JP5510286B2 - 通信システム、ノード - Google Patents
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Description
また、次のような通信方法も提案されている。即ち、マスタからスレーブへの出力データは、一つのOUTフレームで一括して転送し、スレーブからマスタへの入力データは、各スレーブに互いに重複しないように割り当てられた時間帯にINフレームをそれぞれ返送することで、定期的な通信を実現する。これと共に、OUTフレームにてマスタがメッセージ通信要求の有無を確認したい単数または複数のスレーブを指定し、その指定されたスレーブがメッセージ送信要求を示す応答フレームを返送すると、マスタは、応答フレームを返送してきたスレーブに対してメッセージ送信許可フレームを送信することでバス権を渡し、バス権を持ったスレーブがマスタに対してメッセージを送信することにより、スレーブから能動的にデータを送信することを可能としている(例えば、特許文献1参照)。
また、本発明の通信システムでは、識別情報は、第1の識別情報であるか第2の識別情報であるかを、その識別情報の前半部分で判断可能に設定されており、要求ノードは、識別情報の前半部分から第1の識別情報を受信したと判断した場合に、バス調停を利用して識別情報の書き換えを行う衝突ヘッダを、その識別情報の後半部分と衝突するタイミングで送信し、該衝突ヘッダにより書き換えられた識別情報を第2の識別情報と見なして能動通信を実行する。
次に、請求項3に記載の通信システムは、バス調停が行われるバスを介して接続された複数のノードからなり、ノードの一つであるマスタノードが、データの送信を許可するノードを指定するための指定情報を送信し、各ノードは、指定情報が自ノードを指定するものである場合に、その指定情報に続けてデータを送信する受動通信を実行する。
また、マスタノード以外のノードであるスレーブノードが能動的に行う通信を能動通信として、能動通信の要求が発生したノードである要求ノードは、識別情報と衝突するとバス調停を利用して該識別情報を書き換える衝突ヘッダを、指定情報やデータを送受信している期間以外の期間を用いて送信し、衝突ヘッダまたは衝突ヘッダにより書き換えられた識別情報を、能動通信の実行タイミングであることを示す識別情報として、その識別情報に続けて、能動通信の要求に応じた指定情報を送信する。
また請求項5に記載のノードでは、応答送信手段が、自ノードを指定する指定情報を受信した場合に、その指定情報に続けてデータを送信する。また、能動通信要求手段が、自ノードにおいて能動通信の要求が発生すると、指定情報やデータを送受信している期間以外の期間を用いて衝突ヘッダを送信し、この衝突ヘッダまたは衝突ヘッダにより書き換えられた識別情報を、能動通信の実行タイミングであることを示す識別情報として、該識別情報に続けて能動通信の要求に応じた指定情報を送信する。
[第1実施形態]
<全体構成>
図1は、マスタスレーブ方式の通信プロトコルが適用された車載用の通信システム1の構成を示すブロック図である。
<フレームフォーマット>
ここで、図2は、通信システムにおいてデータの送受信に使用するフレームの構成を示す説明図である。
また、指定情報IDは、ノード10を直接指定するものであってもよいし、レスポンスRとして送信するデータの種類を指定することによって、そのデータの送信元となるノード10を間接的に指定するものであってもよい。
次に、ノード10の構成について説明する。但し、マスタ10aとスレーブ10bとは、同様の構成を有している。
マイコン11は、CPU,ROM,RAM,IOポート等からなるマイコンにおける周知の構成に加えて、調歩同期(非同期)方式のシリアル通信を実現するUART(汎用非同期受信・送信機:Universal Asynchronous Receiver Transmitter )11aを備えていると共に、トランシーバ12に対して、後述する衝突ヘッダの送信を要求する送信要求RQを出力するための出力ポートが設けられている。
一方、マスタ10aのマイコン11では、予め設定されたスケジュールに従って、ヘッダHの送信を制御することで、バスBS上の通信を制御する処理であるマスタタスク、および、マスタ10aをスレーブとしても機能させるために、スレーブ10bが実行するものと同様のスレーブタスクを実行する。
図1に戻り、トランシーバ12は、マイコン11から供給されるデータTx(NRZ符号)を、バスBS上で用いる符号に符号化する符号化回路13と、符号化回路13にて符号化された送信データTxDをバスBSに出力する送信バッファ14と、バスBS上のデータを取り込む受信バッファ15と、受信バッファ15が取り込んだ受信データRxDを復号し、復号したデータRxをマイコン11に供給する復号回路16とを備えている。
