JP5018009B2

JP5018009B2 - 双方向通信システム

Info

Publication number: JP5018009B2
Application number: JP2006284102A
Authority: JP
Inventors: 美哉水谷
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-10-18
Filing date: 2006-10-18
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2026-10-18
Also published as: JP2008103941A

Description

本発明は、互いに情報を伝達し合う双方向通信システムに関する。

従来から、内燃機関の気筒毎に正常燃焼状態／失火状態またはワイヤハーネス等の異常状態を判定する、内燃機関の燃焼状態検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この燃焼状態検出装置は、燃焼状態検出手段により点火プラグとグランドとの間に流れる電流が検出され、信号変換手段によりこの検出された電流に基づき燃焼状態に応じた電圧信号が出力され、更に、オフセット手段により信号変換手段から出力された電圧信号が所定範囲にオフセットされるものである。この燃焼状態検出装置によれば、内燃機関が正常燃焼状態または失火状態の何れの状態にあるときでもオフセット手段から出力される信号が電源電圧またはグランド電位に固定されることがないため、回路上の正常／異常の確実な判定を可能にしようとしている。
特開平１１−３７９００号公報

しかしながら、上述の従来技術は、ＥＣＵはワイヤハーネスを介して相手の正常燃焼状態と失火状態の２つの状態を判定することができるが、逆に、ＥＣＵはそのワイヤハーネスを介して相手に対して指令等の情報を伝達することができない。したがって、ワイヤハーネス等の通信線を介して双方向に情報の伝達をやり取りしたい場合には、ワイヤハーネスを介して片方向にのみ情報を伝達する上述の従来技術を利用することはできない。

また、判定対象の状態に応じて変動する電圧信号の電圧値に基づいて当該状態を判定する場合、判定対象の状態が変化する際の電圧信号の電圧値の変動タイミングと電圧を検出するタイミングとの関係によっては、その変動タイミングの時に電圧を検出してしまうことによって、判定対象の状態を誤って判定するおそれがある。この点、上述の従来技術は、コンパレータの電圧信号の電圧値に基づいて当該状態を判定することのみが開示されているに留まっているため、そのような懸念を解決することができない。

そこで、本発明は、通信線を介して互いに情報を双方向に伝送するとともに、伝送情報の誤判断を防止することができる、双方向通信システムの提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の双方向通信システムは、
第１の通信装置と、
第２の通信装置と、
前記第１の通信装置と前記第２の通信装置を結ぶ通信線とを有し、
前記第１の通信装置は、前記通信線を通る信号波の電圧が所定電圧以上ある半波長区間における前記信号波の電圧変動に基づいて前記第２の通信装置の伝送情報を判断し、
前記第２の通信装置は、前記信号波の周波数変動に基づいて前記第１の通信装置の伝送情報を判断する、双方向通信システムであって、
カウント値が所定の設定値に一致する度に前記半波長区間の前記信号波の電圧を可変させるとともにカウント値を初期値に更新し、前記初期値からのカウントを繰り返すことによって、前記信号波の周波数を前記設定値に応じて設定するタイマカウンタを備え、
前記第１の通信装置は、前記タイマカウンタのカウント値が初期値の場合、前記第２の通信装置の伝送情報の判断を制止することを特徴とする。

ここで、前記タイマカウンタは、カウント値が所定の設定値に一致する度に前記半波長区間の前記信号波の電圧を可変させるとともにカウント値を零に更新し、零からのカウントアップを繰り返すことによって、前記信号波の周波数を該設定値に応じて設定するものであって、
前記第１の通信装置は、前記タイマカウンタのカウント値が零より大きく前記所定の設定値以下の場合に限り、前記第２の通信装置の伝送情報を判断すると好適である。

なお、前記第２の通信装置の伝送情報は、例えば、前記信号波の電圧変動によって第１の電圧が認識された場合に前記第１の電圧に対応する第１の情報であると判断され、前記信号波の電圧変動によって前記第１の電圧と所定値以上異なる第２の電圧が認識された場合に前記第２の電圧に対応する第２の情報であると判断される。

一方、前記第１の通信装置の伝送情報は、例えば、前記信号波の周波数変動によって第１の周波数が認識された場合に前記第１の周波数に対応する第３の情報であると判断され、前記信号波の周波数変動によって前記第１の周波数と所定値以上異なる第２の周波数が認識された場合に前記第２の周波数に対応する第４の情報であると判断される。

