JP4206770B2

JP4206770B2 - 多重通信装置

Info

Publication number: JP4206770B2
Application number: JP2003033465A
Authority: JP
Inventors: 勉高木
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-02-12
Filing date: 2003-02-12
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2023-02-12
Also published as: JP2004247821A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多重通信装置に関し、特にバスのバイアスレベルを正常状態に保つことによって誤伝送を防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献】
特開２００１−３３９４４１号公報
上記の特許文献には、多重通信装置において、複数の端末通信機が通信信号により相互に通信を行う際、通信信号に発生する高周波成分を除去するために、第１の抵抗と第２の抵抗を直列に接続し、第１と第２の抵抗の間と接地間にコンデンサを配置する終端抵抗を備えることで通信信号の高周波を除去する技術が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、通信信号に重畳された高周波ノイズ成分を除去することができる。しかし、複数の端末装置の内のいくつかが電源オフした状態のままで、電源オンとなっている装置間で通信が行われると、電源オフした装置への流入電流が増大することで、バスのバイアスレベルが低下し、そのため信号波形が乱れるために誤伝送が発生してしまうという問題があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電源オフした装置への流入電流によるバスのバイアスレベルの低下を検出して、バスのバイアスレベルを正常状態に保つことにより、誤伝送を防止することの出来る多重通信装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明においては、複数の通信装置が同一のバス線路に接続され、前記バス線路は第１の電線と第２の電線との２本の電線によって構成されると共に、前記通信装置は、前記第１の電線と前記第２の電線との電位差の有無によって信号を伝送し、かつ、前記複数の通信装置はそれぞれ前記バス線路の２本の電線に同じ電圧を印加するバイアス回路を備えた多重通信装置において、前記複数の通信装置は、それぞれ、前記第１の電線および前記第２の電線に流れる電流方向および電流の存在を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路によって検出された検出信号に基づいて、バス線路のバイアスレベルを調整するバスバイアス設定回路と、を備えるように構成している。上記のように、本発明においては、バス線路を流れる電流を検出し、その検出結果に応じてバスバイアスレベルを調整することにより、電源オフした装置への流入電流によるバスのバイアスレベルの低下を抑制して誤伝送を防止するように構成している。
【０００５】
【発明の効果】
本発明においては、バスバイアスレベルを常に正常な状態に保つことが出来るので、バス信号波形の乱れを抑制して誤伝送を防止することが出来る、という効果を有する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
図１は本発明の第１の実施例の回路図である。
図１において、４つの通信ノード（Ａ１、Ｂ２、Ｃ３、Ｄ４）が、２線の通信バス２７に接続され、お互いに通信を行なう。通信ノードＡ１内のバスをバスＡ１７、バスＢ１８とすれば、それらはバイアス回路７によって、２.５Ｖにバイアスされている。送信回路８は、トランジスタ１０、１１にて構成されており、トランジスタ１０を介して３.５Ｖの電源に、トランジスタ１１を介して１.５Ｖの電源に接続されている。したがってトランジスタ１０、１１を同時にＯＮし、バスＡ１７を３.５Ｖに、バスＢ１８を１.５Ｖにすることでバスの２線間に２Ｖの電位差をもたせるか、或いはトランジスタ１０、１１を両方共ＯＦＦして２線とも２.５Ｖとし、２線間の電位差を０Ｖにするかに切り替えることにより、論理値を出力することが出来る。例えば、電位差が有る場合を論理値［０］、電位差の無い場合を論理値［１］とする。
