JP5836785B2 - Communication system and communication method - Google Patents
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Description
本発明は、互いに情報の送受信を行う複数の通信装置を含む通信装置群を一の通信線に複数接続し、複数の通信装置群が一の通信線を共有して通信を行うことができる通信システム及び通信方法に関する。 The present invention is a communication in which a plurality of communication devices including a plurality of communication devices that transmit / receive information to / from each other are connected to one communication line, and the plurality of communication device groups can communicate by sharing one communication line. on the system及 beauty communication method.
従来、車輌に搭載された複数の電子機器(通信装置)間の通信にはCAN(Controller Area Network)の通信プロトコルが広く採用されている(非特許文献1、2参照)。CANの通信プロトコルでは、共通のCANバスに複数の通信装置が接続されるため、複数の通信装置が同時的に情報送信を行った場合には、衝突が発生しないように各通信装置にて調停処理(アービトレーション)が行われ、優先度の高い情報送信が実行される。アービトレーションを行うために、各通信装置は、CANバスに送信信号の出力を行うと同時に、CANバスの信号レベルの検出を行い、自らが出力した送信信号に対して、検出した信号の信号レベルがレセシブからドミナントに変化した場合、通信の同時送信が発生したと判断し、送信処理を停止する。CANバス上の信号はレセシブよりドミナントが優位であるため、通信の同時送信が発生してもドミナントを出力した電子機器は送信処理を継続して行うことができる。
Conventionally, a communication protocol of CAN (Controller Area Network) has been widely adopted for communication between a plurality of electronic devices (communication devices) mounted on a vehicle (see Non-Patent
車輌に搭載される複数の通信装置は、必ずしも全てが同じ通信速度で通信を行うわけではない。例えば通信速度が500kbpsの通信を行う通信装置、及び、通信速度が250kbpsの通信を行う通信装置が、車輌には混在して搭載される。通信速度が異なる通信装置は直接的に通信を行うことができないため、同じ通信速度の通信装置を1つのCANバスに接続し、これら通信装置群をゲートウェイに複数接続することで、車輌の通信システムが構成される。異なる通信装置群の間で情報の送受信を行う必要がある場合、ゲートウェイが一の通信装置群からの情報を受信し、通信速度を変換したうえでこの情報を他の通信装置群へ送信する。 A plurality of communication devices mounted on a vehicle do not necessarily communicate at the same communication speed. For example, a communication device that performs communication at a communication speed of 500 kbps and a communication device that performs communication at a communication speed of 250 kbps are mixedly mounted on the vehicle. Since communication devices having different communication speeds cannot communicate directly, a communication system for a vehicle can be obtained by connecting communication devices having the same communication speed to one CAN bus and connecting a plurality of these communication device groups to a gateway. Is configured. When it is necessary to transmit / receive information between different communication device groups, the gateway receives information from one communication device group, converts the communication speed, and transmits this information to another communication device group.
通信速度が異なる複数の通信装置が混在する場合、通信速度毎(通信装置群毎)にCANバスが必要となるため、通信速度の種類数が増すほど車輌にCANバスとして配される通信線の数が増大するという問題がある。これにより、限られた車輌内のスペースに通信システムを搭載することが困難化されると共に、通信システムが高コスト化される。 When a plurality of communication devices having different communication speeds are mixed, a CAN bus is required for each communication speed (for each communication device group). Therefore, as the number of types of communication speeds increases, There is a problem that the number increases. This makes it difficult to mount the communication system in a limited space in the vehicle and increases the cost of the communication system.
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、通信速度がそれぞれ異なる場合であっても、複数の通信装置群が共通の通信線を介してそれぞれ通信を行うことができる通信システム及び通信方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to allow a plurality of communication device groups to communicate with each other via a common communication line even when communication speeds are different. it is performed to provide a communication system及 beauty communication method capable.
本発明に係る通信システムは、共通の通信線を介して、各ビットがドミナント又はレセシブの2値で表される連続した複数ビットの情報を送受信する通信装置を複数備える通信システムにおいて、互いに情報を送受信する複数の通信装置を含む通信装置群を複数備え、各通信装置は、前記通信装置群毎に異なる符号系列を用いて、前記通信線へ出力する信号を直接拡散符号方式により拡散変調する拡散変調手段と、送信する情報のドミナントに対して、1ビット分の情報送信時間より短い所定時間に亘って、前記拡散変調手段により拡散変調された信号を前記通信線へ出力した後、前記通信線への信号出力を行わず、且つ、送信する情報のレセシブに対して、前記通信線への信号出力を行わない送信手段とをそれぞれ有し、前記通信装置が各ビットの情報を送受信する周期は、最も短い周期の自然数倍となるように前記通信装置群毎に定められ、各通信装置群の通信装置は、自身の通信装置群による信号出力と他の通信装置群による信号出力とが同時的に行われないように、信号出力のタイミングに差を設けて各ビットの情報を周期的に送信するようにしてあることを特徴とする。 The communication system according to the present invention is a communication system including a plurality of communication devices that transmit and receive continuous multiple bits of information each bit represented by a binary value of dominant or recessive via a common communication line. A plurality of communication device groups including a plurality of communication devices to be transmitted and received, and each communication device uses a different code sequence for each communication device group, and spreads and modulates a signal output to the communication line by a direct spreading code method After the modulation means and a dominant signal of information to be transmitted, a signal modulated by the spread modulation means for a predetermined time shorter than the information transmission time of 1 bit is output to the communication line, and then the communication line without signal output to, and for recessive of information to be transmitted, have a transmitting means does not perform the signal output to the communication line, respectively, wherein the communication device is the The communication information transmission / reception cycle is determined for each of the communication device groups so as to be a natural number multiple of the shortest cycle. Information on each bit is periodically transmitted with a difference in signal output timing so that signal output by the communication device group is not performed simultaneously .