本発明によれば、通信線を介して互いに情報を双方向に伝送するとともに、伝送情報の誤判断を防止することができる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。図１は、本発明に係る双方向通信システムの第１の実施形態である。本第１の実施形態の双方向通信システムは、電子制御装置（いわゆる、ＥＣＵ）１００と、そのＥＣＵ１００によって制御される制御対象ユニット２００（以下、「ユニット２００」という）と、ＥＣＵ１００とユニット２００を接続する通信線３０とを有する制御システムである。ＥＣＵ１００の接続端子１７とユニット２００の接続端子２７が、一本の通信線３０によって、互いに通信可能なように結ばれる。

ＥＣＵ１００は、通信線３０を介して、ユニット２００に対して一つ又は複数の指令情報をパルスで出力する。ＥＣＵ１００は、指令情報毎に割り当てられた固定周波数に信号波（パルス）の周波数を可変させることでユニット２００に指令情報を伝送する。

一方、ユニット２００は、通信線３０を介してその信号波を受信し、その信号波の周波数の違いによって指令情報の内容を判断する。逆に、ユニット２００は、通信線３０を介して、ＥＣＵ１００に対して一つ又は複数の状態情報を伝送する。状態情報とは、例えば、ユニット２００の正常状態や異常状態等を表す情報であったり、ユニット２００が有しているＥＣＵ１００に伝達すべき情報であったりする。ユニット２００は、通信線３０を通る信号波の電圧を可変させることでＥＣＵ１００に状態情報を伝送する。ＥＣＵ１００は、その信号波の電圧の違いによってユニット２００からの状態情報の内容を判断する。

以下、ＥＣＵ１００とユニット２００のそれぞれの構成について詳細説明する。

ＥＣＵ１００は、演算や制御を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）や、データの記憶を行うメモリや、外部との入出力を行うＩ／Ｏ部などを備えるマイコン１０を有している。

マイコン１０は、ユニット２００に一つ又は複数の指令情報を伝送するため、指令情報とパルスの周波数との既定の対応関係に従って、指令情報に応じた周波数のパルスを出力ポートＰ１から出力する。ユニット２００に対する指令情報の内容として、例えば、「動作禁止」、「動作内容変更」、「動作開始」の３つの指令情報がある場合、マイコン１０は、「動作禁止」の指令をする場合には４８ｍｓ周期のパルスを出力し、「動作内容変更」の指令をする場合には６４ｍｓ周期のパルスを出力し、「動作開始」の指令をする場合には８０ｍｓ周期のパルスを出力する。なお、指令情報とパルスの周波数との既定の対応関係に従って、指令情報に応じた周波数のパルスが出力ポートＰ１から出力されるが、周波数は周期と等価であるため、便宜上、「＊ｍｓ周期のパルス」と表現している。

図２は、指令情報毎のパルスの周波数の設定方法を説明するための図である。マイコン１０は、出力ポートＰ１から出力されるパルスの周波数（言い換えれば、通信線３０上の信号波の周波数）を指令情報毎に所定の値に設定できるようにするため、その内部にタイマカウンタを備えている。タイマカウンタは、固定周期Ｔの基準パルス（図２の場合、固定周期Ｔ＝８ｍｓの基準パルス）をカウントすることで時間の経過を計測する。タイマカウンタは、基準パルスの一周期分をカウントする毎にカウント値を繰り上げる（カウントアップする）。また、タイマカウンタにはコンペアレジスタが付与されている。コンペアレジスタは、タイマカウンタのカウント値と比較するための値を設定するレジスタである。タイマカウンタは、カウント値がカウントアップによりコンペアレジスタの値と一致する度にカウント値を零にクリアし、零からのカウントアップを繰り返す。

図２（ａ）は、「動作禁止」の指令情報を示す４８ｍｓ周期のパルスの生成を説明するための図である。「動作禁止」の指令情報を出力したい場合、コンペアレジスタには「２」が設定される。タイマカウンタは、基準パルスの固定周期８ｍｓ毎にコンペアレジスタの設定値「２」とカウント値を比較する。カウント値がコンペアレジスタ設定値「２」より小さい場合には出力ポートＰ１の電圧レベルをそのまま継続させるとともに、カウント値を一つカウントアップする。カウント値がコンペアレジスタ設定値「２」以上の場合には出力ポートＰ１の電圧レベルを反転させ、カウント値を零にクリアする。

