JPH02214242A - 故障診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は複数のノード間で共通伝送路を介して時分割多
重通信によりデータの送受を相互に行なう多重伝送シス
テムにおいて、システム内で生じた故障、例えば共通伝
送路の断線あるいはノードの送信機能の障害などを診断
する多重伝送システムの故障診断装置に関する。

（従来技術） かかる多重伝送システムは種々の分野に適用されている
。例えば大規模な通信システム、インテリジェントビル
内のＬＡＮ、ホームバスシステムなどであり、特に最近
では自動車の電子制御化に伴う信号線数の肥大化を防ぐ
目的で共通の多重伝送路を用いて車両各所の配設された
ノート間で信号の送受を行なう自動車用多重伝送システ
ムにも適用されている。かかる多重伝送システムとして
は例えば特公昭６１−３２１８号公報等に開示されたも
のがある。

このような車両用の多重伝送システムでは、システムの
高い信頼性が要求される。例えば多重伝送路の障害に対
する信頼性を高めるため、多重伝送路を一対の信号線か
らなるツイストペア線で構成し、このツイストペア線の
一方の信号線が断線しても信号伝送が行なえるように各
ノードの送受信回路を構成している。

（発明が解決しようとする課題） 上述の多重伝送路をツイストペア線により高信頼化させ
た多重伝送システムでは、ツイストペア線の一方の信号
線が断線しても、なお他方の信号線で信号の送受信を正
常に行なえる。このため、ユーザーは多重伝送路に障害
が発生しても、それに気付かないこともある。

この結果、せっかくツイストペア線で多重伝送路の高信
頼化を図ったにもかかわらず、ツイストペア線の一方の
信号線の障害発生後は、信頼性が下った多重伝送路を用
いて、それと気付かずに多重伝送システムを使用し続け
ることになる。このことは高信頼性が要求されるシステ
ムでは大きな問題となる。

したがって本発明の目的は、多重伝送システムにおいて
多重伝送路あるいは送信ノートの送信部等に障害が発生
した場合に、その障害発生を的確に診断することができ
るようにすることにある。

（課題を解決するための手段） 本発明に係る多重伝送システムの故障診断装置は、複数
のノード間で１対の信号線からなる共通伝送路を介して
時分割多重通信によりデータの送受を行なう多重伝送シ
ステムの故障診断装置であって、共通伝送路に結合され
て共通伝送路上の伝送信号を各信号毎に独立に受信でき
るように構成された受信部と、受信部で受信された伝送
信号の信号振幅を検出する信号振幅検出部と、信号振幅
検出部で検出された信号振幅に基づきシステム内での故
障発生を判定する判定部とを具備してなる。

（作用） 送信元ノードの送信機能の故障、あるいは故障診断装置
と送信元ノード間の共通伝送路の一方の信号線の故障等
が発生したものとする。すると、この故障に基づいて、
故障診断装置に受信される伝送信号の振幅が、共通伝送
路の信号線の一方あるいは両方において変化する。この
振幅値の変化が信号振幅検出部で検出され、その振幅値
に基づき判定部で故障の内容が判定される。

（実施例） 以下、図面を参照しつつ本発明の詳細な説明する。

第１図には本発明の一実施例としての多重伝送システム
の故障診断装置が示される。この実施例は本発明の故障
診断装置を、車両用の多重伝送システムの故障診断装置
として用いたものである。

この多重伝送システムはバス形態の分散型自動車用ＬＡ
Ｎであり、各ノードに送信すベメッセージがあるときの
み伝送路の使用権を割り付けるコンテンション方式等の
非同期時分割多重を採用しており、アクセス制御方式（
多重方式）としてはＣ３Ｍ　Ａ／ＣＤ方式を採用してい
る。

