JP5018396B2 - 通信装置及び通信システム - Google Patents

Description

本発明は、他の装置と通信線を介して通信する通信装置に関するものである。

従来より、自動車においては、複数の電子制御装置が通信線を介して通信する車載ネットワークが構成されている。
また近年、制御の高度化等により、車載ネットワークの装置間でやり取りされるデータ量が増大しているため、高速に通信可能な車載通信システムが要求されている。

そして、高速車載通信システムの１つとして、ＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）通信システムがある。ＦｌｅｘＲａｙでは、従来の車載ネットワークの１つであるＣＡＮ（登録商標）と比較して、１０倍も高速に通信データを送受信することが可能となっている（例えば、非特許文献１参照）。

一方、特許文献１には、第１の制御装置からの情報を受信する第２の制御装置が、受信した情報を第１の制御装置へエコーバック信号として返信し、第１の制御装置は、自己が送信した情報と第２の制御装置からのエコーバック信号とを比較することで、通信誤りを検出することが記載されている。
"フレックスレイ通信システムプロトコル仕様書バージョン２．１改定版Ａ（FlexRay communications System Protocol Specification Version 2.1 Revision A）"、[online]、フレックスレイコンソーシアム（FlexRay Consortium）、［平成１９年７月２８日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.flexray.com/index.php?sid=d22542b0e881c70b6701a0480ec44a4f&pid=47&lang=de＞ 特公平６−７４０１５号公報

ところで、例えばＦｌｅｘＲａｙ通信プロトコルの場合、送信中のノードは受信処理を停止するようになっている。
このため、各ノードにおいて通信を制御するために設けられる通信コントローラは、自ノードが送信した送信信号を受信（いわゆる折返し受信）して、その折返し受信信号と送信信号とを比較する、という処理を行わない。よって、そのような比較処理により送信異常を検知することができない。

つまり、ＦｌｅｘＲａｙ通信プロトコルの場合、ノード単体では、正しく送信できたことを確認することができなかった。
また、各ノードが正常送信できたことを確認するためには、特許文献１の手法を採用したり、自ノードの送信データが正しく受信されたか否かを示す受信結果情報を通信相手のノードから通信線を介して通知してもらう、といった手法を採用することが考えられる。しかし、そのような手法では、正常送信できたことを確認するのに多くの時間が必要となる。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、通信コントローラが自分の送信信号を折返し受信して該受信信号と送信信号とを比較する、という処理を行わない通信装置であっても、その通信装置単体で送信異常を検出できるようにすることを目的としている。

請求項１の通信装置は、他の装置と通信線を介して通信するものであり、送信信号線と受信信号線を介して互いに接続された通信コントローラとトランシーバを備えている。
そして、トランシーバは、当該通信装置の送信期間において、通信コントローラから送信信号線を介して入力される送信信号を前記通信線に送出する送信回路と、前記通信線上の信号を受信し、その受信した受信信号を受信信号線を介して通信コントローラへ出力する受信回路とを備えている。

このため、トランシーバの受信回路は、他の装置の送信期間において、その装置が通信線へ送出した信号を受信するだけでなく、自装置の送信期間において、自装置のトランシーバの送信回路が通信線へ送出した信号も受信（いわゆる折返し受信）して、その受信信号を受信信号線へ出力することとなる。

尚、有線通信の分野において自明であるが、送信回路の動作であって、「入力される送信信号を通信線に送出する」という動作は、詳しくは、入力される送信信号がハイならば、通信線の電圧をハイに該当する電圧にし、入力される送信信号がローならば、通信線の電圧をローに該当する電圧にする、といった動作である。そして、受信回路の動作であって、「通信線上の信号を受信し、その受信した受信信号を出力する」という動作は、詳しくは、通信線の電圧がハイに該当する電圧であれば、受信信号としての出力レベルをハイにし、通信線の電圧がローに該当する電圧であれば、受信信号としての出力レベルをローにする、といった動作である。

更に、当該通信装置には、送信異常検出手段が設けられている。そして、その送信異常検出手段は、当該通信装置の送信期間において前記受信信号線に電圧レベルの変化であるエッジが発生したか否かを確認し、エッジが発生していなければ送信異常と判定する。

このような通信装置においては、自装置の送信期間になってもトランシーバの送信回路から通信線へ信号が送出されなくなる異常（例えば、通信コントローラからトランシーバへの送信信号線がハイ又はローで固定されてしまう異常や、送信回路自体の故障）が発生したとすると、自装置の送信期間において、トランシーバの受信回路は信号を受信しなくなるため、受信信号線の電圧レベルが変化しなくなる。すると、自装置の送信期間において受信信号線にエッジが発生しないことから、送信異常検出手段が送信異常と判定することとなる。

よって、この通信装置によれば、通信コントローラが自分の送信信号を折返し受信して該受信信号と送信信号とを比較する、という処理を行わなくても、その通信装置単体で送信異常を検出することができる。このため、ＦｌｅｘＲａｙに代表されるような、送信中のノード（通信装置）が受信処理を停止する通信システムにおいても、通信装置単体で送信異常を検出することができるようになる。