図２（ｂ）は、「動作内容変更」の指令情報を示す６４ｍｓ周期のパルスの生成を説明するための図である。「動作内容変更」の指令情報を出力したい場合、コンペアレジスタには「３」が設定される。タイマカウンタは、基準パルスの固定周期８ｍｓ毎にコンペアレジスタの設定値「３」とカウント値を比較する。カウント値がコンペアレジスタ設定値「３」より小さい場合には出力ポートＰ１の電圧レベルをそのまま継続させるとともに、カウント値を一つカウントアップする。カウント値がコンペアレジスタ設定値「３」以上の場合には出力ポートＰ１の電圧レベルを反転させ、カウント値を零にクリアする。

図２（ｃ）は、「動作開始」の指令情報を示す８０ｍｓ周期のパルスの生成を説明するための図である。「動作開始」の指令情報を出力したい場合、コンペアレジスタには「４」が設定される。タイマカウンタは、基準パルスの固定周期８ｍｓ毎にコンペアレジスタの設定値「４」とカウント値を比較する。カウント値がコンペアレジスタ設定値「４」より小さい場合には出力ポートＰ１の電圧レベルをそのまま継続させるとともに、カウント値を一つカウントアップする。カウント値がコンペアレジスタ設定値「４」以上の場合には出力ポートＰ１の電圧レベルを反転させ、カウント値を零にクリアする。

したがって、タイマカウンタは、コンペアレジスタに設定された値とカウント値が比較時に一致する度にトランジスタ１１を駆動する出力ポートＰ１の電圧レベルを切り替えさせる（ＨｉレベルからＬｏレベル、または、ＬｏレベルからＨｉレベル）とともにカウント値を零に更新し、零からのカウントアップを繰り返すことによって、出力ポートＰ１から出力されるパルス（通信線３０上の信号波）の周波数をコンペアレジスタに設定された値に応じて任意に設定することができる。

図１に示されるように、マイコン１０の出力ポートＰ１から出力されたパルスはトランジスタ１１に入力される。そのパルスのＨｉレベル電圧とＬｏレベル電圧に従いトランジスタ１１はＯＮ／ＯＦＦする。出力ポートＰ１がＨｉレベルであればトランジスタ１１はＯＮし、出力ポートＰ１がＬｏレベルであればトランジスタ１１はＯＦＦする。トランジスタ１１がＯＮしているときには、ユニット２００内の定電圧電源２４から抵抗２２、通信線３０、抵抗１３及びツェナーダイオード１２を通って電流が流れる。なお、抵抗１３は保護抵抗であり抵抗２２に比べて十分小さく、無くてもよい。トランジスタ１１がＯＮしている時の通信線３０上の信号波のＬｏ電圧（下限の電圧）をオフセットするツェナーダイオード１２も、同様に、無くてもよい。

また、通信線３０上の信号波の電圧は、抵抗１４及び抵抗１５から構成される分圧回路を介して分圧され、その分圧値がマイコン１０のアナログ入力ポートＡＤＣに入力される。これにより、マイコン１０は、マイコン１０に内蔵されるＡ／Ｄコンバータによってアナログ値がデジタル値に変換され、信号線３０上の信号波の電圧を認識可能となる。なお、抵抗１４あるいは抵抗１５は、トランジスタ１１がＯＮしている時の通信線３０上の信号波のＬｏ電圧を確保するため、回路設計上成立する範囲内で抵抗２２に対してできるだけ大きい値とする。

一方、ユニット２００は、ＥＣＵ１００と同様に、演算や制御を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）や、データの記憶を行うメモリや、外部との入出力を行うＩ／Ｏ部などを備えるマイコン２０を有している。

ＥＣＵ１００が通信線３０を介して送信した信号波は、マイコン２０の入力ポートＰ３に入力される。マイコン２０は、信号波の周波数（周期）の違いによってその信号波に含まれるＥＣＵ１００からの指令情報の内容を判断する。マイコン２０は、上述の例示を引用すると信号波の周期が４８ｍｓの場合には「動作禁止」の指令と判断し、その指令に従った所定の処理を実行する。

また、マイコン２０は、ＥＣＵ１００に２つの状態情報を伝達するため、状態情報とＨｉ／Ｌｏレベルとの既定の対応関係に従って、状態情報に応じたレベルの電圧を出力ポートＰ４から出力する。ＥＣＵ１００に対して伝達すべき状態情報の内容として、例えば、ユニット２００自体の動作状態や、ユニット２００が他の装置から取得した情報や、ダイアグ情報が挙げられる。ＥＣＵ１００に対して伝達すべき状態情報の内容として、例えば、「正常動作中（状態１）」及び「異常検出中（状態２）」の２つの状態情報がある場合、マイコン２０は、「正常動作中（状態１）」の応答をする場合にはＬｏレベルの電圧を出力ポートＰ４から出力し、「異常検出中（状態２）」の応答をする場合にはＨｉレベルの電圧を出力ポートＰ４から出力する。

