(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノードが通信バスを介してフレームを送受信可能に構成され、内部イベントにより低消費電力状態としてのスリープ状態が解除されたノードから送信されるウェイクアップ信号によって他のノードのスリープ状態が解除される通信システムにおいて、ノードとして機能する通信装置であって、
前記通信バスの信号レベルが規定時間を超えない間隔で規定回数連続して変化した場合に特定の信号を出力する検出回路と、
前記検出回路により前記特定の信号が出力された場合に当該通信装置のスリープ状態を解除する解除手段と、
を備え、
前記検出回路は、エッジ検出回路と検波回路とカウンタとで構成されること
を特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記規定時間は、前記フレームで許容されている信号レベルの変化しない最長時間よりも長い時間に設定されていること
を特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記規定回数は、前記フレームに含まれる信号レベルの最小変化数以下に設定されていること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の通信装置。
【請求項４】
複数のノードが通信バスを介してフレームを送受信可能に構成され、内部イベントにより低消費電力状態としてのスリープ状態が解除されたノードから送信されるウェイクアップ信号によって他のノードのスリープ状態が解除される通信システムにおいて、他のノードからのウェイクアップ信号によりスリープ状態が解除されなかったノードのスリープ状態を解除する方法であって、
前記通信バスの信号レベルが規定時間を超えない間隔で規定回数連続して変化したことを、エッジ検出回路と検波回路とカウンタとで構成される検出回路で検出し、検出された場合にスリープ状態を解除すること
を特徴とする通信装置のスリープ状態解除方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のノードが通信バスを介してフレームを送受信可能に構成された通信システムにおいてノードとして機能する通信装置及びこうした通信装置のスリープ状態解除方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の通信システムとして、通信が不要な状況ではノードがスリープ状態（クロックや部分的な電力供給を停止した低消費電力状態）で待機しており、通信が必要な状況になるとノードのスリープ状態が解除されるように構成されたものが知られている。
【０００３】
例えば、通信プロトコルとしてＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）が用いられた通信システムのノードは、スイッチ操作などに応じた内部イベントによりスリープ状態が解除されて通常動作状態へ遷移し（ウェイクアップし）、他のノードへウェイクアップ信号を送信する。そして、他のノードは、このウェイクアップ信号を受信することでスリープ状態が解除されて通常動作状態へ遷移する（ウェイクアップする）。このようにしてノードのスリープ状態が解除されて通常動作状態へ遷移することにより、通信バスを介したフレームの送受信が開始される。
【０００４】
しかしながら、このような通信システムでは、ノイズの混入や電圧変動などの一時的な要因により他のノードからのウェイクアップ信号を正常に受信できなかったノードは、スリープ状態が解除されないままとなってしまう。
【０００５】
そこで、他のノードからのウェイクアップ信号によりスリープ状態が解除されなかったノードのスリープ状態を解除させる機能をノードに持たせた通信システムが提案されている（特許文献１参照）。具体的には、通信システムのノードが他のノードに関する情報を内部メモリに記憶しており、他のノードから通信バスを介して送信されてくるフレームに基づいてスリープ状態が解除されなかったノード（未ウェイクアップノード）の存在を検出する。そして、未ウェイクアップノードの存在を検出した場合には、コミュニケーション・サイクルの中のフレーム転送が行われないアイドル期間であるネットワーク・アイドルタイムにおいて、ウェイクアップ信号と同じパターンの擬似ウェイクアップ信号を通信バスを介して送信する。これにより、ウェイクアップ信号によりスリープ状態が解除されなかったノードのスリープ状態を解除させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−４２８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前述した特許文献１に記載の構成では、スリープ状態が解除されなかったノードの存在を検出する手段や、通信プロトコルの規定とは異なるタイミングで特殊な信号パターン（擬似ウェイクアップ信号）を通信バスを介して送信する手段をノードに設ける必要があるため、ノードの構成が複雑になってしまう。
