(57)【要約】【課題】クロック信号の供給源の多重化により通信システムの高信頼化を実現する。【解決手段】本発明の通信システムは、メインクロック発生部１０を備えるマスタノード１と、予備クロック発生部２０を備える複数のサブノード２とを備える。マスタノード１は、通信バス３に接続された複数のノードを同期して動作させるためのクロック信号を通信バスに供給する。各サブノード２は、通信バス３上を伝搬するクロック信号の有無を監視し、通信バス３上のクロック信号が途絶えた状態で所定の基準時間が経過したことを条件に、クロック発振器２４により生成されるクロック信号を通信バス３に供給する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信バス（３）に接続された複数のノードを同期して動作させるための所定のクロック信号を前記通信バスに出力する主クロック信号出力装置（１）と、
複数の予備クロック信号出力装置（２）とを備え、
前記予備クロック信号出力装置は、
前記クロック信号を生成する生成手段（２４）と、
前記通信バス上を伝搬する前記クロック信号の有無を監視し、前記通信バス上の前記クロック信号が途絶えた状態で所定の基準時間が経過したことを条件に、前記生成手段により生成される前記クロック信号を前記通信バスに出力する制御手段（２１）とを備えること、
を特徴とするクロック信号供給システム。
【請求項２】
請求項１に記載のクロック信号供給システムにおいて、
前記基準時間は、前記予備クロック信号出力装置ごとに異なる時間が予め設定されていること、
を特徴とするクロック信号供給システム。
【請求項３】
請求項１に記載のクロック信号供給システムにおいて、
前記予備クロック信号出力装置は、
前記制御手段は、前記基準時間としてランダムな時間長を決定し、前記通信バス上の前記クロック信号が途絶えた状態で前記基準時間が経過したことを条件に、前記クロック信号を前記通信バスに出力すること、
を特徴とするクロック信号供給システム。
【請求項４】
請求項３に記載のクロック信号供給システムにおいて、
前記制御手段は、前記クロック信号を前記通信バスに出力しているときに前記通信バス上を伝搬する前記クロック信号の重複の有無を監視し、前記クロック信号の重複を検出した場合、前記基準時間としてランダムな時間長を再度決定し、前記クロック信号の出力を停止した後、再決定した前記基準時間が経過し、かつ前記通信バス上に前記クロック信号が伝搬していないことを条件に、前記クロック信号の出力を再開すること、
を特徴とするクロック信号供給システム。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載のクロック信号供給システムに用いられる前記予備クロック信号出力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のノードを同期して動作させるためのクロック信号を通信バスに出力するクロック信号供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、通信バスを利用する通信システムにおいて、複数のノードを同期させるためのクロック信号を発生させるクロック発生装置（マスタノード）の故障等により、クロック信号が送信されない場合、予備のクロック発生装置（サブマスタノード）が代理でクロック信号を供給する技術が知られている（特許文献１参照）。このようにすることで、通信システムの高信頼化を実現できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−３０９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の通信システムでは、マスタノードの代理としてクロック信号を出力できるサブマスタノードは１つのみである。つまり、マスタノードとサブマスタノードとを合わせても、クロック信号の供給源を二重化することしかできない。そこで、より高い信頼性を実現する上で更なる改善の余地がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、クロック信号の供給源の多重化により通信システムの更なる高信頼化を実現するための技術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】
【０００６】
本発明のクロック信号供給システムは、通信バスに接続された複数のノードを同期して動作させるための所定のクロック信号を通信バスに出力する主クロック信号出力装置と、複数の予備クロック信号出力装置とを備える。予備クロック信号出力装置は、クロック信号を生成する生成手段と、制御手段とを備える。制御手段は、通信バス上を伝搬するクロック信号の有無を監視し、通信バス上のクロック信号が途絶えた状態で所定の基準時間が経過したことを条件に、生成手段により生成されるクロック信号を通信バスに出力する。
【０００７】
