JPH05292103A - 車両用データ伝送システム - Google Patents

車両用データ伝送システム

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JPH05292103A
JPH05292103A JP4119689A JP11968992A JPH05292103A JP H05292103 A JPH05292103 A JP H05292103A JP 4119689 A JP4119689 A JP 4119689A JP 11968992 A JP11968992 A JP 11968992A JP H05292103 A JPH05292103 A JP H05292103A
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寛 橋本
Yuji Hase
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    • H04L12/40Bus networks
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    • H04L2012/40273Bus for use in transportation systems the transportation system being a vehicle

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 トークンパッシング方式を採用するデータ伝
送システムにおいて、電源オン時及び送信権消失時に早
期に送信権を発生させる。 【構成】 送信権が所定時間内に発生せず、かつネット
ワークバスがアイドル状態にあるとき(ステップS1の
答が否定(NO)でステップS2の答が肯定(YE
S))には、当該制御装置(ノード)が送信権を獲得し
たと判断してメッセージの送出を開始する。送出したメ
ッセージの衝突が検出されなければ(ステップS4の答
が否定(NO))送信権の獲得が確定する。メッセージ
の衝突が検出されたときには(ステップS4の答が肯定
(YES))、当該制御装置固有の待機時間経過後、上
記処理を繰り返す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の車両に搭載
される複数の電子制御装置及びこれらの電子制御装置を
相互に接続する共通の通信線から成る車両用データ伝送
システムに関する。
【0002】
【従来の技術】複数の電子制御装置(以下「ECU」と
いう)を共通の通信線(以下「ネットワークバス」とい
う)で接続し、相互にデータの伝送を行う場合、各EC
U間に所定の順序で送信権を循環させ、送信権を得たE
CUのみがネットワークバスにデータを送出可能とする
方式(トークンパッシング方式)が従来より知られてい
る。
【0003】このトークンパッシング方式を採用したデ
ータ伝送システムにおいては、電源投入時等において最
初に送信権を持つECUが固定されていると、そのEC
Uが何らかの原因で作動しない場合には、送信権の循環
が開始されないという問題がある。そのため、複数のE
CUのそれぞれについて固有の待ち時間を設定し、電源
投入後一のECUの待ち時間が経過したときに、ネット
ワークバス上に他のECUがデータを送出していないと
きに、当該ECUが送信権を獲得するようにしたデータ
伝送システムが提案されている(特開昭63−8893
0号公報)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記提案のシステムで
は、各ECUの立ち上り時間、即ち電源オン(又はリセ
ット)から実際にECUが作動状態に達するまでの時間
に差があることから、データ送出が重複しないようにす
るためには、各ECUの待ち時間の差をかなり大きくと
る必要がある。そのため、送信権の発生(いずれかのE
CUの送信権の獲得)までの時間が長くなるという問題
があった。
【0005】また、電源オン後送信権が発生しても、送
信権を持っているECUが作動を停止した場合には、送
信権が他のECUに転送されることなく消失してしまう
が、上記提案のシステムはこの点を考慮していないた
め、そのような場合に対処することができなかった。
【0006】本発明は上述の点に鑑みなされたものであ
り、電源立上り時及び送信権消失時のいずれにおいて