【０００８】
本発明は、こうした問題にかんがみてなされたものであり、スリープ状態が解除されなかったノードの存在を検出する手段や、特殊な信号パターンを通信バスを介して送信する手段をノードに設けることなく、ウェイクアップ信号によりスリープ状態が解除されなかったノードのスリープ状態を解除することのできる通信装置及び通信装置のスリープ状態解除方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するためになされた本発明の請求項１に記載の通信装置は、複数のノードが通信バスを介してフレームを送受信可能に構成され、内部イベントにより低消費電力状態としてのスリープ状態が解除されたノードから送信されるウェイクアップ信号によって他のノードのスリープ状態が解除される通信システムにおいて、ノードとして機能するものである。
【００１０】
そして、この通信装置は、通信バスの信号レベルが規定時間を超えない間隔で規定回数連続して変化した場合に特定の信号を出力する検出回路を備えており、検出回路により特定の信号が出力された場合に解除手段が当該通信装置のスリープ状態を解除する。また、検出回路は、エッジ検出回路と検波回路とカウンタとで構成される。
【００１１】
つまり、この通信装置は、通信バスの信号レベルが規定時間を超えない間隔で規定回数連続して変化した場合にスリープ状態が解除されるようになっている。このため、ウェイクアップ信号によりスリープ状態が解除されなかった場合にも、通信バスを介した通常のデータ通信信号（フレーム）の送信が開始されることによりスリープ状態が解除されるようにすることが可能となる。
【００１２】
したがって、このような通信装置がノードとして機能する通信システムによれば、ウェイクアップ信号によりスリープ状態が解除されなかったノードのスリープ状態を解除することができる。しかも、検出回路を追加するだけでよいため、スリープ状態が解除されなかったノードの存在を検出する手段や、特殊な信号パターンを通信バスを介して送信する手段をノードに設ける必要がない。
【００１３】
一方、通信バスの信号レベルが規定時間を超えない間隔で規定回数連続して変化しなければスリープ状態が解除されないため、通信が開始されていない状況で過渡的に発生し得るノイズパルスによる通信バスの信号レベルの変化によってスリープ状態が解除されてしまうことを防ぐことができる。
【００１４】
ところで、規定時間は、例えば請求項２に記載のように、フレームで許容されている信号レベルの変化しない最長時間よりも長い時間に設定されているとよい。このようにすれば、フレームにおいて信号レベルの変化しない時間が長い場合に連続した変化として検出されなくなってしまうことを防ぐことができる。
【００１５】
また、規定回数は、例えば請求項３に記載のように、フレームに含まれる信号レベルの最小変化数以下に設定されているとよい。このようにすれば、１つのフレームが通信バスを介して送信されることでスリープ状態が解除されるようにすることが可能となる。特に、請求項２に記載のように規定時間がフレームで許容されている信号レベルの変化しない最長時間よりも長い時間に設定されていれば、１つのフレームが通信バスを介して送信されることで必ずスリープ状態が解除されるようにすることができる。
【００１６】
次に、請求項４に記載の通信装置のスリープ状態解除方法は、複数のノードが通信バスを介してフレームを送受信可能に構成され、内部イベントにより低消費電力状態としてのスリープ状態が解除されたノードから送信されるウェイクアップ信号によって他のノードのスリープ状態が解除される通信システムにおいて、他のノードからのウェイクアップ信号によりスリープ状態が解除されなかったノードのスリープ状態を解除する方法である。そして、このスリープ状態解除方法では、通信バスの信号レベルが規定時間を超えない間隔で規定回数連続して変化したことを、エッジ検出回路と検波回路とカウンタとで構成される検出回路で検出し、検出された場合にスリープ状態を解除する。
【００１７】
このようなスリープ状態解除方法によれば、請求項１に記載の通信装置がノードとして機能する通信システムと同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態の通信システムの概略構成を表すブロック図である。
【図２】ＥＣＵの回路動作を表すタイミングチャートである。
【図３】ＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）のフレームフォーマットを表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、通信プロトコルとしてＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）が用いられた車載用の通信システムに本発明を適用した実施形態について、図面を用いて説明する。
図１は、実施形態の通信システムの概略構成を表すブロック図である。
