JP5678849B2 - 通信システム及びトランシーバ - Google Patents

Description

本発明は、個々のノードを選択的に起動状態又は停止状態とすることが可能な通信ネットワーク及びその通信ネットワークを構成するノードに適用されるトランシーバに関する。

複数のノードが存在する通信システムにおいて、全てのノードを作動させるのではなく、必要に応じて一部のノードを適宜起動状態（ウェイクアップモード）にすることによって、通信システム全体としての消費電力を低減するパーシャルネットワークという技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特表２００５−５２９５１７号公報

ところで、特許文献１に記載の通信システムでは、通信路を介して起動用ＩＤを送受信することで、起動するノードを特定している。このため、停止状態（スリープモード）中のノードであっても受信信号を復号化し、符号化することで得られた起動用ＩＤが自ノード宛のものであるか否かを判定する回路を常時作動状態にしておく必要がある。そのためには、符号化や判定を行う回路を動作させる各種タイミング信号生成すること、ひいてはこれらタイミング信号を生成するためのクロックを発振させておく必要がある。その結果、停止中のノードにおいても、無視できないほどの電力が消費されてしまうという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するために、個々のノードを選択的に起動状態（ウェイクアップモード）又は停止状態（スリープモード）にすることが可能な通信システムにおいて、スリープモードにあるノードでの消費電力を低減することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた発明である請求項１に記載の通信システムでは、通信路に接続されたノード間の通信に、第１信号レベル及び第２信号レベルを有し符号中で信号レベルの変化が生じる伝送路符号が用いられる。また、ノードは、送信データの符号化及び受信データの復号化を行う符号化復号化部を、自ノード内で生成したクロックに従って動作させると共に、送信データがない時にもデータ無しの信号レベルを表す伝送路符号を通信路に出力するマスタ、及び通信路上の伝送路符号に同期したクロックを生成し、該クロックに従って符号化復号化部を動作させるスレーブからなる。但し、スレーブは、少なくとも通信機能を停止させて低消費電力状態にする動作モードであるスリープモード又は通信機能を機能させる動作モードであるウェイクアップモードで動作する。

そして、マスタが、最大継続期間（伝送路符号により第１信号レベルが継続する期間の最大長）より長く設定された設定期間の間、第１信号レベルが継続する起動パタンを通信路に出力すると、動作モードがスリープモードにあるスレーブは、起動パタンの設定期間が自ノードに予め割り当てられた起動長に相当する長さである場合に、動作モードをウェイクアップモードに遷移させる。

このように構成された本発明の通信システムでは、スリープモードにあるスレーブをウェイクアップモードに遷移させる際に、通常の通信で使用する伝送路符号ではあり得ない波形となる起動パルスを用い、その起動パルスの第１信号レベルが継続する期間によって自ノード宛の起動パルスであるか否かを判定することで、符号化復号化部を用いることなく起動パタンを検出するようにされている。

従って、本発明の通信システムによれば、スリープモードにあるノードでの消費電力を低減することができる。
次に請求項２に記載の発明は、通信路に接続されたノード間の通信に、第１信号レベル及び第２信号レベルを有し符号中で信号レベルの変化が生じる伝送路符号が用いられる通信システムにて使用されるトランシーバに関するものである。

そして、本発明のトランシーバでは、当該トランシーバを搭載するノードの動作モードがウェイクアップモードであれば、タイミング生成部が、通信路上の伝送路符号に同期したクロックを生成し、その生成されたクロックに従って、符号化復号化部が、通信路に送出する送信データの符号化及び通信路から取り込んだ受信データの復号化を行う。

一方、当該トランシーバを搭載するノードの動作モードがスリープモードであれば、タイミング生成部は、クロックの生成を停止することによって、符号化復号化部の機能、ひいては通信機能を停止させる。この時、起動パタン検出手段が、通信路における第１信号レベルの継続時間を監視し、その継続時間が最大継続期間（伝送路符号により第１信号レベルが継続する期間の最大長）より長く且つ自ノードに予め割り当てられた起動長に相当する長さである場合に、自ノードをスリープモードからウェイクアップモードに遷移させるための起動パタンを検出したことを示すウェイクアップ信号を出力する。

このように構成された本発明のトランシーバは、請求項１に記載の通信システムにおけるスレーブを構成する際に好適に用いることができる。
なお、本発明のトランシーバにおいて、起動パタン検出部は、例えば請求項３に記載のように、電荷を充放電する容量性素子と、通信路の信号レベルが第２信号レベルの時に、容量性素子の充電電圧を予め設定された初期電圧となるように充放電し、通信路の信号レベルが第１信号レベルの時に、容量性素子の充電電圧が一定の割合で変化するように充放電する充放電回路と、通信路の信号レベルが第１信号レベルから第２信号レベルに切り替わった後に容量性素子の充電電圧が、起動長に対応づけて設定された設定電圧範囲内にあるか否かを判定し、その判定結果をウェイクアップ信号として出力する判定回路とで構成されていてもよい。

更に、判定回路は、例えば請求項４に記載のように、一定の基準電圧を分圧することで互いに異なる複数の閾値を生成する比較電圧生成回路と、比較電圧生成回路で生成された複数の閾値と、容量性素子の充電電圧との大小関係を判定する比較回路と、比較回路の出力パタンが、設定電圧範囲内にあることを表す指定パタンと一致するか否かを判定するパタン比較回路とで構成されていてもよい。

