JP5223421B2 - 通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、伝送路で発生するリンギングを抑制するための終端部を備えた通信装置に関する。

伝送路を介して装置間で通信を行う通信システムでは、装置間及び伝送路のインピーダンス不整合に起因して、信号がハイからロー又はローからハイに遷移する信号遷移時に伝送路上にリンギングが発生することがある。例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）及びＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）のような通信システムでのバスオフ時に送信側の装置において伝送路上に発生したリンギングは、受信側装置において受信信号として受け取られ、場合により誤作動を引き起こすことが考えられる。なお、ＣＡＮ及びＦｌｅｘＲａｙは、いずれも多重通信方式を採用するが、ＦｌｅｘＲａｙは、タイムトリガプロトコルが規定された時分割多重通信方式を採用する点でＣＡＮとは異なる。

このような問題を回避するため、従来から、終端回路を受信側又は送信側の装置に設けることが知られている（例えば、特許第３８２１９８２号参照）。終端回路は、受信側装置ではデータを受信する入力部の近くに、また、送信側装置ではデータを送信する出力部の近くに夫々配置され、伝送線路と接地との間に並列に挿入される。

また、リンギングが発生する期間に規定値（例えば、データレートが５Ｍｂｐｓの場合で２４４ｎｓ又はデータレートが２．５Ｍｂｐｓの場合で４００ｎｓ。）を設け、その期間を通信の未使用領域として扱う方法が知られている。
特許第３８２１９８２号公報

しかし、終端回路による方法では、リンギングの発生が問題とならない通常動作時に、終端回路の影響によりデータ信号の立ち上がり及び立ち下がりがなまるという問題がある。また、リンギングが発生する期間を通信の未使用領域として扱う方法では、通信の未使用領域が存在することによる通信効率の低下、規定値が厳しいことによる配索自由度の制約、及び正常な通信のウェイクアップのための追加の対策の必要性等の問題がある。

本発明は、上記問題を鑑み、通信性能を維持しながら信号遷移時に伝送路上で発生するリンギングを低減可能な通信装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の通信装置は、伝送路を介して他の装置と通信する通信装置であって、
前記伝送路で発生するリンギングを抑制する終端部と、
前記他の装置との通信の終了を検出する通信終了検出部と、
前記通信終了検出部が通信の終了を検出すると、通信の終了時点から所定時間の間、前記終端部を前記伝送路に接続する終端駆動部とを有する。

これにより、通信性能を維持しながら信号遷移時に伝送路上で発生するリンギングを低減可能な通信装置を提供することが可能となる。信号遷移時、即ち、通信の終了時点から、リンギングが発生する所定時間の間だけ、伝送路で発生するリンギングを抑制する終端部を挿入することにより、通常動作時に通信波形を鈍らせることはない。また、リンギングが発生する期間を通信の未使用領域として扱う必要がないので、通信効率の低下、配索自由度の制約、及び追加の対策必要性等の問題も生じない。

一実施形態として、本発明の通信装置では、前記伝送路は差動信号伝送路であって、第１の信号を伝送する第１の伝送路と、該第１の信号に対して位相が反転している第２の信号を伝送する第２の伝送路とを有し、前記終端部は、前記終端駆動部によって、前記第１の伝送路と前記第２の伝送路との間に接続される。

これにより、夫々の伝送路に終端部を設けた場合に比べて部品定数が少なくなるので、コスト削減及びスペース確保が達成され得る。

また、一実施形態として、本発明の通信装置では、前記通信終了検出部は、前記他の装置へのデータ送信が可能であることを示す送信イネーブル信号を前記所定時間だけ遅延させる遅延手段と、前記遅延手段によって前記所定時間だけ遅延した前記送信イネーブル信号を反転させる反転手段と、前記遅延手段及び前記反転手段によって遅延及び反転をされた前記送信イネーブル信号と、元の送信イネーブル信号との論理積を演算する論理演算手段とを有する。

他の実施形態として、本発明の通信装置では、前記通信終了検出部に代えて、前記他の装置へ送信されるデータ信号のハイ及びローの切り替えを検出する信号切替検出部を有することができる。前記信号切替検出部は、前記他の装置へのデータ送信が可能であることを示す送信イネーブル信号と、前記他の装置へ送信される前記データ信号との論理積を演算する論理演算手段を有する。このとき、前記終端駆動部は、前記信号切替検出部が前記データ信号のローからハイへの切り替えを検出すると、前記終端部を前記伝送路に接続する。