【００２０】
この通信システムは、車両に搭載された複数の電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という。）１００，１００，…が通信バス１０を介してフレームを送受信可能に構成されたものであり、各ＥＣＵ１００がノード（通信装置）として機能する。この通信システムに用いられる通信バス１０は二本の通信線からなる二線式のものであり、二線間の電位差によって「０」又は「１」の信号レベルを表現した差動信号（データ通信信号）がＥＣＵ１００間で送受信される。なお、図１では、複数のＥＣＵ１００，１００，…のうちの１つについてのみ回路構成を示しているが、この回路構成はすべてのＥＣＵ１００に共通するものである。
【００２１】
図１に示すように、ＥＣＵ１００は、マイコン１１０、トランシーバ１２０及びフレーム検出回路１３０を備えている。
マイコン１１０は、通信制御のための処理を実行するものである。そして、マイコン１１０には通信回路１１１が内蔵されており、この通信回路１１１のＴｘＤ出力ポート及びＲｘＤ入力ポートは、トランシーバ１２０のＴｘＤ入力ポート及びＲｘＤ出力ポートにそれぞれ接続されている。また、マイコン１１０の外部割込端子は、フレーム検出回路１３０に接続されている。
【００２２】
トランシーバ１２０は、通信バス１０とマイコン１１０との間のインタフェースとして機能するものである。具体的には、トランシーバ１２０は、ＴｘＤ入力ポートから入力した送信信号（ＴｘＤ信号）を差動信号に変換して通信バス１０へ出力するとともに、通信バス１０から入力した差動信号を受信信号（ＲｘＤ信号）に変換してＲｘＤ出力ポートから出力する機能を有する。
【００２３】
フレーム検出回路１３０は、トランシーバ１２０のＲｘＤ出力ポートから出力される受信信号を入力し、この受信信号に基づく特定のタイミングでマイコン１１０の外部割込端子にハイレベルの信号を出力するものである。具体的には、このフレーム検出回路１３０は、バッファ１３１、ＸＯＲ回路１３２、ダイオード１３３、コンデンサ１３４、抵抗１３５、反転回路１３６及びカウンタ１３７を備えている。
【００２４】
ＸＯＲ回路１３２には、トランシーバ１２０のＲｘＤ出力ポートから出力された受信信号と、この受信信号をバッファ１３１で遅延させた遅延信号とが入力される。また、このＸＯＲ回路１３２の出力側にはダイオード１３３のアノードが接続され、このダイオード１３３のカソードとグランドとの間にコンデンサ１３４及び抵抗１３５が並列に接続されており、これらダイオード１３３、コンデンサ１３４及び抵抗１３５によって包絡線検波回路が構成されている。
【００２５】
また、ダイオード１３３のカソードには反転回路１３６が接続されており、包絡線検波回路の出力信号（以下「検波信号」という。）は反転回路１３６で反転された後にカウンタ１３７に入力される。反転回路１３６は、検波信号のレベルがしきい値電位Ｖth以上の場合にローレベルの信号を出力し、しきい値電位Ｖth未満の場合にハイレベルの信号を出力する。
【００２６】
一方、カウンタ１３７は、ＸＯＲ回路１３２からの出力信号をクロックとして入力し、そのパルス数をカウントする。そして、そのカウント値の５ビット目（図１に示すＱ４）の信号がマイコン１１０の外部割込端子に入力されるようになっている。つまり、カウント値が「１６」に達すると、カウンタ１３７からマイコン１１０の外部割込端子へハイレベルの信号が出力される。また、カウンタ１３７は、反転回路１３６の出力信号をクリア信号として入力し、反転回路１３６からハイレベルの信号が入力されるとカウント値を０にクリアする。
【００２７】
次に、本実施形態の通信システムにおいてＥＣＵ１００がスリープ状態から通常動作状態へ遷移する（ウェイクアップする）際の流れについて説明する。
スリープ状態のＥＣＵ１００は、車両の乗員が行うスイッチ操作などに応じた内部イベントによりスリープ状態が解除されて通常動作状態へ遷移する。そして、内部イベントによりスリープ状態が解除されたＥＣＵ１００は、通信バス１０を介して他のＥＣＵ１００へウェイクアップ信号を送信する。
【００２８】
一方、スリープ状態のＥＣＵ１００は、他のＥＣＵ１００からのウェイクアップ信号を通信バス１０を介して受信した場合にも、スリープ状態が解除されて通常動作状態へ遷移する。具体的には、スリープ状態のＥＣＵ１００において、マイコン１１０は、ＲｘＤ入力ポートから入力した受信信号についてはウェイクアップ信号のみを受け付けるようになっており、他のＥＣＵ１００からのウェイクアップ信号がトランシーバ１２０を介して入力されることによりスリープ状態を解除する処理を行う。
【００２９】
つまり、通信システムにおけるいずれか１つのＥＣＵ１００が内部イベントによりスリープ状態から通常動作状態へ遷移すると、このＥＣＵ１００が送信するウェイクアップ信号によって他のＥＣＵ１００もスリープ状態から通常動作状態へ遷移する。
【００３０】