このように構成された本発明のトランシーバによれば、クロックに従って動作する回路を用いることなく起動パタンの長さを判定することができる。
次に請求項５に記載の発明は、通信路に接続されたノード間の通信に、第１信号レベル及び第２信号レベルを有し符号中で信号レベルの変化が生じる伝送路符号が用いられる通信システムにて使用されるトランシーバに関するものである。

そして、本発明のトランシーバでは、タイミング生成部が、当該トランシーバを搭載するノード内で生成される基準信号に同期したクロックを生成し、符号化復号化部が、タイミング生成部により生成されたクロックに従って、通信路に送出する送信データの符号化及び通信路から取り込んだ受信データの復号化を行うと共に、送信データがない時にもデータ無しの信号レベルを表す伝送路符号を通信路に出力する。

また、起動パタン生成部が、当該トランシーバを使用した他ノードとの通信を制御する信号処理部からの指示に従って、伝送路符号により第１信号レベルが継続する期間の最大長を最大継続期間として、最大継続期間より長い設定期間の間第１信号レベルが継続する起動パタンを、前記符号化復号化部を介することなく通信路に出力する。

このように構成された本発明のトランシーバは、請求項１に記載の通信システムにおけるマスタを構成する際に好適に用いることができる。

通信システムの概略構成を示すブロック図である。 バス通信路で使用する伝送路符号、ノード間の通信に使用するフレームの構成、ＵＡＲＴが送受信するデータの構成を示す説明図である。 マスタ及びスレーブの全体構成を示すブロック図である。 タイミング生成部が生成する各種タイミング信号を示す説明図である。 起動パタン検出部の構成を示す回路図であり、（ａ）が全体を示す図、（ｂ）がその一部である判定回路の詳細を示す図である。 起動パタン検出部の動作を示すタイミング図である。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
＜全体構成＞
図１は、車両に搭載され、ボデー系のアプリケーションを実現する電子制御装置（ボデー系ＥＣＵ）や、車両の状態を検出したり車両の状態を制御したりするために設けられた関連機器（ライト，センサ等）からなるノード３を、バス状の通信路（以下「バス通信路」という）５を介して相互に接続した通信システム１の概略構成を示すブロック図である。

図１に示すように、通信システム１を構成するノード３のうち、ボデー系ＥＣＵとしては、ボデー・ワイパＥＣＵ，シートＥＣＵ，スライドドアＥＣＵ，ミラーＥＣＵ，バックドアＥＣＵ，チルテレ（電動ステアリング位置調整装置）ＥＣＵ等があり、一方、関連機器としては、ライトＳＷ，ワイパＳＷ，ライトセンサ，レインセンサ等がある。

＜バス通信路＞
バス通信路５は、異なるノード３からハイレベル（第２信号レベル）の信号とロウレベル（第１信号レベル）の信号とが同時に出力されると、バス通信路５上の信号レベルがロウレベルとなるように構成されており、この機能を利用してバス調停を実現する。

ここで図２（ａ）は、バス通信路５で使用する伝送路符号を示す説明図である。
図２（ａ）に示すように、バス通信路５では、伝送路符号として、ビットの途中で信号レベルがロウレベルからハイレベルに変化するＰＷＭ符号が用いられ、レセッシブ（本実施形態では１に対応）及びドミナント（本実施形態では０に対応）からなる二値の信号を２種類のデューティ比で表現する。

具体的には、ドミナントの方がレセッシブよりロウレベルの比率が長くなるよう（本実施形態では、レセッシブが１ビットの１／３の期間、ドミナントが１ビットの２／３の期間）に設定され、バス通信路５上でレセッシブとドミナントとが衝突すると、ドミナントが調停勝ちするようにされている。

そして、通信システム１では、調停負けしたノード３は送信を直ちに停止し、調停勝ちしたノード３のみが送信を継続する、いわゆるＣＳＭＡ／ＣＡ方式のアクセス制御方式が用いられている。

また、図２（ｂ）は、ノード３間の通信に使用するフレームの構成を示す説明図である。
図２（ｂ）に示すように、フレームは、送信を許可するデータを指定するためのヘッダと、ヘッダによって指定されたデータを送信するための可変長のレスポンスからなる。

このうち、ヘッダは、送信を許可するデータの識別子（ＩＤ）からなり、一方、レスポンスは、データ以外に、データ（レスポンス）のサイズを示すサイズ情報、エラーの有無をチェックするためのＣＲＣ符号が少なくとも含まれている。

＜ノード概要＞
通信システム１では、ノード３の一つ（ここではボデー・ワイパＥＣＵ）をマスタ３ａ、他のノードをスレーブ３ｂとして、マスタ３ａがヘッダを送信することによって、送信を許可するデータ（ひいてはデータの送信元となるスレーブ３ｂ）を順次指定し、ヘッダによって指定されたデータの送信元となるスレーブ３ｂがレスポンス（データ）を送信するポーリングと、マスタ３ａからの指示によらずスレーブ３ｂが自律的に通信を制御するイベント通信とを実行する。

また、マスタ３ａは、フレームの送信がない時は、レセッシブを送信し続けることによって、バス通信路５を介してスレーブ３ｂにクロックを供給する、いわゆるクロックマスタとして機能し、スレーブ３ｂは、バス通信路５から取り込んだ受信データに同期したクロックを生成して、符号化，復号化の動作を行うことによって、バス通信路５を介した通信に関しては、全てのノード３が同期して動作を行うように構成されている。