も、短時間に送信権を発生させることができるデータ伝
送システムを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、車両に搭載される複数の制御装置間をネット
ワークバスにて接続し、送信権を前記複数の制御装置間
で循環させてメッセージの伝送を行う車両用データ伝送
システムにおいて、前記複数の制御装置はそれぞれ、前
記送信権が所定時間循環していないことを判別する送信
権循環判別手段と、前記ネットワークバスのアイドル状
態を検出するアイドル状態検出手段と、前記送信権が前
記所定時間循環していないと判別され、かつ前記ネット
ワークバスのアイドル状態が検出されたとき、前記送信
権を得たと判断し、前記ネットワークバスにメッセージ
を送出するメッセージ送出手段とを備えるようにしたも
のである。
【0008】また、前記複数の制御装置はさらに、送出
したメッセージの衝突を検出する衝突検出手段と、各制
御装置固有の待ち時間を設定する待ち時間設定手段とを
有し、前記メッセージ送出手段は、前記メッセージの衝
突を検出したときには、前記待ち時間の経過後に前記メ
ッセージ送出処理を行うことが望ましい。
【0009】また、前記待ち時間設定手段は、前記待ち
時間を前記各制御装置に固有の値(例えばノードアドレ
ス)に応じて決定することが望ましい。
【0010】
【作用】一の制御装置が、送信権が所定時間循環してお
らず、かつネットワークバスがアイドル状態にあると判
定したとき、その制御装置が送信権を獲得したと判断
し、メッセージの送出を開始する。
【0011】また、メッセージ送出時に、他のメッセー
ジとの衝突が検出されたときには、その制御装置に固有
の待ち時間経過後に、前記メッセージ送出処理が再度実
行される。
【0012】また、前記待ち時間は、その制御装置のノ
ードアドレスに応じて決定される。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
【0014】図1は本発明の一実施例に係る車両用制御
システムの全体構成図であり、電子制御装置(以下「E
CU」という)1〜5はネットワークバス6を介して相
互に接続されている。ENG制御ECU1は、車両の運
転者のアクセルペダル操作等に応じてエンジンの作動を
制御するECU,MISS制御ECU2は車両の運転状
態に応じて自動変速機の制御を行うECU,TCS制御
ECU3は、車両の駆動輪のスリップ状態を検出し、エ
ンジンの出力トルクの制御を行うECU,サスペンショ
ン制御ECU4は、車両の運転状態に応じてサスペンシ
ョン(アクティブ サスペンション)の制御を行うEC
U,ブレーキ制御ECU5は車輪のロック状態を検出し
てブレーキ制御を行うECUである。これらのECU1
〜5は、制御パラメータやセンサによって検出される運
転パラメータを相互にモニタする必要があるため、ネッ
トワークバス6を介して接続され、相互に必要なデータ
の送受信を行う。
【0015】図2はENG制御ECU1の構成を示すブ
ロック図であり、中央処理装置(以下「CPU」とい
う)101は入出力インターフェイス104を介して複
数のセンサ11及び燃料噴射弁等のアクチュエータ12
に接続されている。CPU101は、バスライン107
を介してRAM(Random Access Memory)102、RO
M(Read Only Memory)103及び通信制御IC(Inte
grated Circuit)105に接続されている。通信制御I
C105はバスインターフェイス106を介してネット
ワークバス6に接続されている。
【0016】CPU101は、ROM103に格納され
たプログラムに従って、センサ11の検出値に基づいて
制御パラメータを決定し、アクチュエータ12を駆動す
る。RAM102は、演算中のデータの一時的な記憶等
に使用される。また通信制御ICは、ネットワークバス
へのメッセージの送信及びネットワークバスからのメッ
セージの受信の制御を行う。
【0017】図3は、バスインターフェイス106の具
体的な構成を示す図であり、通信制御ICの送信端子は
抵抗114を介してトランジスタ115のベースに接続
されている。トランジスタ115のエミッタはアースに
接続され、コレクタはネットワークバス6に接続される
とともに、抵抗116を介して電源ラインVSUP,及
び抵抗117を介してコンパレータ111の非反転入力
に接続されている。コンパレータ111の反転入力は、