更に、この通信装置によれば、自装置の送信データが通信相手に正しく受信されたか否かの情報を、通信相手から通信線を介して返信してもらう、といった手法を採用しなくても良く、送信異常の検出時間を大幅に短縮することができるとともに、前記返信に要する通信帯域が不要となるため、通信効率がよくなる。このため、異常検出後のフェイルセーフ処理をより早く実施することができる。

また例えば、通信コントローラから送信信号線を介してトランシーバへ入力される送信信号（即ち、自装置の送信信号）と、その送信信号の通信線への送出に伴いトランシーバから受信信号線へ出力される受信信号（即ち、自装置の送信信号を受信した折返し受信信号）とを比較して、不一致ならば異常と判断する、という比較回路を、通信コントローラ及びトランシーバとは別に設ける構成も考えられるが、そのような構成よりも、本発明における送信異常検出手段は、受信信号線におけるエッジの有無を確認するだけなので構成を簡素化することができる。

尚、トランシーバに入力される送信信号と、トランシーバから出力される折返し受信信号とには、トランシーバ内での遅延時間ｔｄ分だけ位相ずれが生じることとなる。このため、送信信号を遅延させて比較回路に入力させるような調整回路も必要になる。これに対して、本発明では、そのような問題が無い。
しかも、請求項１の通信装置では、通信コントローラとトランシーバとの間には、通信コントローラからトランシーバへ、ハイとローの一方である特定レベルの送信要求信号を出力するための送信要求信号線が配設されている。
そして、通信コントローラは、当該通信装置の送信期間において、送信要求信号線へ前記特定レベルの送信要求信号を出力するようになっており、トランシーバの送信回路は、送信要求信号線の電圧レベルが前記特定レベルになっている場合に、通信コントローラから送信信号線を介して入力される送信信号を通信線に送出するようになっている。
また、送信要求信号線は、トランシーバにおいて、ハイの電位とローの電位のうち、前記特定レベルとは異なる方の電位に抵抗を介して接続されている。
更に、送信異常検出手段は、送信要求信号線に接続された検出回路と、判定手段とを備えている。そして、検出回路は、送信要求信号線の電圧レベルが前記特定レベルになっている場合に、受信信号線にエッジが発生したか否かを監視して、その監視結果を記憶し、判定手段は、通信コントローラが送信要求信号線への送信要求信号の出力を止めた後で、検出回路の監視結果を参照し、該検出回路によりエッジが検出されていなければ送信異常と判定する。
このような通信装置においては、送信信号線がハイ又はローで固定されてしまう異常や、送信回路自体の故障以外にも、例えば、送信要求信号線が、検出回路との接続点よりもトランシーバ側で断線したとすると、通信コントローラが送信要求信号線へ特定レベルの送信要求信号を出力しても、トランシーバに入力される送信要求信号線の電圧レベルは、上記抵抗の作用により、特定レベルとは異なる方の電位に固定されるため、トランシーバの送信回路は送信信号線から入力される送信信号を通信線に送出しなくなり、受信信号線の電圧レベルも変化しなくなる。このため、通信コントローラが送信要求信号線へ特定レベルの送信要求信号を出力している間に、検出回路が受信信号線のエッジを検出できず、その結果、判定手段により送信異常と判定されることとなる。
また例えば、送信要求信号線が、検出回路との接続点よりも通信コントローラ側で断線したとすると、トランシーバだけでなく、検出回路に入力される送信要求信号線の電圧レベルも、上記抵抗の作用により、特定レベルとは異なる方の電位に固定される。よって、通信コントローラが送信要求信号線へ特定レベルの送信要求信号を出力しても、検出回路がエッジの監視自体を行わず、その結果、判定手段により送信異常と判定されることとなる。
このように、請求項１の通信装置によれば、通信コントローラとトランシーバとの間の送信要求信号線の断線による送信異常も検知することができる。

次に、請求項２の通信装置では、請求項１の通信装置において、トランシーバの受信回路が信号を受信しない無通信期間においては、該受信回路は受信信号線の電圧レベルをハイにするようになっている。そして、送信異常検出手段は、エッジとして、ローからハイへの立ち上がりエッジが発生したか否かを確認するようになっている。

この通信装置において、トランシーバへ入力される送信信号線の電圧レベルがローで固定される異常が生じている場合に、自装置の送信期間が到来すると、トランシーバの送信回路が通信線へローの信号を送出し続ける（通信線の電圧をローに該当する電圧にし続ける）こととなり、それに伴い、トランシーバの受信回路は、受信信号線の電圧レベルを、無通信期間であった時のハイからローに変化させることとなる。

そして、この場合、トランシーバの送信回路が通信線へローの信号を送出し始めてから、トランシーバの受信回路が受信信号線の電圧レベルをローに変化させるまでには、所定の遅延時間ｔｄがある。例えば、図５において、「ＴｘＤ」が、ローに固定されてしまった送信信号線の電圧レベルであり、「ＲｘＤ」が、受信信号線の電圧レベルであり、「ＴｘＥＮ」がローである期間が、自装置の送信期間であるとすると、その図５に示すように、「ＴｘＥＮ」の立ち下がりタイミングであって、トランシーバの送信回路が通信線へローの信号を送出し始めたタイミングから、遅延時間ｔｄが経過した後に、「ＲｘＤ」がハイからローに変化することとなる。

