JPH0851455A - 多重伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、親局と子局間の伝送路を削減でき
るようにした、マスタースレーブ型の、例えば車両内ネ
ットワークを構成する多重伝送装置を提供することを目
的とする。 【構成】親局11において、その通信回路21からの出力に
基づきトランジスタ22、23を制御し、外部電源に接続さ
れたプルアップ抵抗24を選択的に短絡する。そして、送
信データに対応して高電位の設定され信号を子局12に伝
送させる。子局12では、伝送路13を伝送する電流をダイ
オード31を介してコンデンサ32に充電する充電部33を備
える。この充電部33は、親局11の無信号時にプルアップ
抵抗24介した電流で充電され、信号送信時にはそのＨレ
ベルで導通されるトランジスタ22を介して得られる高電
位で充電されて、電源回路34に放電電流を供給して、子
局内の回路電源さらにセンサやスイッチ等の負荷要素の
電源を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば自動車等の車
両内に設定される１つの親局に対して複数の子局を有す
るネットワークシステムにおいて、その親局と子局それ
それとの間で多重通信を行わせるマスタースレーブ型の
多重通信装置において、特に信号伝送路の構成を簡略化
するように改良した多重伝送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】中央に設定される電子制御ユニットか
ら、車両内に装備されるアクチュエータ類、例えばモー
タやソレノイド機構等を遠隔制御したり、あるいは各種
センサ類からの検出信号を中央の電子制御ユニットに入
力させたりしようとする場合には、中央のシステムに対
応して親局を設定すると共に、アクチュエータやセンサ
類等の負荷要素それぞれに対して子局を設定し、これら
子局それぞれと親局との間をシリアル通信によって結合
されるようにしている。この様な親局と複数の子局それ
ぞれとの情報交換をシリアル通信によって実行させる場
合には、通常情報を伝送する通信線と共に電源線が必要
とされるものであり、さらにグランド線の設置も要求さ
れることがある。

【０００３】センサ類やアクチュエータ駆動機構にあっ
ては、元来情報伝送のための２本の線しか存在しないも
のが多く、したがってシリアル通信によって駆動指令の
伝送さらに検出信号の入出力を行わせるようにした場合
には、さらに電源線を増設する必要がある。

【０００４】この様な親局と子局間の信号線の増加に対
する問題点に対処する手段として、例えば特開昭５７−
１９３８９９号公報に開示されたようなセンサ信号の伝
送装置が提案されている。この装置にあっては、１つの
信号線に対して電源と信号とを重畳して伝送させるよう
にするもので、親局は子局に対して電源線にクロックパ
ルスのみを重畳して送信し、子局においてはこの伝送さ
れたクロックを元にしてインピーダンスを変化させて、
データが送信されるようにしている。

【０００５】しかし、この様な伝送装置にあっては、１
本の伝送路に対して１つのデータ入出力装置しか接続で
きないものであり、１つの親局に対して接続される１つ
のデータ線に対して、複数の子局を接続することができ
ない。すなわち、車両内に設置される多くのセンサやア
クチュエータ等に対応する多数の子局それぞれに対し
て、それぞれ専用線が必要とされるようになって、配線
数の削減効果を発揮することができない。

【０００６】この様な問題点をさらに解決する手段とし
て、特開昭６１−２２４６３６号に開示される多重伝送
装置が提案されている。この伝送装置は、前記伝送装置
と同様に電源とクロックとを重畳しているものである
が、このクロックパルスの幅を２値用意しておき、この
２値の出現パターンによって、子局のアドレスが特定で
きるようにしている。したがって、１つの親局に対して
複数の子局が設定される場合に、この親局と子局それぞ
れとの間を１つの共通の伝送路によって接続できるよう
にされる。ただしこの様な伝送装置にあっては、さらに
データ伝送用に伝送路を、親局と子局との間に設置する
必要がある。