【０００７】
また、受信回路９は、共通の通信バス２７を介して他のノードからバスＡ１７、バスＢ１８に送られて来る電位差の有無を判定し、論理値１か０を受信する。ノードＢ２、ノードＣ３、ノードＤ４も、ノードＡ１と同一の構成になっている。
【０００８】
図２は、上記のバスレベルを説明するための信号波形図である。
本発明を適用する多重通信装置（例えばＣＡＮ：Controller Area Network）では、バスバイアスレベルは電源電圧が５Ｖであり、その中で予め２本のバスの一方を３.５Ｖに、他方を１.５Ｖに設定しておき、バイアス回路７によりその中間位置として２.５Ｖに固定しておく。図２のバスＡ１７とバスＢ１８の初期状態（図１のトランジスタ１０と１１がＯＦＦ状態）では２.５Ｖにバイアスされている。そして図１のトランジスタ１０と１１をオンすることによって、バスＡ１７は２.５Ｖから３.５Ｖに変化し、バスＢ１８は２.５Ｖから１.５Ｖに変化し、上下波形が対称になる。この際の３.５Ｖと１.５Ｖの電位差で信号を伝送する。一般に電位差が有る場合を論理値［０］、電位差の無い場合を論理値［１］としている。
【０００９】
以下、再び図１の回路に戻って本発明の説明を行う。
電流検出回路６は、バスＡ１７、バスＢ１８に直列に配置された抵抗１５、１６のそれぞれの両端（４箇所）の電圧を電圧比較器１４に入力することで、バスの電流状態を検出する（詳細後述）。バスバイアス設定回路５は、電流検出回路６からの電流状態信号により、バスバイアスレベルを調整する。
【００１０】
以下、図１の回路の動作を説明する。
まず、ノードＡ１がデータを送信し、ノードＢ２、ノードＣ３、ノードＤ４が受信する場合について説明する。ノードＡ１が論理値［０］を出力する場合、送信回路８のトランジスタ１０、１１を同時にＯＮさせる。これにより、バスＡ１７は３.５Ｖに、またバスＢ１８は１.５Ｖとなり、この信号が、通信バス２７に送信される。また、ノードＡ１が論理値［１］を出力する場合は、送信回路７のトランジスタ１０、１１を同時にＯＦＦさせる。これによりバスは開放され、バスＡ１７、バスＢ１８は両方ともバイアス回路７にて設定されるバイアス電圧２.５Ｖとなり、その信号が通信バス２７に出力される。ノードＢ２、ノードＣ３、ノードＤ４は、ノードＡ１と同様の内部構成になっていることから、ノードＡ１から送信された信号は、ノードＡ１と同様の受信回路９によって受信され、論理値が取り込まれる。
【００１１】
上記の動作は、ノードＢ２、ノードＣ３、ノードＤ４が全て電源ＯＮで動作している場合であるが、何れかのノードが電源ＯＦＦの場合には以下のような問題が生じることがある。ここでは、ノードＢ２の電源がＯＦＦされた場合を考える。図３はノードＢが電源ＯＦＦ状態における電流の流れを示す図である。
まず、図１において、本発明部分である電流検出回路６とバスバイアス設定回路５が動作していない場合について考察する。ノードＢ２の電源がＯＦＦしたことにより、ノードＢ２には通信バス２７からリーク電流が流れ込むようになる。これにより、図３の太実線２８、２９で示すルートでリーク電流が流れる。バイアス回路７には内部抵抗１２、１３が存在するため、上記リーク電流がこの内部抵抗１２、１３を流れることにより、電圧降下が発生し、バスＡ１７、バスＢ１８のバイアス電圧は２.５Ｖよりも低い電圧となる。
【００１２】
図４は、上記の状態で通信を行なった場合の波形を示す図である。
図４に示すように、電位差の無い論理値［１］の時、通常の２.５Ｖよりも低い電圧となってしまうことから、論理値［１］から［０］、または論理値［０］から［１］への移行状態の際に、波形乱れが生じ、バスＡ１７とバスＢ１８が上下対称の波形とならず、本来電位差が無いはずの部分（図４中のハッチング部分）にも差分電圧が発生している。これにより、正しくは論理値［１］の部分が［０］と判断され、誤伝送を引き起こす可能性があった。
【００１３】
次に、本発明部分である電流検出回路６とバスバイアス設定回路５が動作した場合について説明する。
バスの論理値が［０］か［１］か、またノードＢ２の電源がＯＮかＯＦＦかの組み合わせによって、バスＡ１７、バスＢ１８を流れる電流の方向が異なる。また、その電流方向によって、バスＡ１７、バスＢ１８に直列に接続されている抵抗１５、１６のそれぞれの両端４箇所の電圧は、特有の値を取る。
