(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送路上で優位な信号レベルを優位レベル、劣位な信号レベルを劣位レベルとして、ビットの境界で前記劣位レベルから前記優位レベルに変化すると共にビットの途中で前記優位レベルから前記劣位レベルに変化し、且つ前記優位レベルの継続時間が異なる二種類のパルス幅変調信号からなる伝送路符号を用いてデータを伝送する通信システム（１）において使用され、前記優位レベルが短い方の符号をレセッシブ符号、前記優位レベルが長い方の符号をドミナント符号として、前記伝送路を流れる前記レセッシブ符号の劣位レベルの一部を優位レベルに書き換えることでドミナント符号を前記伝送路に出力するトランシーバ（２０）であって、
前記伝送路上の信号レベルが前記劣位レベルから前記優位レベルに変化するエッジを境界エッジとして、前記ドミナントに対応付けられたデータの送信要求を受けた時に、前記境界エッジのタイミングで非アクティブレベルからアクティブレベルに変化し、その後、前記ドミナントにおける前記優位レベルの継続時間を経過したタイミングで非アクティブレベルに変化する信号を生成する符号化回路（３１）と、
前記符号化回路にて生成された信号のエッジ部分の傾きが緩やかになるように信号波形を整形する波形整形回路（４１）と、
前記波形整形回路にて波形整形された信号である整形信号に従って、該整形信号がアクティブレベルである間、前記伝送路の信号レベルを優位レベルに保持するドライバ回路（４２）と、
を備え、
前記整形信号は、非アクティブレベルからアクティブレベルに変化する前方エッジの方がアクティブレベルから非アクティブレベルに変化する後方エッジより急峻な傾きを有することを特徴とするトランシーバ。
【請求項２】
前記波形整形回路は、
前記符号化回路から出力される信号を遅延させる遅延部（４１３）と、
前記遅延部にて遅延された信号が入力され、供給される駆動電流が小さいほど出力信号のエッジの傾きが緩やかになるように波形を変化させる波形整形部（４１１）と、
前記符号化回路から出力される信号がアクティブレベルである場合に、該信号が非アクティブレベルである場合より、前記波形整形部に供給する駆動電流を増大させる電流切替部（４１２）と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のトランシーバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス幅変調信号を伝送符号とする通信システムにて使用されるトランシーバに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載される通信システムとして、ＣＡＮやＬＩＮ等、バス状の伝送路を利用するものが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】佐藤道夫著「車載ネットワークシステム徹底解説」ＣＱ出版株式会社、２００５年１２月１日発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の通信システムにおいて効率の良い通信を行うには、伝送路を介して信号を送受信するために各ノードに設けられるトランシーバの動作を、互いに同期させることが望ましい。
【０００５】
このような同期を実現する手法の一つとして、いずれか一つのノードが、クロック成分を含む伝送符号によって符号化された信号をバス通信路に送信し、他のノードは、バス通信路上の信号からクロック成分を抽出して、自トランシーバで発生させた自走クロックを加工（分周等）することによって、その抽出したクロック成分に同期したバスクロックを生成し、そのバスクロックに従ってトランシーバを動作させることが考えられる。
【０００６】
そして、クロック成分を含む伝送符号の一つとして、変調度の異なる２種類のパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を利用するものが知られている。この場合、伝送符号の波形は、ビットの境界とビットの途中に信号レベルが変化するエッジを有したものとなる。
【０００７】
ところで、伝送符号の波形におけるエッジの傾きは、ノイズの発生を抑制するためには、できるだけ緩やかにすることが望ましい。一方、通信速度を高速化するためには、エッジの傾きを急峻にする必要がある。即ち、通信速度を高速化するほど、１ビットの間隔、ひいては伝送符号のエッジ間隔が狭くなるため、エッジの傾きを緩やかにすると、あるエッジタイミングでの信号レベルの切り替わりが完了する前に、次のエッジタイミングが到来してしまうという事態が発生する可能性がある。このような事態が発生すると、レシーバ回路が信号レベルを判断する閾値レベルを横切る前に、信号レベルの変化の向きが反転することによって、元のデータを再生することができないような形状に伝送符号の波形がくずれてしまう場合がある。また、通信システム内において、信号レベルを下げる要求と、信号レベルを上げる要求とが同時に生じることになるため、システムの動作が不定となる不定区間が発生し（図７参照）、その不定な動作に基づいてノイズが発生してしまう場合もある。