【０００７】この様な伝送装置によれば、同一の伝送路
に対して複数の子局が接続できるため、配線数の削減効
果は期待できるものであるが、実際上はグランド線を含
むと３本の線を配設する必要があり、さらに直接データ
の入出力を行う局とは別に、アドレスクロックを発生す
る手段を有する局が必要となる。したがって、コストア
ップの要因を有する。また、直接データをやり取りする
局が全て正常であっても、アドレス発生手段を有する局
が故障すれば、全てのネットワークが全く機能不能とな
って、信頼性を確保する上に問題を有する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、従来の多重伝送装置におい
て備えられている伝送効率や品質を損なうことなく、特
に親局を含み各子局の構成を複雑化することなく、電源
線を含めて最小限必要な配線を１本（車両アース経由で
グランド接続した場合）とすることができて、直接デー
タに関与しない局を不要として全体的に構成も簡易化す
ることのできる、車両内等の設備して効果的な多重伝送
装置を提供しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る多重伝送
装置は、伝送路によって１つの親局と複数の子局とが接
続されて、前記親局と子局それぞれとが相互通信可能と
されたマスタースレーブ型の多重通信装置において、電
源が親局に接続されるもので、この親局は通信回路と共
にこの通信回路からの送信データの内容に対応して前記
電源によってスリーステートの電位が設定されるように
した出力段、さらに前記データ線に常時電流を流すプル
アップ抵抗を備え、また子局それぞれは、前記プルアッ
プ抵抗を介して前記伝送路に流れる電流で充電され、且
つ前記送信データの内容に対応して高電位に設定される
信号電流で充電される電源部を備えて構成され、子局の
電源部によって当該子局の送受信と共にこの子局に接続
される負荷要素が駆動されるようにしている。

【００１０】ここで親局の出力段は、通信回路から出力
される送信データのハイレベルの状態で導通制御され
て、前記電源に接続される前記プルアップ抵抗を短絡す
るスイッチ手段を備え、送信データのハイレベルの状態
でデータ線に送出される信号電位が高電位に設定される
ようにしている。

【００１１】

【作用】この様に構成される多重伝送装置によれば、親
局の出力段において通信回路と子局が消費する電流以上
に電流出力が可能とされる出力段を備えているもので、
子局においては通常の通信回路と共に設定される充電回
路を含んで、親局から伝送されるデータに重畳される電
流を子局電源として充電蓄積するようになる。マスター
スレーブ方式では、親局と子局の信号が衝突することが
ないものであるため、親局（マスター）の送信時に伝送
路に対して低インピータンスの高電位状態を含むように
してメッセージが送信される。子局においては、この高
電位の状態のときに充電動作が行われて電荷が蓄積さ
れ、当該子局の消費電力が賄われるようにされる。子局
からの送信時においては、親局の出力段がハイインピー
ダンスとされ、プルアップ抵抗によってのみ伝送路が高
電位とされる。この様にマスタースレーブ方式のネット
ワークにおいて、親局から電源と送信データ（またはポ
ーリング信号）を重畳して送信し、子局（スレーブ）に
おいて親局から電源の供給を受けつつ送受信が行われる
ようになって、最低限１本の線によって多重通信が可能
とされるようになる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図１は車両内に装備されるネットワークの構
成を示すもので、１つの親局11に対して複数の子局121
、122 、123 が設定され、この親局11と子局121 〜123
とは共通の１つの伝送路13によって接続されている。
ここで、子局121 に対してはセンサ141 、子局122 に対
してはスイッチ142 、さらに子局123 に対しては負荷
（モータ）15を駆動するためのスイッチ要素であるトラ
ンジスタ143 がそれぞれ負荷要素として接続されてい
る。そして、これらのネットワークの電源は、親局11に
対してのみ接続されている。

【００１３】図２の（Ａ）は親局11の構成を示すもの
で、データの送受信を行う通信回路21を備え、この通信
回路21に対して外部からの電源が供給されている。この
通信回路21からのデータ出力によって制御されるように
して、それぞれスイッチ要素を構成するトランジスタ22
および23が設けられるもので、これらのトランジスタ22
および23は直列に接続されて、通信回路21からの出力に
よって逆相にオン・オフされる。このトランジスタ22お
よび23の直列回路の一端には電源が接続され、他端は接
地（グランド）に接続されるもので、その相互の接続点
は伝送路13に対して接続される。

【００１４】トランジスタ22には並列にしてプルアップ
抵抗24が接続され、トランジスタ22のオフの状態で電源
が抵抗24を介して伝送路13に接続されて、子局121 〜12
3 側に電力が供給されるようにしているもので、トラン
ジスタ22がオンでトランジスタ23がオフの状態では、電
源が伝送路13に直接接続されて、高電位が伝送路13に供
給されるようにしている。25はコンパレータであり、伝
送路13の電位を抵抗26および27で分圧された基準電圧と
比較し、その比較結果を通信回路21に対して供給して、
伝送路13に送り出された信号電位が確認されるようにし
ている。

