JP3117000B2 - 通信システムおよびそれに使用される電子制御装置 - Google Patents

通信システムおよびそれに使用される電子制御装置

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JP3117000B2
JP3117000B2 JP3755297A JP3755297A JP3117000B2 JP 3117000 B2 JP3117000 B2 JP 3117000B2 JP 3755297 A JP3755297 A JP 3755297A JP 3755297 A JP3755297 A JP 3755297A JP 3117000 B2 JP3117000 B2 JP 3117000B2
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    • H04L69/324Aspects of intra-layer communication protocols among peer entities or protocol data unit [PDU] definitions in the data link layer, i.e. layer two, e.g. HDLC

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明は、共通データ回線
と、この共通データ回線に接続された複数の電子制御装
置とを備え、共通データ回線を介して電子制御装置間で
通信を行う通信システム、およびその通信システムに使
用される電子制御装置に関する。

【0002】

【従来の技術】従来、この種の通信システムにおいて
は、図5に示すように、ノードA、ノードB、ノード
C、…が、通信バスを形成する共通のデータ回線Lを介
して接続されている。各ノードは、電子制御装置(以
下、ECUという)により構成されており、図6に示す
ように、CPU10と通信部20を備えている。CPU
10は、制御対象(例えば、車両のエンジン、メータな
ど)の制御を行う。通信部20は、他のノードとデータ
通信を行う通信IC21と、通信IC21の送信端子T
xから出力された伝送データを通信バスに乗せるととも
に、通信バス上の伝送データを通信IC21の受信端子
Rxに出力するドライバ22から構成されている。

【0003】ここで、通信IC21は、CPU10から
送信すべき情報信号を受けると、所定の通信フォーマッ
トに従って伝送データを生成する。この伝送データは、
例えば、データ1ビット期間中同一レベルを維持するN
RZ(Non-Return-to-Zero)符号からなり、ビットスタ
ッフィングルールに従って生成される。ビットスタッフ
ィングとは、NRZ符号を用いた場合、同一符号が連続
するとエッジが発生せずビット同期が取りにくいため、
ビット同期を取りやすくするように、一定以上の連続し
た同一符号があった場合、具体的には同一符号が5ビッ
ト連続した場合、1ビットの反転符号(スタッフビッ
ト)を挿入することをいう。

【0004】また、通信IC21は、非破壊型CSMA
/CD方式を用いて伝送データの送信を行う。この非破
壊型CSMA/CD方式においては、通信バスに他のノ
ードから伝送データが流れていないときに、伝送データ
の送信を開始し、伝送データの送信中は、送信中の伝送
データと他のノードからの伝送データとの通信バス上で
の衝突を監視する。そして、伝送データの衝突時には、
優先順位の高い伝送データを送信しているノードが伝送
データを送信し続け、優先順位の低い伝送データを送信
しているノードは伝送データの送信を停止する。伝送デ
ータの送信を停止したノードは、所定時間経過後、伝送
データの送信を再開する。

【0005】この場合、ドライバ22は、通信バス上で
伝送データの衝突が生じたとき、通信バス上の信号を
“1”レベルまたは“0”レベルのうち優先度の高い信
号レベルにするように構成されている。図7に上記した
伝送データのフレームフォーマットの一例を示す。伝送
データは、フレームの先頭を表す符号SOF(Start of
Frame)、メッセージ内のデータの内容を表すメッセー
ジID/伝送データの受信先を表すデスティネーション
ID、データ領域をなすDATA1、2、ビットのエラ
ーチェックを行うための誤り検出符号CRC(Cyclic R
edundancy Check )、CRCの終わりを示すCRCデリ
ミタ、受信先の受信状態を示す応答情報RSP(Respon
se)、およびフレームの終了を表すEOF(End of Fra
me)から構成されている。

【0006】なお、メッセージID/デスティネーショ
ンIDの領域は8ビット長の信号、DATA1、2の領
域はそれぞれ8ビット長の信号、CRCの領域は8ビッ
ト長の信号、CRCデリミタは2ビット長の信号、RS
Pの領域は2ビット長の信号で構成されている。