これにより、通信終了時に限らず、例えばＣＡＮシステムのドミナントからレセッシブへの移行時のようなデータ通信中の信号遷移時にも、終端部を挿入して、伝送路で発生するリンギングを抑制することが可能となる。

この実施形態で、当該通信装置が、前記他の装置との通信開始時に、当該通信装置を識別するための識別データを前記他の装置へ送信する場合は、好ましくは、前記送信イネーブル信号は、前記識別データが送信された後、実際に前記他の装置へのデータ送信が可能となったことを示す。

これにより、アービトレーションが実施される通信システムにおいて、識別データが送信される期間は終端部が挿入されないので、アービトレーションが妨げられることはない。

いずれの実施形態においても、本発明の通信装置では、前記終端部は抵抗及びコンデンサの直列回路によって構成され得る。あるいは、前記終端部は、前記第１の伝送路と前記第２の伝送路を直結するよう構成されても良い。

本発明により、通信性能を維持しながら信号遷移時に伝送路上で発生するリンギングを低減可能な通信装置を提供することが可能となる。

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、本発明による通信装置１０が伝送路１２を介して他の装置１４に接続されているところの通信伝送システムを表す。通信装置１０は、伝送路１２を介して他の装置１４へデータ信号を送信する送信機１１０と、伝送路でのリンギング発生を抑制するリンギング抑制部１２０とを有する。リンギング抑制部１２０は、送信機１１０から送信されるデータ信号が出力される通信装置１０の出力部近くで伝送路１２へ接続されている。

次に、本発明による通信装置１０によって、伝送路上で発生するリンギングがどのように抑制され得るかを、具体的な実施例を挙げて説明する。

図２は、本実施例によるリンギング抑制部１２０_１の構成の一例を表すブロック図である。リンギング抑制部１２０_１は、伝送路１２_１で発生するリンギングを抑制する終端部２０と、他の装置（図１の装置１４）との通信の終了を検出する通信終了検出部２２と、通信終了検出部２２が通信の終了を検出すると、通信の終了時点から所定時間の間、終端部２０を伝送路１２_１に接続する終端駆動部２４とを有する。

図２に示される例では、伝送路１２_１は差動信号伝送路であって、第１の信号を伝送する第１の伝送路ＢＰと、第１の信号に対して位相が反転している第２の信号を伝送する第２の伝送路ＢＭとを有する。終端部２０は、終端駆動部２４によって第１の伝送路ＢＰと第２の伝送路ＢＭとの間に接続されるよう構成される。

通信終了検出部２２は、他の装置へのデータ送信が可能であることを示す送信イネーブル信号ＴｘＥＮを所定時間だけ遅延させる遅延部２１０と、遅延部２１０によって所定時間だけ遅延した送信イネーブル信号ｄＥＮを反転させる反転部２２０と、遅延部２１０及び反転部２２０によって遅延及び反転をされた送信イネーブル信号ｉｎｖＥＮと元の送信イネーブル信号ＴｘＥＮとの論理積を演算する論理演算部２３０とを有する。

図３は、通信終了検出部２２の各部の信号に関するタイミング図である。送信イネーブル信号ＴｘＥＮは送信機１１０から出力され、送信機１１０がデータ送信を行うことが可能であることを示す。送信機１１０によって通信装置１０から伝送路１２_１を介して他の装置１４へデータ信号が送信されている間、送信イネーブル信号ＴｘＥＮはロー（即ち、“０”）である。信号ｄＥＮは、遅延部２１０によって所定時間ｔだけ遅延した送信イネーブル信号である。信号ｉｎｖＥＮは、遅延部２１０及び反転部２２０によって遅延及び反転をされた送信イネーブル信号である。信号Ｏｕｔは、遅延及び反転をされた送信イネーブル信号ｉｎｖＥＮと元の送信イネーブル信号ＴｘＥＮとの論理積を表す信号であり、通信終了検出部２２から検出結果として出力される。

バスオフ期間の開始時、即ち、送信機１１０がデータ送信を終了する時点で、送信イネーブル信号ＴｘＥＮはローからハイ（即ち、“１”）に遷移する。このとき、遅延及び反転をされた送信イネーブル信号ｉｎｖＥＮはハイのままである。その後、所定時間ｔが経過した後、信号ｉｎｖＥＮはハイからローに遷移する。従って、バスオフ期間の開始時から所定時間ｔが経過するまでの間は、信号Ｏｕｔはハイとなる。

終端駆動部２４は、この信号Ｏｕｔに応答して、バスオフ期間の開始時（即ち、他の装置との通信の終了時点）から所定時間ｔの間、終端部２０を伝送路１２_１に接続することができる。