また、本発明に係る通信システムは、前記通信装置が、前記通信線上の信号の符号系列を検出する検出手段と、該検出手段が検出した符号系列及び自らが属する通信装置群に係る符号系列の相関値を算出する算出手段と、該算出手段が算出した相関値に応じて、前記検出手段が検出した信号が、自らが属する通信装置群に係る信号であるか否かを判定する判定手段とを有することを特徴とする。 Further, in the communication system according to the present invention, the communication device detects a code sequence of a signal on the communication line, a code sequence detected by the detection device, and a code sequence related to a communication device group to which the communication device belongs . A calculation unit that calculates a correlation value; and a determination unit that determines whether the signal detected by the detection unit is a signal related to a communication apparatus group to which the detection unit belongs according to the correlation value calculated by the calculation unit. It is characterized by having.
また、本発明に係る通信方法は、各ビットがドミナント又はレセシブの2値で表される連続した複数ビットの情報を互いに送受信する複数の通信装置をそれぞれ含む複数の通信装置群を共通の通信線に接続し、各通信装置群の通信装置が前記共通の通信線を介して通信を行う通信方法であって、前記通信装置が各ビットの情報を送受信する周期を、最も短い周期の自然数倍となるように前記通信装置群毎に定め、各通信装置は、送信する情報のドミナントに対して、1ビット分の情報送信時間より短い所定時間に亘って、前記通信装置群毎に異なる符号系列を用いて直接拡散符号方式により拡散変調された信号を前記通信線へ出力した後、前記通信線への信号出力を行わず、且つ、送信する情報のレセシブに対して、前記通信線への信号出力を行わず、各通信装置群の通信装置は、自身の通信装置群による信号出力と他の通信装置群による信号出力とが同時的に行われないように、信号出力のタイミングに差を設けて各ビットの情報を周期的に送信することを特徴とする。 Further, the communication method according to the present invention includes a plurality of communication device groups each including a plurality of communication devices each transmitting and receiving information of a plurality of consecutive bits each represented by a binary value of dominant or recessive. A communication method in which the communication devices of each communication device group communicate via the common communication line, and the communication device transmits and receives the information of each bit by a natural number times the shortest cycle. Each communication device defines a code sequence that is different for each communication device group over a predetermined time shorter than the information transmission time for 1 bit with respect to the dominant information to be transmitted. After the signal spread-modulated by the direct spreading code method using the signal is output to the communication line, the signal to the communication line is not output, and the signal to the communication line with respect to the recessive information to be transmitted output Without, the communication device of each communication apparatus groups, such that the signal output is not performed simultaneously by the signal output and the other communication device group according to its own communication device group, each provided with a difference in the timing of the signal output Bit information is transmitted periodically .
本発明においては、通信システム中の各通信装置が、送信する情報がドミナントの場合、1ビット分の情報送信時間に対して、この時間よりも短い所定時間に亘って所定の信号を通信線へ出力し、その後は通信線への信号出力を停止する。また送信する情報がレセシブの場合、各通信装置は、通信線への信号出力を行わない。これにより、ドミナントの送信とレセシブの送信とが衝突した場合、通信線上には所定時間に亘ってドミナントに対応する信号が伝送されるため、レセシブを送信した通信装置は通信線上の信号を検出することによって、他の通信装置が送信したドミナントの信号を検知することができる。
このように一の通信装置群に属する通信装置が1ビット分の情報送信時間に対して短い所定信号を出力することにより、1ビット分の情報送信時間中には信号線上に信号が出力されていない期間を設けることができる。よって、この期間中に他の通信装置群に属する通信装置が信号を出力することができる。また各通信装置がドミナントに対して出力する所定信号は、拡散変調された信号とし、通信装置群毎に共通の信号を出力する。これにより各通信装置は、通信線上の信号が自らの属する通信装置群に対応する信号であるか否かを判別することができる。これらの構成によって、複数の通信装置群が通信線を共有して同時的に通信を行うことが可能となる。
In the present invention, when the information to be transmitted by each communication device in the communication system is dominant, a predetermined signal is transmitted to the communication line over a predetermined time shorter than this time for the information transmission time of 1 bit. After that, the signal output to the communication line is stopped. When the information to be transmitted is recessive, each communication device does not output a signal to the communication line. As a result, when the dominant transmission and the recessive transmission collide, a signal corresponding to the dominant is transmitted over a predetermined time on the communication line, so the communication device that has transmitted the recession detects the signal on the communication line. Thus, a dominant signal transmitted by another communication apparatus can be detected.
As described above, the communication devices belonging to one communication device group output a predetermined signal that is short with respect to the information transmission time for one bit, so that a signal is output on the signal line during the information transmission time for one bit. There can be no period. Therefore, during this period, communication devices belonging to other communication device groups can output signals. The predetermined signal output from each communication device to the dominant is a spread-modulated signal, and a common signal is output for each communication device group. Thereby, each communication apparatus can determine whether or not the signal on the communication line is a signal corresponding to the communication apparatus group to which the communication apparatus belongs. With these configurations, a plurality of communication device groups can share a communication line and communicate simultaneously.