よって、無通信期間中はトランシーバの受信回路が受信信号線の電圧レベルをハイにする構成の場合に、トランシーバへ入力される送信信号線の電圧レベルがローで固定される異常が生じたとすると、自装置の送信期間が到来してから上記遅延時間ｔｄ後に、受信信号線にハイからローへの立ち下がりエッジが生じることとなる。

このため、もし、送信異常検出手段が、受信信号線のエッジとして、立ち下がりエッジが発生したか否かを確認するように構成されているとすると、本当は異常が発生しているのに、それを検知できなくなる可能性がある。

そこで、請求項２の通信装置では、送信異常検出手段が、受信信号線のエッジとして、立ち上がりエッジが発生したか否かを確認するように構成することで、上記遅延時間ｔｄ後の立ち下がりエッジを無視するようにし、その結果、トランシーバへ入力される送信信号線の電圧レベルがローで固定される異常も確実に検知できるようにしている。

尚、請求項２の通信装置において、トランシーバへ入力される送信信号線の電圧レベルがハイで固定される異常が生じた場合には、自装置の送信期間が到来すると、トランシーバの送信回路が通信線へハイの信号を送出し続ける（通信線の電圧をハイに該当する電圧にし続ける）こととなり、トランシーバの受信回路は、受信信号線の電圧レベルを、無通信期間の時のハイから変化させない。よって、この場合にも、送信異常検出手段により異常が検知されることとなる。

一方、請求項３の通信装置では、請求項１の通信装置において、トランシーバの受信回路が信号を受信しない無通信期間においては、該受信回路は受信信号線の電圧レベルをローにするようになっている。そして、送信異常検出手段は、受信信号線のエッジとして、ハイからローへの立ち下がりエッジが発生したか否かを確認するようになっている。

つまり、請求項３の通信装置では、請求項２の通信装置とは逆に、無通信期間中の受信信号線の電圧レベルがローになる構成であるため、トランシーバへ入力される送信信号線の電圧レベルがハイで固定される異常が生じたとすると、自装置の送信期間が到来してから所定の遅延時間ｔｄ後に、受信信号線にローからハイへの立ち上がりエッジが生じることとなる。このため、送信異常検出手段が、受信信号線のエッジとして、立ち下がりエッジが発生したか否かを確認するように構成することで、上記遅延時間ｔｄ後の立ち上がりエッジを無視するようにしている。よって、トランシーバへ入力される送信信号線の電圧レベルがハイで固定される異常も確実に検知することができる。

尚、請求項３の通信装置において、トランシーバへ入力される送信信号線の電圧レベルがローで固定される異常が生じた場合には、自装置の送信期間が到来すると、トランシーバの送信回路が通信線へローの信号を送出し続ける（通信線の電圧をローに該当する電圧にし続ける）こととなり、トランシーバの受信回路は、受信信号線の電圧レベルを、無通信期間の時のローから変化させない。よって、この場合にも、送信異常検出手段により異常が検知されることとなる。

次に、請求項４の通信装置では、請求項１〜３の通信装置において、通信コントローラは、当該通信装置に備えられたマイコンのＣＰＵにより送信対象のデータが与えられ、そのデータを表す送信信号を送信信号線へ出力するようになっている。そして、送信異常検出手段は、そのマイコン内に設けられている。

この構成によれば、送信異常検出手段をマイコンとは別に設けるよりも、小型化とコストダウンを図ることができる。
次に、請求項５の通信装置では、請求項１〜４の通信装置において、送信異常検出手段は、通信コントローラとは独立して設けられている。

そして、この構成によれば、故障耐性を向上させることができる。つまり、もし通信コントローラに故障が生じても、それとは独立した送信異常検出手段は正常に機能するため、送信異常を検出することができる。

次に、請求項６の通信システムでは、通信線を介して接続された複数のノードが通信する。そして、そのノードの少なくとも１つとして、請求項１〜５の通信装置を備えている。このため、請求項６の通信システムによれば、請求項１〜５の通信装置について述べた効果を得ることができる。

以下に、本発明が適用された実施形態の車載通信システム（車載ネットワーク）について説明する。
図１に示すように、本実施形態の通信システムは、自動車に搭載されるものであり、通信線１０を介して接続された複数のノードとしての電子制御装置（以下、ＥＣＵという）１，２，…からなる。尚、図１では、２つのＥＣＵ１，２だけを図示している。また、本実施形態の通信システムは、ＦｌｅｘＲａｙのプロトコルに則った通信システムである。

そして、各ＥＣＵ１，２，…は、通信線１０を介して互いに通信すると共に、他のＥＣＵから取得した情報を用いて、自己の制御対象を制御する。例えば、ＥＣＵ１は自動車のエンジンを制御し、ＥＣＵ２は、自動車の変速機を制御する。

また、各ＥＣＵ１，２，…には、制御対象を制御するための処理を行うマイコン１１と、通信線１０に接続されて通信線１０への信号送出及び通信線１０からの信号受信を行うトランシーバ１３とが備えられている。

