JP5083069B2 - 通信装置の送信異常検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、通信線を介して他の通信装置との間でデータ通信を行う通信装置において、通信線への送信異常を検出する送信異常検出装置に関する。

従来、通信線を介して他の通信装置との間でデータ通信を行う通信装置には、通信線へデータフレームを送出した際、その送出毎に、通信線に流れたデータフレームと送出したデータフレームとを比較し、所望のデータフレームが通信線へ送出されたか否かを判断する異常検出機能を備えたものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。

しかし、この種の通信装置では、データ送信時に、通信線に流れるデータを受信し、その受信データと送信データとを比較することにより、送信異常を判定することから、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network） のように、比較的低速な通信においては、送信１ｂｉｔごとに受信確認を行い、送信異常を検出することは可能であるが、例えば、ＦｌｅｘＲａｙ（Daimler Chrysler AG の登録商標）のような高速な通信においては、１ｂｉｔ当たりの送信時間が短いことから、送信データの受信確認をリアルタイムで行うことができず、上記異常検出機能を実現することが難しいという問題がある。

一方、通信線に複数の通信装置が接続され、各通信装置に送信期間が割り当てられる通信システムにおいては、各通信装置に、他の通信装置の送信期間中に通信線に流れるデータを監視する監視機能を持たせることが提案されている（例えば、特許文献２等参照）。

そして、この提案の通信システムでは、各通信装置が、監視中にデータの異常を検出すると、そのデータを送信した通信装置に対し、送信データの異常を通知する。
このため、この提案の通信システムによれば、各通信装置に、自己の送信異常を検出する異常検出機能を持たせることなく、各通信装置が、送信異常を検知して、送信データを再送信することができるようになり、送信異常によって不具合が生じるのを抑制できる。
特開２００６−１９７０１８号公報 特開２００８−２２０７１号公報

上記のように、通信装置が他の通信装置の送信データを監視し、データ異常時には、そのデータを送信してきた他の通信装置に異常を通知するようにすれば、通信装置に、自己の送信異常を検出する異常検出機能を持たせる必要がないので、高速な通信システムでも、送信異常が発生した通信装置から送信データを再送信させることができる。

しかし、送信異常が発生した通信装置は、データ送信を完了して、他の通信装置が送信データの異常を検出してその旨を通知してくるまで、自己の送信異常を検知することができないことから、データを送信してから、そのデータを再送信するまでの遅延時間が長くなるという問題があった。

また、通信装置が、他の通信装置からの送信異常の通知を受信できなかった場合には、データを再送信することができず、送信異常によって不具合が生じるのを防止できないという問題もある。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、通信線を介して他の通信装置との間でデータ通信を行う通信装置において、通信速度に影響されることなく、送信異常を速やかに検出することのできる送信異常検出装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の通信装置の送信異常検出装置においては、通信制御手段からトランシーバへの送信データの伝送経路を流れる信号（つまり送信信号）を積分する第１積分手段と、トランシーバから通信制御手段への受信データの伝送経路を流れる信号（つまり受信信号）を積分する第２積分手段とが備えられており、判定手段が、これら各積分手段の積分値を比較し、両積分値の差が判定値よりも大きいときに、送信異常が発生したと判断する。

従って、本発明の送信異常検出装置によれば、送信データと受信データとをビット単位で比較することなく、通信装置側で、自己の送信異常を検出できることになり、データの送信速度が高く、送信データの受信確認をリアルタイムで行うことができない高速な通信システムであっても、適用することができる。

また、本発明の送信異常検出装置によれば、他の通信装置からの送信異常の通知を待つことなく、送信異常が発生した通信装置側で、送信異常を検出することができることから、通信装置にて送信異常が発生したときには、その旨を速やかに検出することができる。

よって、通信装置は、送信異常が発生した際、送信データの再送信等、送信異常発生時に実行すべき処理を、応答遅れなく実行することができるようになり、送信異常によって生じる不具合を速やかに抑制することができる。