第１図において、１は２本の信号線１１　（またはバス
）と１２からなる平衡型バス伝送路であり、各バス１１
．１２はそれぞれバイアス抵抗回路Ｒ２１とＲ２ｍ、お
よびＲ２３とＲ２Ｊによって所定電圧レベルにバイアス
されている。２〜５は通信ノドであり、それぞれバスイ
ンタフェース部２１．３１．４１．５１を介して伝送路
１に対して伝送信号のアクセスを行なうように構成され
ている。各通信ノード２〜５にはそれぞれノートアドレ
ス胤２〜阻５が割り振られている。

通信ノード２はシステム全体の故障診断機能を備えてお
り、他のノート３〜５と異なり信号振幅検出回路２２を
有し、故障診断装置として動作するようになっている。

第２図にはバスインタフェース部２１の構成例が示され
る。図示の如く、送信部は、伝送路ｌのバス１１と１２
を用いて伝送信号を送出する差動ドライバ回路２１１で
構成され、この差動ドライバ２１１は伝送する信号の極
性がバス１１と１２とで反転されるようにして送信を行
なっている。

すなわち、差動ドライバ回路２＋１は、バスｌｌに対し
ては、バイアス抵抗回路Ｒｚ＋とＲ２□で定められる一
定バイアス電圧しベルＶ　１１を基準にして正極性のＰ
ＷＭディジタル信号を送信し、方、バス１２に対しては
バイアス抵抗回路Ｒ２３とＲａ４で定められる一定バイ
アス電圧しベルｖ＋２を基準にして上記のＰＷＭディジ
タル信号を反転させた負極性の信号を送信する。

受信部は伝送路１からの受信信号の直流バイアス分をカ
ットするＡＣ結合部２１２と、ＡＣ結合部２１２の出力
を増幅する差動増幅器２］３と、所定のしきい値電圧を
発生するしきい値電圧発生回路２１４と、差動増幅器２
１３の出力信号をしきい値電圧発生回路２１５のしきい
値電圧Ｖ　ｔｈと比較して出力信号を通信用ＩＣ２４に
出力するコンパレータ２１５とを含み構成される。

このコンパレータ２１５は、差動増幅器２１３で伝送路
ｌかう受信される受信信号の信号振幅が、後述するよう
に故障等により小さくなった場合にもその信号振幅が所
定値Ｖ、。以上であればこれを一定の電圧レベルのディ
ジタル信号に再び変換し直してＣＰＬＩ２３側に送り、
それによりＣＰＵ２３が誤りな（受信信号を読み込める
ようにするものである。

第３図には、バスインタフェース部２１の受信部の一層
詳細な電気回路の構成例が示される。図示の毎く、この
実施例はコンデンサＣ３，Ｃ４によるＡＣ結合回路２１
２を用いた平衡型伝送システムのバスインタフェース部
回路であり、異常時にバス１１及びバス１２のうちの一
方のバス信号が来ない場合でも他方のバス信号のみでデ
ータ受信できるように構成されている。

図において、抵抗Ｒ０及びコンデンサＣ６と抵抗Ｒ＋２
及びコンデンサＣ６とは夫々バス信号の高周波成分をカ
ットするフィルタを構成している。

ダイオードＤ、はバス信号パルスのデユーティ比による
直流成分の変動を防止すると共にその順方向電圧■。２
で受信回路の差動受信感度を設定している。ダイオード
Ｄ９はバス信号の正サージ及び負サージを吸収してコン
パレータ２！５の入力端子を保護するものである。抵抗
Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ＋ａ、Ｒ１６及び抵抗Ｒ１８はコン
パレータ２＋５の差動受信感度の設定及びヒステリシス
の設定を行なう。

トランジスタＴ　ｒ　３のベース電圧とエミッタ電圧と
は常にほぼペースエミッタ間電圧■□だけシフトしてお
り、またエミッタホロワ回路に接続されているのでトラ
ンジスタＴ　ｒ　ｓのベース側の入力インピーダンスは
高く、信号伝達速度も十分に高速である。そのため、ト
ランジスタＴ　ｒ　ｓが平衡型伝送路の一方の伝送線だ
けに挿入されても受信信号の時間的平衡度もバスインタ
フェース受信回路のインピーダンスのバランスも失なわ
れることはない。