次に、マイコン１１とトランシーバ１３の構成について、図２を用い、ＥＣＵ１を例に挙げて説明する。
図２に示すように、マイコン１１内には、ＣＰＵ１５の他に、通信コントローラ１７とエッジ検出回路１９とが設けられている。

そして、トランシーバ１３とマイコン１１内の通信コントローラ１７は、送信信号線ＴｘＤ、受信信号線ＲｘＤ、及び送信要求信号線ＴｘＥＮによって接続されている。
通信コントローラ１７は、ＣＰＵ１５により送信対象のデータが与えられて、そのデータを記憶する。そして、通信コントローラ１７は、自ＥＣＵの送信タイミングが到来すると、図３における［送信動作時］の欄の１，２段目に示すように、自ＥＣＵの送信期間の間、送信要求信号線ＴｘＥＮへローレベルの送信要求信号を出力する（つまり、送信要求信号線ＴｘＥＮをハイからローにする）と共に、送信信号線ＴｘＤへ送信対象のデータを表す送信信号を出力する。尚、本実施形態の通信システムでは、各ＥＣＵ１，２，…の送信タイミングが重複しないように予め定められており、通信コントローラ１７には、自ＥＣＵの送信タイミングが記憶されている。

また、通信コントローラ１７は、自ＥＣＵの送信期間でない場合（即ち、他のＥＣＵからの信号を受信する期間）においては、図３における［受信動作時］の欄の１，２段目に示すように、送信要求信号線ＴｘＥＮと送信信号線ＴｘＤをハイのままにする。

トランシーバ１３は、送信回路（トランスミッタ）２１と受信回路（レシーバ）２３とを備えている。
そして、送信回路２１は、送信要求信号線ＴｘＥＮの電圧レベルがローになっている場合に、送信信号線ＴｘＤを介して入力される送信信号を通信線１０に送出する。

その送信回路２１の動作について具体的に説明すると、まず、通信線１０は、プラス側線ＢＰとマイナス側線ＢＭからなる差動通信線（差動バス）である。
そして、送信要求信号線ＴｘＥＮがローの場合において、送信回路２１は、送信信号線ＴｘＤがハイならば（つまり、入力される送信信号がハイならば）、プラス側線ＢＰの電圧を第１電圧ＶＨにすると共に、マイナス側線ＢＭの電圧を第１電圧ＶＨよりも低い第２電圧ＶＬにする。これが、論理的ハイの送出動作である。また、送信回路２１は、送信信号線ＴｘＤがローならば（つまり、入力される送信信号がローならば）、プラス側線ＢＰの電圧を第２電圧ＶＬにすると共に、マイナス側線ＢＭの電圧を第１電圧ＶＨにする。これが、論理的ローの送出動作である。

一方、送信要求信号線ＴｘＥＮがハイの場合、送信回路２１は、プラス側線ＢＰとマイナス側線ＢＭとの両方を、第１電圧ＶＨと第２電圧ＶＬとの間の中間電圧にする。これが、無通信の状態（アイドル状態）である。

また、受信回路２３は、通信線１０上の信号を受信し、その受信した受信信号を受信信号線ＲｘＤを介して通信コントローラ１７へ出力する。
具体的に説明すると、受信回路２３は、例えば、プラス側線ＢＰの電圧ＶＰとマイナス側線ＢＭの電圧ＶＭとの差ΔＶ（＝ＶＰ−ＶＭ）が負の規定値以下であれば、受信信号線ＲｘＤの電圧レベルをローにし、差ΔＶが上記規定値以下でなければ、受信信号線ＲｘＤの電圧レベルをハイにする。そして、この動作により、受信回路２３は、通信線１０に論理的ローが出力されている場合には、受信信号線ＲｘＤをローにし、通信線１０に論理的ハイが出力されているか、或いは通信線１０に論理的ハイもローも出力されていないアイドル状態の場合には、受信信号線ＲｘＤをハイにすることとなる。

このような受信回路２３は、図３における［受信動作時］の欄の３段目に示すように、他のＥＣＵが通信線１０へ送出した信号を受信して、その受信信号を受信信号線ＲｘＤに出力することとなる。すると、通信コントローラ１７は、受信回路２３が受信信号線ＲｘＤに出力した受信信号を取り込み、その受信信号を表すデータ（受信データ）をＣＰＵ１５からの要求に応じて該ＣＰＵ１５へ提供する。

更に、受信回路２３は、図３における［送信動作時］の欄の３段目に示すように、自ＥＣＵの送信回路２１が通信線１０へ送出した信号も受信（いわゆる折返し受信）し、その折返し受信による受信信号（以下、折返し受信信号という）も受信信号線ＲｘＤへ出力することとなる。但し、本実施形態は、ＦｌｅｘＲａｙの通信システムであり、通信コントローラ１７は、送信要求信号線ＴｘＥＮをローにしている送信動作中は、受信動作を停止するため、受信回路２３が受信信号線ＲｘＤに出力する折返し受信信号は取り込まない。