また、本発明においては、各通信装置がドミナントとして所定時間に亘って出力する信号を、直接拡散符号方式により拡散変調した信号とする。直接拡散符号方式は、元の信号波に対して拡散符号と呼ばれる疑似ランダムな2値の符号系列を乗算することにより変調を行う方式である。乗算する符号系列を適切に選択し、通信装置群毎に異なる符号系列を用いて拡散変調を行うことにより、受信側の通信装置では自らが属する通信装置群の信号であるか他の通信装置群の信号であるかを精度良く区別することができる。符号系列には、例えばPN(Pseudorandom Noise)系列のM系列又は平方剰余系列等を用いることができる。 Further, in the present invention, a signal output as a dominant by each communication apparatus over a predetermined time is a signal that is spread-modulated by the direct spreading code method. The direct spreading code method is a method of performing modulation by multiplying an original signal wave by a pseudo-random binary code sequence called a spreading code. By appropriately selecting a code sequence to be multiplied and performing spread modulation using a different code sequence for each communication device group, the communication device on the receiving side is a signal of the communication device group to which it belongs or another communication device group Can be distinguished with high accuracy. As the code sequence, for example, a PN (Pseudorandom Noise) sequence M sequence or a quadratic residue sequence can be used.
また、本発明においては、受信の際に通信装置群の各通信装置は、通信線上にて検出した信号と、自らがドミナントに対して出力する信号との相関値を算出する。これにより各通信装置は、通信線上の検知信号が自らが送信する信号と同じであれば、高い相関値を得ることができ、また、検知信号が自らと異なる信号であれば、低い相関値を得る。よって、例えば相関値が閾値を超えるか否かなどを判定することによって、通信線上にて検知した信号が、自らが属する通信装置群に係る信号であるか否かを判定することができる。 In the present invention, each communication device in the communication device group calculates a correlation value between a signal detected on the communication line and a signal output to the dominant by itself. Accordingly, each communication device can obtain a high correlation value if the detection signal on the communication line is the same as the signal transmitted by itself, and if the detection signal is a signal different from itself, the communication device can obtain a low correlation value. obtain. Therefore, for example, by determining whether or not the correlation value exceeds a threshold value, it is possible to determine whether or not the signal detected on the communication line is a signal related to the communication device group to which the device belongs.
また、本発明においては、各通信装置群の通信装置は各ビットの情報を周期的に送信し、この送信周期は通信装置群毎に定められる。各通信装置群の送信周期は、通信システム中の通信装置群の最も短い周期に対して、この周期の自然数倍(1倍、2倍、3倍、…)となるように定められる。また各通信装置群の通信装置は、他の通信装置群の通信装置が拡散変調された信号の出力を行っていない間に、自らの拡散変調した信号の出力を行うように、各ビットの送信タイミングに差を設けて(送信タイミングをずらして)、各ビットの情報を周期的に送信する。
これにより、連続した複数ビットの情報を送信する場合に、最初の1ビットの情報を他の通信装置群の送信タイミングに対してずらして送信することに成功すれば、以降の周期的な情報送信は他の通信装置群の情報送信に衝突することなく確実に行うことができる。
In the present invention, the communication devices of each communication device group periodically transmit information of each bit, and this transmission cycle is determined for each communication device group. The transmission cycle of each communication device group is determined to be a natural number multiple (1 times, 2 times, 3 times,...) Of this cycle with respect to the shortest cycle of the communication device group in the communication system. In addition, the communication device of each communication device group transmits each bit so that the communication device of the other communication device group outputs its own spread-modulated signal while it is not outputting the spread-modulated signal. Information on each bit is periodically transmitted with a difference in timing (transmission timing is shifted).
As a result, when transmitting a plurality of continuous bits of information, if the first one bit of information is successfully shifted from the transmission timing of the other communication device group, the subsequent periodic information transmission is performed. Can be reliably performed without colliding with information transmission of other communication device groups.
本発明による場合は、通信システム中の各通信装置が、送信する情報がドミナントの場合、1ビット分の情報送信時間に対して、この時間よりも短い所定時間に亘って拡散変調された信号を通信線へ出力し、その後は通信線への信号出力を停止すると共に、送信する情報がレセシブの場合、通信線への信号出力を行わない。これにより各通信装置は、通信線上の信号が自らの属する通信装置群に対応する信号であるか否かを判別することができるため、複数の通信装置群が通信線を共有して同時的に通信を行うことができる。よって、複数の通信装置群を共通の通信線に接続することができるため、通信システム中の通信線を削減することができ、通信システムの小型化(省スペース化)及び低コスト化等を実現できる。 In the case of the present invention, when the information to be transmitted by each communication device in the communication system is dominant, a signal subjected to spread modulation over a predetermined time shorter than this time with respect to the information transmission time of 1 bit. Output to the communication line and thereafter stop outputting the signal to the communication line, and if the information to be transmitted is recessive, no signal is output to the communication line. As a result, each communication device can determine whether or not the signal on the communication line is a signal corresponding to the communication device group to which the communication device belongs. Communication can be performed. Therefore, since a plurality of communication device groups can be connected to a common communication line, the communication lines in the communication system can be reduced, and the communication system can be reduced in size (space saving) and reduced in cost. it can.