【０００８】
このように、ノイズの抑制及び通信速度の向上という二つの要求について、エッジの傾きはトレードオフの関係が生じるため、ノイズを抑制しつつ、通信速度を向上させることが困難であるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するために、ノイズの抑制と通信速度の向上を両立させるトランシーバを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のトランシーバは、符号化回路が、ドミナント符号に対応付けられたデータの送信要求を受けた時に、伝送路を流れる信号の境界エッジのタイミングで非アクティブレベルからアクティブレベルに変化し、その後、ドミナント符号における優位レベルの継続時間を経過したタイミングで非アクティブレベルに変化する信号を生成する。
【００１１】
すると、波形整形回路が、符号化回路にて生成された信号のエッジ部分の傾きが緩やかになるように信号波形を整形し、その波形整形された信号である整形信号に従って、ドライバ回路が、整形信号がアクティブレベルである間、伝送路の信号レベルを優位レベルに保持する。
【００１２】
これにより、伝送路を流れるレセッシブ符号の劣位レベルの一部が優位レベルに書き換えられることにより、レセッシブ符号がドミナント符号に書き換えられることになる。
但し、整形信号は、非アクティブレベルからアクティブレベルに変化する前方エッジの方がアクティブレベルから非アクティブレベルに変化する後方エッジより急峻な傾きを有しているため、ドライバ回路の動作は、伝送路の信号レベルを劣位レベルから優位レベルに変化させる時には比較的高速なものとなる。
【００１３】
しかし、整形信号の前方エッジは、伝送路を流れる信号の境界エッジのタイミングより遅れたタイミングで現れるため、前方エッジに基づいてドライバ回路が動作する時には、伝送路の信号レベルは既に優位レベルに達しているか、優位レベルに近いレベルにあるため、ドライバ回路を高速に動作させても発生するノイズは抑制されたものとなる。
【００１４】
このように、本発明のトランシーバ回路によれば、ドライバ回路を駆動する整形信号のエッジ部分の傾きを、波形整形回路が緩やかにするため、ドライバ回路の動作によって生じる伝送路上の信号レベルの変化も緩やかなものとなり、ノイズ（リンギング）の発生を抑制することができる。
【００１５】
また、本発明のトランシーバ回路によれば、波形整形回路が前方エッジの傾きだけを急峻にすることによって、同じ伝送速度であれば、前方エッジの傾きが後方エッジと同じである場合と比較して、前方エッジと後方エッジとの間隔をより長く確保するこことができるため、より伝送速度を高速にすることが可能となる。
【００１６】
従って、本発明のトランシーバによれば、ノイズの抑制と通信速度の向上とを両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】車載通信システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）は伝送路を介した通信で使用する伝送符号を説明する説明図、（ｂ）は伝送路を介して送受信されるフレームの構成を説明する説明図、（ｃ）はＵＡＲＴとトランシーバとの間で送受信するフレームの構成を示す説明図である。
【図３】ノードの構成を示すブロック図である。
【図４】符号化回路の動作を示すタイミング図である。
【図５】アナログ処理部の構成を示す回路図を含んだブロック図である。
【図６】アナログ回路部の動作を示すタイミング図である。
【図７】エッジの傾きが緩やかである場合に生じる問題を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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＞
本発明が適用された車載通信システム１は、図１に示すように、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することで構成されている。
【００１９】
