信を行う通信用スレーブに関する。

マスタより通信バスを介して電源が供給されて動作し、マスタとの間で非同期式通信を行う通信用スレーブについては、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１では、マスタが通信バス上に周期的に出力する同期信号であるシンクパルスの受信間隔をスレーブが計測することで、スレーブ内の発振回路の異常を検知している。

特開２０１４−１５７５５４号公報

ところで、スレーブは、通信バスを介して供給されている電源より自身の動作用電源を生成している。そのため、動作用電源を生成する電源回路に故障が発生した場合には、電源電圧の変化が発振回路の動作にも影響を及ぼして、発振周波数が正常範囲より外れてしまう事態も想定される。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電源回路の異常を自律的に判定できる通信用スレーブを提供することにある。

請求項１記載の通信用スレーブによれば、比較手段は、マスタが周期的に送信する同期信号における電圧振幅の状態と、動作用電源に基づいて生成した比較対象電圧とを比較する。そして、異常判定手段は、前記比較の結果より、動作用電源の異常又は前記電圧振幅の異常を判定する。これにより、通信用スレーブが備える電源回路や、マスタが送信する同期信号に異常が発生した場合、その異常を通信用スレーブが自律的に検出することが可能になる。

第１実施形態であり、スレーブが内蔵する検出回路の構成を示す図スレーブ側の電源投入から通信開始までの動作を示すフローチャート図２のフローチャートに対応するタイミングチャート電源回路の内部構成を示す機能ブロック図スレーブの内部構成を示す機能ブロック図マスタ及びスレーブからなる通信システムを示す図マスタ，スレーブ間の通信形態を説明する図第２実施形態であり、スレーブの内部構成を示す機能ブロック図スレーブ側の電源投入から通信開始までの動作を示すフローチャート図９のフローチャートに対応するタイミングチャート

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について説明する。図６に示すように、マスタ１とスレーブ２（通信用スレーブ）とは、通信バス（ＢＵＳＩ）３ａ及び３ｂ（ＧＮＤ）により接続されている。マスタ１は、通信バス３を介してスレーブ２に電源を供給すると共に、図７に示すように、通信バス３を電圧駆動してスレーブ２に信号を送信する。一方、スレーブ２は、通信バス３を電流駆動してマスタ１に信号を送信する。

図５に示すように、スレーブ２の内部において、電源回路４は、通信バス３を介してマスタ１より供給される電源電圧に基づいてスレーブ２の動作用電源を生成し、各部に供給する。受信回路５は、マスタ１が送信した電圧信号を受信し、送信回路６は、通信バス３を電流駆動してマスタ１に信号を送信する。制御回路７（異常判定手段）はマイクロコンピュータにより構成され、受信回路５が受信した信号は、後述する検出回路８を介して制御回路７に入力される。また、制御回路７は、送信回路６を制御してマスタ１に信号を送信する。

マスタ２は、その他メモリ９，発振回路１０，センサ１１及び信号処理回路１２等を備えている。メモリ９には、制御回路７の制御プログラムが記憶されており、また、制御回路７は、メモリ９に対してデータの書き込み及び読み出しを行う。発振回路１０は、制御回路７等に動作用のクロック信号を供給する。センサ１１は、例えば加速度センサ等であり、そのセンサ信号は、信号処理回路１２を介して制御回路７に入力される。

図４に示すように、電源回路４は、３つのプレレギュレータ（ＰＲＥＧ）１３〜１５と、基準電圧／基準電流回路（ＢＧＲ／ＩＲＥＦ）１６，（３Ｖ）レギュレータ１７及び（３．３Ｖ）レギュレータ１８を備えている。プレレギュレータ１３〜１５は、通信バス３ａに接続されており、プレレギュレータ１３の出力電圧は、基準電圧／基準電流回路１６，レギュレータ１７及び１８に供給されている。また、プレレギュレータ１３，１４の出力電圧は、それぞれレギュレータ１７，１８に供給されている。レギュレータ１７は、３Ｖの電源電圧を生成し（例えばデジタル系の電源）、レギュレータ１８は、スレーブ２の動作用電源となる３．３Ｖの電源電圧（例えばアナログ系の電源）を生成する。

図１に示すように、検出回路８は、コンデンサ２１及び抵抗素子２２で構成される微分回路２３（比較手段）と、オフセット電圧を生成して抵抗素子２２の一端に付与するオフセット電圧回路２４（比較手段）とを備えている。オフセット電圧回路２４は、動作用電源を分圧する抵抗素子２５ａ及び２５ｂの直列回路と、これらの共通接続点の分圧電圧を抵抗素子２２の一端に出力する電圧バッファ２６とで構成されている。