尚、図３における「ｔｄ」は、トランシーバ１３の送信回路２１が通信線１０へ信号を送出し始めてから、トランシーバ１３の受信回路２３が受信信号線ＲｘＤの電圧レベルを最初にローへ変化させるまでの、トランシーバ１３内での遅延時間である。

また、図２に示すように、送信信号線ＴｘＤは、トランシーバ１３内において、抵抗２５により、ローの電位であるグランド電位にプルダウンされており、送信要求信号線ＴｘＥＮは、トランシーバ１３内において、抵抗２７により、ハイの電位である一定の電源電圧ＶＤにプルアップされている。このことは、ＦｌｅｘＲａｙの仕様によるものである。

次に、エッジ検出回路１９は、マイコン１１内にて送信要求信号線ＴｘＥＮと受信信号線ＲｘＤとに接続されている。そして、エッジ検出回路１９は、送信要求信号線ＴｘＥＮがローになっている場合（即ち、自ＥＣＵの送信期間中）に、受信信号線ＲｘＤに立ち上がりエッジが発生したか否かを監視して、その監視結果を保持する。具体的には、受信信号線ＲｘＤに立ち上がりエッジが発生したことを検知したならば、監視結果としての１ビットデータ（以下、監視結果データという）を、エッジ有りを示す“１”にセットする。また、エッジ検出回路１９では、ＣＰＵ１５からのリセット信号（Ｒｅｓｅｔ）を受けると、監視結果データが“０”にクリアされる。尚、こうしたエッジ検出回路１９は、例えばフリップフロップを用いて構成される。

次に、ＣＰＵ１５が送信異常を検出するために行う処理について説明する。
まず、ＣＰＵ１５は、通信コントローラ１７が送受信可能な状態（本実施形態では、ＦｌｅｘＲａｙであるため、ノーマルアクティブ状態）に遷移したことを確認すると、エッジ検出回路１９にリセット信号を出力して、監視結果データをクリアする。尚、通信コントローラ１７の中には、その通信コントローラ１７の現在状態を示すレジスタ（以下、状態レジスタという）が設けられており、ＣＰＵ１５は、通信コントローラ１７がノーマルアクティブ状態であるか否かを、その状態レジスタの値を参照することで判定する。

そして、その後、ＣＰＵ１５は、通信コントローラ１７がノーマルアクティブ状態になっている間、図４に示す異常検出処理を一定時間毎に実行する。
図４に示すように、ＣＰＵ１５が異常検出処理の実行を開始すると、まずＳ１１０にて、送信が完了したか否かを判定し、送信が完了していなければ、そのまま当該異常検出処理を終了するが、送信が完了したと判定したならば、Ｓ１２０に進む。尚、通信コントローラ１７の中には、一連の送信動作が完了すると（即ち、送信要求信号線ＴｘＥＮをローからハイに戻すと）そのことを示すデータがセットされるレジスタ（以下、送信完了レジスタという）が設けられており、ＣＰＵ１５は、送信が完了したか否かを、その送信完了レジスタの値を参照することで判定する。

Ｓ１２０では、エッジ検出回路１９が保持している監視結果データを参照することにより、そのエッジ検出回路１９が立ち上がりエッジを検出したか否かを判定し、立ち上がりエッジを検出していれば（即ち、監視結果データが“１”ならば）、正常と判断してＳ１３０に進む。そして、Ｓ１３０では、エッジ検出回路１９にリセット信号を出力して、監視結果データをクリアし、その後、当該異常検出処理を終了する。

また、上記Ｓ１２０にて、エッジ検出回路１９が立ち上がりエッジを検出していない（即ち、監視結果データが“０”である）と判定した場合には、送信異常が発生したと判断して、Ｓ１４０に進み、予め定められたフェイルセーフ処理を行う。このフェイルセーフ処理としては、例えば、異常の発生を車両のユーザに報知するといった処理を行う。そして、その後、当該異常検出処理を終了する。

尚、通信コントローラ１７が、一連の送信動作を完了すると割り込み要求を出し、その割り込み要求を受けたＣＰＵ１５が割り込み処理として、図４のＳ１２０以降の処理を行うようにしても良い。

次に、以上のようなＥＣＵ１，２，…の作用について説明する。
［正常時］
正常時において、送信する場合には、図３における［送信動作時］の欄に示したように、送信要求信号線ＴｘＥＮがローになると共に、送信信号線ＴｘＤが通信コントローラ１７から出力される送信信号に応じてハイとローとにレベル変化する。

そして、トランシーバ１３の送信回路２１が、送信信号線ＴｘＤからの送信信号を通信線１０へ送出する（つまり、送信信号に応じてプラス側線ＢＰとマイナス側線ＢＭの電圧を変化させる）。

また、前述したように、トランシーバ１３の受信回路２３が、送信回路２１によって通信線１０へ送出された信号を折返し受信し、その折返し受信信号を受信信号線ＲｘＤへ出力する。このため、受信信号線ＲｘＤは、送信信号線ＴｘＤの送信信号と同様に、且つ、その送信信号に対しトランシーバ１３内での遅延時間ｔｄだけ遅れて、ハイとローとにレベル変化することとなる。