図５は上記の各組合せを示した図であり、（Ａ）は電流検出回路６の回路図と両端４箇所の符号▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼を示す図であり、（Ｂ）はそれぞれの組み合わせにおける電流方向と電圧値を示す図表である。
図５においては、ノードＡ１から送信する場合にノードＢ２の電源がＯＮの場合とＯＦＦの場合における各組み合わせについて示している。
ノードＢ２の電源がＯＮのとき、つまりバス状態ＡおよびＢは正常状態を示している。正常状態ではバスに流れる電流方向が異なっている（バス状態Ａ）ことが正しい動作である。またバス状態ＢのバスＡおよびＢ方向の０とは電流が流れていない状態、つまり図１のトランジスタ１０および１１がオフの状態を示す。この場合はバスに流れる電圧も初期状態であり、電流検出回路６の両端４箇所▲１▼〜▲４▼の電位は全て２.５Ｖとなっている。
また、バス状態Ｃ（ノードＢ２の電源がＯＦＦ）では、ノードＡ１の出力論理値が［０］、すなわち電位差を持っている状態であり、バスＡとＢに流れる電流方向はバス状態Ａと同様に正常（バスＡとバスＢの電流方向が異なる）動作となっている。
【００１４】
しかし、バス状態Ｄ（ノードＢ２の電源がＯＦＦ）の場合、つまりノードＡ１の出力論理値が［１］、すなわち電位差の無い状態では、本来２.５Ｖであるべきバスバイアスレベルが低下する場合であり、この場合にはバスＡとＢに流れる電流方向が同一になる。よって、この状態を図１中の電流検出回路６によって検出し、その検出信号をバスバイアス設定回路５に送り、バスバイアス設定回路５によってバスバイアスレベルを調整する。
【００１５】
図１のバスバイアス設定回路５において、抵抗２１と２２、および２５と２６は同一の値（例えば１ｋΩ）になっており、抵抗分圧によりバスＡ１７、バスＢ１８にはバイアス回路７で設定されている２.５Ｖと同一の電圧が与えられるようになっている。
ここで、ノードＢ２の電源がＯＦＦするとリーク電流が流れる。ノードＢ２内部では抵抗がバスと接地間に入っていると擬似的に考えられるため、それを仮想抵抗３２、３３とすると、バスバイアス設定回路５内の抵抗２０、２４は上記の仮想抵抗３２、３３の値と同じ値に設定されている。
電流検出回路６において両バスの電流方向が同一であることが検出されると、それによってバスバイアス設定回路５のスイッチ１９、２３が閉じ、抵抗２０と２１および抵抗２４と２５がそれぞれ並列に接続される。これにより、バス−電源５Ｖ間とバス−接地間の抵抗が同一となるため、バスバイアス電圧は、ノードＢ２の電源がＯＦＦする前と同様に２.５Ｖに保たれる。これにより、バイアス電圧変動による波形乱れが抑制され、論理値の誤判断による誤伝送を防止することができる。
【００１６】
（第２の実施例）
図６は、本発明の第２の実施例の回路図であり、バスバイアス設定回路５を別の回路で実現した例を示す。本実施例では、電源とバス間の抵抗を可変抵抗３０、３１とし、電流検出回路６からの信号により、抵抗値を可変させることで、バスバイアスを調整するものである。その他の部分は図１と同様である。
【００１７】
図６においては、電流検出回路６で検出した電流値が０になるように可変抵抗３０、３１の抵抗値を調整する。その他の部分の動作については、第１の実施例と同様である。
【００１８】
本実施例によれば、ノードＢ２だけでなく、ノードＣ３も電源ＯＦＦした場合のように、電源ＯＦＦするノード数が変化する場合でも、バスバイアス電圧を正しく調整することが可能であり、これにより、バイアス電圧変動による波形乱れが抑制され、論理値の誤判断による誤伝送を防止することができる。
【００１９】
なお、これまでの説明では、ノードＡ１がデータ送信、ノードＢ２〜Ｄ４が受信または電源ＯＦＦという前提にて説明を行なったが、別の組み合わせても全く同様の作用となる。
【００２０】
以上説明したように本発明の実施例においては、バスバイアスレベルを常に正常な状態に保つことにより、バス信号波形の乱れを防止することができるという効果を有する。
【００２１】
また、バスに接続されているノードの一部が電源オフして、そのノードへ電流が流入してバスバイアスレベルが低下した場合に、バスに流れる電流方向を検出することができるという効果を有する。