更に、スレーブ３ｂは、予め割り当てられた全ての機能を実行可能な動作モードであるウェイクアップモード、又は一部の機能（ここでは通信機能）を停止して低消費電力状態を実現する動作モードであるスリープモードで動作する。但し、ウェイクアップモードのスレーブ３ｂは、上述したフレームを用いて通知されるマスタ３ａからスリープ指示を受信するか、又は自ノード内で予め設定されたスリープ条件が成立するとスリープモードに遷移し、スリープモードのスレーブ３ｂは、予め自ノードに割り当てられた起動長で表される期間の間、同一信号レベル（ここではロウレベル）が継続する起動パタンがバス通信路５上に出力されたことを検出すると、ウェイクアップモードに遷移する。

以下、マスタ３ａ及びスレーブ３ｂの構成を、図３に示すブロック図を参照して説明する。
＜マスタ＞
マスタ３ａは、バス通信路５を介した他ノード３との通信によって得られた情報等に基づき、自ノード３に割り当てられた各種処理を実行する信号処理部１０と、信号処理部１０から供給されるＮＲＺ符号の送信データＴＸＤをＰＷＭ符号に符号化し、送信データＴＸとしてバス通信路５に出力すると共に、バス通信路５から取り込んだ受信データＲＸをＰＷＭ符号からＮＲＺ符号に復号化し、受信データＲＸＤとして信号処理部１０に供給するトランシーバ２０と、信号処理部１０を動作させるための動作クロックを生成する発振回路１２とを備えている。なお、発振回路１２は、水晶発振子を用いて構成され、安定した周波数で発振する高精度のものが用いられている。

<<信号処理部>>
信号処理部１０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＩＯポート等からなる周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、更に、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 ）１１や、発振回路１２から供給される動作クロックに基づき、ＵＡＲＴ１１の通信速度と同じ速度（本実施形態では２０Ｋｂｐｓ）に設定された内部クロックＣＫを生成してトランシーバ２０に供給する回路等を備えている。また、信号処理部１０は、送信データＴＸＤを出力するためのポート、受信データＲＸＤを入力するためのポートの他、動作クロックを入力するためのポート、内部クロックＣＫや起動指令ＣＷを出力するためのポート、自ノード３の動作モードを示すモード設定信号ＮＳＬＰを出力するためのポートを備えている。

なお、内部クロックＣＫの周期は、送信データＴＸＤの１ビット幅に等しくなるように設定されており、また、起動指令ＣＷは各スレーブ３ｂの起動用ＩＤとして割り当てられる起動パルスの長さ（起動長）を指定するためのパラメータ（正整数Ｎ）からなる。

そして、信号処理部４０は、予め設定されたウェイクアップ条件が成立するとモード設定信号ＮＳＬＰを、ウェイクアップモードを示す信号レベルに切り替え、また、予め設定されたスリープ条件が成立すると、バス通信路５を介して全てのスレーブ３ｂをスリープモードに遷移させるコマンドを送信した後、モード設定信号ＮＳＬＰを、スリープモードを示す信号レベルに切り替えるように構成されている。

ここで図２（ｃ）は、ＵＡＲＴ１１が送受信するデータＴＸＤ，ＲＸＤの構成を示す説明図である。図示されているように、ＵＡＲＴ１１は、データの開始を示す１ビット長のスタートビット（ロウレベル）と、データの終了を示すストップビット（ハイレベル）と、これらスタートビット，ストップビットに挟まれた８ビットのデータとで構成された合計１０ビットのブロックデータを単位として送受信する。但し、主要部となる８ビットのデータは、ＬＳＢ（最下位ビット）が先頭、ＭＳＢ（最上位ビット）が末尾となるように設定されている。

なお、前述のフレーム（図２（ｂ）参照）を構成するヘッダは、単一のブロックデータで構成され、スタートビット，ストップビットを除く８ビットのデータのうち、７ビットはＩＤとして用いられ、１ビットはパリティビットとして用いられる。また、レスポンスは、１ないし複数個のブロックデータで構成され、最初のブロックに、サイズ情報が設定される。

<<トランシーバ>>
図３に戻り、トランシーバ２０は、信号処理部１０から供給される基準信号としての内部クロックＣＫに同期した各種タイミング信号を生成するタイミング生成部２１と、タイミング生成部２１にて生成されたタイミング信号に従って、送信データＴＸＤの符号化、受信データＲＸの復号化を行う符号化復号化部２２と、信号処理部１０から供給される起動指令ＣＷによって指定された長さを有する起動パタンを発生させる起動パタン生成部２３と、符号化復号化部２２にて符号化された送信データＴＸ及び起動パタン生成部２３にて生成された起動パタンを合成する論理積回路２４と、論理積回路２４の出力をバス通信路５に出力する送信バッファ２５と、バス通信路５から取り込んだ信号を２値化し受信データＲＸとして符号化復号化部２２に供給する受信バッファ２６とを備えている。

なお、送信バッファ２５は、上述したバス通信路５上でのバス調停が可能となるように、例えば、周知のオープンコレクタ回路を用いて構成されている。また、受信バッファ２６は、バス通信路５の信号レベルが、予め設定された閾値より大きければハイレベル、閾値より低ければロウレベルを出力する周知のコンパレータによって構成されている。

タイミング生成部２１は、複数のインバータをリング状に接続することで構成されたリングオシレータ等からなる簡易な発振回路を備え、この発振回路が発生させたカウント用クロックＣＣＫを分周することによって、各種タイミング信号を生成する。

<<タイミング生成部>>
ここで図４は、タイミング生成部２１が生成する各種タイミング信号を示す説明図である。なお、発振回路が発生させるカウント用クロックＣＣＫは、内部クロックＣＫに対して十分に高い周波数（数十〜数百倍程度）を有するように設定されている。