ここで、ＦｌｅｘＲａｙの通信プロトコルでは、通信データの１バイト毎にハイとローの２ビット列であるＢＳＳ信号を挿入する決まりになっている。また、通信フレームにおけるヘッダ及びトレイラ部（ＣＲＣの部分）で８バイトは必要であることが規定されているため、１つの通信フレームには、ペイロード数（データ数）によらず、最低でも８個のＢＳＳ信号が挿入されることとなる。よって、受信信号線ＲｘＤには、少なくとも８回の立ち上がりエッジが生じると考えられる。

このため、送信要求信号線ＴｘＥＮがローになっている場合に、マイコン１１内のエッジ検出回路１９が、受信信号線ＲｘＤの立ち上がりエッジを検出することとなる。そして、送信要求信号線ＴｘＥＮがローからハイになった後に、ＣＰＵ１５が、図４の異常検出処理におけるＳ１２０で、エッジ検出回路１９が立ち上がりエッジを検出している（即ち、正常である）と判定することとなる。
［送信信号線ＴｘＤが断線した場合］
送信信号線ＴｘＤがトランシーバ１３とマイコン１１との間で断線した場合、その送信信号線ＴｘＤはトランシーバ１３内で抵抗２５によりプルダウンされているため（ＦｌｅｘＲａｙの仕様による）、図５に示すように、トランシーバ１３に入力される送信信号線ＴｘＤの電圧レベル（送信信号）はローのままとなる。

よって、送信要求信号線ＴｘＥＮがローになった場合に、トランシーバ１３の送信回路２１は通信線１０へ論理的ローの電圧を出力したままになる。
そして、図５に示すように、受信信号線ＲｘＤは、送信要求信号線ＴｘＥＮがローになってからトランシーバ１３内での遅延時間ｔｄだけ遅れて、アイドル状態のハイからローに変化し、送信要求信号線ＴｘＥＮがハイに戻ると上記遅延時間ｔｄと同程度の遅延時間だけ遅れて、ローからアイドル状態のハイに戻ることとなる。

このため、送信要求信号線ＴｘＥＮがローになっている場合に、マイコン１１内のエッジ検出回路１９は、受信信号線ＲｘＤの立ち上がりエッジを検出しなくなる。そして、送信要求信号線ＴｘＥＮがローからハイになった後に、ＣＰＵ１５が、図４の異常検出処理におけるＳ１２０で、エッジ検出回路１９が立ち上がりエッジを検出していない（即ち、送信異常が発生している）と判定することとなる。

尚、送信信号線ＴｘＤが、ローに相当するグランド電位、又はハイに相当する電源電圧ＶＤにショートした場合や、トランシーバ１３の送信回路２１が故障して通信線１０への信号送出ができなくなった場合にも、送信要求信号線ＴｘＥＮがローになっている期間中において、受信信号線ＲｘＤに立ち上がりエッジが発生しなくなるため、図４の異常検出処理におけるＳ１２０で送信異常と判定されることとなる。
［送信要求信号線ＴｘＥＮが断線した場合］
送信要求信号線ＴｘＥＮがトランシーバ１３とマイコン１１との間で断線した場合（詳しくは、送信要求信号線ＴｘＥＮが、エッジ検出回路１９との接続点よりもトランシーバ１３側で断線した場合）、送信要求信号線ＴｘＥＮはトランシーバ１３内で抵抗２７によりプルアップされているため（ＦｌｅｘＲａｙの仕様による）、図６の最上段における点線で示すように、トランシーバ１３に入力される送信要求信号線ＴｘＥＮの電圧レベルはハイのままとなる。尚、図６の最上段における実線で示すように、エッジ検出回路１９に入力される送信要求信号線ＴｘＥＮの電圧レベルは、通信コントローラ１７の出力レベルと同じになる。つまり、エッジ検出回路１９には、通信コントローラ１７からの送信要求信号が正常に入力される。

よって、この場合には、通信コントローラ１７が送信要求信号線ＴｘＥＮへローの送信要求信号を出力しても、トランシーバ１３の送信回路２１は、送信信号線ＴｘＤから入力される送信信号を通信線１０に送出しなくなり、その結果、図６に示すように、受信信号線ＲｘＤはハイのままになる。

このため、通信コントローラ１７が送信要求信号線ＴｘＥＮへローの送信要求信号を出力している間に、エッジ検出回路１９は、受信信号線ＲｘＤの立ち上がりエッジを検出しなくなる。よって、通信コントローラ１７が送信要求信号の出力を止めた後に、ＣＰＵ１５が、図４の異常検出処理におけるＳ１２０で、エッジ検出回路１９が立ち上がりエッジを検出していない（即ち、送信異常が発生している）と判定することとなる。