なお、本実施例で、所定時間ｔは、バスオフ時にリンギングが発生する期間であり、最悪の場合を想定して実験によって決定される。例えば、伝送レートが５００ｋｂｐｓのＣＡＮの場合では、一般に、リンギング発生期間は約６００ｎｓｅｃ程度である。

図４は、図２に表されたリンギング抑制部１２０_１を構成する回路の一例を表す。終端部２０は、抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１の直列回路を有する。終端駆動部２４は、ｎｐｎトランジスタＴｒ及びリレースイッチＳＷを有する。トランジスタＴｒは、そのコレクタをスイッチＳＷを介して直流電源ＶＤＤ（例えば、５Ｖ。）に接続され、そのエミッタを接地へ接続され、そのベースを論理演算部２３０の出力へ接続されている。遅延部２１０は、送信イネーブル信号の入力部と反転部２２０との間に直列に接続された抵抗Ｒ２と、反転部２２０の入力と接地との間に並列に接続されたコンデンサＣ２とを有する。反転部２２０は、信号を反転させることが可能なインバータを有する。論理演算部２３０は、入力された２つの信号の論理積を出力するＡＮＤ回路を有する。

送信イネーブル信号ＴｘＥＮは、遅延部２１０及び論理演算部２３０の夫々へ入力される。遅延部２１０は、抵抗Ｒ２及びコンデンサＣ２によって構成される遅延回路であり、抵抗Ｒ２及びコンデンサＣ２の定数によって決まる時定数に従って送信イネーブル信号を遅延させる。次いで、反転部２２０は、遅延部２１０によって遅延された送信イネーブル信号を反転させる。論理演算部２３０は、遅延部２１０及び反転部２２０によって遅延及び反転をされた送信イネーブル信号と、元の送信イネーブル信号ＴｘＥＮとの論理積を出力する。

論理演算部２３０の出力は、終端駆動部２４のトランジスタＴｒのベースに入力される。本実施例で、論理演算部２３０は、図３に示されるように、他の装置との通信の終了時点から所定時間ｔが経過するまでの間は信号Ｏｕｔ＝“１”を出力する。従って、この間は、トランジスタＴｒはオンされる。トランジスタＴｒがオンすると、リレースイッチＳＷがオンし、終端部２０が第１の伝送路ＢＰと第２の伝送路ＢＭとの間に挿入される。これにより、信号遷移時、本実施例では通信の終了時点から所定時間ｔの間に伝送路上に発生するリンギングを抑制することが可能となる。終端部２０は、リンギングの発生を抑制したい期間にしか挿入されないので、通常動作時に通信波形を鈍らせることはない。

また、このように、リンギングの発生を防ぐためにハードウェア構成を用いることで、リンギングが発生する期間を通信の未使用領域として扱う必要がないので、通信効率の低下、配索自由度の制約、及び追加の対策必要性等の問題も生じない。

次に、具体的にＣＡＮを例として、例えば、データ通信中のドミナントからレセッシブへの移行時に、リンギング発生を抑制するための終端部を伝送路に接続する実施例を説明する。

図５は、本実施例によるリンギング抑制部１２０_２の構成の一例を表すブロック図である。ＣＡＮシステムで使用される伝送路１２_２は差動信号伝送路であって、第１の信号を伝送する第１の伝送路ＣＡＮ＿Ｈと、第１の信号に対して位相が反転している第２の信号を伝送する第２の伝送路ＣＡＮ＿Ｌとを有する。リンギング抑制部１２０_２は、実施例１によるリンギング回路１２０_１と同様に終端部２０及び終端駆動部２４を有するが、通信終了検出部２２に代えて、他の装置（図１の装置１４）へ送信されるデータ信号ＴｘＤのハイ及びローの切り替えを検出する信号切替検出部２６を有する。終端駆動部２４は、信号切替検出部２６がデータ信号のローからハイへの切り替えを検出すると、終端部２０を第１の伝送路ＣＡＮ＿Ｈと第２の伝送路ＣＡＮ＿Ｌとの間に接続する。信号切替検出部２６は、他の装置へのデータ送信が可能であることを示す送信イネーブル信号ＤＴｘＥＮと、他の装置へ送信されるデータ信号ＴｘＤとの論理積を演算する論理演算部２４０を有する。