【0007】

【発明が解決しようとする課題】上記したフレーム構成
では、DATA1、2が8ビット×2の固定長になって
いるため、送信すべき情報が多い場合には、データ長が
足りなくなるという問題がある。この場合、送信すべき
情報を分割して繰り返し送信すれば、送信すべき情報が
多くても送信することができるが、送信の度に上記した
フレーム構成の伝送データを生成する必要があるため、
送信効率が悪くなる。また、データの数を多くすればよ
いが、その場合には伝送データが長くなり、通信バスが
混雑することになる。

【0008】そこで、データを固定長でなく可変長にす
ることが考えられる。このようにデータを可変長にした
場合には、データの長さを示すメッセージ長を付加する
必要が生じる。このようにデータを可変長としメッセー
ジ長を付加したフレームフォーマットとしてはCANが
ある。しかしながら、受信側ノードにおいて、メッセー
ジ長がノイズ等により変化した(化けた)場合、例えば
メッセージ長が8バイトを示すものであるときに7バイ
トに化けた場合、メッセージ長が1バイト少ないためデ
ータの最後の8ビットがCRCであると判断してしま
う。このとき、データの最後の8ビットによりビットの
エラーチェックをした結果がOKであると、受信側ノー
ドは受信エラーであるにも係わらず受信処理を行ってし
まうことになる。

【0009】この場合、送信側ノードは、受信側ノード
からの応答情報RSPを見て正しく送信できたかチェッ
クしており、上記した誤った受信の場合には、正規のタ
イミングで応答情報RSPを受信できないため、再度、
伝送データを送信する。従って、この伝送データの再送
によって受信側ノードは正しいデータを受信することが
できる。

【0010】しかしながら、複数のノードに伝送データ
を送信し、1つのノードが上記した誤った受信を行った
としても他のノードで正しく受信を行った場合には、そ
のノードから正規のタイミングで応答情報RSPが送信
されるため、送信側ノードは正しく送信できたとして、
伝送データの再送を行わず、誤った受信を行ったノード
は誤ったデータを受信したままになる。

【0011】本発明は上記問題に鑑みたもので、データ
を可変長としメッセージ長を付加したフレーム構成で伝
送データの送信を行う場合、メッセージ長がノイズ等に
より化けた場合に受信側ノードで受信エラーを判定でき
るようにすることを目的とする。

【0012】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明においては、可変長のデータ
を有するメッセージを、メッセージの長さを示すメッセ
ージ長と、メッセージの終了を示す終了符号で挟んだフ
レーム構成で伝送データを生成し、メッセージおよびメ
ッセージ長を、ビットスタッフィングルールに従って生
成し、終了符号を、ビットスタッフィングルールに違反
した構成にしたことを特徴としている。

【0013】終了符号をビットスタッフィングルールに
違反した構成にすることによって、その終了符号を確実
に認識することができる。また、その終了符号を用いて
メッセージの長さを認識することができるため、メッセ
ージ長との比較により、正しく受信できたか判定するこ
とができる。なお、メッセージ長がノイズ等によって化
けた場合には、上記したメッセージ長との比較により、
受信エラーを判定することができ、また終了符号がノイ
ズ等によって化けた場合には、終了符号の認識ができな
いため、この場合にも受信エラーを判定することができ
る。

【0014】請求項2に記載の発明においては、メッセ
ージに含まれる受信先特定情報に、個別のECUを特定
する個別識別符号の他、グループ内の全てのECUを特
定するグループ別識別符号が設定できるようにしたこと
を特徴としている。従って、互いに送受信の多いECU
同士をグループ化し、そのグループ内で送受信を行うこ
とができるため、通信システム全体として効率の良い通
信を行うことができる。

【0015】請求項3に記載の発明によれば、請求項1
に記載の通信システムに使用されるECUを提供するこ
とができる。

【0016】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図1に本発明の一実施形態に係る車
両用通信システムの構成を示す。ノード1、ノード2、
…、ノードnは、それぞれ、エンジン、メータ、エアコ
ンなどの制御を行うECUで構成されている。また、ノ
ード11、ノード12、ノード13、ノード14は、そ
れぞれ各ドアに配置されたドアECUで、ドアのロック
/アンロック制御、パワーウインドーの開閉制御を行
う。また、ノード1、ノード2、…、ノードnは、グル
ープD0を構成しており、ノード11、ノード12、ノ
ード13、ノード14は、グループD1を構成してい
る。