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図1は、通信システムの一構成例を示す模式図である。本実施の形態に係る通信システムは、例えば図示しない車輌に搭載された複数のECU(Electronic Control Unit)1を通信装置として備え、複数のECU1が共通の通信線5を介して接続された構成である。また本通信システムでは、通信速度が異なるECU1を共通の通信線5に接続することが可能であり、図1においては通信速度が500kbpsのECU1を第1グループのECU1aとして実線で示し、通信速度が250kbpsのECU1を第2グループのECU1bとして破線で示してある。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings showing embodiments thereof. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a communication system. The communication system according to the present embodiment includes, for example, a plurality of ECUs (Electronic Control Units) 1 mounted on a vehicle (not shown) as a communication device, and the plurality of
第1グループの各ECU1aは、第1グループに属する他のECU1aとの間で、通信速度500kbpsにて情報の送受信を相互に行うことができる。同様に、第2グループの各ECU1bは、第2グループに属する他のECU1bとの間で、通信速度250kbpsにて情報の送受信を相互に行うことができる。なお、第1グループのECU1aと、第2グループのECU1bとは、通信速度が異なるため、直接的に情報の送受信を行うことはできない。ただし、例えばECU1が通信速度を切替可能な構成とすることによって、第1グループのECU1a及び第2グループのECU1bの両方と情報の送受信を行う構成としてもよい。
Each
図2は、通信装置(ECU1)の構成を示すブロック図である。ECU1は、制御部11、ROM(Read Only Memory)12、RAM(Random Access Memory)13、入力部14、出力部15及びCAN通信制御部16等を備えて構成されている。制御部11は、CPU(Central Processing Unit)又はMPU(Micro Processing Unit)等の演算処理装置を用いて構成されるものであり、ROM12に記憶された制御プログラムを読み出して実行することにより種々の制御処理を行うことができる。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the communication apparatus (ECU 1). The
ROM12は、例えばEEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)又はフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ素子で構成されるものであり、制御部11にて実行される制御プログラム及び制御部11が行う処理に必要な情報等が予め記憶されている。RAM13は、例えばSRAM(Static RAM)又はDRAM(Dynamic RAM)等のメモリ素子で構成されるものであり、制御部11の処理に伴って生成された情報及び他のECU1との間で送受信する情報等の種々の情報が記憶される。
The
入力部14は、例えば車輌の車速センサ若しくは温度センサ等のセンサ、又は、車輌の内外に配置された操作用の種々のスイッチ等の入力装置からの信号が入力され、入力信号のサンプリング又はA/D変換等の処理を行って得られた情報を制御部11へ与える。出力部15は、例えばモータ又はランプ等の負荷が接続され、制御部11からの指示に応じてこれらの負荷を駆動する駆動信号を出力する。なお、ECU1は必ずしも入力部14及び出力部15の両方を備える必要はなく、いずれか一方のみを備える構成であってよい。
The
CAN通信制御部16は、通信線5に接続される端子を有しており、この端子に接続された通信線5を介して他のECU1との間でCANプロトコルに従った情報の送受信を行うものである。CAN通信制御部16は、制御部11から与えられた送信情報をCANプロトコルに応じた送信用のデータ(フレーム)に変換して送信部17へ与える。CAN通信制御部16の送信部17は、与えられた送信データの各ビットの値(0(ドミナント)又は1(レセシブ))に応じて、通信線5へ信号を出力する。なおCANプロトコルにおいては、通信線5としてツイストペア線が用いられ、送信部17は通信線5へ差動信号を出力する。送信部17は、複数ビットで構成された送信データの各ビットについて順に処理を行い、処理対象ビットの値がドミナントの場合には、所定の時間Tpに亘って所定の信号(拡散変調した信号)を出力した後、通信線への信号出力を停止する。また送信部17は、処理対象ビットの値がレセシブの場合、通信線への信号出力を行わない。
The CAN
またCAN通信制御部16は、通信線5の信号レベル(ツイストペア線を構成する2本の信号線の電位差)を検知することによって、通信線5上に送信された信号がドミナント/レセシブのいずれに対応する信号であるかを判定し、各ビットがドミナント/レセシブで表されるデータの受信を行う受信部18を有している。CAN通信制御部16は、受信部18にて受信したデータを制御部11へ与える。またCAN通信制御部16は、送信部17にて自らが送信したデータを受信部18にて受信し、送信データと受信データとが一致しない場合(送信データのレセシブが受信データにてドミナントに変化していた場合)、通信線5に接続された他のECU1の送信が発生していることを検知し、アービトレーションの処理を行う。なおECU1が行うアービトレーションの処理は、従来のCANプロトコルによるものと同じであるため、詳細な説明を省略する。
Further, the CAN
図3は、本発明に係る通信システムにおいて各ECU1が送受信する信号を説明するための模式図であり、縦軸を信号線5のツイストペア線間の電位差Vとし、横軸を時間tとしたグラフである。図示の例は、送信データがドミナントからレセシブへ変化した場合の信号である。ECU1の送信部17は、ドミナントのデータ送信を行う場合、1ビットの送信時間Tbのうち開始時点から時間Tpまでの期間に、拡散変調した信号(図3においてはハッチングを付したパルスとして示してある)を出力した後、1ビットの送信時間Tbに達するまで信号を出力しない。また送信部17は、レセシブの場合、1ビットの送信時間Tbの全てについて信号を出力しない。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a signal transmitted and received by each