マイコン２０の出力ポートＰ４から出力された電圧はトランジスタ２１に入力される。その電圧のＨｉレベル電圧とＬｏレベル電圧に従いトランジスタ２１はＯＮ／ＯＦＦする。出力ポートＰ４がＨｉレベルであればトランジスタ２１はＯＮし、出力ポートＰ４がＬｏレベルであればトランジスタ２１はＯＦＦする。トランジスタ２１がＯＮしているときには、ユニット２００内の定電圧電源２４から抵抗２２、抵抗２３を通って電流が流れる。トランジスタ２１がＯＮ／ＯＦＦすることによって、通信線３０上の信号波の電圧は変化する。通信線３０上の信号波の電圧は、上述したように、抵抗１４及び抵抗１５から構成される分圧回路とＡ／Ｄコンバータによって、ＥＣＵ１００のマイコン１０によって認識される。したがって、ＥＣＵ１００のマイコン１０は、通信線３０上の信号波の電圧の違いによってその信号波に含まれるユニット２００からの状態情報の内容を判断する。マイコン１０は、その状態情報に従った所定の処理を必要であれば実行する。

図３は、本発明に係る双方向通信システムの第１の実施形態の動作波形を示した図である。図３（ａ）は、通信線３０の電圧波形（すなわち、信号波の電圧波形）を示す。図３（ｂ）は、ユニット２００のマイコン２０の出力ポートＰ４の電圧レベルを示す。図３（ｃ）は、ＥＣＵ１００のマイコン１０の内部値Ｘ（ユニット２００の状態情報の判断結果）を示す。図３（ｄ）は、ＥＣＵ１００のマイコン１０の出力ポートＰ１の電圧レベルを示す。また、図３に示される「処理タイミング」とは（図３上には、１から４０まで記載）、上述のタイマカウンタがカウントする基準パルスのカウントタイミングを示す。すなわち、「処理タイミング」の間隔は、基準パルスの固定周期Ｔ＝８ｍｓに相当する。以下、各処理タイミングをｔ１，ｔ２のように「ｔ＊」で表す。

図３に示されるように、ＥＣＵ１００のマイコン１０の出力ポートＰ１がＨｉレベルの場合には、ユニット２００のマイコン２０の出力ポートＰ４がＨｉレベル／Ｌｏレベルにかかわらず、トランジスタ１１のＯＮによって通信線３０の信号波の電圧はＬｏレベル（電圧値Ｖ_Ｌ）になる。出力ポートＰ１及びＰ４がいずれもＬｏレベルの場合には、トランジスタ１１及び２１のＯＦＦによって通信線３０の信号波の電圧は第１段目のＨｉレベル（定電圧電源２４の電圧値に略等しい電圧値Ｖ_Ｈ１）になる。出力ポートＰ１がＬｏレベルで出力ポートＰ４がＨｉレベルの場合には、トランジスタ１１のＯＦＦ且つトランジスタ２１のＯＮによって通信線３０の信号波の電圧は第２段目のＨｉレベル（抵抗２２と抵抗２３とによる定電圧電源２４の電圧値の分圧値に略等しい電圧値Ｖ_Ｈ２）になる。

ユニット２００のマイコン２０は、図３（ａ）に示される信号波のエッジ間の時間によってその信号波に含まれる指令情報の内容を判断する。つまり、マイコン２０は、例えば、立ち上がりエッジの間隔が６４ｍｓ（ｔ２〜ｔ１０）であれば「動作内容変更」の指令と判断し、立ち上がりエッジの間隔が１２８ｍｓ（ｔ２２〜ｔ３８）であれば１２８ｍｓに対応する所定の指令情報と判断する。

一方、ＥＣＵ１００のマイコン１０は、出力ポートＰ１にＬｏレベルを出力している間における図３（ａ）に示される信号波の電圧の変動によってその信号波に含まれる状態情報の内容を判断する。つまり、マイコン１０は、通信線３０の信号波３０の電圧がＶ_Ｈ１と認識すれば、Ｖ_Ｈ１に対応する状態情報であると判断し、通信線３０の信号波３０の電圧がＶ_Ｈ２と認識すれば、Ｖ_Ｈ２に対応する状態情報であると判断する。上述の例示を引用すると、マイコン１０は、Ｖ_Ｈ１と認識した場合「正常動作中（状態１）」であると判断し、Ｖ_Ｈ２と認識した場合「異常検出中（状態２）」であると判断する。