抵抗113を介してアースに接続され、抵抗112を介
して電源ラインVSUPに接続されている。コンパレー
タ111の出力は通信制御IC105の受信端子に接続
される。
【0018】図3の構成により、ネットワークバス6上
の信号レベルの高(ハイ)/低(ロー)に対応して、コ
ンパレータ111の出力がハイ/ローに変化し、バス6
上の信号を受信することができる。また、通信制御IC
105の送信出力のハイ/ローに対応してトランジスタ
115のコレクタがロー/ハイに変化し、ネットワーク
バス6に信号が送出される。
【0019】ECU2〜5も基本的にはECU1と同様
に構成されている。したがって、一のECUがネットワ
ークバス6にハイレベルの信号を送出しても、他のEC
Uがローレベルの信号を送出すると、バス6上の信号は
ローレベルとなるので、本実施例ではローレベルがドミ
ナント(優位)、ハイレベルがレセシブ(劣位)とな
る。
【0020】次に、各ECU間のデータ伝送の方式につ
いて説明する。本実施例ではトークンパッシング方式を
採用している。この方式は調停可能なCSMA/CD
(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detecti
on)方式に比べ、バス上における電気的な遅延に対して
有利であり、また最大のメッセージ遅延時間が簡単に求
められるため、ネットワークシステムの設計が容易であ
る点を考慮したものである。
【0021】図4は、本実施例においてデータ伝送に使
用されるメッセージのフォーマットを示す図であり、同
図(a)はトークン及びデータを送信するためのデータ
メッセージのフォーマットを示し、同図(b)はトーク
ンのみを送信するためのトークンメッセージのフォーマ
ットを示す。なお、以下の説明においては、ネットワー
クシステムを構成するECU1〜5をノードと呼ぶ。
【0022】図4(a)において、フィールドF1(S
OM)はメッセージの開始を示すフィールドであり、1
ビットのドミナントビットから成る。ネットワークシス
テムを構成する全てのノードが同期をとるために使用さ
れる。
【0023】フィールドF2(TKNAD)は、トーク
ンの宛先のノードのアドレス(トークンアドレス)を示
す4ビットのフィールドである。ノードアドレスは、例
えばECU1〜5に対応して値0〜4が設定される。
【0024】フィールドF3(DSTND)は、データ
を受信すべきノードを示す16ビットのフィールドであ
る。1ノードに対して1ビットを割当て、受信すべきノ
ードに対応するビットを論理「1」とする。例えば受信
すべきノードのアドレスが1と4の場合には、フィール
ドF4の2番目のビットと5番目のビットを論理「1」
とする。なお、本実施例ではノードの数は5なので、1
1ビット分は使用しないが、システムの拡張(ノードの
増加)を考慮し、16ノードまで対応可能としている。
【0025】フィールドF5(DLC)は、データフィ
ールド(フィールドF7)の長さを示す4ビットのフィ
ールドである。本実施例では、0〜8のバイト数でデー
タ長を示す。
【0026】フィールドF6(ID)は、データの識別
子を構成する12ビットフィールドである。全てのデー
タについて異なった識別子が設定される。
【0027】フィールドF7(DATA)は、データフ
ィールドであり、データの内容により長さが異なる。最
大で64ビットである。
【0028】フィールドF8(CRC)は、次式(1)
を生成多項式として用いることにより得られる16ビッ
トの誤り検出用文字(CRC文字)から成るCRC(Cy
clicRedundancy Check)フィールドである。フィールド
F8とF9との間には1ビットのレセシブビットのデリ
ミッタ(区切り文字)が挿入されている。
【0029】 生成多項式=X16+X12+X5+1 …(1) フィールドF9(DTACK)は、データを正常に受信
したノードが受信確認応答するためのフィールドであ
り、2ビットのアクノリッジスロットから成る。送信ノ
ードはアクノリッジスロットをレセシブビットとして送
信し、受信すべきノードとして指定され、正常にデータ
を受信したノードの全ては、2ビットのドミナントビッ
トを上書きすることにより、受信確認応答を行う。フィ
ールドF9とF10との間には2ビットのレセシブビッ
トのデリミッタが挿入されている。
【0030】フィールドF10(TKNACK)は、ト