【００１５】図２の（Ｂ）は子局12(121〜123)の構成を
示すもので、伝送路13はダイオード31を介してコンデン
サ32に接続され、伝送路13を介して伝送された電流がコ
ンデンサ32に対して充電電流として供給されるようにし
て、このダイオート31およびコンデンサ32によって電源
充電部33が構成される。そして、コンデンサ32からの放
電電流は電源回路34に供給されるもので、この電源回路
34から当該子局12を構成する各回路要素さらにセンサや
スイッチ等の負荷要素35に対して電源が供給される。

【００１６】伝送路13に伝送される信号は、抵抗36およ
び37で設定された基準電圧とコンパレータ38で比較され
るもので、このコンパレータ38部分で伝送されたデータ
信号の波形整形回路39が構成される。そして、この波形
整形回路39部で波形整形された信号は受信回路40で受信
されて、その受信データに基づいて例えばトランジスタ
41が制御されて、負荷であるアクチュエータに対する駆
動信号が得られる。

【００１７】受信回路40でポーリング信号が受信された
ときには、送信回路42に送信指令が供給される。この送
信回路42には、センサやスイッチ等の負荷要素35からの
検出情報が供給されるもので、これらの検出情報に対応
する送信信号に基づいてトランジスタ43を制御し、送信
データが伝送路13に送り出されるようにする。

【００１８】この様に構成されるネットワーク通信装置
は、マスタースレーブ用のプロトコルであるならば、従
来のものがほとんど使用できるが、その作用の説明に当
たっては、以下の通信手順のもので説明する。

【００１９】まず、送受信データの基本フレームは、図
３で示す形式１ないし形式３で構成される。図３の最上
段で示す形式１のフォーマットは、親局11が子局12に対
してデータを送信するときのもので、フレームの始まり
を示すスタート符号であるＳＯＦが先頭に設定される。
この符号ＳＯＦに続いては、送信データであるかポーリ
ング用のフレームであるかを識別する１ビットの符号Ｔ
ＹＰＥが設定される。続いてデータ内容を示す３ビット
の符号ＩＤが設定され、この符号ＩＤに続いて同期用の
信号である符号ＳＹＮＣ１が設定される。この符号ＳＹ
ＮＣ１は、直前の１ビットの信号の反転信号である。

【００２０】そして、これに続いてデータの上位４ビッ
トのＤＡＴＡ１が設定され、その４ビット目のデータの
反転信号が符号ＳＹＮＣ２として続くものであり、さら
にデータの下位４ビットのＤＡＴＡ２が続き、このＤＡ
ＴＡ２の最下位ビットの反転信号兼フレーム終了を示す
信号ＳＹＮＣ３が続く。

【００２１】２段目に示される形式２のフォーマット
は、親局11からのポーリング用のフレームである。この
フレームにおいてＳＯＦが先頭に設定され、この符号Ｓ
ＯＦに続いて送信データであるかポーリング用のフレー
ムであるかを識別する１ビットの符号ＴＹＰＥが設定さ
れる。そして、この符号ＴＹＰＥに続いて子局アドレス
を示す３ビットの符号ＡＤＲＳが設定され、直前の１ビ
ットの反転信号である同期用に信号ＳＹＮＣ１が設定さ
れる。

【００２２】最下段の形式３のフォーマットは、親局11
からのポーリング指令に対して子局12が送信すべきデー
タ送信用のフレームであって、ＤＡＴＡ１は送信データ
の上位４ビット、ＳＹＮＣ２はその４ビット目の反転信
号、ＤＡＴＡ２は送信データの下位４ビット、ＳＹＮＣ
３はその最下位ビットの反転信号兼フレーム終了を示す
信号である。

【００２３】この様な形式１ないし形式３のフレームフ
ォーマットによって実行される通信手順について説明す
る。まず、親局11から子局12に対してデータを送信する
場合は、親局11の通信回路21において形式１で示したフ
ォーマットのフレームを作って、伝送路13上に送信す
る。すなわち、この送信データに基づいてトランジスタ
22および23が制御され、図４で示すような波形の信号が
伝送路13に伝送される。この際、この送信データのＴＹ
ＰＥは形式１を示す“１”に設定され、ＩＤの領域には
データ内容に応じた番号が設定される。

【００２４】子局12においてはこの様な形式１の送信デ
ータを受信するもので、符号ＴＹＰＥが“１”であるこ
とを確認し、続いて送られてくる符号ＩＤに基づいて、
自局が必要とするデータであるか否かを確認する。そし
て、この符号ＩＤが自局が必要とするデータであること
が確認されたならば、次に送られてくるＤＡＴＡ１およ
びＤＡＴＡ２を取り込み、そのデータ内容に応じてアク
チュエータ等を駆動する。