ここで、ユニット２００のマイコン２０は、任意のタイミングで、状態情報に応じたレベルの電圧を出力ポートＰ４から出力することができる。図３に示されるように、ユニット２００のマイコン２０は、ＥＣＵ１００のマイコン１０の出力ポートＰ１がＨｉレベル／Ｌｏレベルにかかわらず（つまり、マイコン１０と非同期で）、出力ポートＰ４の電圧レベルを切り替えることができる。

ところで、ＥＣＵ１００のマイコン１０のプログラムの構成、トランジスタ等の各素子や回路全体の応答性、ワイヤハーネス等の通信線３０の線長や寄生容量などの要因によって、通信線３０の信号波の電圧の検出タイミングとその信号波の電圧変動との関係によっては、マイコン１０が、信号波の電圧を誤検出し、信号波に含まれる状態情報を誤判断するおそれがある。

図４は、信号波の電圧の誤検出を説明するための図である。図４に示されるように、素子の応答性等の上述のような要因によって、信号波の電圧の立ち上がり波形がなまる場合がある。ＥＣＵ１００のマイコン１０は、出力ポートＰ１にＬｏレベルを出力している間の信号波の電圧を検出することによって、その信号波に含まれる状態情報の内容を判断するが、図４に示されるような場合、本来「正常動作中（状態１）」の状態情報をユニット２００が伝送しているにもかかわらず「異常検出中（状態２）」の状態情報であると誤判断するおそれがある。すなわち、マイコン１０が、信号波の電圧をＶ_Ｈ１と認識される電圧範囲で検出すべきところを電圧波形の立ち上がり途中で検出することによりＶ_Ｈ２と誤検出するおそれがある。

そこで、本発明に係るＥＣＵ１００のマイコン１０は、信号波の電圧が安定するまでの時間を考慮して、信号波の電圧の検出を遅らせることによって信号波に含まれる状態情報の誤判断を防止する。

マイコン１０は、信号波の電圧が安定するまでの時間を考慮して信号波の電圧の検出を遅らせることができるように、タイマカウンタを利用する。このタイマカウンタについては、出力ポートＰ１から出力されるパルスの周波数を指令情報毎に所定の値に設定するための上述のタイマカウンタを流用してもよいし、専用のタイマカウンタを設定してもよい。上述のタイマカウンタを流用すればプログラムの簡素化や演算処理の負荷の低減が可能となり、専用のタイマカウンタを設定すれば上述のタイマカウンタの基準パルスと異なる固定周期Ｔの基準パルスに変更することが可能となる。この固定周期の値は、図４に示されるような電圧波形の立ち上がりなまりに応じて、信号波の電圧をＶ_Ｈ１と認識される電圧範囲で検出できるタイミングとなるように設定すればよい。

図５は、通信線３０の信号波と信号波に含まれる状態情報の判断有無とタイマカウンタのカウント値との関係を示した図である。タイマカウンタは、基準パルスの一周期分をカウントする毎にカウント値をカウントアップする。カウント値がカウントアップによりコンペアレジスタの値と一致する度にカウント値を零にクリアし、零からのカウントアップを繰り返す。図５の場合、コンペアレジスタには「２」が設定されている。タイマカウンタは、基準パルスの固定周期Ｔ毎にコンペアレジスタの設定値「２」とカウント値を比較する。マイコン１０は、出力ポートＰ１にＬｏレベルを出力している間に、タイマカウンタのカウント値が１以上の場合のＡ／ＤコンバータによるＡＤ値を取得し、その取得した値にマイコン１０の内部値Ｘ（図２（ｃ）参照）を更新する。一方、マイコン１０は、出力ポートＰ１にＨｉレベルを出力している間では、内部値Ｘを更新させない。マイコン１０は、内部値Ｘの値に応じて、「正常動作中（状態１）」であるのか「異常検出中（状態２）」であるのかを判断する。