しかしながら、スリープ状態のＥＣＵ１００がノイズの混入や電圧変動などの一時的な要因によりウェイクアップ信号を正常に受信できなかった場合、スリープ状態が解除されないままとなり通信を開始しないといった問題が生じ得る。
【００３１】
そこで、本実施形態の通信システムにおいて、ＥＣＵ１００は、一時的な要因によりウェイクアップ信号を正常に受信できずにスリープ状態が解除されなかった場合にも、他のＥＣＵ１００により通常のデータ通信信号（フレーム）の送信が開始されるとスリープ状態が解除されるように構成されている。以下、ウェイクアップ信号を正常に受信できずにスリープ状態が解除されなかったＥＣＵ１００の回路動作について、図２のタイミングチャートを用いて説明する。
【００３２】
トランシーバ１２０は、スリープ状態においても通信バス１０から入力した差動信号を受信信号に変換してＲｘＤ出力ポートから出力する。なお、図２では、通信バス１０の二線間の電位差の有無によりローレベル又はハイレベルの受信信号（「０」又は「１」の論理信号）が出力される例を示しているが、これに限定されるものではない。
【００３３】
トランシーバ１２０から出力された受信信号は、マイコン１１０及びフレーム検出回路１３０に入力されるが、前述したように、スリープ状態におけるマイコン１１０は、ＲｘＤ入力ポートから入力した受信信号についてはウェイクアップ信号以外の信号を受け付けない。
【００３４】
一方、フレーム検出回路１３０では、トランシーバ１２０からの受信信号とこの受信信号をバッファ１３１で遅延させた遅延信号とがＸＯＲ回路１３２に入力され、これらの排他的論理和であるエッジ信号が出力される。つまり、通信バス１０の信号レベルが変化したタイミングでハイレベルとなるエッジ信号がＸＯＲ回路１３２から出力される。
【００３５】
そして、ＸＯＲ回路１３２からのエッジ信号は、ダイオード１３３、コンデンサ１３４及び抵抗１３５によって構成された包絡線検波回路に入力される。この包絡線検波回路では、エッジ信号がハイレベルとなっている期間はコンデンサ１３４が充電され、エッジ信号がローレベルとなっている期間はコンデンサ１３４に充電された電荷が抵抗１３５を介して徐々に放電される。このため、包絡線検波回路から出力される検波信号は、通信バス１０の信号レベルが変化することにより上昇し、通信バス１０の信号レベルが変化しないと徐々に下降していく。
【００３６】
そして、検波信号は反転回路１３６で反転された後、カウンタ１３７に入力される。反転回路１３６の出力信号（反転信号）は、前述したように、検波信号のレベルがしきい値電位Ｖth以上の場合にローレベルとなり、検波信号のレベルがしきい値電位Ｖth未満の場合にハイレベルとなる。
【００３７】
一方、ＸＯＲ回路１３２からのエッジ信号はカウンタ１３７にも入力され、カウンタ１３７ではエッジ信号のパルス数がカウントされる。そして、カウント値が「１６」に達した場合にマイコン１１０の外部割込端子へハイレベルの信号が出力される。また、カウンタ１３７では、反転回路１３６からの出力信号（反転信号）がハイレベルになると、カウント値が０にクリアされる。
【００３８】
つまり、通信バス１０の信号レベルの変化が、検波信号のレベルがしきい値電位Ｖthを下回らない間隔で１６回以上連続した場合に、フレーム検出回路１３０からマイコン１１０の外部割込端子にハイレベルの信号が出力される。これにより、マイコン１１０は、ＥＣＵ１００のスリープ状態を解除して通常動作状態へ遷移させる。
【００３９】
そして、このフレーム検出回路１３０では、検波信号がハイレベルに上昇してからしきい値電位Ｖthを下回るまでの時間が、フレームで許容されている信号レベルの変化しない最長時間よりも長い時間に設定されている。しかも、外部割込端子への出力をハイレベルにするカウント値（本実施形態では１６）が、１つのフレームにおいて想定される信号レベルの変化数の最小値以下の値に設定されている。このため、他のＥＣＵ１００から正常なフレームが通信バス１０を介して送信されると、必ずフレーム検出回路１３０からマイコン１１０の外部割込端子へハイレベルの信号が出力されることになる。
【００４０】
ここで、本実施形態の通信システムでＥＣＵ１００から送信されるフレームに含まれる信号レベルの変化数の最小値について、ペイロード・セグメントが０バイトの場合を例に挙げて説明する。
【００４１】
図３に示すように、ＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）のフレームフォーマットでは、５バイトのヘッダ・セグメントと、０〜２５４バイトのペイロード・セグメントと、３バイトのトレーラ・セグメントとによってフレームが構成される。このため、ペイロード・セグメントが０バイトの場合におけるフレーム長は８バイトとなる。
【００４２】
このフレームをマイコン１１０の通信回路１１１を通して送信すると、図３に示すように、通信回路１１１でのエンコーディングにより、ＴＳＳ（送信スタート・シーケンス）、ＦＳＳ（フレーム・スタート・シーケンス）、ＦＥＳ（フレーム・エンド・シーケンス）及び１バイトごとにＢＳＳ（バイト・スタート・シーケンス）が付加された信号となる。このため、フレーム中のデータがすべて「０」又はすべて「１」であったとしても、このフレームにおける信号レベルの変化数は「１８」となる。つまり、１つのフレームにおいて少なくとも１８回は信号レベルが変化することになる。