タイミング生成部２１は、内部クロックＣＫの立ち下がりエッジの間隔、即ち１周期の長さを、カウント用クロックＣＣＫによってカウントするカウンタや、カウンタによって得られた周期カウント値Ｃｉ（ｉ＝１，２，…）に基づいて、カウント用クロックＣＣＫを分周することによって内部クロックＣＫに同期した各種タイミング信号を発生させる分周回路等によって構成されている。

そして、具体的には、各種タイミング信号として、以下に示すクロックを生成する。
即ち、図４に示すように、タイミング生成部２１は、周期カウント値Ｃｉに相当する周期を有し、立ち下がりエッジから立ち上がりエッジまでの間隔が周期カウント値Ｃｉの１／２に相当する長さに設定されたデューティ５０％のバスクロックＢＣＫと、バスクロックＢＣＫの立ち下がりエッジで立ち下がり、その立ち下がりエッジから周期カウント値の１／３に相当する期間だけ経過したタイミングが立ち上がりエッジとなるレセッシブ生成用クロックＲＣＫと、バスクロックＢＣＫの立ち下がりエッジで立ち下がり、その立ち下がりエッジから周期カウント値の２／３に相当する期間だけ経過したタイミングが立ち上がりエッジとなるドミナント生成用クロックＤＣＫとを生成する。

また、タイミング生成部２１は、モード設定信号ＮＳＬＰがウェイクアップモードを示す信号レベルの時には動作し、スリープモードを示す信号レベルの時には動作を停止するように構成されている。なお、タイミング生成部２１が動作を停止すると、タイミング生成部２１が生成するタイミング信号に従って動作する符号化復号化部２２の動作、ひいてはマスタ３ａの通信機能も必然的に停止する。

<<符号化復号化部>>
符号化復号化部２２は、送信データＴＸＤ（ＮＲＺ符号）を伝送路符号（ＰＷＭ符号）に符号化する符号化回路２２１と、受信バッファ２６が取り込んだ受信データＲＸをＮＲＺ符号に復号化する復号化回路２２２と、送信データＴＸと受信データＲＸをビット単位（符号単位）で比較し、信号レベル（レセッシブ／ドミナント）が不一致である場合にアクティブレベルとなる衝突検出信号ＣＤを符号化回路に出力するビット調停回路２２３とを備えている。

このうち、符号化回路２２１は、送信データＴＸＤがロウレベル（０）の時に、ドミナント生成用クロックＤＣＫを用いて、１ビット中の前２／３期間がロウレベル、後１／３期間がハイレベルとなるＰＷＭ符号（ドミナント）を生成し、送信データＴＸＤがハイレベル（１）の時に、レセッシブ生成用クロックＲＣＫを用いて、１ビット中の前１／３期間がロウレベル、後２／３期間がハイレベルとなるＰＷＭ符号（レセッシブ）を生成する。

但し、信号処理部１０から送信データＴＸＤの供給がない場合、符号化回路２２１の入力はハイレベルとなり、送信データＴＸとしてレセッシブが出力され続けるように構成されている。

また、符号化回路２２１は、衝突検出信号ＣＤがアクティブになると（即ち、自ノード３が調停負けすると）、処理中の送信データＴＸＤが属するブロックデータについての処理が終了するまでの間（即ち、スタートビットの立ち下がりエッジが検出されてからストップビットとなる１０ビット目の末尾のタイミングまでの間）、送信データＴＸＤの信号レベルに拘わらず強制的にレセッシブを出力するように構成されている。

一方、復号化回路２２２は、バスクロックＢＣＫの立ち上がりエッジで受信データＲＸをサンプリングし、そのサンプリングした結果を、復号化した受信データＲＸＤとして出力するように構成されている。

ビット調停回路２２３は、送信データＴＸ及び受信データＲＸの信号レベルをバスクロックＢＣＫの立ち上がりエッジ（符号の真ん中付近）のタイミングでサンプリングし、そのサンプリングした信号レベルを排他的論理和回路（ＸＯＲゲート）で比較するように構成され、ＸＯＲゲートの出力を衝突検出信号ＣＤとして出力する。

<<起動パタン生成部>>
起動パタン生成部２３は、信号処理部１０から起動指令ＣＷの入力があると、起動指令ＣＷに示された正整数Ｎに従って決まる設定期間の長さだけロウレベルが継続する起動パタンを、バスクロックＢＣＫに同期して出力するように構成されている。

そして、論理積回路２４により、起動パタン生成部２３が起動パタンの生成を行っていない時、即ち、起動パタン生成部２３の出力がハイレベルの時は、符号化回路２２１の出力がそのままバス通信路５に供給され、起動パタン生成部２３が起動パタンの生成を行っている時、即ち、起動パタン生成部２３の出力がロウレベルの時には、起動パタン生成部２３の出力がそのままバス通信路５に供給されることになる。

＜スレーブ＞
図３に戻り、スレーブ３ｂは、マスタ３ａと同様に、バス通信路５を介した他ノード３との通信によって得られた情報等に基づき、自ノード３に割り当てられた各種処理を実行する信号処理部４０と、信号処理部４０から供給されるＮＲＺ符号の送信データＴＸＤをＰＷＭ符号に符号化し送信データＴＸとしてバス通信路５に出力すると共に、バス通信路５から取り込んだ受信データＲＸをＰＷＭ符号からＮＲＺ符号に復号化し受信データＲＸＤとして信号処理部４０に供給するトランシーバ５０と、信号処理部４０を動作させるための動作クロックを生成する発振回路４２と、トランシーバ５０からのウェイクアップ信号ＷＵ及び信号処理部４０からの停止指令ＣＳに従って、信号処理部４０や発振回路４２への電源供給を制御する電源制御部６０を備えている。