トランジスタＴｒ、のエミッタホロワ回路は、コンパレ
ータ２１５の反転入力端子（−）が負側にふれることを
阻止する働きもしている。これは、トランジスタＴｒｓ
をバスインタフェース部受信回路に挿入することにより
、ベースにトランジスタＴｒ、のコレクタ開放時のベー
ス・エミッタ間電圧ＶＩＩＩＩＯ以下の負電圧が入力さ
れてもトランジスタＴ　ｒ　３はオフ状態になり、コン
パレータ２１５の反転入力端子はアース以下の電圧にな
らないためである。ダイオードＤ、。はトランジスタＴ
　ｒ　ｓのベースから入る正のサージ電圧がコレクタへ
抜けて電源に乗ることを阻止するためのものである。

第４図には、信号振幅検出回路２２の構成例が示される
。図示の如く、バス１１と１２とのバイアス電圧レベル
を所定の基準レベルシフトさせるレベルシフト回路２２
＋と２２２、各レベルシフト回路２２１と２２２の出力
信号のピーク値を保持するピークホールド回路２２３と
２２４、ピークホールド回路２２３と２２４との出力信
号をそれぞれＡ／Ｄ変換してＣＰＬＩ２３に送るＡ／Ｄ
コンバータ２２５．バス】２側の受信信号の極性を反転
するためのインバータ２２６を含み構成されており、各
バス１１と１２上の伝送信号の振幅ピーク値が検出され
てディジタル値にＡ／Ｄ変換されてＣＰＵ２３に入力さ
れるようになっている。

第５図にはこの多重伝送システムのネットワーク上を送
受される伝送フレームＦのフォーマット構成の模式図が
示される。このフレームＦはＳＤ（スタート・デリミツ
タ）コード、ＩＤ（識別）コード、自局アドレス、デー
タ１〜データＮ、誤りチエツクコード、ＡＣＫフィール
ドを含むフレーム構成となっている。

ここで、ＳＤコードはフレームＦの開始を示す特定の符
号である。また、ＩＤコードは機能上つけたアドレス（
ファンクションアドレス）を指定するものである。この
ファンクションアドレスはＳＡＥ　　Ｉｎｔｅｒｎａｔ
ｉｏｎａｌ　　Ｃｏｎｇｒｅｓｓ　　ａｎｄ　　Ｅｘｐ
ｏｓｉｔ＋ｏｎ（１９８６年２月）に発表された文献ｒ
Ａ　Ｐｒｏｐ−ｏｓａｌ　ｆｏｒ　ａ　Ｖｅｈｉｃｌｅ
　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　５ｔａｎｄａ−
ｒｄＪの中にあるファンクショナルアドレッシング（Ｆ
ｕｎｃｔｉｏｎａｌ　Ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ）に相当す
る。すなわち、第１図の実施例に示すものにおいて、故
障診断装置２でのファンクションアドレスは例えば次表
のように決められる。

［表　　］ この表から例えばファンクションアドレス４はノード３
とノード５とに送るものであり、ファンクションアドレ
ス５はノード３とノード４とノード５とに送るものであ
るということが分かる。

各ノード３〜５は送信用として上記表の故障診断装置２
の例のようにファンクションアドレスと物理アドレスと
の対応テーブルを持っていて、どの物理ノートに対して
送信するかを認識している。また、同様の受信ファンク
ションテーブルを持ち、どのファンクションアドレスの
フレームを受信するべきかを認識している。