図６は、ＥＣＵ１００のマイコン１０が行う状態情報の判断動作を示すフローである。マイコン１０は、トランジスタ１１がオフであるか否か（出力ポートＰ１にＬｏレベルを出力しているか否か）を判断し（ステップ２）、オフである場合にタイマカウンタのカウント値が零に等しいか否かを判断する（ステップ４）。タイマカウンタのカウント値が零でない場合には、Ａ／ＤコンバータによるＡＤ値がＶ_Ｈ２と認識される電圧範囲内にあるか否かを判断する（ステップ６）。ＡＤ値がＶ_Ｈ２と認識される電圧範囲内にない場合にはユニット２００の状態は「正常動作中（状態１）」であると判断し（ステップ８）、ＡＤ値がＶ_Ｈ２と認識される電圧範囲内にある場合にはユニット２００の状態は「異常検出中（状態２）」であると判断する（ステップ１０）。

したがって、ＥＣＵ１００のマイコン１０は、タイマカウンタのカウント値が零の場合には、Ａ／ＤコンバータによるＡＤ値によって、ユニット２００が伝送した状態情報の判断を実施しないので、信号波に含まれる状態情報を誤って判断しない。

図７は、本発明に係る双方向通信システムの第２の実施形態である。本第２の実施形態の双方向通信システムは、上述の第１の実施形態と同様に、ＥＣＵ１００と、そのＥＣＵ１００によって制御されるユニット２００と、ＥＣＵ１００とユニット２００を接続する通信線３０とを有する制御システムである。

第２の実施形態について、第１の実施形態と同様の構成部位については同一の符号を付し、第１の実施形態と同様の機能についてはその説明を省略又は簡略する。

ユニット２００は、第１の実施形態に比較して、ＥＣＵ１００に伝達すべき状態情報の数を３つに増やすため、抵抗２５及びトランジスタ２６が追加され、マイコン２０の出力ポートＰ５を使ってトランジスタ２６が駆動される。

マイコン１０のトランジスタ１１がＯＮしているときには、ユニット２００のトランジスタ２６がＯＦＦの場合にはユニット２００内の定電圧電源２４から抵抗２２、通信線３０、抵抗１３及びツェナーダイオード１２を通って電流が流れ、ユニット２００のトランジスタ２６がＯＮの場合にはユニット２００内の定電圧電源２４から抵抗２２，２５、通信線３０、抵抗１３及びツェナーダイオード１２を通って電流が流れる。なお、抵抗１３は保護抵抗であり抵抗２２，２５に比べて十分小さく、無くてもよい。トランジスタ１１がＯＮしている時の通信線３０上の信号波のＬｏ電圧（下限の電圧）をオフセットするツェナーダイオード１２も、同様に、無くてもよい。

ユニット２００のマイコン２０は、ＥＣＵ１００に３つの状態情報を伝達するため、状態情報とＨｉ／Ｌｏレベルとの既定の対応関係に従って、状態情報に応じたレベルの電圧を出力ポートＰ４及びＰ５から出力する。

マイコン２０の出力ポートＰ４から出力された電圧はトランジスタ２１に入力され、マイコン２０の出力ポートＰ５から出力された電圧はトランジスタ２６に入力される。その電圧のＨｉレベル電圧とＬｏレベル電圧に従いトランジスタ２１，２６はＯＮ／ＯＦＦする。出力ポートＰ４がＨｉレベルであればトランジスタ２１はＯＮし、出力ポートＰ４がＬｏレベルであればトランジスタ２１はＯＦＦする。出力ポートＰ５とトランジスタ２５の関係も同じである。トランジスタ２１がＯＮしているときにトランジスタ２６がＯＦＦしているときには、ユニット２００内の定電圧電源２４から抵抗２２、抵抗２３を通って電流が流れ、トランジスタ２１がＯＮしているときにトランジスタ２６がＯＮしているときには、ユニット２００内の定電圧電源２４から抵抗２２，２５、抵抗２３を通って電流が流れる。トランジスタ２１，２６がＯＮ／ＯＦＦすることによって、通信線３０上の信号波の電圧は変化する。したがって、上述と同様に、ＥＣＵ１００のマイコン１０は、通信線３０上の信号波の電圧の違いによってその信号波に含まれるユニット２００からの状態情報の内容を判断する。