図4は、各ECU1がドミナントの情報送信の際に出力する信号を説明するための模式図である。本実施の形態に係る通信システムでは、各ECU1のCAN通信制御部16は、ドミナントの情報送信の際に通信線5へ出力する信号として、パルス信号を直接拡散符号方式により拡散変調した信号を用いる。直接拡散符号方式は、元の信号(本実施の形態ではパルス信号)に対して、拡散符号と呼ばれる2値系列を乗算することにより、変調を行う方式である。拡散符号としては、例えばPN系列と呼ばれる符号系列を用いることができる。
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a signal that is output from each
PN系列の拡散符号は、疑似ランダムな符号でありシフトレジスタを用いて発生させることができる、周期性を持つ、周期内の0と1との数の差は1以下である等の性質を有している。またPN系列の拡散符号は、1/2チップ以上の時間のずれが生じた信号の自己相関の絶対値が1以下となるという性質を有しており、自己相関特性がよいという特徴がある。このようなPN系列の拡散符号には、例えばM系列、平方剰余系列及び双素数系列等の符号があるが、本実施の形態においてはM系列を採用する(ただし、M系列に限定するものではなく、他の系列の符号を採用してもよい)。なお、チップとは拡散符号系列の最小単位であり、その時間をTcとし、符号系列長をNpとすれば、Tp=Np×Tcである。 A PN sequence spreading code is a pseudo-random code that can be generated using a shift register, has a periodicity, and has a property such that the difference in number between 0 and 1 in the period is 1 or less. doing. Further, the PN sequence spreading code has the property that the absolute value of the autocorrelation of a signal having a time lag of 1/2 chip or more is 1 or less, and is characterized by good autocorrelation characteristics. Such a PN sequence spreading code includes, for example, codes such as an M sequence, a quadratic residue sequence, and a biprime number sequence. In the present embodiment, an M sequence is employed (however, the M sequence is not limited to this). Other codes may be employed). Note that a chip is a minimum unit of a spread code sequence. If the time is Tc and the code sequence length is Np, Tp = Np × Tc.
M系列の拡散符号は、例えば下記の(1)式のような原始多項式を基に、シフトレジスタを用いて発生させることができる。
h(x)=Xk +hk-1 xk-1 +…+h2 x2 +h1 x+1 …(1)
本実施の形態では、M系列の拡散符号を7チップとし、第1グループに”1110010”を割り当て、第2グループに”1101000”を割り当てる。これにより図4に示す信号が得られ、各ECU1の送信部17は、ドミナントの情報送信の際に時間Tpに亘ってこの信号を信号線5上へ出力する。
The M-sequence spreading code can be generated using a shift register based on a primitive polynomial such as the following equation (1).
h (x) = X k + h k−1 x k−1 +... + h 2 x 2 + h 1 x + 1 (1)
In this embodiment, the M-sequence spreading code is 7 chips, “1110010” is assigned to the first group, and “1101000” is assigned to the second group. As a result, the signal shown in FIG. 4 is obtained, and the
また各ECU1の受信部18は、通信線5の信号レベルを所定周期(例えば各ビットの送信時間Tbの1/25に相当する時間)でサンプリングしており、各ビットの送信時間Tbに亘るサンプリング結果から、ドミナントとして送信される拡散変調された信号の符号系列を検出する。受信部18は、検出した符号系列と、自らに割り当てられた符号系列との相関値(自己相関値)を算出し、算出した相関値が閾値を超える場合、この信号を自らが所属するグループのECU1が送信した情報であるとして、情報の受信処理を行う。これに対して、算出した相関値が閾値を超えない場合、受信部18は、この信号を他のグループの情報であるとして、情報の受信処理を行わない。
The receiving
例えば第1グループのECU1の受信部18は、通信線5上に検出した信号の符号系列が”1110010”の場合、この符号系列と自らに割り当てられた符号系列”1110010”との相関値7を算出し、また通信線5上に検出した符号系列が第2グループの”1101000”の場合、相関値−1を算出する。なお受信部18による相関値の算出は、2つの符号系列の各チップの値を比較し、値が同じであれば+1を比較結果とし、値が異なれば−1を比較結果として、全チップの比較結果を加算することで行うことができる。また受信部18は、算出した相関値が例えば閾値として3を超えるか否かを判定することで、この信号が自らが所属するグループのものであるか否かを判定することができる。
For example, when the code sequence of the signal detected on the