【0017】各ノードは、共通の回線データLによる通
信バス上に接続されており、全てのノードが対等に送信
動作を開始することができるマルチマスターアクセス構
成となっている。各ノードは、図6に示すものと同様、
CPU10と通信部(通信手段)20を備えており、通
信部20は、通信IC21とドライバ22から構成され
ている。また、各ノードにおける通信IC21は、CP
U10から送信すべき情報信号を受けると、伝送データ
を生成する。この伝送データは、NRZ符号からなり、
ビットスタッフィングルールに従って生成される。ま
た、通信IC21は、非破壊型CSMA/CD方式を用
いて伝送データの送信を行う。

【0018】この場合、ドライバ22は、通信バス上で
伝送データの衝突が生じたとき、通信バス上の信号を
“1”レベルまたは“0”レベルのうち優先度の高い信
号レベルにするように構成されている。本実施形態で
は、“1”レベルを優先度の高い信号としている。な
お、“1”レベルをドミナント(アクティブ)、“0”
レベルをレセッシブ(パッシブもしくは非アクティブ)
として以下説明する。

【0019】通信IC21は、このノードに付された個
別識別符号と、このノードが属するグループのグループ
別識別符号と、全てのノードを指定するブロードキャス
ト識別符号を記憶しており、伝送データに含まれるデス
ティネーションID(後述する)の値がいずれかの識別
符号と一致したときに、伝送データに含まれるデータな
どをCPU10に転送する。

【0020】図2に本実施形態における伝送データのフ
レームフォーマットを示す。伝送データは、SOF、プ
ライオリティ、メッセージ長、デスティネーションI
D、メッセージID、DATA、CRC、EOM、RS
P、およびEOFにて構成されている。SOFはフレー
ムの先頭を表す符号で、1ビット長のドミナントで構成
されている。プライオリティは、各ノードから同時に送
信された伝送データが衝突したとき、どのフレームの伝
送データを優先すべきかを決める優先度を表す領域で、
4ビット長の信号で構成されており、「1111」が最
上位の優先度、「0000」が最下位の優先度を示す。

【0021】メッセージ長は、メッセージの長さを表す
領域で、デスティネーションID、メッセージID、D
ATAの合計のバイト数を示す4ビット長の信号で構成
されている。デスティネーションIDは、伝送データの
受信先を特定するための領域で、8ビット長の信号で構
成されている。このデスティネーションIDの値は、受
信先を特定する受信先特定情報であって、デスティネー
ションIDには、個別のノードを受信先とする個別識別
符号の他、グループD0、D1別のノードを受信先とす
るグループ別識別符号、全てのノードを受信先とするブ
ロードキャスト識別符号が設定される。

【0022】メッセージIDは、メッセージ内のデータ
の内容を表す領域で、8ビット長の信号で構成されてい
る。DATAは、可変長のデータであり、1バイトから
例えば11バイトまでの任意の長さで構成することがで
きる。CRCは、ビットのエラーチェックを行うための
誤り検出符号で、8ビット長の信号で構成されている。

【0023】EOM(End of Message)は、メッセージ
の終了を表す終了符号で、1ビット長のレセッシブと6
ビット長のドミナントと、1ビット長のレセッシブで構
成されている。6ビット長のドミナントを連続して構成
することにより、ビットスタッフィングルール違反とな
るが、このビットスタッフィングルール違反を利用し
て、EOMであることを受信先に確実に認識させること
ができる。

【0024】RSPは、2ビット長で構成され、受信先
が正常に受信できたときは、1ビット長のレセッシブと
1ビット長のドミナントの2ビットを受信側のノードが
送信するレスポンス領域である。EOFは、フレームの
終了を表す符号で、6ビット長のレセッシブで構成され
ている。上述したフレーム構成において、プライオリテ
ィからDATAまでがCRC演算領域になっており、プ
ライオリティからEOMまでがアービトレーション領域
になっている。また、SOFからCRCまでがビットス
タッフィングルールの適用領域になっている。

【0025】また、本実施形態におけるフレーム構成の
場合、デスティネーションIDからDATAまでのメッ
セージを、メッセージ長とEOMで挟んでいる。可変長
のデータを含むフレーム構成の場合、CRCのような強
力なエラーチェックコードを用いても、ノイズ等によっ
てデータ長を間違えるとエラー判定能力が著しく低下し
てしまうが、メッセージを、メッセージ長とEOMで挟
むことによって、メッセージ長とEOMのどちらか一方
がノイズ等によって化けてしまっても、確実にフレーム
の異常を検出することができるため、信頼性を高くする
ことをができる。