<<電源制御部>>
電源制御部６０は、トランシーバ５０からウェイクアップ信号ＷＵの入力があると、信号処理部４０や発振回路４２への電源供給を開始し、信号処理部４０から停止指令ＣＳの入力があると、信号処理部４０や発振回路４２への電源供給を停止するように構成されている。

<<信号処理部>>
信号処理部４０は、信号処理部１０と同様に、ＵＡＲＴ４１を備えている。また、信号処理部４０は、信号処理部１０とは異なり、内部クロックＣＫ及び起動指令ＣＷを出力するためのポートが省略され、代わりに、電源供給の停止を指示する停止指令ＣＳを出力するためのポートを備えている。

そして、信号処理部４０は、電源供給及び動作クロックの供給を受けて起動するとモード設定信号ＮＳＬＰを、ウェイクアップモードを示す信号レベルに切り替えるように構成されている。これによりスレーブ３ｂの動作モードがウェイクアップモードに遷移する。

また、信号処理部４０は、ウェイクアップモードの時に、バス通信路５を介した通信により、スリープモードへの遷移を指示するコマンドを受信するか、或いは自ノード内で予め設定されたスリープ条件が成立した場合に、モード設定信号ＮＳＬＰを、スリープモードを示す信号レベルに切り替えた後、電源制御部６０に対して停止指令ＣＳを出力するように構成されている。これにより信号処理部４０への電源供給が停止され、スレーブ３ｂの動作モードがスリープモードに遷移する。

なお、信号処理部４０は、必ずしもマイコンによって構成されている必要はなく、ＵＡＲＴ１１に相当する機能、及びモード設定信号ＮＳＬＰを出力する機能を少なくとも備えたシーケンサによって構成されていてもよい。

<<トランシーバ>>
トランシーバ５０は、トランシーバ２０と同様に、タイミング生成部５１，符号化復号化部５２（符号化回路５２１，復号化回路５２２，ビット調停回路５２３），送信バッファ５５，受信バッファ５６を備えており、タイミング生成部５１及び符号化復号化部５２を構成する符号化回路５２１が、トランシーバ２０のタイミング生成部２１や符号化復号化部２２を構成する符号化回路５２１とは異なっている。

具体的には、タイミング生成部５１は、各種タイミング信号を生成する際に、同期の対象となる基準信号が、内部クロックＣＫではなく、受信バッファ５６を介してバス通信路５から取得した受信データＲＸである点、及び、タイミング信号の一つであるレセッシブ生成用クロックＲＣＫの生成が省略され、バスクロックＢＣＫとドミナント生成用クロックＤＣＫを生成する点でタイミング生成部２１とは異なっている。

なお、モード設定信号ＮＳＬＰの設定によりタイミング生成部５１が動作を停止すると、タイミング生成部５１が生成するタイミング信号に従って動作する符号化復号化部５２の動作、ひいてはスレーブ３ｂの通信機能も必然的に停止する。

また、符号化回路５２１は、送信データＴＸＤがロウレベル（０）の時には、バスクロックＢＣＫ及びドミナント生成用クロックＤＣＫを用いて、バスクロックＢＣＫの立ち下がりエッジを検出したタイミングでロウレベルに変化し、ドミナント生成用クロックＤＣＫのタイミングでハイレベルに変化する第１符号を生成し、送信データＴＸＤがハイレベル（１）の時には、１ビットの全期間に渡ってハイベルとなる第２符号を生成する。

これら第１符号及び第２符号は、送信バッファ２５を介してバス通信路５に出力されると、他ノード３がデータの送信を行っていない時（マスタ３ａからクロックマスタの機能によってレセッシブが出力されている時）又は他ノード３がレセッシブを送信している時には、バス通信路５上で、第１符号はドミナント、第２符号はレセッシブに変換されて他ノード３に伝送される。

一方、他ノード３がドミナントを送信している時には、バス通信路５上で、第１符号及び第２符号のいずれもドミナントに変換されるため、第１符号を送信した場合は調停勝ち、第２符号を送信した場合は調停負けしたと判定されることになる。

また、トランシーバ５０では、起動パタンを生成，送信するための構成（起動パタン生成部２３，論理積回路２４）が省略され、代わりに受信データＲＸ（バス通信路５の信号レベル）を監視して、自ノードに割り当てられた起動長に相当する長さの起動パタンを検出する起動パタン検出部５３を備えている。なお、起動パタン検出部５３は、モード設定信号ＮＳＬＰがスリープモードを示している場合に作動するように構成されている。

<<起動パタン検出部>>
ここで、図５は、（ａ）が起動パタン検出部５３の全体構成を示す回路図、（ｂ）がその一部である判定回路の詳細を示す回路図である。

図５に示すように、起動パタン検出部５３は、一端が接地されたコンデンサ（容量性素子）７１と、受信データＲＸの信号レベルに従って、コンデンサ７１を充放電する充放電回路７２と、直列接続された複数（ここでは６個）の抵抗器からなり基準電圧（ここでは電源電圧）を分圧して比較電圧Ｓ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ（但し、Ｓ＞Ａ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄ）を発生させる比較電圧生成回路７３と、コンデンサ７１の充電電圧（非接地端側の電位）ＶＣと比較電圧生成回路７３が発生させる比較電圧Ｘ（Ｘ＝Ｓ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）とをそれぞれ比較し、充電電圧ＶＣの方が大きい時にはロウレベル、充電電圧ＶＣの方が小さい時にはハイレベルとなる比較結果信号ＪＸ（Ｘ＝Ｓ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を出力する複数の電圧比較器からなる比較回路７４とを備えている。