図６は、信号切替検出部２６に入力される送信イネーブル信号ＤＴｘＥＮ及びデータ信号ＴｘＤと、出力信号Ｏｕｔとに関するタイミング図である。送信イネーブル信号ＤＴｘＥＮは送信機１１０（図１）から出力され、送信機１１０がデータ送信を行うことが可能であることを示す。送信イネーブル信号ＤＴｘＥＮは、アービトレーションの実施を妨げないよう、送信機１１０が自装置を識別する識別データＩＤを送信した後、他の装置へ実データを送信するタイミングでローからハイに遷移する。そして、データ送信終了後に、再びローとなる。データ信号ＴｘＤは送信機１１０から出力され、他の装置へ送信されるデータを“０”（ロー）及び“１”（ハイ）の２進数で示す。信号Ｏｕｔは、送信イネーブル信号ＤＴｘＥＮとデータ信号ＴｘＤとの論理積を表す信号であり、信号切替検出部２６から検出結果として出力される。

通信開始時に、送信機１１０は、アービトレーションのために自装置の識別データＩＤを送信する。その後、適切にアービトレーションが完了すると、送信機１１０は、実データを他の装置へ送信する。このとき、送信イネーブル信号ＤＴｘＥＮはローからハイに遷移する。従って、データ送信が終了するまでの間、信号Ｏｕｔは、送信データＴｘＤ＝“１”のときはハイとなり、送信データＴｘＤ＝“０”のときはローとなる。

終端駆動部２４は、この信号Ｏｕｔに応答して、送信データＴｘＤ＝“１”のときに終端部２０を伝送路１２_２に接続することができる。

なお、ＣＡＮフレームのＡＣＫフィールドに対応する送信データＴｘＤの最後の部分は、実際には、データ受信確認のために他の装置から送信される信号である。しかし、この期間についても実際には受信側である通信装置１０において終端部２０を用いてリンギングの抑制を行う。これは、ＡＣＫ信号が複数の装置から送信される可能性があることによる。即ち、ＡＣＫ信号の送信時について、そのＡＣＫ信号を送信する各装置でリンギングの抑制を行うようにした場合には、１度に複数の終端部が伝送路へ接続されることとなり、バス容量が増大してしまうからである。

図７は、図５に表されたリンギング抑制部１２０_２を構成する回路の一例を表す。終端部２０は、抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１の直列回路を有する。終端駆動部２４は、ｎｐｎトランジスタＴｒ及びリレースイッチＳＷを有する。トランジスタＴｒは、そのコレクタをスイッチＳＷを介して直流電源ＶＤＤ（例えば、５Ｖ。）に接続され、そのエミッタを接地へ接続され、そのベースを論理演算部２４０の出力へ接続されている。論理演算部２４０は、入力された２つの信号の論理積を出力するＡＮＤ回路を有する。

送信イネーブル信号ＤＴｘＥＮは、論理演算部２４０の一方の入力端子へ入力される。データ信号ＴｘＤは、論理演算部２４０の他方の入力端子へ入力される。論理演算部２４０は、送信イネーブル信号ＤＴｘＥＮと送信データＴｘＤとの論理積を出力する。

論理演算部２４０の出力は、終端駆動部２４のトランジスタＴｒのベースに入力される。本実施例で、論理演算部２３０は、図６に示されるように、データ送信が終了するまでの間、送信データＴｘＤ＝“１”のときに信号Ｏｕｔ＝“１”を出力する。従って、トランジスタＴｒは、送信データＴｘＤ＝“１”のときにオンされる。トランジスタＴｒがオンすると、リレースイッチＳＷがオンし、終端部２０が第１の伝送路ＣＡＮ＿Ｈと第２の伝送路ＣＡＮ＿Ｌとの間に挿入される。これにより、信号遷移時、本実施例では送信データ信号がローからハイへと切り替わる場合に伝送路上に発生するリンギングを抑制することが可能となる。終端部２０は、リンギングの発生を抑制したい期間にしか挿入されないので、それ以外の期間（例えば、アービトレーションが実施される期間。）に通信波形を鈍らせることはない。

また、実施例１と同様に、リンギングの発生を防ぐためにハードウェア構成を用いることで、リンギングが発生する期間を通信の未使用領域として扱う必要がないので、通信効率の低下、配索自由度の制約、及び追加の対策必要性等の問題も生じない。

［変形例］
ここで、上述の実施例に対する幾つかの変形例について説明する。

第１の変形例では、終端部は、抵抗及びコンデンサの直列回路に代えて、第１の伝送路と第２の伝送路を直結するよう構成されても良い。夫々の伝送路で発生するリンギングが対称的である場合、即ち、同振幅で逆位相である場合は、２本の伝送路を直結することでリンギングを打ち消し合う効果が期待される。