次に、請求項２に記載の送信異常検出装置においては、判定手段が、通信制御手段からトランシーバに入力される送信許可信号がアクティブであるときに、各積分手段を動作させ、その後、送信許可信号が非アクティブになると、各積分手段から積分値を取得して送信異常を判定する。

このため、請求項２に記載の送信異常検出装置によれば、通信制御手段からトランシーバへ出力される送信許可信号がアクティブとなり、トランシーバが通信制御手段から入力される送信データを通信線に出力する送信期間毎（換言すれば送信フレーム毎）に、各積分手段が、送信データ及び受信データに対応した各信号を積分することになり、判定手段は、送信異常の判定を、通信装置からの送信フレーム単位で正確に行うことができるようになる。

ところで、通信制御手段からトランシーバに送信データが入力されてから、トランシーバから通信線に送信データが出力され、そのデータがトランシーバにて受信データとして取得されて、通信制御手段へと出力されるまでには、トランシーバ固有の時間（遅延時間）がかかる。

そして、この遅延時間が長い場合、請求項２に記載の装置において、各積分手段を同じタイミングで起動するようにすると、各積分手段で得られる積分値に誤差が生じ、送信異常が誤判定されることも考えられる。

そこで、請求項２に記載の送信異常検出装置においては、判定手段を、請求項３に記載のように構成するとよい。
すなわち、請求項３に記載の送信異常検出装置において、判定手段は、トランシーバに送信データが入力されてから、その送信データに対応した受信データがトランシーバから出力されるまでの遅延時間分だけ、第２積分手段を動作させて積分値を取り込むまでの積分期間を、第１積分手段よりも遅延させる。

この結果、請求項３に記載の送信異常検出装置によれば、通信装置から通信線へ送信データが正常に出力されていれば、送信異常の判定に用いられる２つの積分値は必ず一致することになり、トランシーバで生じる遅延時間が長くなっても、判定手段にて送信異常が誤判定されることはない。

一方、請求項２又は請求項３に記載の送信異常検出装置において、判定手段は、通信制御手段からトランシーバへ出力される送信許可信号がアクティブであるときに、各積分手段を動作させて、各積分手段による積分値の差から異常を判断するが、通信制御手段側で異常が生じた際には、送信許可信号がアクティブであるにもかかわらず、通信制御手段からトランシーバへ送信データが出力されないことが考えられる。そして、この場合、各積分手段による積分値は０になることから、各積分手段による積分値の差から送信異常を検出することはできない。

そこで、請求項２又は請求項３に記載の送信異常検出装置においては、請求項４に記載のように、判定手段を、第１積分手段による積分値が予め設定されたしきい値以下であるときにも送信異常が発生したと判断するよう構成するとよい。

つまり、このようにすれば、送信許可信号がアクティブであるときに、第１積分手段により得られる送信データの積分値がしきい値（例えば０）以下であれば、送信異常が発生していると判断することになるので、通信制御手段側で異常が生じ、各積分手段による積分値に差が生じないような場合であっても、通信装置からの送信異常を確実に検出することができるようになる。

次に、請求項５に記載の送信異常検出装置においては、判定手段が、送信異常を検出した際、通信制御手段に送信異常を通知する。
従って、通信制御手段は、送信データの再送信等、送信異常の発生に伴う不具合を抑制するための制御処理を実行できることになり、通信装置（延いては、通信装置を備えた通信システム）の信頼性を向上することができる。

以下に本発明の一実施形態について説明する。
図１は本発明が適用された実施形態の通信装置の構成を表すブロック図である。
本実施形態の通信装置は、例えば、自動車に搭載される各種電子制御装置（ＥＣＵ２）に組み込まれ、車両内部に配線された通信線４を介して、他のＥＣＵ（詳しくは他のＥＣＵに組み込まれた通信装置）との間でデータ通信を行うためのものであり、ＥＣＵ２内のマイクロコンピュータ（以下、単にマイコンという）１０に組み込まれた通信制御用のコントローラ１２と、通信線４に接続されたトランシーバ１４とから構成されている。

ここで、コントローラ１２は、マイコン１０からの指令に従い、送信データをトランシーバ１４に出力し、トランシーバ１４から入力される受信データをマイコン１０内に取り込むものである。