なお、充放電回路７２は、コレクタが抵抗器７２１を介して電源に接続され、エミッタが抵抗器７２２を介して接地され、ベースに受信データＲＸが印加されるように接続されたトランジスタ７２３からなり、トランジスタ７２３のエミッタがコンデンサ７１の非接地端に接続されている。つまり、受信データＲＸがハイレベルであれば、トランジスタ７２３がオンすることで、コンデンサ７１は、抵抗器７２１，７２２の抵抗値で決まる初期電圧まで充電される。また、受信データＲＸがロウであれば、トランジスタ７２３がオフすることで、コンデンサ７１は、抵抗器７２２の抵抗値とコンデンサ７１の容量で決まる時定数の割合で放電される。

また、比較電圧生成回路７３が生成する比較電圧Ｓ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのうち、比較電圧Ｓは、コンデンサ７１を満充電後、受信データＲＸのロウレベル期間が予め設定されたスタート期間ＴＳ（本実施形態ではバスクロックＢＣＫの１周期分）だけ継続した時（即ち、放電が継続した時）に達する電圧値に設定され、比較電圧Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、同様に受信データＲＸのロウレベル期間がスタート期間ＴＳに加えて単位期間ＴＦ（本実施形態でバスクロックＢＣＫの１周期分）の１，２，３，４倍の時間だけ継続した場合に達する電圧値に、それぞれ設定されている。

なお、スタート期間ＴＳは、通信に使用する伝送路符号におけるロウレベルの最大継続期間（ここではバスクロックの２／３周期分の期間）より長ければよく、バスクロックＢＣＫの１周期分以上であってもよい。また、単位期間ＴＦは、単位期間ＴＦの間放電が継続した場合に生じる電圧変化が、十分な信頼度で識別できるような長さであればよく、バスクロックＢＣＫの１周期分より長くても短くてもよい。

また、充放電回路を構成する抵抗器７２１，７２２の抵抗値は、上述のスタート期間ＴＳ及び単位期間ＴＦの大きさに基づき、放電時には、ＴＳ＋４×ＴＦ以上の期間に渡ってほぼ一定の割合で充電電圧ＶＣが低下し、充電時には、ＴＳより短い期間（ここではバスクロックＢＣＫの１／３周期以下）で充電電圧ＶＣが満充電電圧に達するような大きさに設定されている。

また、起動パタン検出部５３は、比較回路７４から出力される比較結果信号ＪＳの信号レベルを反転させる反転回路７５と、比較回路７４から出力される比較結果信号ＪＡ，ＪＢ，ＪＣ，ＪＤをセット入力、反転回路７５の出力をリセット入力とし、比較結果信号ＪＡ，ＪＢ，ＪＣＪＤの立ち上がりタイミングでハイレベルとなり、比較結果信号ＪＳの立ち下がりタイミングでロウレベルとなるラッチ信号ＬＡ，ＬＢ，ＬＣ，ＬＤをそれぞれ生成する複数のＲＳフリップフロップで構成されたラッチ回路７６と、ラッチ信号ＬＡ，ＬＢ，ＬＣ，ＬＤが予め指定されたパタンを有している場合にハイレベルとなる判定信号Ｊを出力するパタン比較回路７７と、比較回路７４から出力される比較結果信号ＪＡの信号レベルを反転させる反転回路７８と、判定信号Ｊ及び反転回路７８の出力がいずれもハイレベルの時にハイレベルとなるウェイクアップ信号ＷＵを出力する論理積回路７９とを備えている。

パタン比較回路７７は、図５（ｂ）に示すように、ラッチ信号ＬＡ，ＬＢを入力とし、ラッチ信号ＬＡがハイレベル且つラッチ信号ＬＢがロウレベルの時にハイレベルとなるパタン一致信号ＵＡを出力する論理回路７７１と、ラッチ信号ＬＢ，ＬＣを入力とし、ラッチ信号ＬＢがハイレベル且つラッチ信号ＬＣがロウレベルの時にハイレベルとなるパタン一致信号ＵＢを出力する論理回路７７２と、ラッチ信号ＬＣ，ＬＤを入力とし、ラッチ信号ＬＣがハイレベル且つラッチ信号ＬＤがロウレベルの時にハイレベルとなるパタン一致信号ＵＣを出力する論理回路７７３と、各論理回路７７１〜７７３が出力するパタン一致信号ＵＡ，ＵＢ，ＵＣの出力及びラッチ信号ＬＤ（＝パタン一致信号ＵＤ）のうち、いずれか一つを選択し、判定信号Ｊとして出力する選択回路７７４とを備えている。

つまり、パタン一致信号ＵＡはＡ＞ＶＣ＞Ｂである場合にハイレベルとなり、パタン一致信号ＵＢはＢ＞ＶＣ＞Ｃである場合にハイレベルとなり、パタン一致信号ＵＣはＣ＞ＶＣ＞Ｄである場合にハイレベルとなり、パタン一致信号ＵＤはＤ＞ＶＣである場合にハイレベルとなる。なお、これらの電圧範囲が本発明における設定電圧範囲に相当する。