【００２２】
また、ノードの電源をオフしたことによるバイアス電圧変動による波形乱れが抑制され、ノード間における誤伝送を防止できるという効果を有する。
【００２３】
また、第２の実施例においては、或るノードの電源をオフした後に、さらに別のノードの電源をオフした場合などのように、電源をオフするノード数が変化する場合であっても、バスバイアス電圧を正しく調整することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す回路図。
【図２】バスレベルを説明するための信号波形図。
【図３】図１の回路においてノードＢが電源ＯＦＦ状態における電流の流れを示す図。
【図４】一部のノードが電源ＯＦＦの状態で通信を行なった場合の波形を示す図。
【図５】電流検出回路の動作を説明するための図であり、（Ａ）は電流検出回路６の回路図と両端４箇所の符号▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼を示す図、（Ｂ）はそれぞれの組み合わせにおける電流方向と電圧値を示す図表。
【図６】本発明の第２の実施例を示す回路図。
【符号の説明】
Ａ１、Ｂ２、Ｃ３、Ｄ４…通信ノード５…バスバイアス設定回路
６…電流検出回路７…バイアス回路
８…送信回路９…受信回路
１７…バスＡ１８…バスＢ
２７…通信バス３０、３１…可変抵抗

Claims

複数の通信装置と、
前記通信装置を接続するバス線路と、を備え、
前記複数の通信装置が同一のバス線路に接続され、前記バス線路は第１の電線と第２の電線との２本の電線によって構成されると共に、前記通信装置は、前記第１の電線と前記第２の電線との電位差の有無によって信号を伝送し、かつ、前記複数の通信装置はそれぞれ前記バス線路の２本の電線に同じ電圧を印加するバイアス回路を備えた多重通信装置において、
前記複数の通信装置は、それぞれ、
前記第１の電線および前記第２の電線に流れる電流方向および電流の存在を検出する電流検出回路と、
前記電流検出回路によって検出された検出信号に基づいて、バス線路のバイアスレベルを調整するバスバイアス設定回路と、
を備えることを特徴とする多重通信装置。
前記電流検出回路は、前記第１の電線に直列に配置された第１の抵抗の両端電圧と、前記第２の電線に直列に配置された第２の抵抗の両端電圧との電圧値を検出すると共に、前記検出された電圧値を比較する比較手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の多重通信装置。
前記電流検出回路は、前記第１の電線および前記第２の電線に流れる電流方向を検出するものであり、
前記バスバイアス設定回路は、
一端が第１のスイッチを介して電源に接続され他端が前記第１の電線に接続された第３の抵抗と、
一端が電源に接続され他端が前記第１の電線に接続された第４の抵抗と、
一端が接地側に接続され他端が前記第１の電線に接続された第５の抵抗と、
一端が第２のスイッチを介して電源に接続され他端が前記第２の電線に接続された第６の抵抗と、
一端が電源に接続され他端が前記第２の電線に接続された第７の抵抗と、
一端が接地側に接続され他端が前記第２の電線に接続された第８の抵抗と、を有し、
前記電流検出回路で検出した電流方向が予め定めた特定方向の場合に前記第１および第２のスイッチが閉じることで前記第３の抵抗と第４の抵抗および第６の抵抗と第７の抵抗が並列接続されるように構成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多重通信装置。
前記電流検出回路は、前記第１の電線および前記第２の電線に流れる電流の存在および方向を検出するものであり、
前記バスバイアス設定回路は、
一端が電源に接続され他端が前記第１の電線に接続された第１の可変抵抗と、
一端が接地側に接続され他端が前記第１の電線に接続された第９の抵抗と、
一端が電源に接続され他端が前記第２の電線に接続された第２の可変抵抗と、
一端が接地側に接続され他端が前記第２の電線に接続された第１０の抵抗と、
を有し、
前記電流検出回路で検出された前記第１の電線と第２の電線に流れる電流の方向が同じ場合には、その電流値が０になるように前記第１の可変抵抗および第２の可変抵抗の抵抗値を変化させるように構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多重通信装置。