ＥＣＵ１００のマイコン１０の出力ポートＰ１がＨｉレベルの場合には、マイコン２０の出力ポートＰ４やＰ５がＨｉレベル／Ｌｏレベルにかかわらず、トランジスタ１１のＯＮによって通信線３０の信号波の電圧はＬｏレベル（電圧値Ｖ_Ｌ）になる。出力ポートＰ１がＬｏレベル且つ出力ポートＰ４がＬｏレベルの場合には、出力ポートＰ５がＨｉレベル／Ｌｏレベルにかかわらず、トランジスタ１１のＯＦＦ且つトランジスタ２１のＯＦＦによって通信線３０の信号波の電圧は第１段目のＨｉレベル（定電圧電源２４の電圧値に略等しい電圧値Ｖ_Ｈ１）になる。出力ポートＰ１がＬｏレベル且つ出力ポートＰ４がＨｉレベル且つ出力ポートＰ５がＨｉレベルの場合には、トランジスタ１１のＯＦＦ且つトランジスタ２１及び２６のＯＮによって通信線３０の信号波の電圧は第２段目のＨｉレベル（抵抗２２と抵抗２３と抵抗２５とによる定電圧電源２４の電圧値の分圧値に略等しい電圧値Ｖ_Ｈ２）になる。出力ポートＰ１がＬｏレベル且つ出力ポートＰ４がＨｉレベル且つ出力ポートＰ５がＬｏレベルの場合には、トランジスタ１１のＯＦＦ且つトランジスタ２１のＯＮ且つトランジスタ２６のＯＦＦによって通信線３０の信号波の電圧は第３段目のＨｉレベル（抵抗２２と抵抗２３による定電圧電源２４の電圧値の分圧値に略等しい電圧値Ｖ_Ｈ３）になる。

したがって、ＥＣＵ１００のマイコン１０は、出力ポートＰ１にＬｏレベルを出力している間における信号波の電圧振幅の変動によってその信号波に含まれる状態情報の内容を判断する。つまり、マイコン１０は、通信線３０の信号波３０の電圧がＶ_Ｈ１と認識すれば、Ｖ_Ｈ１に対応する状態情報であると判断し、通信線３０の信号波３０の電圧がＶ_Ｈ２と認識すれば、Ｖ_Ｈ２に対応する状態情報であると判断し、通信線３０の信号波３０の電圧がＶ_Ｈ３と認識すれば、Ｖ_Ｈ３に対応する状態情報であると判断する。

なお、ユニット２００のマイコン２０は、第１の実施形態と同様に、信号波のエッジ間隔によってその信号波に含まれる指令情報の内容を判断することができるとともに、任意のタイミングで、状態情報に応じたレベルの電圧を出力ポートＰ４及びＰ５から出力することができる。

ここで、上述の第１の実施形態での説明と同様に、素子の応答性等の上述のような要因によって、信号波の電圧の立ち上がり波形がなまる場合がある。ＥＣＵ１００のマイコン１０は、出力ポートＰ１にＬｏレベルを出力している間の信号波の電圧を検出することによって、その信号波に含まれる状態情報の内容を判断するが、図４に示されるような場合、本来Ｖ_Ｈ１に対応する状態情報をユニット２００が伝送しているにもかかわらずＶ_Ｈ２あるいはＶ_Ｈ３に対応する状態情報であると誤判断するおそれがある。すなわち、マイコン１０が、信号波の電圧をＶ_Ｈ１と認識される電圧範囲で検出すべきところを電圧波形の立ち上がり途中で検出することによりＶ_Ｈ２あるいはＶ_Ｈ３と誤検出するおそれがある。

そこで、第２の実施形態のＥＣＵ１００のマイコン１０は、第１の実施形態と同様に、信号波の電圧が安定するまでの時間を考慮して信号波の電圧の検出を遅らせることができるように、タイマカウンタを利用する。タイマカウンタがカウントする基準パルスの固定周期の値は、図４に示されるような電圧波形の立ち上がりなまりに応じて、信号波の電圧をＶ_Ｈ１と認識される電圧範囲で検出できるタイミングとなるように設定すればよい。

以上、上述の実施形態によれば、信号波の電圧が安定しない電圧立ち上がりの過渡状態にあるときには、電圧の検出をしてユニット２００が伝送した状態情報の判断を実施しないので、信号波に含まれる状態情報の誤判断を防止することができる。

また、上述の実施形態によれば、ＥＣＵ１００は、通信線３０を通る信号波の電圧がＨｉレベルにある半波長区間におけるその信号波の電圧変動に基づいてユニット２００が伝送した状態情報を取得する。したがって、ユニット２００は、信号波の振幅方向の電圧がＥＣＵ１００に伝達すべき状態情報に対応する電圧となるようにトランジスタをＯＮ／ＯＦＦすることによって、ＥＣＵ１００にその状態情報を伝達することができる。