図5は、本実施の形態に係る通信システムにて送受信される信号の一例を示す模式図である。なお図5においては、第1グループに属するECU1aが通信線5へ出力する信号を上段に示し、第2グループに属するECU1bが通信線5へ出力する信号を中段に示してある。また図5の下段には、第1グループ及び第2グループが混在する通信システムにて通信線5へ出力される信号を示してある。またいずれの信号もドミナントが連続する情報送信を行った場合のものである。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of signals transmitted and received in the communication system according to the present embodiment. In FIG. 5, a signal output from the
例えば第1グループに属するECU1aは、各ビットの情報を周期Tb1にて送信する。このときECU1aは、各ビットの情報送信時間Tb1のうち、開始時点から時間Tp1までの期間に拡散変調した信号を出力し、時間Tp1の経過後は信号を出力しない。
For example, the
これに対して例えば第2グループに属するECU1bは、各ビットの情報を周期Tb2にて送信する。ただし、第2グループの周期Tb2は、第1グループの周期Tb1の自然数(1、2、3…)倍である(図4に示す例ではTb2=2×Tb1)。またECU1bは、各ビットの情報送信時間Tb2のうち、開始時点から時間Tp2までの期間に拡散変調した信号を出力し、時間Tp2の経過後は信号を出力しない。ただし、第1グループの時間Tp1及び第2グループの時間Tp2は、Tp1+Tp2<Tb1の条件を満たすよう設定される。
On the other hand, for example, the
本通信システムでは、第1グループのECU1aによる拡散変調した信号の出力と、第2グループのECU1bによる拡散変調した信号の出力とが同時的に行われないように、第1グループのECU1a及び第2グループのECU1bは、タイミングをずらしてドミナントの信号の出力を共通の通信線5に対して行う。即ち、第1グループのECU1aが時間Tp1に亘る信号を出力した後から1ビットの送信時間Tb1が経過するまでの期間(ECU1aが信号を出力しない期間)に、第2グループのECU1bが時間Tp2に亘る信号の出力を行う。
In this communication system, the
各グループのECU1のCAN通信制御部16は、送信部17にてドミナントに対応して拡散変調した信号を出力し、このときに受信部18にて検出した信号との相関値が閾値を超えない場合、第1グループ及び第2グループの信号出力が同時的に行われたと考えられるため、送信部17にてタイミングをずらして再送信を行う。送信部17が再送信を行うことによって最初のビットの情報送信に成功した後は、第1グループの送信周期Tb1及び第2グループの送信周期Tb2が自然数倍であるため、両グループの信号出力が再び同時的に行われることはなく、第1グループのECU1a及び第2グループのECU1bは自らの送信周期にて2ビット目以降の情報送信を行うことができる。
The CAN
次に、通信システムの各ECU1が行う通信処理の手順を、フローチャートを用いて説明する。図6は、ECU1が送信データの1ビット目を送信する際の処理手順を示すフローチャートである。なお、ECU1は、1ビット目の情報としてドミナントの信号を通信線5へ出力する。通信システムの各ECU1のCAN通信制御部16は、情報送信を行う場合に、まず通信線5が空いているか(他のECU1が情報を送信していないか)否かを判定し(ステップS1)、通信線5が空いていない場合(S1:NO)、通信線5が空くまで待機する(他のECU1が送信した情報の受信を行う)。
Next, a procedure of communication processing performed by each
通信線5が空いている場合(S1:YES)、CAN通信制御部16は、送信部17にて自らに割り当てられた符号系列を用いて拡散変調した信号の通信線5への出力を行うと共に(ステップS2)、受信部18にて通信線5の信号レベルのサンプリングを行う(ステップS3)。その後、CAN通信制御部16は、信号出力の開始から所定の時間Tpが経過したか否かを判定し(ステップS4)、時間Tpが経過していない場合(S4:NO)、ステップS2へ処理を戻し、信号出力及びサンプリングを繰り返し行う。
When the
時間Tpが経過した場合(S4:YES)、CAN通信制御部16は、送信部17による信号出力を停止すると共に(ステップS5)、受信部18による通信線5の信号レベルのサンプリングを継続して行う(ステップS6)。その後、CAN通信制御部16は、信号出力の開始から1ビットの情報送信時間Tbが経過したか否かを判定し(ステップS7)、情報送信時間Tbが経過していない場合(S7:NO)、ステップS5へ処理を戻し、信号出力停止状態を維持すると共に信号レベルのサンプリングを繰り返し行う。
When the time Tp has elapsed (S4: YES), the CAN
情報送信時間Tbが経過した場合(S7:YES)、CAN通信制御部16は、受信部18のサンプリング結果から、通信線5上の信号の符号系列を取得し、取得した符号系列と自らに割り当てられた符号系列との相関値を算出し(ステップS8)、算出した相関値が閾値を超えるか否かを判定する(ステップS9)。算出した相関値が閾値を超えない場合(S9:NO)、CAN通信制御部16は、所定時間待機し(ステップS10)、ステップS2へ処理を戻して、情報の再送信を行う。また算出した相関値が閾値を超える場合(S9:YES)、CAN通信制御部16は、送信する情報の2ビット目以降の情報送信処理を開始し(ステップS11)、1ビット目の情報送信処理を終了する。
When the information transmission time Tb has elapsed (S7: YES), the CAN
なお、情報の送受信に必要な符号系列及び算出した相関値との比較を行う閾値等の情報は、各ECU1のROM12に予め記憶されており、制御部11はROM12から符号系列及び閾値等の情報を読み出して上記の処理を行う。
Information such as a threshold value for comparison with a code sequence necessary for transmission / reception of information and a calculated correlation value is stored in advance in the