【0026】また、EOMの符号パターンとして、6ビ
ットのドミナント信号を1ビットのレセッシブ信号で挟
み込むようにしている。このことによって、EOMの符
号中に必ず2つのエッジが発生し、符号パターンの各長
さを確実に検出することができる。また、本実施形態に
おいては、デスティネーションIDの値によって、個別
のノードのみならず、全てのノード、グループ別のノー
ドを受信先として指定できるようにしている。

【0027】全てのノードを指定するブロードキャスト
通信を用いた場合には、全てのノードに対するコマンド
を1回で効率よく送信することができる。例えば、全て
のノードの動作を停止させるスリープコマンドを送信す
る場合、1回の送信で行うことができる。このブロード
キャスト通信を用いれば通信バスを圧迫することなく多
くのノードに伝送データを送信することができる。しか
しながら、その伝送データを必要としないノードにとっ
ては、少なくともデスティネーションIDまでをCPU
が読み込んで不要なデータか否かを判断する必要がある
ため、不要な伝送データが通信バス上に多く存在した場
合、そのCPUでの処理負担が増大する。

【0028】そこで、本実施形態では、互いに送受信の
多いノード同士をグループD0、D1としてグループ分
けし、他のグループ宛の伝送データの場合には、通信I
C自体でその伝送データを棄却し、CPUの処理負担を
軽減するようにしている。例えばグループD0を指定す
れば、エンジンやメータなどを制御するノードに対して
のみ伝送データを受信させることができ、グループD1
を指定すれば、ドアのロック/アンロック制御、パワー
ウインドーの開閉制御を行うノードに対してのみ伝送デ
ータを受信させることができる。

【0029】従って、デスティネーションIDの値を変
更して送信するだけで、所望のノードを指定して伝送デ
ータの送信を行うことができ、効率の良い通信を行うこ
とができる。次に、上記した伝送データにより受信ノー
ド側の通信IC21が行う受信処理を、図3、図4に示
すフローチャートに従って説明する。

【0030】まず、SOFを受信したか否かを判定する
(ステップ101)。SOFを受信すると、このSOF
に続くプライオリティ、メッセージ長(メッセージの長
さをMLバイトとする)、デスティネーションID、メ
ッセージIDを順次受信する。この受信後、EOMを受
信するまでステップ103から106への処理を繰り返
す。すなわち、EOMを受信したか否かを判定し(ステ
ップ103)、EOMを受信していないときには受信処
理を行い(ステップ104)、その受信処理を開始して
からの受信数(バイト数で表したもの)をインクリメン
トし(ステップ105)、受信数が(ML−1)より小
さいか否かを判定し(ステップ106)、受信数が(M
L−1)より小さい場合にはステップ103に戻る。

【0031】そして、EOMを受信すると、受信数が
(ML−1)に一致しているか否かを判定する(ステッ
プ107)。メッセージ長は、デスティネーションID
からDATAまでのバイト数であるため、受信数は、メ
ッセージ長(MLバイト)からデスティネーションID
とメッセージIDの2バイトを除きCRCの1バイトを
加えたバイト数、すなわち(ML−1)になるはずであ
り、ステップ107ではその一致を判定する。

【0032】受信数が(ML−1)に一致したことを判
定すると、EOMの前にある1バイトをCRCとして、
エラーチェックを行う(ステップ108)。そして、こ
のエラーチェックの結果がOKであるか否かを判定し
(ステップ109)、エラーチェックの結果がOKであ
ると、次にデスティネーションIDの値が、このノード
の個別識別符号と一致しているか、このノードを含むグ
ループのグループ別識別符号と一致しているか、全ての
ノードを指定するブロードキャスト識別符号と一致して
いるかを判定する(ステップ111、112、11
3)。そして、いずれかの判定がYESになると、メッ
セージIDおよびデータをCPU10に転送する。

【0033】なお、デスティネーションIDの値がいず
れの識別符号とも一致しないときには、このノードを受
信先にしていないものとして、ステップ101に戻る。
従って、この場合には、CPU10にデータ等の転送を
行わないため、CPU10の負担を軽減することができ
る。また、CRCによるエラーチェックの結果がOKで
なくステップ109の判定がNOになった場合、あるい
は受信数が(ML−1)に一致しなくステップ107の
判定がNOになった場合、あるいはEOMを受信しない
まま受信数が(ML−1)になりステップ106の判定
がNOになった場合には、伝送データが正しく受信でき
ていない、すなわち受信エラーであるとしてエラー処理
を行う(ステップ110)。例えば、それまで受信した
データを棄却する処理などを行う。