尚、エッジ検出回路１９は、マイコン１１の外に設けても良い。
そして、もしエッジ検出回路１９をマイコン１１の外に設けた場合には、送信要求信号線ＴｘＥＮが、そのエッジ検出回路１９との接続点よりも通信コントローラ１７側で断線する可能性もある。しかし、その場合には、図７に示すように、トランシーバ１３だけでなく、エッジ検出回路１９に入力される送信要求信号線ＴｘＥＮの電圧レベルも、上記抵抗２７の作用によりハイに固定される。よって、通信コントローラ１７が送信要求信号線ＴｘＥＮへローの送信要求信号を出力しても、エッジ検出回路１９がエッジの監視自体を行わず、その結果、ＣＰＵ１５が、図４の異常検出処理におけるＳ１２０で、エッジ検出回路１９が立ち上がりエッジを検出していない（即ち、送信異常が発生している）と判定することとなる。また、仮にエッジ検出回路１９がエッジの監視を行ったとしても、図７に示すように、受信信号線ＲｘＤはハイのままになるため、やはり上記Ｓ１２０で送信異常と判定されることとなる。

以上のようなＥＣＵ１，２，…によれば、通信コントローラ１７が送信信号と折返し受信信号とを比較しないようになっているにも拘わらず、そのＥＣＵ単体で、送信信号線ＴｘＤ又は送信要求信号線ＴｘＥＮの断線等に起因する送信異常を素早く検出することができる。

また、受信信号線ＲｘＤの立ち上がりエッジの有無を確認するだけの構成であるため、例えば、通信コントローラ１７からトランシーバ１３への送信信号とトランシーバ１３からの折返し受信信号とを比較する回路を設けるよりも、回路構成を簡素化することができる。

また、エッジ検出回路１９は立ち上がりエッジを検出するようになっているため、図５における受信信号線ＲｘＤの立ち下がりエッジ（送信要求信号線ＴｘＥＮがローになってから遅延時間ｔｄだけ遅れて発生するハイからローへのエッジ）を無視することができ、延いては、トランシーバ１３へ入力される送信信号線ＴｘＤの電圧レベルがローで固定される異常（送信信号線ＴｘＤの断線やグランド電位へのショート）も確実に検知できる。尚、図５における受信信号線ＲｘＤの立ち上がりエッジは、送信要求信号線ＴｘＥＮがハイに戻ってから現れるため、エッジ検出回路１９が検出してしまうことはない。

一方、もし、上記実施形態とは逆に、トランシーバ１３の受信回路２３が信号を受信しないアイドル状態において、その受信回路２３が受信信号線ＲｘＤをローにする通信システムであるならば、エッジ検出回路１９は、立ち下がりエッジを検出するように構成すれば良い。そのように構成すれば、トランシーバ１３へ入力される送信信号線ＴｘＤの電圧レベルがハイで固定される異常が生じたとすると、通信コントローラ１７から送信要求信号が出力されてから遅延時間ｔｄ後に、受信信号線ＲｘＤに立ち上がりエッジが生じることとなるが、その立ち上がりエッジを無視することができ、送信信号線ＴｘＤがハイで固定される異常も確実に検知することができる。

更に、本実施形態のＥＣＵ１，２，…では、送信異常を検出するための手段（エッジ検出回路１９及びＣＰＵ１５）をマイコン１１内に設けているため、小型化とコストダウンを図ることができる。

また、送信異常を検出するための手段（エッジ検出回路１９及びＣＰＵ１５）は、通信コントローラ１７とは独立して設けられているため、故障耐性を向上させることができる。つまり、もし通信コントローラ１７に故障が生じても、それとは独立して、送信異常を検出することができるからである。

尚、上記実施形態では、エッジ検出回路１９とＣＰＵ１５による異常検出処理（図４）が送信異常検出手段に相当している。そして、エッジ検出回路１９が検出回路に相当し、ＣＰＵ１５による異常検出処理（図４）が判定手段に相当している。

ところで、エッジ検出回路１９は、例えば図８のように構成することができる。
即ち、エッジ検出回路１９は、クロック端子（ＣＫ）に立ち上がりエッジが入力されるとセット状態になって出力（Ｑ）がハイになるフリップフロップ１９ａと、送信要求信号線ＴｘＥＮがローの場合にオンして（導通状態になって）受信信号線ＲｘＤをフリップフロップ１９ａのクロック端子に接続させるスイッチ１９ｂと、送信要求信号線ＴｘＥＮに立ち下がりエッジが生じるとパルス信号を出力するワンショット回路１９ｃと、そのワンショット回路１９ｃからのパルス信号とＣＰＵ１５からのリセット信号との論理和信号を、フリップフロップ１９ａのリセット端子（Ｒ）に出力するオア回路１９ｄとを備えている。尚、ワンショット回路１９ｃが出力するパルス信号の時間幅は、フリップフロップ１９ａをリセットするのに必要最小限で、トランシーバ１３内の遅延時間ｔｄよりは短い時間に設定されている。また、フリップフロップ１９ａのクロック端子とスイッチ１９ｂとの間の信号ラインは、図示しない抵抗によりグランド電位にプルダウンされている。

このようなエッジ検出回路１９では、送信要求信号線ＴｘＥＮがハイからローになると、スイッチ１９ｂがオンして、フリップフロップ１９ａのクロック端子に受信信号線ＲｘＤの電圧が入力されると共に、フリップフロップ１９ａがワンショット回路１９ｃによりリセットされる。

そして、その後、送信要求信号線ＴｘＥＮがローになっている間（即ち、スイッチ１９ｂがオンしている間）に、受信信号線ＲｘＤに立ち上がりエッジが生じたならば、フリップフロップ１９ａの出力がハイになる。そして、フリップフロップ１９ａの出力がハイになることが、「監視結果データ＝“１”」に相当する。