【００２５】逆に親局11が子局12からのデータを必要と
する場合には、形式２のフォマットのデータを親局11か
ら送信し、所定の子局に対してデータを要求する。この
際符号ＴＹＰＥは“０”に設定され、続くＡＤＲＳ領域
にどの子局に対してデータを要求するかを番号で設定
し、子局に向けて送信する。ちなみに、１つの親局11に
対して設定される複数の子局121 〜123 には、予め個別
のアドレス番号が割り当てられているもので、このＡＤ
ＲＥＳ領域に設定された番号によって、所定の子局12が
指定される。

【００２６】そして、この指定された子局12にあって
は、親局11から送られた形式２のデータからＴＹＰＥが
“０”であり、ＡＤＲＳが自局のアドレスであることを
確認して、アドレス番号が一致した子局12のみにおい
て、形式３のフレームにしたがったデータを伝送路13に
送信する。親局11にあっては、この様な子局12からのデ
ータを受信することによって、この子局に設定されたセ
ンサやスイッチからの情報を入手するもので、この様な
手順にしたがって、親局11が順次ＡＤＲＳの番号を変更
するようにすれば、全ての子局121 〜123 に対して順次
データを要求し、そのデータの入手が可能とされる。

【００２７】次に、この様な通信手順にしたがって通信
を行った場合の親局11と子局12の各部の動作について説
明すると、まず通信開始前の無信号状態においては、親
局11の通信回路21からの出力がローレベルに設定される
ため、トランジスタ22がオフの状態にあり、したがって
プルアップ抵抗24から流れ出す電流が、伝送路13を介し
て子局12に伝送されて、この子局12の電源充電部33のコ
ンデンサ32が充電される。

【００２８】ここで、このプルアップ抵抗24の抵抗値
は、全ての子局12が受信状態にあるときの消費電流の合
計分を流しても、伝送路13の電位が各子局121 〜123 の
動作電圧を維持できる値とする。例えば、子局12の消費
電流が０．１ｍＡで、その最低動作電圧が５Ｖ、子局12
の数が８個であって、親局11に対する供給電圧が１２Ｖ
のときには、プルアップ抵抗24として必要な抵抗値は、 （１２−５）／（８＊０．０００１）＝８７５０Ω 以下となる。この様に設定することによって、親局11に
伝送路13を介して接続される全ての子局において、受信
可能な電源が設定される。

【００２９】次に、親局11は形式２のフレームを送信す
ると、この信号には図４で示されるようにＨレベルの信
号が含まれている。そして、親局11の通信回路21からこ
のＨレベルの信号が出力されると、トランジスタ22およ
び23それぞれのゲート信号ＡおよびＢがそれぞれ図４で
示されるようになり、トランジスタ22がオンされると共
にトランジスタ23がオフされ、伝送路13の電位がほぼ親
局11に供給される電源電圧に近い高電位の状態となり、
子局12の充電部33におけるコンデンサ32がさらに充電さ
れる。

【００３０】子局12においては、この様に通信回路21か
らの出力によって制御されるトランジスタ22のオン・オ
フに対応したデータフレームを受信回路40において受信
するもので、形式２のフレームのＴＹＰＥとＩＤとによ
って自局に対する送信要求であることが確認されたなら
ば、この形式２のフレームの終了直後に形式３のフレー
ムを、送信回路42から送信する。親局11においては、子
局12が送信した形式３のフレームを受信し、センサ信号
やスイッチ情報を入手する。そして、子局12においては
この様な送信後において受信待機状態に戻り、親局11の
プルアップ抵抗24を経由して電源を得るようになる。

【００３１】一般に、子局12において送信時には消費電
力が増加するが、親局12の送出した形式２のフレーム中
においてコンデンサ32が充電されて、蓄積電力に余裕が
あるものであるため、この余裕分を消費しながら親局11
に向けて送信する。

【００３２】この様な余裕を設定するためには、送信時
における消費電流および送信時間に基づき、充電コンデ
ンサ32の容量を適切に設定する必要がある。例えば、子
局12における送信時の消費電流をＩ（例えば２ｍＡ）、
子局12の送信時間をＴ（例えば１０ｋｐｂｓで１０ビッ
ト長の場合、１ｍ秒）、子局12の最低動作電圧をＶｍ
（例えば５Ｖ）、親局11の送信中に充電可能な電圧をＶ
o （例えば１０Ｖ）とすると、最低必要なコンデンサ32
の容量は、 Ｃ＝Ｉ＊Ｔ／（Ｖo −Ｖｍ） ＝０．０００１＊０．００１／（１０−５） ＝０／２μＦ となる。