図7及び図8は、ECU1が情報の2ビット目以降のアービトレーションフィールドを送信する際の処理手順を示すフローチャートである。通信システムの各ECU1のCAN通信制御部16は、送信データの未送信の1ビットの情報を取得し(ステップS21)、取得した情報がドミナントであるか否かを判定する(ステップS22)。CAN通信制御部16は、送信する情報がドミナントの場合(S22:YES)、送信部17にて自らに割り当てられた符号系列を用いて拡散変調した信号の通信線5への出力を行い(ステップS23)、送信する情報がドミナントではなくレセシブの場合(S22:NO)、送信部17にて通信線5への信号出力を停止する(ステップS24)。またCAN通信制御部16は、受信部18にて通信線5の信号レベルのサンプリングを行い(ステップS25)、このビットの送信処理の開始から所定の時間Tpが経過したか否かを判定する(ステップS26)。時間Tpが経過していない場合(S26:NO)、ステップS25へ処理を戻し、信号レベルのサンプリングを繰り返し行う。
7 and 8 are flowcharts showing a processing procedure when the
時間Tpが経過した場合(S26:YES)、CAN通信制御部16は、送信部17による信号出力を停止し(ステップS27)、受信部18によるサンプリング結果から、通信線5上へ出力された信号がドミナントであるか否かを判定する(ステップS28)。信号がドミナントの場合(S28:YES)、CAN通信制御部16は、送信部17にてレセシブの情報送信を行っていたか否かを更に判定する(ステップS29)。送信部17にてレセシブの情報を送信していた場合(S29:YES)、CAN通信制御部16は、他のECU1の情報送信が行われたと判断し、アービトレーションの処理を開始し(ステップS30)、送信処理を終了する。なお、アービトレーション処理の手順は従来のCANプロトコルによるものと同様であるため、詳細な説明を省略する。
When the time Tp has elapsed (S26: YES), the CAN
通信線5上の信号がドミナントでなくレセシブの場合(S28:NO)、又は、送信部17がレセシブの情報送信を行っていなかった場合(S29:NO)、CAN通信制御部16は、このビットの送信処理の開始から1ビットの情報送信時間Tbが経過したか否かを判定する(ステップS31)。情報送信時間Tbが経過していない場合(S31:NO)、CAN通信制御部16は、情報送信時間Tbが経過するまで待機する。情報送信時間Tbが経過した場合(S31:YES)、CAN通信制御部16は、送信する情報の全ビットについて送信を終了したか否かを判定する(ステップS32)。全ビットの送信を終了していない場合(S32:NO)、CAN通信制御部16は、ステップ21へ処理を戻し、次のビットの情報送信を行う。全ビットの送信を終了した場合(S32:YES)、CAN通信制御部16は、送信処理を終了する。
If the signal on the
以上の構成の通信システムは、通信システム中の各ECU1が、ドミナントの情報送信に対して、1ビットの情報送信時間Tbより短い時間Tpの拡散変調された信号を出力した後に信号出力を停止する構成であり、第1グループ及び第2グループがそれぞれ異なる符号系列を用いて拡散変調を行う構成である。この構成により、第1グループのECU1a及び第2グループのECU1bを共通の通信線5に接続して情報の送受信を行った場合に、各ECU1a、1bのCAN通信制御部16が通信線5上の信号が自らのグループに係るものであるか否かを判定することができるため、複数のグループが通信線5を共有して同時的に通信を行うことができる。
In the communication system configured as described above, each
また各ECU1がドミナントの情報送信に対して所定時間に亘って出力する信号を、直接拡散符号方式によりパルス信号を拡散変調した信号とし、グループ毎に異なる符号系列を用いて拡散変調を行う構成とすることにより、各ECU1は通信線5上にて検出した信号と自らが出力する信号との相関値を算出することによって、通信線5上の信号が自らのグループに係るものであるか否かを容易且つ精度よく判定することができる。
In addition, a configuration in which each
一方のグループのECU1が信号出力を行っていない期間に他方のグループのECU1が信号出力を行うと共に、第1グループの送信周期Tb1に対して第2グループの送信周期Tb2を自然数倍に設定することによって、各ECU1は最初の1ビットの送信に成功した後は、以降の情報送信を他グループの情報送信に衝突することなく確実に行うことができる。
While the
なお、本実施の形態においては、通信システムが車輌に搭載されるものとしたが、これに限るものではない。また通信装置はECU1に限らない。また、図1に示した通信システムの構成(ECU1の数、ECU1の接続形態等)は、一例であってこれに限るものではない。また、通信線5としてツイストペア線を用いる構成としたが、これに限るものではなく、1つの線を通信線5として用いるなど、その他の構成であってよい。また、第1グループの通信速度を500Kbpsとし、第2グループの通信速度を250Kbpsとしたが、これらの通信速度は一例であって、これに限るものではない。また第1グループ及び第2グループの通信速度が同じであってもよい。
In the present embodiment, the communication system is mounted on the vehicle. However, the present invention is not limited to this. The communication device is not limited to the
また、上述の実施の形態では、通信システムには2つのグループを含む構成としたが、これに限るものではなく、3つ以上のグループを含む構成であってよい。この場合、最も短い1ビットの情報送信時間Tbの間に、拡散変調された信号が3つ以上収まるように、各グループの信号出力時間Tpを設定すると共に、各グループがそれぞれ異なる符号系列に基づく信号を出力する必要がある。 In the above-described embodiment, the communication system includes two groups. However, the configuration is not limited to this, and the communication system may include three or more groups. In this case, the signal output time Tp of each group is set so that three or more spread-modulated signals can be accommodated in the shortest 1-bit information transmission time Tb, and each group is based on a different code sequence. It is necessary to output a signal.