ークンを正常に受信したノードが受信確認応答するため
のフィールドであり、フィールドF9と同様に2ビット
のアクノリッジスロットから成る。送信ノードは、アク
ノリッジスロットをレセシブビットとして送信し、トー
クンを受信したノードは、2ビットのドミナントビット
を上書きすることにより、受信確認応答を行う。フィー
ルドF10とF11との間には2ビットのレセシブビッ
トのデリミッタが挿入されている。
【0031】フィールドF11(EOM)は、メッセー
ジの終了を示すフィールドであり、7ビットのレセシブ
ビットから成る。
【0032】図4(b)に示すトークンメッセージは、
データメッセージのフィールドF4〜F8を削除し、フ
ィールドF3とF10との間にデリミッタを挿入した構
成としている。
【0033】次にトークンの循環方法について説明す
る。
【0034】トークンを獲得したノードは、送信データ
を有する場合には送信データと共に、また送信データが
ない場合にはトークンのみを、次ノードに委譲しなけれ
ばならない。トークンの委譲を受けるノードは、メッセ
ージのフィールドF2(TKNAD)に示されたトーク
ンアドレスに対応するノードである。トークンアドレス
は通常、自ノードのアドレスに値1を加算したアドレス
を最初に設定し、アクノリッジ応答が得られるまで、ト
ークンアドレスを増してメッセージの送信を行う。ただ
し、本実施例では自ノードのアドレスが値15のときに
は、トークンアドレスは0とする。
【0035】トークンアドレスに対応するノードは、ト
ークンを受け取ると、フィールドF10(TCNAC
K)のアクノリッジスロットに2ビットのドミナントビ
ットを上書きすることにより、確認応答する。確認応答
が上書きされ、そのメッセージが正常にフィールドF1
1(EOM)まで終了した時点でトークンを送出したノ
ードはトークン委譲を完了し、受信したノードがトーク
ンを獲得する。したがって途中でエラーが発生した場合
には、トークンは委譲されない。また、正常にフィール
ドF11(EOM)まで終了したにもかかわらず、確認
応答が上書きされなかった場合には、トークンを送出し
たノードはトークンアドレスに対応するノードがネット
ワーク上に存在しないと判断し、そのトークンアドレス
に値1を加算して(ただしトークンアドレスが値16と
なったときは値0として)、トークンの再送出を行う。
この処理は、確認応答があるまで繰り返される。
【0036】トークンを有するノードに送出すべきデー
タが存在しない場合には、トークンの送出は、図4
(b)のトークンメッセージによって行う。例えばノー
ドアドレス2のノードがトークンメッセージを送出する
場合には、図5に示すようにトークンアドレス(フィー
ルドF2)を値3(0011B)とし、コントロールビ
ット(フィールドF3)を10B(ドミナントを値1、
レセシブを値0としている)としてバス6上に送出する
(同図(a),(b),左側)。
【0037】フィールドF10のアクノリッジスロット
に確認応答が上書きされない場合(例えばアドレス3の
ノードが故障した場合)には、トークンアドレスを値4
(0100B)として再度送出する(同図、右側)。図
示例では、アドレス4のノードによってアクノリッジス
ロットに確認応答が上書きされると、トークンはアドレ
ス4のノードに委譲される。
【0038】トークンを有するノードに送出すべきデー
タがある場合には、トークンの送出は図4(a)のデー
タメッセージによって行う。この場合、同一ノードが2
回連続してデータメッセージを送出することはできない
こととしているので、必ずトークンアドレスに値1を加
算してデータメッセージを送出する必要がある。
【0039】例えばアドレス2のノードがデータメッセ
ージを送出する場合には、図6に示すようにトークンア
ドレス(フィールドF2)を値3(0011B)とし、
コントロールビット(フィールドF3)を11Bとして
バス6上に送出する(同図(a),(b)左側)。
【0040】フィールドF10のアクノリッジスロット
に確認応答が上書きされない場合には、トークンアドレ
スを値4(0100B)としてトークンメッセージを送
出する(同図、右側)。図5の場合と同様に、アドレス
4のノードによってアクノリッジスロットに確認応答が
上書きされると、トークンはアドレス4のノードに委譲
される。
【0041】次にシステム立上げ時(電源オン時)のト
ークン発生方法について説明する。