【００３３】ここで、車両内の電源について考察する
と、車両内の電源電圧は極めて不安定であると共に、ノ
イズが非常に多く含まれている。したがって、この電源
の不安定さやノイズによって通信品質に問題が生ずる虞
がある。この様な場合には、親局11の出力段を図５に示
すように構成する。この親局11にあっては、外部の電源
に接続される定電圧回路51を備えるもので、この定電圧
回路51からの定電圧化された電源からダイオード52を経
由してプルアップ抵抗24に電流が流される。また通信回
路21からの出力で制御されるトランジスタ53は、図６で
示すようにそのオンされるタイミングが送信フレーム
（形式１および形式２）のＳＯＦ時間のみとし、このＳ
ＯＦの時間範囲で伝送路13が高電位の状態とされる。

【００３４】この様に構成することによって、伝送路13
上において他の信号の送信中にあっては、振幅が一定の
安定した信号状態とすることができる。そして、親局11
が受ける電源に含まれるノイズの影響を排除することが
できる。ただし、この様に構成した場合、高電位によっ
てコンデンサ32が充電される時間が、図１で示した例に
比較して少なくなってしまう。このため、子局12におけ
る消費電流を減らすように工夫するか、あるいはコンデ
ンサ32の容量を大きくすることを考える必要がある。

【００３５】

【発明の効果】以上のようにこの発明に係る多重伝送装
置によれば、最低限１本の伝送路（車両アースを使用し
た場合）によって親局と複数の子局とを結ぶことによっ
てネットワークを構築することができ、特に車両内ネッ
トワークを構成するに際して、配線の簡易化が図れるよ
うになって、信頼性も確実に確保される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る多重伝送装置のネッ
トワーク構成を説明する構成図。

【図２】（Ａ）は上記ネットワークを構成する親局の構
成を示す図、（Ｂ）は同じく子局の構成を示す図。

【図３】上記実施例で使用されるデータのフレーム構成
を説明する図。

【図４】同じく上記実施例の動作を説明するための各部
の信号波形図。

【図５】この発明の他の実施例を説明する構成図。

【図６】上記実施例を説明するための信号波形図。

【符号の説明】

11…親局、12、121 〜123 …子局、13…伝送路、141 〜
143 、35…負荷要素、21…通信回路、22、23…トランジ
スタ、24…プルアップ抵抗、31…ダイオード、32…コン
デンサ、33…電源充電部、34…電源回路、39…波形整形
回路、40…受信回路、42…送信回路。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 伝送路によって１つの親局と複数の子局
   とが接続され、前記親局と子局それぞれとが相互通信可
   能とされたマスタースレーブ型の多重通信装置におい
   て、 前記親局には電源が接続されるもので、この親局は通信
   回路と共にこの通信回路からの送信データの内容に対応
   して前記電源によってスリーステートの電位が設定され
   るようにした出力段、さらに前記伝送路に常時電流を流
   すプルアップ抵抗を備え、 前記子局それぞれは、前記プルアップ抵抗を介して前記
   伝送路に流れる電流で充電され、且つ前記送信データの
   内容に対応して高電位に設定される信号電流で充電され
   る電源部を備え、 前記子局の電源部によって、当該子局の送受信と共にこ
   の子局に接続される負荷要素が駆動されるようにしたこ
   とを特徴とする多重伝送装置。
2. 【請求項２】 前記親局の出力段は、前記通信回路から
   出力される送信データのハイレベルの状態で導通制御さ
   れて、前記電源に接続される前記プルアップ抵抗を短絡
   するスイッチ手段を備え、前記送信データのハイレベル
   の状態で前記伝送路に送出される信号電位が高電位に設
   定されるようにした請求項１記載の多重伝送装置。
3. 【請求項３】 前記親局の出力段は、前記通信回路から
   出力される送信データのスタート符号フレームで導通制
   御されて前記電源に接続される前記プルアップ抵抗を短
   絡するスイッチ手段を備え、前記スタート符号フレーム
   の送信される間に前記伝送路に送出される信号電位が高
   電位に設定されるようにした請求項１記載の多重伝送装
   置。
4. 【請求項４】 前記子局それぞれに設定される電源部
   は、前記伝送路に流れる電流を導出するダイオード、お
   よびこのダイオードを介して得られた電流によって充電
   されるコンデンサを含み構成され、このコンデンサの放
   電電流の供給される電源回路から、当該子局の回路要素
   に動作電源が供給されるようにした請求項１記載の多重
   伝送装置。