また、上述の実施形態によれば、ユニット２００は、通信線３０を通る信号波の周波数変動に基づいてＥＣＵ１００が伝送した指令情報を取得する。したがって、ＥＣＵ１００は、信号波の周波数がユニット２００に伝達すべき指令情報に対応する周波数となるようにトランジスタをＯＮ／ＯＦＦすることによって、ユニット２００にその指令情報を伝達することができる。

また、上述の実施形態によれば、複数の指令情報を相手に伝達させ複数の状態情報をその相手から取得したい場合であっても、両者を接続する通信線を複数設定する必要がない。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施形態において、ＥＣＵ１００が特許請求の範囲に記載の「第１の通信装置」に相当し、ユニット２００が特許請求の範囲に記載の「第２の通信装置」に相当するが、「通信装置」は相手に情報を伝達することが可能な装置であればよいので、「通信装置」には、通信機能のみ有する装置だけでなく、その機能の一部として通信機能を備えた装置も含まれる。

また、上述の実施形態では、ＥＣＵ１００が通信線３０を通る信号波の周波数を可変させることでユニット２００に指令情報を伝送し、ユニット２００が通信線３０を通る信号波の電圧を可変させることでＥＣＵ１００に状態情報を伝送しているが、逆に、ＥＣＵ１００が通信線３０を通る信号波の周波数を可変させることでユニット２００に状態情報を伝送し、ユニット２００が通信線３０を通る信号波の電圧を可変させることでＥＣＵ１００に指令情報を伝送するとしてもよい。

また、上述の実施形態では、マイコン１０は、マイコン１０に内蔵されるＡ／Ｄコンバータによってアナログ値がデジタル値に変換され、信号線３０上の信号波の電圧を認識していたが、図１及び図７に示されるように、ラッチ回路１６によって通信線３０上の信号波の電圧を認識してもよい。ラッチ回路１６の出力がマイコン１０の入力ポートＰ２に入力される。

また、上述の実施形態のタイマカウンタは、カウントアップするものであったが、カウントダウンするタイマカウンタでもよい。この場合、タイマカウンタは、基準パルスの一周期分をカウントする毎にカウント値を繰り下げ（カウントダウンし）、カウント値がカウントダウンによりコンペアレジスタの値と一致する度にカウント値を所定の初期値に更新し、その初期値からのカウントダウンを繰り返せばよい。

本発明に係る双方向通信システムの第１の実施形態である。指令情報毎のパルスの周波数の設定方法を説明するための図である。本発明に係る双方向通信システムの第１の実施形態の動作波形を示した図である。信号波の電圧の誤検出を説明するための図である。通信線３０の信号波と信号波に含まれる状態情報の判断有無とタイマカウンタのカウント値との関係を示した図である。ＥＣＵ１００のマイコン１０が行う状態情報の判断動作を示すフローである。本発明に係る双方向通信システムの第２の実施形態である。

符号の説明

１０，２０マイコン
１１，２１，２６トランジスタ
１２ツェナーダイオード
１３，１４，１５，２２，２３，２５抵抗
１６ラッチ回路
２４定電圧電源
３０通信線
１００ＥＣＵ（第１の通信装置）
２００ユニット（第２の通信装置）

Claims

第１の通信装置と、
第２の通信装置と、
前記第１の通信装置と前記第２の通信装置を結ぶ通信線とを有し、
前記第１の通信装置は、前記通信線を通る信号波の電圧が所定電圧以上ある半波長区間における前記信号波の電圧変動に基づいて前記第２の通信装置の伝送情報を判断し、
前記第２の通信装置は、前記信号波の周波数変動に基づいて前記第１の通信装置の伝送情報を判断する、双方向通信システムであって、
カウント値が所定の設定値に一致する度に前記半波長区間の前記信号波の電圧を可変させるとともにカウント値を初期値に更新し、前記初期値からのカウントを繰り返すことによって、前記信号波の周波数を前記設定値に応じて設定するタイマカウンタを備え、
前記第１の通信装置は、前記タイマカウンタのカウント値が初期値の場合、前記第２の通信装置の伝送情報の判断を制止することを特徴とする、双方向通信システム。
前記タイマカウンタは、カウント値が所定の設定値に一致する度に前記半波長区間の前記信号波の電圧を可変させるとともにカウント値を零に更新し、零からのカウントアップを繰り返すことによって、前記信号波の周波数を該設定値に応じて設定するものであって、
前記第１の通信装置は、前記タイマカウンタのカウント値が零より大きい場合に限り、前記第２の通信装置の伝送情報を判断する、請求項１記載の双方向通信システム。