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，ライト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。
【００２０】
＜バス通信路＞
伝送路５は、異なるノード３からハイレベル（劣位レベル）の信号とロウレベル（優位レベル）の信号とが同時に出力されると、伝送路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。
【００２１】
伝送路５では、図２（ａ）に示すように、伝送路符号として、ビットの境界で信号レベルがハイレベルからロウレベルに変化する（以下「境界エッジ」という）と共に、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パルス幅変調（ＰＷＭ）信号が用いられ、二値の信号を、デューティ比の異なる二種類のＰＷＭ信号で表現する。以下では、ロウレベルの比率（期間）がより短い方をレセッシブ符号（本実施形態では１に対応）、より長い方をドミナント符号（本実施形態では０に対応）と称する。
【００２２】
具体的には、レセッシブ符号では、１ビットの１／３の期間がロウレベル、２／３の期間がハイレベルとなり、また、ドミナント符号では、１ビットの２／３の期間がロウレベル、１／３期間がハイレベルに設定され、伝送路５上でレセッシブ符号とドミナント符号とが衝突すると、ドミナント符号が調停勝ちするようにされている。
【００２３】
なお、伝送路５においてレセッシブ符号が許容ビット（本実施形態では１１ビット）以上継続している期間をＩＦＳ（Inter Frame Space ）と呼び、ＩＦＳが検出されている状態をアイドル状態という。そして、車載通信システム１では、伝送路５がアイドル状態にある場合に、各ノード３は送信を行うことができるように規定されていると共に、送信を開始後、調停負けを検出したノード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が採用されている。
【００２４】
また、ノード３間の通信に使用するフレームは、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。
【００２５】
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、ＩＤの値に応じて、バス調停で勝ち残るように設定されている。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。
【００２６】
＜ノード＞
ノード３には、他のノードに伝送路５を介してクロックを供給するノード（ここではボデー・ワイパＥＣＵ）と、伝送路５を介して供給されるクロックに同期した通信を実行するノードとが存在し、以下では、前者をクロックマスタ３ａとも称し、後者を通常ノード３ｂとも称する。クロックマスタ３ａ及び通常ノード３ｂは、一部構成が異なるがほぼ同様の構成を有しているため、基本的に共通部分の説明を行い、必要に応じて相違点について説明を補足する。
【００２７】
ノード３は、図３に示すように、伝送路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符号の送信データＴＸに符号化して伝送路５に出力し、伝送路５から取り込んだＰＷＭ符号の受信データＲＸをＮＲＺ符号の受信データＲＸＤに復号化して信号処理部１０に供給するトランシーバ２０とを備えている。
【００２８】
＜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、当該信号処理部１０を動作させるための動作クロックを発生させる発振回路１２を備えている。
【００２９】
ＵＡＲＴ１１は、図２（ｃ）に示すように、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。
【００３０】
また、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。
【００３１】
なお、特にクロックマスタ３ａでは、発振回路１２は、上述の動作クロックに加えて、ＵＡＲＴ１１の通信速度と同じ速度（本実施形態では２０Ｋｂｐｓ）に設定されトランシーバ２０に供給する内部クロックＣＫを発生させるように構成されている。
【００３２】
＜トランシーバ＞
図３に戻り、トランシーバ２０は、送信データＴＸＤを符号化する符号化回路３１、受信データＲＸを復号する復号化回路３２、ビット単位でデータの衝突を検出する調停回路３３からなるデジタル処理部３０と、デジタル処理部３０にて符号化された送信データＴＸの波形を、ノイズを抑制する形状に整形する波形整形回路４１、波形整形回路４１にて波形整形された送信データを伝送路５に出力するドライバ回路としての送信バッファ４２、伝送路５上のデータを取り込む受信バッファ４３からなるアナログ処理部４０と、デジタル処理部３０の動作に必要な各種タイミング信号を生成するタイミング生成部５０とを備えている。