【0034】上述した通信IC21の処理は、CPUを
用いたソフト的な処理にて行うことができる。この場
合、伝送データのフレーム構成が、プライオリティから
EOMまで1バイト単位で区切れるようになっている
(プライオリティとメッセージ長は4ビットづつで合わ
せて8ビット)ため、8ビットのCPUを用いて効率よ
くプログラムを組むことができる。なお、通信IC21
は、CPUを用いたものに限らず、上述した機能を有す
るハードロジック構成としてもよい。また、通信IC2
1をCPU10に取り込んで構成するようにしてもよ
い。

【0035】また、データ回線Lは、1本の伝送線路に
限らず2本の伝送線路で構成されたものであってもよ
い。さらに、図2に示すフレーム構成において、デステ
ィネーションIDとメッセージIDの位置は逆であって
もよく、またメッセージ長はメッセージIDとデータの
間に設けられていてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明の一実施形態を示す通信システムの構成
を示す図である。

【図2】本発明の一実施形態における伝送データのフレ
ームフォーマットを示す図である。

【図3】本発明の一実施形態において、受信ノード側の
通信ICが行う受信処理を示すフローチャートである。

【図4】図3に続く受信処理を示すフローチャートであ
る。

【図5】従来の通信システムの構成を示す図である。

【図6】ノードの構成を示す図である。

【図7】従来の伝送データのフレームフォーマットを示
す図である。

【符号の説明】

10…CPU、20…通信部、21…通信IC、22…
ドライバ。

フロントページの続き (72)発明者 田中 昭裕 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 上原 茂 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 篠島 靖 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−62931(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04L 12/28 H04L 1/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 共通データ回線と、この共通データ回線
    に接続された複数の電子制御装置とを備え、前記複数の
    電子制御装置の各々が、伝送データにより、前記共通デ
    ータ回線を介して他の電子制御装置と送受信を行う通信
    システムであって、 前記複数の電子制御装置の各々は、非破壊型CSMA/
    CD方式を用いて前記伝送データの送信を行う通信手段
    を備えており、 前記通信手段は、NRZ符号にて前記伝送データを生成
    するものであって、この伝送データは、可変長のデータ
    を有するメッセージを、前記メッセージの長さを示すメ
    ッセージ長と、前記メッセージの終了を示す終了符号で
    挟んだフレーム構成になっており、 前記メッセージおよび前記メッセージ長は、ビットスタ
    ッフィングルールに従って生成され、前記終了符号は、
    前記ビットスタッフィングルールに違反した構成になっ
    ていることを特徴とする通信システム。
  2. 【請求項2】 前記複数の電子制御装置は、グループ分
    けされており、 前記複数の電子制御装置の各々は、その電子制御装置に
    付された個別識別符号とその電子制御装置が属するグル
    ープのグループ別識別符号を有しており、 前記メッセージは、受信先を特定する受信先特定情報を
    含み、この受信先特定情報には、個別の電子制御装置を
    特定する個別識別符号が設定される他、前記グループ内
    の全ての電子制御装置を特定するグループ別識別符号が
    設定されることを特徴とする請求項1に記載の通信シス
    テム。
  3. 【請求項3】 NRZ符号からなる伝送データにより、
    共通データ回線を介して複数の電子制御装置間で送受信
    を行う通信システムに使用される電子制御装置であっ
    て、 非破壊型CSMA/CD方式を用いて前記伝送データの
    送信を行う通信手段を備え、 前記通信手段は、NRZ符号にて前記伝送データを生成
    するものであって、この伝送データは、可変長のデータ
    を有するメッセージを、前記メッセージの長さを示すメ
    ッセージ長と、前記メッセージの終了を示す終了符号と
    で挟んだフレーム構成になっており、 前記メッセージおよび前記メッセージ長は、ビットスタ
    ッフィングルールに従って生成され、前記終了符号は、
    前記ビットスタッフィングルールに違反した構成になっ
    ていることを特徴とする通信手段を備えた電子制御装
    置。
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