第２の変形例では、終端部は、２本の差動信号伝送路の間に挿入されることに代えて、夫々の伝送路と接地との間に接続されても良い。この場合、終端部は伝送路ごとに１つずつ用意されなければならないので、上記実施例に比べてコスト及びスペースにおいて不利であるが、一方の伝送路の影響が直接に他方の伝送路へ及ばない点で有利である。

第３の変形例では、終端駆動部で用いられるスイッチは、リレースイッチに代えて、トランジスタ又はＦＥＴ等の他のスイッチング素子であっても良い。リンギング抑制が必要とされる状況に応じて、適切なスイッチング素子を選択することが好ましい。

以上、発明を実施するための最良の形態について説明を行ったが、本発明は、この最良の形態で述べた実施の形態に限定されるものではない。本発明の主旨を損なわない範囲で変更することが可能である。

例えば、本発明の実施形態は、実施例２では具体的にＣＡＮに関して説明されたが、ＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）等の他の通信システムにも適用可能である。

本発明による通信装置が伝送路を介して他の装置に接続されているところの通信伝送システムを表す。 実施例１によるリンギング抑制部の構成の一例を表すブロック図である。 図２に表される通信終了検出部の各部の信号に関するタイミング図である。 図２に表されるリンギング抑制部を構成する回路の一例を表す。 実施例２によるリンギング抑制部の構成の一例を表すブロック図である。 図５に表される信号切替検出部の入力信号及び出力信号に関するタイミング図である。 図５に表されるリンギング抑制部を構成する回路の一例を表す。

符号の説明

１０ 通信装置
１２ 伝送路
１１０ 送信機
１２０ リンギング抑制部
２０ 終端部
２２ 通信終了検出部
２４ 終端駆動部
２６ 信号切替検出部
２１０ 遅延部
２２０ 反転部
２３０，２４０ 論理演算部

Claims (5)

1. 伝送路を介して他の装置と通信する通信装置であって、
   前記伝送路で発生するリンギングを抑制する終端部と、
   前記他の装置との通信の終了を検出する通信終了検出部と、
   前記通信終了検出部が通信の終了を検出すると、通信の終了時点から所定時間の間、前記終端部を前記伝送路に接続する終端駆動部とを有し、
   前記通信終了検出部は、
   前記他の装置へのデータ送信が可能であることを示す送信イネーブル信号を前記所定時間だけ遅延させる遅延手段と、
   前記遅延手段によって前記所定時間だけ遅延した前記送信イネーブル信号を反転させる反転手段と、
   前記遅延手段及び前記反転手段によって遅延及び反転をされた前記送信イネーブル信号と、元の送信イネーブル信号との論理積を演算する論理演算手段と
   を有し、
   前記送信イネーブル信号は、前記他の装置へデータ送信されている場合には、ローであり、
   前記終端駆動部は、前記論理演算手段からの出力信号がハイである前記所定時間の間、前記終端部を前記伝送路に接続する、通信装置。
2. 前記伝送路は差動信号伝送路であって、第１の信号を伝送する第１の伝送路と、該第１の信号に対して位相が反転している第２の信号を伝送する第２の伝送路とを有し、
   前記終端部は、前記終端駆動部によって、前記第１の伝送路と前記第２の伝送路との間に接続される、請求項１記載の通信装置。
3. 伝送路を介して他の装置と通信する通信装置であって、
   前記伝送路で発生するリンギングを抑制する終端部と、
   前記他の装置へ送信されるデータ信号のハイ及びローの切り替えを検出する信号切替検出部と、
   前記信号切替検出部が前記データ信号のローからハイへの切り替えを検出すると、前記終端部を前記伝送路に接続する終端駆動部と
   を有し、
   前記信号切替検出部は、前記他の装置へのデータ送信が可能であることを示す送信イネーブル信号と、前記他の装置へ送信される前記データ信号との論理積を演算し、
   前記終端駆動部は、前記論理積がハイである間、前記終端部を前記伝送路に接続する論理演算手段を有する、通信装置。
4. 当該通信装置が、前記他の装置との通信開始時に、当該通信装置を識別するための識別データを前記他の装置へ送信する場合に、
   前記送信イネーブル信号は、前記識別データが送信された後、実際に前記他の装置へのデータ送信が可能となったことを示す、請求項３記載の通信装置。
5. 前記終端部は、抵抗及びコンデンサの直列回路である、請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の通信装置。

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