また、トランシーバ１４は、コントローラ１２から入力された送信データＴｘＤを通信線４に出力し、通信線４に流れる信号を受信データＲｘＤとして取り込み、コントローラに出力するものである。

また、コントローラ１２とトランシーバ１４との間には、送信データＴｘＤ及び受信データＲｘＤを入出力するための２本の伝送経路（信号線）に加えて、送信許可信号としての送信イネーブル信号ＴｘＥＮをトランシーバ１４に入力するための伝送経路（信号線）が設けられている。

そして、トランシーバ１４は、送信イネーブル信号ＴｘＥＮがアクティブになると、コントローラ１２から入力される送信データを通信線４に出力し、送信イネーブル信号ＴｘＥＮが非アクティブになると、通信線４への送信データＴｘＤの出力を停止する。

なお、コントローラ１２及びトランシーバ１４には、本発明が適用される通信システムで採用される所定の通信プロトコルでデータ通信を行うものを使用すればよく、その構成は従来より周知であるため、ここではこれらの詳細な回路構成については説明を省略する。

次に、ＥＣＵ２には、トランシーバ１４から通信線４への送信データＴｘＤの送信異常を検出するための送信異常検出回路２０が設けられている。
この送信異常検出回路２０は、コントローラ１２からトランシーバ１４への送信データＴｘＤの入力経路に接続され、この経路を流れる信号を積分する第１積分回路２２と、トランシーバ１４からコントローラ１２への受信データＲｘＤの出力経路に接続され、この経路に流れる信号を積分する第２積分回路２４と、これら各積分回路２２、２４により得られた積分値に基づき、送信データＴｘＤの送信異常を判定する判定回路２６とから構成されている。

そして、この判定回路２６は、送信イネーブル信号ＴｘＥＮがアクティブとなって、コントローラ１２がトランシーバ１４を介してデータ送信を実行する送信フレーム毎に、送信異常を判定する。

以下、判定回路２６による送信異常の判定手順を、図２のフローチャートに沿って説明する。
図２に示すように、判定回路２６は、まず、Ｓ１１０（Ｓはステップを表す）にて、送信イネーブル信号ＴｘＥＮがアクティブであるか否かを判断することにより、送信イネーブル信号ＴｘＥＮがアクティブになって、送信データＴｘＤの送信が開始されるのを待つ。

そして、送信イネーブル信号ＴｘＥＮがアクティブになると、Ｓ１２０にて、第１積分回路２２及び第２積分回路２４による送信データＴｘＤ及び受信データＲｘＤの積分動作を開始させ、Ｓ１３０に移行する。

Ｓ１３０では、送信イネーブル信号ＴｘＥＮがアクティブであるか否かを判断することにより、送信データＴｘＤの送信が終了して、送信イネーブル信号ＴｘＥＮが非アクティブになるのを待つ。

そして、送信イネーブル信号ＴｘＥＮが非アクティブになると、Ｓ１４０に移行して、第１積分回路２２及び第２積分回路２４による積分動作を停止させ、続くＳ１５０にて、第１積分回路２２及び第２積分回路２４からそれぞれの積分値（ＴｘＤ積分値、ＲｘＤ積分値）を取得する。

次に、Ｓ１６０では、Ｓ１５０で取得した積分値のうち、第１積分回路２２から取得した送信データＴｘＤの積分値が、予め設定されたしきい値以下（本実施形態では０）であるか否かを判断する。

そして、送信データＴｘＤの積分値がしきい値以下（本実施形態では０）であれば、コントローラ１２若しくはマイコン１０にて何等かの異常が発生し、送信イネーブル信号ＴｘＥＮがアクティブになったにもかかわらず、コントローラ１２から送信データＴｘＤが正常に出力されなかった（つまり、送信異常が発生した）と判断して、Ｓ２００に移行し、送信異常が発生したことをマイコン１０に通知する。