なお、選択回路７７４は、システムを構成する際に、自ノード３に割り当てられた起動長Ｎに従い、Ｎ＝１の場合はＪ＝ＵＡ、Ｎ＝２の場合はＪ＝ＵＢ、Ｎ＝３の場合はＪ＝ＵＣ、Ｎ＝４の場合はＪ＝ＵＤとなるように選択先が固定される。

<<起動パタン検出部の動作>>
図６は、起動パタン検出部５３の動作を示すタイミング図である。
図６に示すように、バス通信路５に伝送路符号が出力されていれば（ｔ１〜ｔ３）、受信データＲＸにおけるロウレベルの継続期間は、バスクロックＢＣＫの１周期の１／３（レセッシブ）又は２／３（ドミナント）となるため、コンデンサ７１の充電電圧ＶＣが比較電圧Ｓを下回ることはなく比較結果信号ＪＳ，ＪＡ〜ＪＤは、いずれもロウレベルに保持される。

バス通信路５上に起動パルスが出力されると、受信データＲＸの信号レベルは、設定期間ＴＳ＋Ｋ×ＴＦ（Ｋ＝１，２，３，４のいずれか）の間ロウレベルに保持されるため（図ではＫ＝２の場合を示す）、まず、起動パルスの出力が開始された時点（ｔ３）から、スタート期間ＴＳが経過した時点（Ｓ＞ＶＣとなった時点）で比較結果信号ＪＳがハイレベルに変化する。スタート期間ＴＳの経過後、更に、単位期間ＴＦが経過した時点（Ａ＞ＶＣとなった時点）で比較結果信号ＪＡがハイレベルに変化し、これに伴いラッチ信号ＬＡもハイレベルに変化する。以下、同様に、受信データＲＸのロウレベルが継続していれば、単位期間ＴＦが経過する毎に、比較結果信号ＪＢ，ＪＣ，ＪＤの順にハイレベルに変化し、これに伴いラッチ信号ＬＢ，ＬＣ，ＬＤもハイレベルに変化する。

但し、図示しているものは、Ｋ＝２の場合であるため、充電電圧ＶＣが比較電圧Ｃに達する前に起動パルスの出力が終了し（ｔ６）、伝送路符号の出力が再開されるため、比較結果信号ＪＣ，ＪＤはロウレベルのまま維持される。

また、起動パルスの終了後（ここでは起動パルスに続く伝送路符号のロウレベルの終了後）、充電電圧ＶＣの上昇に伴って、比較結果信号ＪＢ，ＪＡ，ＪＳの順にロウレベルに変化し、比較結果信号ＪＳがロウレベルに変化するタイミングで、ラッチ信号ＬＡ，ＬＢもロウレベルに変化する。

なお、パタン一致信号ＵＡは、ラッチ信号ＬＡがハイレベルになったタイミングでハイレベルになり、ラッチ信号ＬＢがハイレベルになったタイミングでロウレベルに戻り、パタン一致信号ＵＢは、ラッチ信号ＬＢがハイレベルになったタイミングでハイレベルとなり、ラッチ信号ＬＡ〜ＬＤがクリアされるタイミング、即ち比較結果信号ＪＳがロウレベルに変化するタイミングでロウベルになる。

このため、選択回路７７４が、Ｊ＝ＵＢとなるように設定されている場合は、比較結果信号ＪＡがロウベルに変化する時点で判定信号Ｊ（＝ＵＢ）はハイレベルとなっているため、比較結果信号ＪＳがロウレベルに変化するまでの間ハイレベルとなるウェイクアップ信号ＷＵが出力されることになる。

また、選択回路７７４が、Ｊ＝ＵＡとなるように設定されている場合は、比較結果信号ＪＡがロウレベルに変化する時点で判定信号Ｊ（＝ＵＡ）は既にロウレベルとなっているため、ウェイクアップ信号ＷＵはロウレベルのまま保持される。

つまり、起動パタン検出部５３は、自ノード３がスリープモードにある時に、自ノード３に予め割り当てられている起動長Ｎに相当する長さの起動パルスを検出すると、ハイレベルのウェイクアップ信号ＷＵを出力する。

＜効果＞
以上説明したように通信システム１では、マスタ３ａが起動パタンをバス通信路５に出力すると、動作モードがスリープモードにあるスレーブ３ｂは、自ノードに予め割り当てられた起動長Ｎに対応する期間（ＴＳ＋Ｎ×ＴＦ）だけロウレベルが継続する起動パルスを検出した場合に、動作モードをウェイクアップモードに遷移させている。しかも、スリープモードのスレーブ３ｂは、タイミング生成部５１の動作（特に発振回路の発振）を停止することにより、符号化復号化部５２を停止させ、クロックを必要とせずに動作する起動パタン検出部５３を用いて、自スレーブ３ｂ宛の起動パルスを検出するように構成されている。

従って、通信システム１によれば、スレーブ３ｂを個別にウェイクアップすることができるだけでなく、スリープモードにあるスレーブ３ｂでの消費電力を低減することができる。

＜他の実施形態＞
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において様々な態様にて実施することが可能である。

例えば、上記実施形態では、第１信号レベルがロウレベル、第２信号レベルがハイレベルである場合について説明したが、逆に、第１信号レベルがハイレベル、第２信号レベルがロウレベルであってもよい。

上記実施形態では、ＰＷＭ符号におけるロウレベルの期間が、１ビットの１／３又は２／３となるように設定されているが、これに限るものではなく、例えば１ビットの１／４又は３／４となるように設定されていてもよい。