また、上述の実施の形態では、第1グループのECU1aが出力する拡散変調された信号と、第2グループのECU1bが出力する拡散変調された信号とが重なることのないように、送信タイミングをずらして各ビットの情報を周期的に送信する構成としたが、これに限るものではない。第1グループのECU1aが出力する拡散変調された信号と、第2グループのECU1bが出力する拡散変調された信号とが一部又は全部が重なって通信線5上に出力される場合であっても、算出した相関値が閾値を超え、各ECU1が自らの属するグループに係る信号の有無を判別することができる構成であればよい。
In the above-described embodiment, the transmission timing is shifted so that the spread modulated signal output from the
1、1a、1b ECU(通信装置)
5 通信線
11 制御部
12 ROM
13 RAM
14 入力部
15 出力部
16 CAN通信制御部(拡散変調手段、送信手段、検出手段、算出手段、判定手段)
17 送信部(送信手段)
18 受信部(検出手段)
1, 1a, 1b ECU (communication device)
5
13 RAM
14
17 Transmitter (transmission means)
18 Receiver (detection means)
Claims (3)
互いに情報を送受信する複数の通信装置を含む通信装置群を複数備え、
各通信装置は、
前記通信装置群毎に異なる符号系列を用いて、前記通信線へ出力する信号を直接拡散符号方式により拡散変調する拡散変調手段と、
送信する情報のドミナントに対して、1ビット分の情報送信時間より短い所定時間に亘って、前記拡散変調手段により拡散変調された信号を前記通信線へ出力した後、前記通信線への信号出力を行わず、且つ、送信する情報のレセシブに対して、前記通信線への信号出力を行わない送信手段と
をそれぞれ有し、
前記通信装置が各ビットの情報を送受信する周期は、最も短い周期の自然数倍となるように前記通信装置群毎に定められ、
各通信装置群の通信装置は、自身の通信装置群による信号出力と他の通信装置群による信号出力とが同時的に行われないように、信号出力のタイミングに差を設けて各ビットの情報を周期的に送信するようにしてあること
を特徴とする通信システム。 In a communication system including a plurality of communication devices that transmit and receive information of a plurality of consecutive bits each represented by a binary value of dominant or recessive via a common communication line.
A plurality of communication device groups including a plurality of communication devices that transmit and receive information to and from each other,
Each communication device
Spreading modulation means for spreading and modulating a signal to be output to the communication line by a direct spreading code method using a different code sequence for each communication device group ;
The signal output to the communication line is output after the signal subjected to the spread modulation by the spread modulation means is output to the communication line over a predetermined time shorter than the information transmission time of 1 bit with respect to the dominant information to be transmitted. the not performed, and for recessive of information to be transmitted, and transmission means does not perform the signal output to the communication line possess respectively,
The period in which the communication device transmits and receives information of each bit is determined for each communication device group so as to be a natural number multiple of the shortest cycle,
The communication devices of each communication device group provide information on each bit by providing a difference in signal output timing so that signal output by its own communication device group and signal output by another communication device group are not performed simultaneously. Is transmitted periodically . A communication system characterized by the above .
前記通信線上の信号の符号系列を検出する検出手段と、
該検出手段が検出した符号系列及び自らが属する通信装置群に係る符号系列の相関値を算出する算出手段と、
該算出手段が算出した相関値に応じて、前記検出手段が検出した信号が、自らが属する通信装置群に係る信号であるか否かを判定する判定手段と
を有すること
を特徴とする請求項1に記載の通信システム。 The communication device
Detecting means for detecting a code sequence of a signal on the communication line;
Calculating means for calculating a correlation value of a code sequence detected by the detecting means and a code sequence related to a communication device group to which the detection apparatus belongs ;
And determining means for determining whether the signal detected by the detecting means is a signal related to a group of communication devices to which the apparatus belongs, according to the correlation value calculated by the calculating means. The communication system according to 1 .
前記通信装置が各ビットの情報を送受信する周期を、最も短い周期の自然数倍となるように前記通信装置群毎に定め、
各通信装置は、送信する情報のドミナントに対して、1ビット分の情報送信時間より短い所定時間に亘って、前記通信装置群毎に異なる符号系列を用いて直接拡散符号方式により拡散変調された信号を前記通信線へ出力した後、前記通信線への信号出力を行わず、且つ、送信する情報のレセシブに対して、前記通信線への信号出力を行わず、
各通信装置群の通信装置は、自身の通信装置群による信号出力と他の通信装置群による信号出力とが同時的に行われないように、信号出力のタイミングに差を設けて各ビットの情報を周期的に送信すること
を特徴とする通信方法。 A plurality of communication device groups each including a plurality of communication devices that transmit and receive continuous plural bits of information each bit represented by a binary value of dominant or recessive are connected to a common communication line, and communication of each communication device group A communication method in which an apparatus performs communication via the common communication line,
A period for transmitting and receiving the information of each bit by the communication apparatus is determined for each communication apparatus group so as to be a natural number multiple of the shortest period,
Each communication device is spread-modulated by a direct spreading code method using a different code sequence for each communication device group over a predetermined time shorter than an information transmission time of 1 bit with respect to a dominant information to be transmitted. After outputting the signal to the communication line, the signal output to the communication line is not performed, and the signal output to the communication line is not performed for the recessive information to be transmitted ,
The communication devices of each communication device group provide information on each bit by providing a difference in signal output timing so that signal output by its own communication device group and signal output by another communication device group are not performed simultaneously. Is periodically transmitted .
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