【００４３】
また、本実施形態の通信システムにおいて、フレームで許容されている信号レベルの変化しない最長時間は９ビット時間である。
このため、本実施形態のフレーム検出回路１３０では、検波信号がハイレベルに上昇してからしきい値電位Ｖthを下回るまでの時間が９ビット時間よりも長く（例えば１０ビット時間に）設定されているとともに、外部割込端子への出力をハイレベルにするカウント値が１８以下の値（本実施形態では１６）に設定されている。なお、本実施形態において外部割込端子への出力をハイレベルにするカウント値を１６としているのは、ノイズ等の一時的な要因によりスリープ状態が解除されにくくするためであり、２の累乗のできるだけ大きい値に設定されている。すなわち、過渡的なノイズパルスが通信バス１０の信号レベルの変化として検出されたとしても、多数の変化が連続して検出されるようなことは生じにくく、信号レベルの変化しない状態が規定間隔を超えればカウンタ１３７のカウント値は０にクリアされるため、ノイズ等の一時的な要因によりスリープ状態が解除されてしまうことが防止される。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態の通信システムにおいてノードとして機能するＥＣＵ１００は、通信バス１０の信号レベルが規定時間を超えない間隔で規定回数連続して変化した場合にハイレベルの信号を出力するフレーム検出回路１３０を備えている。そして、フレーム検出回路１３０からマイコン１１０の外部割込端子にハイレベルの信号が出力された場合にマイコン１１０が当該ＥＣＵ１００のスリープ状態を解除する。
【００４５】
特に、本実施形態では、規定時間がフレームで許容されている信号レベルの変化しない最長時間よりも長い時間（本実施形態では１０ビット時間）に設定されており、規定回数がフレームに含まれる信号レベルの最小変化数以下（本実施形態では１６回）に設定されている。
【００４６】
このため、ＥＣＵ１００は、ウェイクアップ信号によりスリープ状態が解除されなかった場合にも、通信バス１０を介した通常のデータ通信信号（フレーム）の送信が開始されることによりスリープ状態が解除される。
【００４７】
したがって、このようなＥＣＵ１００がノードとして機能する本実施形態の通信システムによれば、ウェイクアップ信号によりスリープ状態が解除されなかったノードのスリープ状態を解除することができる。しかも、規定どおりの通信プロトコルを実現する通信装置の構成に対してフレーム検出回路１３０を追加するだけでよいため、スリープ状態が解除されなかったＥＣＵ１００の存在を検出する手段や、特殊な信号パターンを通信バス１０を介して送信する手段をＥＣＵ１００に設ける必要がない。
【００４８】
一方、通信バス１０の信号レベルが規定時間を超えない間隔で規定回数連続して変化しなければスリープ状態が解除されないため、通信が開始されていない状況で過渡的に発生し得るノイズパルスによる通信バス１０の信号レベルの変化によってスリープ状態が解除されてしまうことを防ぐことができる。
【００４９】
なお、本実施形態の通信システムでは、ＥＣＵ１００が本発明の通信装置（ノード）に相当し、フレーム検出回路１３０が本発明の検出回路に相当し、マイコン１１０が本発明の解除手段に相当する。
【００５０】
以上、本発明の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ことなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
例えば、上記実施形態では、フレーム検出回路１３０をマイコン１１０やトランシーバ１２０とは別に設けたが、これに限定されるものではなく、フレーム検出回路１３０をマイコン１１０やトランシーバ１２０に内蔵することも可能である。
【００５１】
また、本発明は、ＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）以外の様々な通信プロトコルに適用することが可能である。例えばＣＡＮの場合、フレームで許容されている信号レベルの変化しない最長時間は５ビット時間であるため、検波信号がハイレベルに上昇してからしきい値電位Ｖthを下回るまでの時間を５ビット時間よりも長く（例えば６ビット時間に）設定すればよい。
【符号の説明】
【００５２】
１０…通信バス、１００…ＥＣＵ、１１０…マイコン、１１１…通信回路、１２０…トランシーバ、１３０…フレーム検出回路、１３１…バッファ、１３２…ＸＯＲ回路、１３３…ダイオード、１３４…コンデンサ、１３５…抵抗、１３６…反転回路、１３７…カウンタ
【図１】
0005471816.tif 000002
【図２】
0005471816.tif 000003
【図３】
0005471816.tif 000004