ここで、衝突ヘッダ生成回路18の動作を、図3に示すフローチャートに沿って説明する。なお、衝突ヘッダ生成回路18は、論理回路によって容易に実現することができるため、その回路の詳細についての説明は省略する。
次に、マスタ10aのマイコン11が実行するマスタタスクの内容を、図5に示すフローチャートに沿って説明する。
本処理が起動すると、定期ヘッダHcの送信タイミングであるか否かを判断し(S110)、定期ヘッダHcの送信タイミングでなければ(S110:NO)、イベントヘッダHeの送信タイミングであるか否かを判断し(S190)、イベントヘッダHeの送信タイミングでなければ(S190:NO)、S110に戻る。
一方、受信したヘッダHが送信した定期ヘッダHcと一致していれば(S130:YES)、衝突ヘッダによるヘッダの書き換えが行われていないものとして、続けて、レスポンスRの送信を許可するノード10を指定するための指定情報IDをUART11aに送信させて(S160)、S110に戻る。
イベントヘッダHeの送信時(S160)、または衝突ヘッダによる定期ヘッダHcの書き換えが行われた時、即ち書換イベントヘッダHxの送信時(S130:NO)には、指定情報IDの受信を待つ最大許容時間を計測するようにタイマをセットし(S170)、指定情報IDを受信したか否かを判断する(S180)。
次に、全てのノード10のマイコン11が実行するスレーブタスクの内容を、図6に示すフローチャートに沿って説明する。
スレーブタスクでは、まず、イベント通信の要求が発生している否かを判断する(S210)。イベント通信の要求は、上述したように、スレーブタスクとは別途実行される処理により設定される。
先のS210にて、イベント通信の要求が発生していないと判断した場合(S210:NO)は、UART11aにてヘッダHを受信したか否かを判断し(S260)、ヘッダHを受信していなければ(S260:NO)S210に戻る。
なお、衝突ヘッダの送信要求RQがリセットされている場合、受信するヘッダHは、定期ヘッダHc,イベントヘッダHe,他のノード10によって書き換えられた書換イベントヘッダHxのいずれかとなる。
次に、先のS270で実行するヘッダ応答処理の詳細を、図7に示すフローチャートに沿って説明する。
タイマがタイムアウトしていなければ(S360:NO)、S320に戻って、引き続き指定情報IDの受信を待ち、タイマがタイムアウトしていれば(S360:YES)、何等かのエラーが発生したものとして、予め用意されているエラー処理を実行して(S370)本処理を終了する。
次に、先のS240で実行するイベント処理の詳細を、図8に示すフローチャートに沿って説明する。
<動作>
図9は、通信システム1の基本動作を表すタイミング図である。
以上説明したように、通信システム1における各ノード10は、マスタ10aから送信されるヘッダHによって、定期通信の実行タイミングかイベント通信の実行タイミングかを識別しており、定期通信とイベント通信との切替のためにノード10間で特別なフレームをやり取りする必要がないため、ノード10にてイベント通信の要求が発生した場合に、定期通信での順番を待つことなく、イベントの発生を速やかに他のノード10に通知することができる。
本実施形態において、定期ヘッダHcが第1の識別情報、イベントヘッダHeが第2の識別情報、指定情報IDが指定情報に相当し、S270が応答送信手段、衝突ヘッダ生成回路18およびS220〜S240(S240では、特にS410〜S420)が能動通信要求手段に相当する。
上記実施形態では、衝突ヘッダによって書き換えられる定期ヘッダHcの後半部分が4ビットに設定されているが、4ビットに限るものではなく、1ビット以上7ビット以下であればよい。
[第2実施形態]
次に、第2実施形態について説明する。
図12は、本実施形態の通信システム2の全体構成を示す説明図である。
図12に示すように、本実施形態の通信システム2は、第1実施形態の通信システム1と同様に、バスBSを介して接続された複数のノード20からなり、その一つがマスタノード(マスタ)20a、それ以外がスレーブノード(スレーブ)20bとして構成されている。そして、ノード20は、ノード10と同様に、マイコン21とトランシーバ22とを備えている。
そして、受信データRxDの信号レベル(即ち、バスBS上の信号レベル)が予め設定された許容ビット(例えば、10ビット)以上継続する期間をIFS(Inter Frame Space )と呼び、IFS検出回路28は、IFSを検出するとマイコン21に対してIFS検出信号IDLを出力するように構成されている。
マスタ20aのマイコン21が実行する処理であるマスタタスクでは、マスタ10aのマイコン21が実行するマスタタスク(図5)とは、一部の処理が異なるだけであり、具体的には、S150,S160が省略されている。