一方、Ｓ１６０にて、送信データＴｘＤの積分値はしきい値以下（本実施形態では０）ではないと判断された場合と判断された場合には、Ｓ１７０に移行して、第１積分回路２２及び第２積分回路２４から取得した積分値（ＴｘＤ積分値、ＲｘＤ積分値）を比較し、Ｓ１８０にて、これら各積分値に差異があるか否か、具体的には、ＴｘＤ積分値とＲｘＤ積分値との差が異常判定値（例えば０）よりも大きいか否かを判断する。

そして、ＴｘＤ積分値とＲｘＤ積分値との差が異常判定値よりも大きい場合には、トランシーバ１４から通信線４へ送信データＴｘＤが正常に出力されなかった（つまり、送信異常が発生した）と判断して、Ｓ２００に移行し、送信異常が発生したことをマイコン１０に通知する。なお、Ｓ２００で送信異常をマイコン１０に通知した後は、再度Ｓ１１０に移行し、送信データＴｘＤの送信が開始されるのを待つ。

また、逆に、Ｓ１８０にて、ＴｘＤ積分値とＲｘＤ積分値との差が異常判定値以下であると判断された場合には、Ｓ１９０にて、データ送信は正常に行われたと判断し、再度Ｓ１１０に移行する。

以上説明したように、本実施形態の送信異常検出回路２０においては、トランシーバ１４に入力される送信イネーブル信号ＴｘＥＮがアクティブであるとき（つまり、データ送信時）、判定回路２６が、第１積分回路２２及び第２積分回路２４を動作させて、トランシーバ１４に入力される送信データＴｘＤ及びトランシーバ１４から出力される受信データＲｘＤの各信号を積分させる。

そして、このように各積分回路２２、２４を動作させると、トランシーバ１４から通信線４への送信が正常に行われたときには、図３（ａ）に示すように、各積分回路２２、２４にて得られるＴｘＤ積分値、ＲｘＤ積分値は一致するが、トランシーバ１４から通信線４への送信に異常（図では送信データＴｘＤのビット化け）が生じたときには、図３（ｂ）に示すように、各積分回路２２、２４にて得られるＴｘＤ積分値、ＲｘＤ積分値は異なる値になる。

そこで、本実施形態では、送信イネーブル信号ＴｘＥＮが非アクティブになると（つまり、データ送信が完了すると）、各積分回路２２、２４から積分値（ＴｘＤ積分値、ＲｘＤ積分値）を取得し、その取得した積分値（ＴｘＤ積分値、ＲｘＤ積分値）に差異があるか否かを判断することにより、送信データＴｘＤの送信異常が発生したか否かを判断する。

このため、本実施形態によれば、送信データＴｘＤと受信データＲｘＤとをビット単位で比較することなく、送信を行うＥＣＵ２側で、自己の送信異常を検出できることになり、送信速度を高くしても、送信異常を正確に判断することができる。

また、送信異常が発生した際には、通信線４に接続された他のＥＣＵ（換言すれば通信装置）からの送信異常の通知を待つことなく、その旨を速やかに検出して、マイコン１０に通知することができることから、マイコン１０は、送信データＴｘＤの再送信や送信異常に伴うフェールセーフ処理を、速やかに実行できる。

また、本実施形態では、判定回路２６は、第１積分回路２２から取得した積分値（ＴｘＤ積分値）がしきい値以下であるときには、第２積分回路２４から取得した積分値（ＲｘＤ積分値）と比較することなく、送信異常が発生したと判断する。

このため、本実施形態の送信異常検出回路２０によれば、通信制御手段としてのコントローラ１２若しくはマイコン１０に異常が生じ、コントローラ１２から送信データＴｘＤが出力されないときにも、送信異常を検出することができる。

なお、本実施形態において、送信異常検出回路２０は、本発明の送信異常検出装置に相当し、第１積分回路２２は、本発明の第１積分手段に相当し、第２積分回路２４は、本発明の第２積分手段に相当し、判定回路２６は、本発明の判定手段に相当する。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に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内にて、種々の態様をとることができる。
例えば、上記実施形態では、判定回路２６は、送信イネーブル信号ＴｘＥＮがアクティブになると、第１積分回路２２及び第２積分回路２４を動作させ、送信イネーブル信号ＴｘＥＮが非アクティブになると、第１積分回路２２及び第２積分回路２４の動作を停止させるものとして説明したが、トランシーバ１４に送信データが入力されてから、その送信データに対応した受信データがトランシーバ１４から出力されるまでには、トランシーバ１４の動作時間分だけ時間（遅延時間）がかかる。