【００３３】
＜タイミング生成部＞
タイミング生成部５０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を分周することによって、基準クロック（クロックマスタ３ａでは信号処理部１０から供給される内部クロックＣＫ，通常ノード３ｂでは受信バッファ４３を介して伝送路５から取り込んだ受信データＲＸ）に同期した各種タイミング信号を生成する。
【００３４】
＜デジタル処理部＞
デジタル処理部３０において、符号化回路３１は、クロックマスタ３ａと通常ノード３ｂとでは異なった動作をする。
【００３５】
まず、クロックマスタ３ａの符号化回路３１は、信号処理部１０から供給される送信データＴＸＤが「１」である場合は、レセッシブ符号に符号化し、送信データＴＸＤが「０」である場合は、ドミナント符号に符号化した信号を、送信データＴＸとして波形整形回路４１に供給する。
【００３６】
なお、クロックマスタ３ａの符号化回路３１は、信号処理部１０から送信データＴＸＤの供給がない場合は、入力が「１」となるように構成されている。つまり、信号処理部１０が送信を行わない時に、クロックマスタ３ａの符号化回路３１は、他ノードに供給するクロックとなるレセッシブ符号を出力し続けるように構成されている。
【００３７】
一方、通常ノード３ｂの符号化回路３１は、図４に示すように、信号処理部１０から供給される送信データＴＸＤ（ＮＲＺ符号）が「１」である場合は、１ビットの全期間に渡って非アクティブレベル（こここでは１）となり、送信データＴＸＤが「０」である場合は、受信データＲＸの立ち下がりエッジを検出するとアクティブレベル（ここでは０）に変化し、ドミナント符号におけるロウレベルの継続時間が経過したタイミングで非アクティブレベルに変化する信号を、符号化された送信データＴＸとして波形整形回路４１に供給する。
【００３８】
そして、クロックマスタ３ａが出力する伝送路５上のレセッシブ符号に、符号化された送信データＴＸが重畳されると、送信データＴＸＤの１に対応した期間は、伝送路５上ではレセッシブ符号がそのまま伝送され、送信データＴＸＤの０に対応した期間は、伝送路５条ではドミナント符号に書き換えられて伝送されることになる。
【００３９】
図３に戻り、復号化回路３２は、受信バッファ４３が取り込んだ受信データＲＸ（ＰＷＭ符号）をＮＲＺ符号に復号化し、復号化した受信データＲＸＤを信号処理部１０に供給する。具体的には、受信データＲＸにおいて境界エッジを起点とした優位レベル（０）の継続時間を測定し、その測定結果が予め設定された閾値以上であれば「０」に、閾値未満であれば「１」に復号する。
【００４０】
そして、調停回路３３は、送信データＴＸＤと受信データＲＸＤをビット単位で比較し、信号レベルが不一致である場合に符号化回路３１への送信データＴＸＤの供給を停止する。
【００４１】
但し、信号処理部１０から送信データＴＸＤの供給が停止した場合、符号化回路３１の入力は「１」となり、伝送路５上には、レセッシブ符号が流れ続けるように構成されている。
【００４２】
＜アナログ処理部＞
アナログ処理部４０において、送信バッファ４２は、図５に示すように、伝送路５上でのバス調停が可能となるように、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４３は、伝送路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。
【００４３】
更に、波形整形回路４１は、符号化回路３１から供給される送信データＴＸを遅延させる遅延回路４１３と、遅延回路４１３によって遅延された送信データＴＸｄの信号波形を、エッジの傾きが緩やかになるように整形する回路（例えばロウパスフィルタ）からなる波形整形部４１１と、符号化回路３１から供給される送信データＴＸ信号レベルに従って、アクティブレベルである時の方が非アクティブレベルである時よりも波形整形部４１１に供給される駆動電流が増大するように駆動電流を切り替える電流切替部４１２と、イネーブル信号ＥＮがアクティブレベルの時には、電流切替部４１２に送信データＴＸを供給し、イネーブル信号ＥＮが非アクティブレベルの時には、電流切替部４１２に送信データＴＸの非アクティブレベルと同じレベルの信号を供給するゲート回路４１４とで構成されている。
【００４４】
なお、波形整形部４１１から出力される波形整形後の送信データ（以下「整形信号」ともいう）ＴＸｒは、電流切替部４１２から供給される駆動電流が大きいほど、エッジの傾きが急峻になるように構成されている。