また、自局のアドレスには、このフレームドを送信する
ノードのアドレスが書き込まれ、このフレームを受は取
ったノードは、どのノードから送られてきたものか知る
ことができる。更に、データ長にはこのあとに続くデー
タの数が書き込まれ、この場合Ｎ個のデータがあるとす
れば、データ長としてＮが送られる。このフレームＦを
受は取ったノードでは、データをデータ長の内容だけ読
み取る。そしてデータにひき続く送信内容がチエツクコ
ード（誤り検出信号）で、これを認識することにより、
フレームの終わりであることを知ることができる。デー
タの伝送を確実にすることを目的として、受信ノードで
は、チエツクコードにより受信したフレームの内容に誤
りがないかをチエツクし、誤りがなければ受信確認フレ
ームＣＡＣＫフレーム）として自局アドレスを伝送路に
送出する。

史に、ＡＣＫフィールド（受信確認信号）では、ＡＣＫ
信号返送領域（タイムスロット）が割り当てられており
、正常受信の確認を行なえる。

すなわち、ＡＣＫフィールドはネットワークに接続され
る全てのノードの受信応答信号返送領域であり、この領
域は第５図に示されるように複数のタイムスロット（各
々１ビツト）に分割されて各タイムスロットがネットワ
ークの各ノートにそれぞれ割り当てられている。各ノー
ドは伝送フレームを正常に受信すると、当該伝送フレー
ム中のＡＣＫフィールドの自局に割り当てられたタイム
スロットの位置でｌビットの肯定応答ＡＣＫを伝送路ｌ
を介して伝送フレームの送信元ノードに返送する。

第６図にその具体例が示される。本例では、ノードＮ１
からノードＮ３とノードＮ５を宛先としてフレームＦを
送信し、このフレームＦを受信したノードＮ３とノード
Ｎ５は夫々のノートに対応する領域でＡＣＫ信号を送出
している。

以下、実施例装置の動作を説明する。

前述のように、第１図ではノード３〜５のノートアドレ
スはそれぞれ隘３〜阪５に、また故障診断装置２のノー
ドアドレスは！１ｋＬ２にそれぞれ設定されている。診
断機能をスタートさせると、故障診断装置２は第７図（
６）に示されるようなフレムを送信する。すなわち、Ｉ
Ｄコードが「５」であるから、ネットワークに接続され
ている全ノドに対してデータＤを送るものである。

このデータＤを受信したノートは即座にＡＣＫフレーム
を返送するように予め決められているので、ノード３〜
５はそれぞれ第７図（Ｃ）（ｅ）、（ｄ）に示されるよ
うなＡＣＫフレームを返送する。この際の伝送路アクセ
ス方式はＣ８Ｍ　Ａ／ＣＤ方式によるものであり、各ノ
ードが返信する順番は特に定められない。また返信ＡＣ
ＫＣ−フレーム中−タＥの内容も特に定められていない
。故障診断装置２は各ノード３〜５が返信するＡＣＫフ
レームの信号振幅を信号振幅検出回路２２によって検出
し、この信号振幅値に基づき送信元ノードの送信機能の
異常発生を検知し、異常が検知された場合には異常ＡＣ
Ｋフレームの自局アドレスに基づき、どのノードが故障
しているかを判断する。

すなわち、第８図にはバスｌｌ上での信号波形が、また
第９図にはバス１２上での信号波形がそれぞれ示されて
いる。各図において（ａ）は正常時、（ｂ）及び（Ｃ）
は送信元ノードのバスインタフェース部が故障したとき
の信号波形である。

故障時の信号振幅値と正常時の信号振幅値の関係はそれ
ぞれ次のようになる。

υ　１　〉υさ　〉υ３ υ４　〉υも　〉υに のように各バス１１．１２上での信号の信号振幅は正常
時と異常時で異なるので、この信号振幅を所定のしきい
値で判定することにより送信元ノードの送信機能の障害
発生を直ちに検知することができる。また、バスＩＩま
たは１２に断線あるいはアースや電源への短絡故障が生
じた場合には、その故障したバスを介しての信号送受は
行なえなくなるので、そのような故障も直ちに検知する
ことができる。