【0042】電源がオンされると各ノードのCPUは図
7に示すイニシャル処理中において、ノードアドレスの
設定を行い、通信制御ICのノードアドレスレジスタに
ノードアドレスを書き込み、通信制御ICをイネーブル
状態にする。各ノードの通信制御ICにおいて、図8に
示すトークン発生処理が実行される。この処理はバック
グラウンド処理として実行される。
【0043】同図(a)のステップS1では所定監視時
間Ttk(例えば5msec)が経過するまで待機し、次いで
その間にトークンが発生したか否かを判別する(ステッ
プS2)。その答が否定(NO)、即ち所定監視時間T
tk内にトークンが発生しなかったときには、ネットワー
クバス6がアイドル状態(無信号状態)か否かを判別す
る(ステップS3)。本実施例では、常時バス6上の信
号をモニタし、レセシブビットが8ビット以上継続した
ときアイドル状態と判別する。ステップS2の答が肯定
(YES)又はステップS3の答が否定(NO)のと
き、即ち所定監視時間Ttk内にトークンが発生したとき
又はバスアイドル状態でないときには、Twtタイマをリ
セットし(ステップS5)、所定待機時間Twt待機して
(ステップS6)、ステップS2にもどる。
【0044】Twtタイマは、所定待機時間Twtを計測す
るためのタイマでありTwt値は、次式(2)により算出
される。
【0045】 Twt=(ノードアドレス+1)×Twt0 …(2) したがってTwt値は各ノード固有の値となる。例えば、
アドレス0のノードの所定待機時間Twt=Twt0であ
り、アドレス2のノードの所定待機時間Twt=3Twt0
である。各ノード固有の値とすることにより、後述する
メッセージの衝突発生時における待機時間に差が生じる
ため、待機時間経過後のメッセージ送出時に衝突を避け
ることができる。
【0046】ステップS3の答が肯定(YES)、即ち
バス6がアイドル状態のときには、当該ノードがトーク
ンを獲得したと判断し、メッセージの送出を開始する
(ステップS4)。そのとき同図(b)に示すように送
出したメッセージと他のノードから送出されたメッセー
ジの衝突が発生したか否かを判別し(ステップS1
1)、その答が否定(NO)、即ち衝突が発生していな
ければ、当該ノードのトークンの獲得が確定し、ステッ
プS4で送出を開始したメッセージによって次ノード
(次にトークンを取得すべきノード)にトークンを委譲
する。
【0047】メッセージの衝突の検出は、当該ノードが
バス上に送出したメッセージとバス上のメッセージ(通
信制御ICの送信端子の信号と受信端子の信号)との不
一致が発生したか否かにより行う。したがって、実際に
メッセージの衝突が発生していても、ドミナントビット
を送出しているノードにおいては、衝突は検出されず、
レセシブビットを送出しているノードにおいて衝突が検
出される。
【0048】ステップS11の答が肯定(YES)、即
ちメッセージの衝突が発生したときには、ステップS3
におけるトークン獲得の判断を撤回し、ドミナントビッ
トの連続であるエラーメッセージを送出するとともに
(ステップS12)、Twtタイマをリセットして(ステ
ップS13)、待機状態へ移行する(ステップS6)。
【0049】なお、メッセージの衝突が検出されること
なく送出が完了したときも、Twtタイマをリセットし
て、待機状態へ移行する(ステップS6)。
【0050】また、他のノードからのメッセージの受信
は、待機状態(ステップS6)における割込み処理とし
て行われ、受信完了時にTwtタイマをリセットして、待
機状態に復帰する。
【0051】図8の処理により、バス6上に所定監視時
間内にトークンが発生せず、かつバスアイドル状態のと
きには、メッセージ衝突を検出しないノードがトークン
を獲得する一方、メッセージ衝突を検出したノードは、
そのノード固有の所定待機時間Twt経過後、同一の判断
を行うことを繰り返す。したがって、電源オンからEC
Uが作動可能状態に達するまでの時間に差がある場合に
は、最も早く立上がったECUがトークンを獲得し、早
期にトークンを発生させることができる。
【0052】また、図8の処理は、トークンを保持して
いるノードが故障してトークンが消失した場合にも有効
に機能するので、そのような場合にも早期にトークンを
発生させることができる。
【0053】図9は、電源オン時においてアドレス1の
ノードとアドレス4のノードがほぼ同時に立上がり(同
図(c),(e))、アドレス3のノードが若干遅れて