<スレーブタスク>
次に、ノード20のマイコン21が実行する処理であるスレーブタスクを、図13に示すフローチャートに沿って説明する。
このように構成された通信システム2によれば、イベント通信は、その必要が生じた場合にだけ、衝突ヘッダを送信することによって実行され、イベント通信用の期間を確保するために、マスタ20aから定期的にイベントヘッダHeを送信する必要がないため、バスBSの通信効率をより向上させることができる。
以上本発明の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において様々な態様にて実施することが可能である。
Claims (5)
- バス調停が行われるバスを介して接続された複数のノードからなり、前記ノードの一つであるマスタノードが前記ノードのいずれかを順次指定し、指定されたノードがデータを送信する受動通信と、前記マスタノード以外のノードであるスレーブノードが能動的に通信を行う能動通信とを併用し、
前記受動通信では、前記マスタノードが、前記受動通信の実行タイミングであることを示す識別情報である第1の識別情報に続けて、データの送信を許可するノードを指定するための指定情報を送信し、
前記能動通信では、前記マスタノードが、前記能動通信の実行タイミングであることを示す識別情報である第2の識別情報を送信すると共に、前記能動通信の要求が発生したノードである要求ノードが、前記第2の識別情報に続けて、データの送信を許可するノードを指定するための指定情報を送信し、
前記ノードは、前記指定情報が自ノードを指定するものである場合に、該指定情報に続けてデータを送信する通信システムにおいて、
前記識別情報は、前記第1の識別情報であるか前記第2の識別情報であるかを、該識別情報の前半部分で判断可能に設定され、
前記要求ノードは、前記識別情報の前半部分から前記第1の識別情報を受信したと判断した場合に、前記バス調停を利用して該識別情報の書き換えを行う衝突ヘッダを、該識別情報の後半部分と衝突するタイミングで送信し、該衝突ヘッダにより書き換えられた識別情報を前記第2の識別情報と見なして、前記能動通信を実行することを特徴とする通信システム。 - 前記第1の識別情報に前記指定情報としての機能を持たせ、
前記マスタノードは、前記受動通信での前記指定情報の送信を省略することを特徴とする請求項1に記載の通信システム。 - バス調停が行われるバスを介して接続された複数のノードからなり
前記ノードの一つであるマスタノードが、データの送信を許可するノードを指定するための指定情報を送信し、
前記ノードは、前記指定情報が自ノードを指定するものである場合に、該指定情報に続けてデータを送信する受動通信を実行する通信システムにおいて、
前記マスタノードは、前記指定情報を送信する前に前記受動通信の実行タイミングであることを示す識別情報を送信し、
前記マスタノード以外のノードであるスレーブノードが能動的に行う通信を能動通信として、該能動通信の要求が発生したノードである要求ノードは、前記識別情報と衝突すると前記バス調停を利用して該識別情報を書き換える衝突ヘッダを、前記指定情報や前記データを送受信している期間以外の期間を用いて送信し、該衝突ヘッダまたは該衝突ヘッダにより書き換えられた識別情報を、前記能動通信の実行タイミングであることを示す識別情報として、該識別情報に続けて、前記能動通信の要求に応じた指定情報を送信することを特徴とする通信システム。 - 請求項1または請求項2に記載の通信システムを構成するノードであって、
自ノードを指定する指定情報を受信した場合に、該指定情報に続けてデータを送信する応答送信手段と、
自ノードにおいて前記能動通信の要求が発生すると、前記識別情報の前半部分から前記第1の識別情報を受信したと判断した場合に、該識別情報の後半部分と衝突するタイミングで前記衝突ヘッダを送信し、該衝突ヘッダにより書き換えられた識別情報に続けて前記指定情報を送信する能動通信要求手段と、
を備えることを特徴とするノード。 - 請求項3に記載の通信システムを構成するノードであって、
自ノードを指定する指定情報を受信した場合に、該指定情報に続けてデータを送信する応答送信手段と、
自ノードにおいて前記能動通信の要求が発生すると、前記指定情報や前記データを送受信している期間以外の期間を用いて前記衝突ヘッダを送信し、該衝突ヘッダまたは該衝突ヘッダにより書き換えられた識別情報を、前記能動通信の実行タイミングであることを示す識別情報として、該識別情報に続けて、前記能動通信の要求に応じた指定情報を送信する能動通信要求手段と、
を備えることを特徴とするノード。
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