１…通信システム ３…ノード ３ａ…マスタ ３ｂ…スレーブ ５…バス通信路 １０，４０…信号処理部 １１，４１…ＵＡＲＴ ２，４２…発振回路 ２０，５０…トランシーバ ２１，５１…タイミング生成部 ２２，５２…符号化復号化部 ２３…起動パタン生成部 ２４，７９…論理積回路 ２５，５５…送信バッファ ２６，５６…受信バッファ ５３…起動パタン検出部 ６０…電源制御部 ７１…コンデンサ ７２…充放電回路 ７３…比較電圧生成回路 ７４…比較回路 ７５，７８…反転回路 ７６…ラッチ回路 ７７…パタン比較回路 ２２１，５２１…符号化回路 ２２２，５２２…復号化回路 ２２３，５２３…ビット調停回路 ７２１，７２２…抵抗器 ７２２…抵抗器 ７７１〜７７３…論理回路 ７７４…選択回路

Claims (5)

1. 通信路に接続されたノード間の通信に、第１信号レベル及び第２信号レベルを有し符号中で信号レベルの変化が生じる伝送路符号が用いられ、前記ノードは、送信データの符号化及び受信データの復号化を行う符号化復号化部を、自ノード内で生成したクロックに従って動作させると共に、送信データがない時にもデータ無しの信号レベルを表す伝送路符号を前記通信路に出力するマスタ、及び前記通信路上の伝送路符号に同期したクロックを生成し、該クロックに従って前記符号化復号化部を動作させるスレーブからなり、前記スレーブは、少なくとも通信機能を停止させて低消費電力状態にする動作モードであるスリープモード又は通信機能を機能させる動作モードであるウェイクアップモードで動作する通信システムであって、
   前記伝送路符号により前記第１信号レベルが継続する期間の最大長を最大継続期間として、
   前記マスタが、前記最大継続期間より長く設定された設定期間の間、前記第１信号レベルが継続する起動パタンを前記通信路に出力すると、前記動作モードがスリープモードである前記スレーブは、前記起動パタンの設定期間が自ノードに予め割り当てられた起動長に相当する長さである場合に、前記動作モードをウェイクアップモードに遷移させることを特徴とする通信システム。
2. 通信路に接続されたノード間の通信に、第１信号レベル及び第２信号レベルを有し符号中で信号レベルの変化が生じる伝送路符号が用いられる通信システムにて使用されるトランシーバであって、
   当該トランシーバを搭載するノードの動作モードがウェイクアップモードであれば、前記通信路上の伝送路符号に同期したクロックを生成し、前記動作モードが低消費電力状態にするスリープモードであれば、前記クロックの生成を停止するタイミング生成部と、
   前記タイミング生成部により生成されたクロックに従って、前記通信路に送出する送信データの符号化及び前記通信路から取り込んだ受信データの復号化を行う符号化復号化部と、
   前記伝送路符号により前記第１信号レベルが継続する期間の最大長を最大継続期間として、前記通信路における同一信号レベルの継続時間を監視し、該継続時間が前記最大継続期間より長く且つ自ノードに予め割り当てられた起動長に相当する長さである場合に、自ノードをスリープモードからウェイクアップモードに遷移させるための起動パタンを検出したことを示すウェイクアップ信号を出力する起動パタン検出部と、
   を備えることを特徴とするトランシーバ。
3. 前記起動パタン検出部は、
   電荷を充放電する容量性素子と、
   前記通信路の信号レベルが前記第２信号レベルの時に、前記容量性素子の充電電圧を予め設定された初期電圧となるように充放電し、前記通信路の信号レベルが前記第１信号レベルの時に、前記容量性素子の充電電圧が一定の割合で変化するように充放電する充放電回路と、
   前記通信路の信号レベルが前記第１信号レベルから前記第２信号レベルに切り替わった後に前記容量性素子の充電電圧が、前記起動長に対応づけて設定された設定電圧範囲内にあるか否かを判定する判定回路と、
   を備え、前記判定回路での判定結果を前記ウェイクアップ信号として出力することを特徴とする請求項２に記載のトランシーバ。
4. 前記判定回路は、
   一定の基準電圧を分圧することで互いに異なる複数の比較電圧を生成する比較電圧生成回路と、
   前記比較電圧生成回路で生成された複数の閾値と、前記容量性素子の充電電圧との大小関係を判定する比較回路と、
   前記比較回路の出力パタンが、前記設定電圧範囲内にあることを表すパタンと一致するか否かを判定するパタン比較回路と、
   からなることを特徴とする請求項３に記載のトランシーバ。
5. 通信路に接続されたノード間の通信に、第１信号レベル及び第２信号レベルを有し符号中で信号レベルの変化が生じる伝送路符号が用いられる通信システムにて使用されるトランシーバであって、
   当該トランシーバを搭載するノード内で生成される基準信号に同期したクロックを生成するタイミング生成部と、
   前記タイミング生成部により生成されたクロックに従って、前記通信路に送出する送信データの符号化及び前記通信路から取り込んだ受信データの復号化を行うと共に、送信データがない時にもデータ無しの信号レベルを表す伝送路符号を前記通信路に出力する符号化復号化部と、
   前記伝送路符号により前記第１信号レベルが継続する期間の最大長を最大継続期間として、当該トランシーバを使用した他ノードとの通信を制御する信号処理部からの指示に従って、前記最大継続期間より長い設定期間の間前記第１信号レベルが継続する起動パタンを、前記符号化復号化部を介することなく前記通信路に出力する起動パタン生成部と、
   を備えることを特徴とするトランシーバ。

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