【００４５】
また、遅延回路４１３は、遅延された送信データＴＸｄのエッジのタイミングより早く電流切替部４１２の状態が切り替わるようにするためのものである。
更に、イネーブル信号ＥＮは、クロックマスタ３ａでは非アクティブレベルに設定され、通常ノード３ｂでは、アクティブレベルに設定される。
【００４６】
そして、クロックマスタ３ａでは、符号化回路３１から出力されるレセッシブ符号又はドミナント符号に符号化された送信データＴＸの波形は、波形整形部４１１において前方エッジ及び後方エッジがいずれも緩やかな傾きを有するように変換される。
【００４７】
一方、通常ノード３ｂでは、符号化回路３１から出力される送信データＴＸは、図６に示すように、受信データＲＸの立ち下がりエッジにおいて、信号レベルが予め設定された閾値より低くなると、非アクティブレベル（１）からアクティブレベル（０）に変化する。これにより、波形整形部４１１に供給される駆動電流が増大するため、整形信号ＴＸｒの立ち下がりエッジ（前方エッジ）は、比較的急な傾きを有したものとなる。
【００４８】
その後、送信データＴＸがアクティブレベルから非アクティブレベルに変化すると、波形整形部４１１に供給される駆動電流が減少するため、整形信号ＴＸｒの立ち上がりエッジ（後方エッジ）は、立ち下がりエッジと比較して緩やかな傾きを有したものとなる。
【００４９】
この整形信号ＴＸｒによって送信バッファ４２が駆動されることにより、伝送路５上の信号波形も、送信データＴｘｒと同様にエッジが緩やかな傾きを有したものとなる。
なお、図６では、動作を理解しやすくするために、整形信号ＴＸｒの信号レベルを、バス上の信号レベルに合わせて記載したが、図５に示した回路図からわかるように、実際には反転した信号レベルとなる。
【００５０】
＜効果＞
以上説明したように、車載通信システム１において、各ノード３のトランシーバ２０では、送信データＴＸの波形を、波形整形部４１１により、前方エッジ及び後方エッジの傾きがいずれも緩やかになり、しかも、前方エッジの方が後方エッジより急な傾きを有するように波形整形し、この波形整形された送信データ（即ち、整形信号）ＴＸｒによって送信バッファ４２を駆動（整形信号ＴＸｒを伝送路５上の信号に重畳）するようにされている。
【００５１】
従って、トランシーバ２０によれば、伝送路５上の信号レベルが急激に変化することに基づくノイズの発生を抑制することができるだけでなく、前方エッジの傾きを後方エッジの傾きと同じにした場合と比較して、整形信号ＴＸｒにおける前方エッジと後方エッジとの間隔をより長く確保することができるため、より高速な伝送速度に対応することができる。その結果、トランシーバ２０によれば、ノイズの抑制と通信速度の向上とを両立させることができる。
【００５２】
＜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。
【００５３】
例えば、上記実施形態では、伝送符号の１ビットのうちロウレベルとなる期間を、レセッシブ符号では１／３、ドミナント符号では２／３としているが、これに限るものではなく、例えば、レセッシブ符号では１／４、ドミナント符号では１／２等としてもよい。
【００５４】
上記実施形態では、波形整形部４１１は、立ち下がりエッジと立ち上がりエッジの傾きを一括して調整するように構成されているが、立ち上がりエッジと立ち下がりエッジを独立した回路によって構成し、立ち下がりエッジ（前方エッジ）を制御する回路の方が、立ち上がりエッジ（後方エッジ）を制御する回路より駆動電流を大きく設定するように構成してもよい。
【００５５】
上記実施形態では、イネーブル信号ＥＮを固定的に設定するように構成したが、信号処理部１０が、イネーブル信号ＥＮを適宜設定するように構成してもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１…車載通信システム  ３…ノード  ３ａ…クロックマスタ  ３ｂ…通常ノード  ５…伝送路  １０…信号処理部  １１…ＵＡＲＴ  １２…発振回路  ２０…トランシーバ  ３０…デジタル処理部  ３１…符号化回路  ３２…復号化回路  ３３…調停回路  ４０…アナログ処理部  ４１…波形整形回路  ４２…送信バッファ  ４３…受信バッファ  ５０…タイミング生成部  ４１１…波形整形部  ４１２…電流切替部  ４１３…遅延回路  ４１４…ゲート回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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