このため、判定回路２６において、第１積分回路２２及び第２積分回路２４の積分動作を開始させる際(Ｓ１２０）、及び、第１積分回路２２及び第２積分回路２４の積分動作を停止させる際（Ｓ１４０）には、図４に示すように、第２積分回路２４の積分開始タイミング及び動作停止タイミングを、第１積分回路２２よりもトランシーバ１４の遅延時間分だけ遅延させるようにしてもよい。

そして、このようにすれば、送信異常が発生していない場合に、トランシーバ１４で生じる遅延時間によって、第１積分回路２２及び第２積分回路２４にて得られる積分値（ＴｘＤ積分値、ＲｘＤ積分値）にずれが生じるのを防止し、このずれによって送信異常が誤判定されるのを防止できる。

また次に、上記実施形態では、車両制御用のＥＣＵが自動車に配線された通信線４を介してデータ通信を行う通信システムについて説明したが、本発明は、こうした自動車用の通信システムに限らず、複数の通信装置が通信線を介してデータ通信を行う通信システムであれば、上記実施形態と同様に適用することができる。

実施形態の通信装置の構成を表すブロック図である。 判定回路による送信異常の判定手順を表すフローチャートである。 送信正常時の積分動作と送信異常時の積分動作とを比較して表す動作説明図である。 判定回路のよる積分動作の変形例を表す説明図である。

符号の説明

２…ＥＣＵ、４…通信線、１０…マイコン、１２…コントローラ、１４…トランシーバ、２０…送信異常検出回路、２２…積分回路、２２…第１積分回路、２４…第２積分回路、２６…判定回路、ＲｘＤ…受信データ、ＴｘＤ…送信データ、ＴｘＥＮ…送信イネーブル信号。

Claims (5)

1. 送信データを通信線へ出力すると共に、該通信線に流れる信号を受信データとして取り込むトランシーバと、該トランシーバを介して前記通信線に接続された他の通信装置との間でデータ通信を行う通信制御手段とを備えた通信装置において、
   当該通信装置から前記通信線への送信異常を検出する送信異常検出装置であって、
   前記通信制御手段から前記トランシーバへの送信データの伝送経路に接続され、該経路を流れる信号を積分する第１積分手段と、
   前記トランシーバから前記通信制御手段への受信データの出力経路に接続され、該経路を流れる信号を積分する第２積分手段と、
   前記各積分手段の積分値を比較し、両積分値の差が異常判定値よりも大きいときに、送信異常が発生したと判断する判定手段と、
   を備えたことを特徴とする通信装置の送信異常検出装置。
2. 前記トランシーバは、前記通信制御手段から入力される送信許可信号がアクティブであるときに、前記送信データを前記通信線へ出力するよう構成されており、
   前記判定手段は、前記送信許可信号がアクティブであるときに前記各積分手段を動作させ、その後、前記送信許可信号が非アクティブになると、前記各積分手段から積分値を取得して、送信異常を判定することを特徴とする請求項１に記載の通信装置の送信異常検出装置。
3. 前記判定手段は、前記トランシーバに送信データが入力されてから該送信データに対応した受信データが前記トランシーバから出力されるまでの遅延時間分だけ、前記第２積分手段を動作させて積分値を取り込むまでの積分期間を、前記第１積分手段よりも遅延させることを特徴とする請求項２に記載の通信装置の送信異常検出装置。
4. 前記判定手段は、前記第１積分手段による積分値が予め設定されたしきい値以下であるときにも、送信異常が発生したと判断することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の通信装置の送信異常検出装置。
5. 前記判定手段は、送信異常が発生したと判断すると、前記通信制御手段に送信異常を通知することを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載の通信装置の送信異常検出装置。

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