微分回路２３の出力端子は、複数のコンパレータ２７（１），２７（２），２７（３），…の反転入力端子に接続されている。これらのコンパレータ２７（比較手段）の非反転入力端子には、切替スイッチ２８（１），２８（２），２８（３），…（比較手段）を介して２つの基準電圧を切替えて付与可能となっており、その切り換え制御には、コンパレータ２７（１）の出力信号が使用される。また、コンパレータ２７（１）は、受信回路５の一部を構成している。

図７に示すように、マスタ１は、通信バス３に同期用のシンクパルス（同期信号）を周期的に送信し、スレーブ２は、そのシンクパルスを受信するとマスタ１に信号を送信する。シンクパルスは、電圧が例えば８Ｖのハイレベルから６Ｖのローレベルまで変化する信号とする。微分回路２３は、シンクパルスの立下り変化と立ち上がり変化とを捉えて微分信号を出力する。

各コンパレータ２７の非反転入力端子には、最初に低レベルの基準電圧（比較対象電圧）が与えられている。例えば、コンパレータ２７（１）については、最初に０．６５Ｖが与えられており、オフセット電圧が０．９Ｖであるから、出力信号はローレベルとなっている。微分回路２３がシンクパルスの立下り変化に応じた微分信号を出力し、その信号レベルが０．６５Ｖを下回ると、コンパレータ２７（１）の出力信号はハイレベルに変化する。この信号変化により切替スイッチ２８（１）が切り替わり、基準電圧は高レベルの１．１５Ｖになる。したがって、その後微分信号が０．９Ｖに戻ってもコンパレータ２７（１）の出力信号はハイレベルを維持する。

次に、微分回路２３がシンクパルスの立上がり変化に応じた微分信号を出力し、その信号レベルが１．１５Ｖを下回ると、コンパレータ２７（１）の出力信号はローレベルに変化する。この信号変化により切替スイッチ２８（１）が再び切り替わり、基準電圧は０．６５Ｖに戻る。したがって、コンパレータ２７（１）の出力信号は、シンクパルスの立下りに応じて立上り、シンクパルスの立上りに応じて立下がるハイレベルパルスとなる。また、コンパレータ２７（２）については低レベルの基準電圧０．７７５Ｖ，高レベルの基準電圧１．０２５Ｖに設定されており（何れも比較対象電圧に相当）、コンパレータ２７（３）については低レベルの基準電圧０．５２５Ｖ，高レベルの基準電圧１．２７５Ｖに設定されている。これらの基準電圧は、電源回路４により供給される動作用電源に基づいて生成されたものである。

これらのコンパレータ２７（２），２７（３）は、電源電圧診断用に設けられている。図１に示すように、微分信号の立下り側のローレベルＶＬの正常範囲は、
０．６５＜ＶＬ＜０．７７５Ｖ
であり、微分信号の立上り側のハイレベルＶＨの正常範囲は、
１．１５＜ＶＬ＜１．２７５Ｖ
に設定されているとする。したがって、微分信号が正常範囲内であれば、コンパレータ２７（２）はコンパレータ２７（１）と共にハイレベルパルスを出力するが、コンパレータ２７（３）はハイレベルパルスを出力しない。

一方、微分信号が正常範囲を振幅が過大となる方向に超えると、コンパレータ２７（３）もハイレベルパルスを出力するようになる。したがって、制御回路７は、これにより電源電圧の異常を判定できる。また、微分信号が正常範囲を振幅が過小となる方向に超えると、コンパレータ２７（１），又はコンパレータ２７（１）及び２７（２）がハイレベルパルスを出力しなくなるので、制御回路７は、やはり電源電圧の異常を判定できる。

次に、第１実施形態の作用について説明する。図２に示すように、制御回路７は、動作用電源が投入されて（電源ＯＮ）起動すると（Ｓ１）、メモリ９より読み出した設定値を初期調整が必要な回路部に設定するリフレッシュ処理を行う（Ｓ２）。それから、マスタ１が送信するシンクパルスを受信する毎に電圧診断を実行する（Ｓ３）。この電圧診断は、例えば図３に示すように、シンクパルスを８回受信するまで継続して、それらのシンクパルスを９回目に受信した後に、８回の受信結果のうち良否の多い方を採用して診断判定を行う（Ｓ４）。診断判定が「ＯＫ」であれば、以降の通常の通信処理を許可し（Ｓ５）、マスタ１との通信を開始する。一方、診断判定が「ＮＧ」であれば故障（異常）と判定する（Ｓ６）。