立上がった(同図(d))場合を示している。
【0054】この例においては、アドレス4のノード
は、フィールドF2(TKNAD)で、自己の送出した
信号とバス上の信号とが一致しないことからメッセージ
の衝突を検出し、ドミナントビットの連続であるエラー
メッセージを送出し、待機状態へ移行する(待機時間T
wt=5×Twt0)。アドレス3のノードは、立上げ後所
定監視時間Ttk内にバス上の信号を検出するので、待機
状態に移行する(待機時間Twt=4×Twt0)。アドレ
ス1のノードは、アドレス4のノードが送出したエラー
メッセージによって衝突を検出し、アドレス4のノード
と同様に待機状態に移行する(待機時間Twt=2×Twt
0)。その後アドレス1のノードは、固有の待機時間2
Twt0経過後に再送出を開始するが、このときアドレス
3及び4のノードはまだ待機状態なので衝突は発生せ
ず、アドレス1のノードがトークンを獲得する。
【0055】
【発明の効果】以上詳述したように請求項1のデータ伝
送システムによれば、一の制御装置が、送信権が所定時
間循環しておらず、かつネットワークバスがアイドル状
態にあると判定したとき、その制御装置が送信権を獲得
したと判断し、メッセージの送出を開始するので、電源
オン時及び送信権消失時のいずれにおいても短時間に送
信権を発生させることができる。
【0056】請求項2のデータ伝送システムによれば、
メッセージ送出時に、他のメッセージとの衝突が検出さ
れたときには、その制御装置に固有の待ち時間経過後
に、前記メッセージ送出処理が再度実行されるので、二
以上の制御装置がメッセージの送出をほぼ同時に開始し
た場合でも適切な対応が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る車両用制御システムの
全体構成図である。
【図2】図1のシステムを構成する電子制御装置の構成
を示すブロック図である。
【図3】図2のバスインターフェイスの具体的な構成を
示す図である。
【図4】電子制御装置間で送受信されるメッセージの構
成を示す図である。
【図5】トークンメッセージによるトークンの委譲を説
明するためのタイミングチャートである。
【図6】データメッセージによるトークンの委譲を説明
するためのタイミングチャートである。
【図7】電子制御装置の中央処理装置で実行されるイニ
シャル処理を示す図である。
【図8】電子制御装置の通信制御ICで実行される送信
権発生処理の手順を示すフローチャートである。
【図9】送信権発生処理を説明するためのタイミングチ
ャートである。
【符号の説明】
1 エンジン制御電子制御装置 6 ネットワークバス 101 中央処理装置(CPU) 105 通信制御IC 106 バスインターフェイス

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両に搭載される複数の制御装置間をネ
    ットワークバスにて接続し、送信権を前記複数の制御装
    置間で循環させてメッセージの伝送を行う車両用データ
    伝送システムにおいて、前記複数の制御装置はそれぞ
    れ、前記送信権が所定時間循環していないことを判別す
    る送信権循環判別手段と、前記ネットワークバスのアイ
    ドル状態を検出するアイドル状態検出手段と、前記送信
    権が前記所定時間循環していないと判別され、かつ前記
    ネットワークバスのアイドル状態が検出されたとき、前
    記送信権を得たと判断し、前記ネットワークバスにメッ
    セージを送出するメッセージ送出手段とを備えることを
    特徴とする車両用データ伝送システム。
  2. 【請求項2】 前記複数の制御装置はさらに、送出した
    メッセージの衝突を検出する衝突検出手段と、各制御装
    置固有の待ち時間を設定する待ち時間設定手段とを有
    し、前記メッセージ送出手段は、前記メッセージの衝突
    を検出したときには、前記待ち時間の経過後に前記メッ
    セージ送出処理を行うことを特徴とする請求項1記載の
    車両用データ伝送システム。
  3. 【請求項3】 前記待ち時間設定手段は、前記待ち時間
    を前記各制御装置に固有の値に応じて決定することを特
    徴とする請求項2記載の車両用データ伝送システム。
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