よって、ＣＰＵ１５は、図４のＳ１２０では、監視結果データとして、フリップフロップ１９ａの出力を読み込み、その出力がハイならば、エッジ検出回路１９が立ち上がりエッジを検出したと判定することとなる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

例えば、前述した実施形態のＥＣＵの構成は、通信システムを成す複数のＥＣＵのうちの一部にだけ適用しても良い。
また、本発明は、ＦｌｅｘＲａｙ以外や車両用以外の通信システムにも適用可能である。例えば、通信コントローラ１７が出力する送信要求信号は、ハイアクティブの信号であっても良い。

本実施形態の通信システムの構成を表す構成図である。 マイコンとトランシーバの構成を表す構成図である。 正常時の送受信動作を説明するタイムチャートである。 ＣＰＵが実行する異常検出処理を表すフローチャートである。 送信信号線ＴｘＤが断線した場合の動作を説明するタイムチャートである。 送信要求信号線ＴｘＥＮが断線した場合の動作を説明する第１のタイムチャートである。 送信要求信号線ＴｘＥＮが断線した場合の動作を説明する第２のタイムチャートである。 エッジ検出回路の構成を表す構成図である。

符号の説明

１，２…ＥＣＵ、１０…通信線、ＢＰ…プラス側線、ＢＭ…マイナス側線、１１…マイコン、１３…トランシーバ、１５…ＣＰＵ、１７…通信コントローラ、１９…エッジ検出回路、２１…送信回路、２３…受信回路、２５，２７…抵抗、ＲｘＤ…受信信号線、ＴｘＤ…送信信号線、ＴｘＥＮ…送信要求信号線

Claims (6)

1. 他の装置と通信線を介して通信する通信装置であって、
   送信信号線と受信信号線を介して互いに接続された通信コントローラとトランシーバを備えると共に、
   前記トランシーバは、当該通信装置の送信期間において、前記通信コントローラから前記送信信号線を介して入力される送信信号を前記通信線に送出する送信回路と、前記通信線上の信号を受信し、その受信した受信信号を前記受信信号線を介して前記通信コントローラへ出力する受信回路とを備えており、
   更に、当該通信装置は、当該通信装置の送信期間において前記受信信号線に電圧レベルの変化であるエッジが発生したか否かを確認し、エッジが発生していなければ送信異常と判定する送信異常検出手段を備え、
   前記通信コントローラと前記トランシーバとの間には、前記通信コントローラから前記トランシーバへ、ハイとローの一方である特定レベルの送信要求信号を出力するための送信要求信号線が配設されており、
   前記通信コントローラは、当該通信装置の送信期間において、前記送信要求信号線へ前記特定レベルの送信要求信号を出力するようになっていると共に、
   前記トランシーバの送信回路は、前記送信要求信号線の電圧レベルが前記特定レベルになっている場合に、前記通信コントローラから前記送信信号線を介して入力される送信信号を前記通信線に送出するようになっており、
   更に、前記送信要求信号線は、前記トランシーバにおいて、ハイの電位とローの電位のうち、前記特定レベルとは異なる方の電位に抵抗を介して接続されており、
   前記送信異常検出手段は、
   前記送信要求信号線に接続され、その送信要求信号線の電圧レベルが前記特定レベルになっている場合に、前記受信信号線にエッジが発生したか否かを監視して、その監視結果を記憶する検出回路と、
   前記通信コントローラが前記送信要求信号線への前記送信要求信号の出力を止めた後で、前記検出回路の監視結果を参照し、該検出回路によりエッジが検出されていなければ送信異常と判定する判定手段とを備えていること、
   を特徴とする通信装置。
2. 請求項１に記載の通信装置において、
   前記トランシーバの受信回路が信号を受信しない無通信期間において、該受信回路は前記受信信号線の電圧レベルをハイにするようになっており、
   前記送信異常検出手段は、前記エッジとして、ローからハイへの立ち上がりエッジが発生したか否かを確認するようになっていること、
   を特徴とする通信装置。
3. 請求項１に記載の通信装置において、
   前記トランシーバの受信回路が信号を受信しない無通信期間において、該受信回路は前記受信信号線の電圧レベルをローにするようになっており、
   前記送信異常検出手段は、前記エッジとして、ハイからローへの立ち下がりエッジが発生したか否かを確認するようになっていること、
   を特徴とする通信装置。
4. 請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の通信装置において、
   前記通信コントローラは、当該通信装置に備えられたマイコンのＣＰＵにより送信対象のデータが与えられ、そのデータを表す送信信号を前記送信信号線へ出力するようになっており、
   前記送信異常検出手段は、前記マイコン内に設けられていること、
   を特徴とする通信装置。
5. 請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の通信装置において、
   前記送信異常検出手段は、前記通信コントローラとは独立して設けられていること、
   を特徴とする通信装置。
6. 通信線を介して接続された複数のノードが通信する通信システムであって、
   前記ノードの少なくとも１つとして、請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の通信装置を備えていること、
   を特徴とする通信システム。

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