以上のように本実施形態によれば、スレーブ２が備えるコンパレータ２７（２），２７（３）は、マスタ１が周期的に送信するシンクパルスにおける電圧振幅の状態と、動作用電源に基づいて生成したそれぞれ異なるレベルの基準電圧とを比較する。そして、制御回路７は、コンパレータ２７（２），２７（３）の比較結果より、動作用電源の異常又は前記電圧振幅の異常を判定する。したがって、スレーブ２が備える電源回路４や、マスタが送信するシンクパルスに異常が発生した場合、その異常をスレーブ２が自律的に検出することが可能になる。尚、この場合、電源回路４が正常であるという前提であれば、マスタ１が送信するシンクパルスの電圧振幅に異常があると判定することも可能である。

また、シンクパルスにおける電圧振幅の変化を捉えた状態を信号として出力する微分回路２３を備え、コンパレータ２７（２），２７（３）は、前記信号をそれぞれの基準電圧と比較する。したがって、シンクパルスの電圧振幅変化を詳細に監視して異常判定を行うことができる。

（第２実施形態）
以下、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図８に示すように、第２実施形態のスレーブ２１（通信用スレーブ）は、電源回路４及び制御回路７を、電源回路２２及び制御回路２３（異常判定手段，電圧補正手段）にそれぞれ置き換えたものである。電源回路２２は、生成する電源電圧を調整可能に構成されており、制御回路２３は、その調整行うための信号を電源回路２２に出力する。

次に、第２実施形態の作用について説明する。図９に示すように、制御回路２３は、ステップＳ６の実行後にステップＳ７に移行して電源回路２３の電圧を調整（補正）する（図１０参照）。それから、ステップＳ３に戻り、電圧診断を再実行する。ステップＳ６における故障診断の原因が、スレーブ２１側における電源回路２２の電圧異常（或いは調整の不全）によるものであれば、電源電圧を調整することで診断判定を「正常」に復帰させて通信を開始できる。

尚、ステップＳ７における調整を複数回繰り返しても診断判定が「ＮＧ」となった場合は、「電圧調整不能」と判定して図９に示す処理を終了しても良い。
以上のように第２実施形態によれば、電源回路２２を、動作用電源の電圧を調整可能に構成し、制御回路２３が異常を判定すると動作用電源の電圧を補正するようにした。したがって、異常の原因が電源回路２２の電圧にある場合は、状態を「正常」に復帰させることができる。

本発明は上記した、又は図面に記載した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
各電圧の具体数値は一例であり、個別の設計に応じて適宜変更すれば良い。
比較手段としてのコンパレータを４つ以上用いても良いし、２つ又は１つのみ用いても良い。
比較手段として、ピークホールド回路又はボトムホールド回路や積分回路を用い、これらの出力信号をコンパレータにより基準電圧と比較しても良い。
「電圧診断」を行う回数は８回に限ることなく適宜変更して良い。例えば１回のみで「「診断判定」を行っても良い。

図面中、１はマスタ、２はスレーブ、３は通信バス、４は電源回路、７は制御回路（異常判定手段）、２３は微分回路（比較手段）、２４はオフセット電圧回路（比較手段）、２７はコンパレータ（比較手段）、２８は切替スイッチ（比較手段）を示す。

Claims

マスタ（１）より通信バス（３）を介して電源が供給されて動作し、前記マスタとの間で非同期式通信を行う通信用スレーブ（２，２１）であって、
前記電源に基づいて自身の動作用電源を生成する電源回路（４，２２）と、
前記マスタが周期的に送信する同期信号における電圧振幅の状態と、前記動作用電源に基づいて生成した比較対象電圧とを比較する比較手段（２３，２４，２７，２８）と、
前記比較の結果より、前記動作用電源の異常又は前記電圧振幅の異常を判定する異常判定手段（７，２３）とを備えることを特徴とする通信用スレーブ。
前記比較手段は、前記同期信号における電圧振幅の変化を捉えた状態を信号として出力する回路（２３）を備え、前記信号を前記比較対象電圧と比較することを特徴とする請求項１記載の通信用スレーブ。
前記比較手段は、複数のコンパレータ（２７）を備え、
前記複数のコンパレータには、それぞれ異なるレベルの比較対象電圧が入力され、
前記異常判定手段は、前記複数のコンパレータの出力信号を参照して異常を判定することを特徴とする請求項１又は２記載の通信用スレーブ。
前記電源回路（２２）は、前記動作用電源の電圧を調整可能に構成されており、
前記異常判定手段（２３）が異常を判定すると、前記動作用電源の電圧を補正する電圧補正手段（２３）を備えることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の通信用スレーブ。