このように、例えば自局アドレスＮａ５のフレームの信
号が小さかったとすれば、ノード５のバスインタフェー
ス部５１、もしくは故障診断装置２からノード５に至る
バス支線に異常があると診断することができる。

本発明の実施にあたっては、種々の変形形態が可能であ
る。第１０図はかかる変形例の一つを示すものであり、
伝送フレームのフォーマットを変えている。このフレー
ムフォーマットは自局アドレスかない点で前述の第５図
のものと異なっている。このフレームを用いて故障診断
を行なう場合の動作を以下に述べる。診断をスタートさ
せると故障診断装置２は第１１図に示すような信号を送
信する。即ち、ノード３、ノード４、ノード５に対して
データＦを送る。このデータＦを受信したノードはＡＣ
Ｋフレーム返信するように予め決められているので、ノ
ード３、ノード４、ノード５は夫々第７図（ｃ）、（ｅ
）、（ｄ）のような返信を行なう。この時、各ノードが
返信するデータの内容は自局アドレスである。各ノード
が返信する順番は特にこだわらない。

故障診断装置２は、各ノートが返信するフレームの信号
振幅を信号振幅検出回路２３によって検出し、異常があ
った場合には異常フレームのデータ（＝自局アドレス）
から、どのノートが故障しているか判断する。例えばデ
ータ＝阪５のフレームの信号振幅が小さかったとすれば
、ノード５のバスインタフェース若しくはノード５に至
るバス支線に異常があるとわかる４、 以上の実施例は各ノード３〜５が故障診断装置２からの
送信要求フレームに対しＡＣＫフレームを返信すること
により、このＡＣＫフレームの信号振幅に基づいて故障
診断を行なっているが、本発明はこれに限られず、例え
ば伝送フレームのＡＣＫフィールドで各ノードが返送す
る肯定応答信号の信号振幅に基づいて、あるいは通常時
に各ノードから伝送される伝送フレームの信号振幅に基
づいて故障診断を行なってもよい。

（発明の効果） 本発明によれば、各通信ノートの送信機能の故障あるい
は多重伝送路の故障を的確に診断することが可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての多重伝送システムの
故障診断装置を示すブロック図、第２図は実施例装置に
おけるバスインタフェース部２１の構成例を示すブロッ
ク図、 第３図はバスインタフェース部の受信部の一層詳細な回
路構成例を示す図、 第４図は実施例装置における信号振幅検出回路の構成例
を示すブロック図、 第５図ないし第７図は実施例装置の動作を説明する図で
あって、伝送路上を送受されるフレームを示す図、 第８図および第９図は伝送路上での信号波形を示す図、
および、 第１０図および第１１図は本発明の詳細な説明するため
の図である。 １：平衡形バス伝送路 ２：通信ノード（故障診断装置） ３〜５：通信ノード ２１．３＋、４１．５１ ：バスインタフェース部 ２２：信号振幅検出回路 ２３４　ＣＰＩＪ ２１１：差動ドライバ回路 ２１２：ＡＣ結合部 ２１３：差動増幅器 ２］４：Ｌきい値電圧発生回路 ２１５：コンパレータ ２２１．２２２ニレベルシフト回路 ２２３．２２４：ピークホールド回路 ２２５：Ａ／Ｄコンバータ ２２６：インバータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数のノード間で一対の信号線からなる共通電送
   路を介して時分割多重通信によりデータの送受を行なう
   多重伝送システムの故障診断装置であって、 該共通伝送路に結合されて該共通伝送路上の伝送信号を
   各信号線毎に独立に受信できるように構成された受信部
   と、 該受信部で受信された伝送信号の信号振幅を検出する信
   号振幅検出部と、 該信号振幅検出部で検出された信号振幅に基づきシステ
   ム内での故障発生を判定する判定部とを具備してなる多
   重電送システムの故障診断装置。