本発明のクロック信号供給システムには、主クロック信号出力装置の予備として用いることのできる予備クロック信号出力装置が複数備えられている。複数の予備クロック信号出力装置は、各自でバス上を伝搬するクロック信号の有無を監視しており、クロック信号が途絶えた状態が一定時間継続したと判断したときにクロック信号を通信バスに出力するようになっている。このような構成によれば、主クロック信号出力装置だけでなく、一部の予備クロック信号出力装置からもクロック信号を出力できなくなった状況下であっても、残りの正常な予備クロック信号出力装置からクロック信号の出力を行うことができる。本発明におけるクロック信号の供給源の多重化により通信システムの更なる高信頼化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】通信システムの概略構成を示すブロック図。
【図２】通信システムにおけるクロック信号の供給状況の一例を示す説明図。
【図３】クロック供給開始処理の手順を示すフローチャート。
【図４】クロック重複回避処理の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は下記の実施形態に限定されるものではなく様々な態様にて実施することが可能である。
［通信システムの構成の説明］
実施形態の通信システムは、車両に搭載されるものであり、図１に示すとおり、マスタノード１と、複数（１，２，…Ｎ）のサブノード２とが、車内通信ネットワークの通信路である通信バス３に接続されている。なお、通信バス３には、通信装置として、車両に備えられた機器類を制御する複数の電子制御装置（ＥＣＵ、図示なし）が接続されている。
【００１０】
マスタノード１には、所定周波数のクロック信号を通信バスに供給する電子制御装置であるメインクロック発生部１０が設けられている。クロック信号は、通信バス３に接続されている各種ＥＣＵの動作を同期させるための基準信号である。メインクロック発生部１０は、クロック発振器１１により生成される所定周波数のクロック信号を通信バスに出力する。クロック発振器１１は、例えば水晶振動子等の安定した周波数で発信する振動子を用いた発信回路である。
【００１１】
サブノード２には、マスタノード１の故障等によりクロック信号が通信バスに供給されないときの予備として、マスタノード１と同様のクロック信号を通信バスに供給する予備クロック発生部２０が設けられている。なお、以下の説明において、複数のサブノード２を個々に区別する場合、サブノード（１）、サブノード（２）…といった具合に番号を付けて表記する。なお、マスタノード１及びサブノード２は、クロック信号を供給する専用の装置として設けられるものであってもよいし、車両に備えられた機器類を制御する複数のＥＣＵに組込まれているものであってもよい。
【００１２】
予備クロック発生部２０は、制御部２１とクロック発振器２４とを備える。制御部２１は、例えばマイクロコンピュータを中心に構成される電子回路であり、クロック信号の供給に関する各種制御を行う。制御部２１は、ソフトウェア又はハードウェアによって実現される機能的構成として、経過時間を判定する時間判定部２２と、通信バス３を伝搬するクロック信号の有無を検出するクロック検出部２３とを備える。クロック発振器２４は、例えば水晶振動子等の安定した周波数で発信する振動子を用いた発信回路であり、メインクロック発生部１０が備えるクロック発振器１１と同等のクロック信号を発生する。
【００１３】
制御部２１は、クロック検出部２３によって通信バス３にクロック信号が供給されているか否かを監視する。正常な状態では、マスタノード１のメインクロック発生部１０により供給されるクロック信号が通信バス３から検出される。もし、何らかの異常により通信バス３のクロック信号が途絶えた場合、制御部２１は、クロック信号が途絶えた状態で経過した時間を時間判定部２２により判定する。そして、クロック信号が途絶えた状態で所定の基準時間が経過したことを条件に、クロック発振器２０がクロック信号を通信バス３に供給し始める。
【００１４】
なお、第１実施形態として、各サブノード２の予備クロック発生部２０には、互いに異なる基準時間が予め設定してあるものとする。このようにすることで、各サブノード２がクロック信号の供給を開始するタイミングを意図的にずらし、同一のタイミングで複数のサブノード２からクロック信号が重複して供給されないようになっている。一方、第２実施形態では、各サブノード２の予備クロック発生部２０が、所定のタイミングでランダムな基準時間を設定するものとする。このようにすることで、各サブノード２の基準時間をばらつかせ、同一のタイミングで複数のサブノード２からクロック信号が重複して供給されないようになっている。
【００１５】
［クロック信号の供給状況の一例］
本実施形態の通信システムにおけるクロック信号の供給状況の一例について、図２を参照しながら説明する。
【００１６】
図２の事例では、マスタノード１によるクロック信号（メインクロック）の供給が停止した状況を想定している。このとき、各サブノード２は、通信バス３を伝搬するクロック信号の有無を監視しながら、経過時間を計測する。なお、図２の事例では、サブノード（１）がクロック信号の出力を開始する基準時間をｔ１、サブノード（２）がクロック信号の出力を開始する基準時間をｔ２とする（ただし、ｔ１＜ｔ２）。
【００１７】
クロック信号が検出されなくなってから基準時間ｔ１を経過した時点で、本来であれば、サブノード（１）がマスタノード１に代わってクロック信号の供給を開始する。しかしながら、ここでは、何らかの異常によりサブノード（１）もクロック信号を供給できないと仮定する。そのままクロック信号が検出されないまま基準時間ｔ２を経過した時点で、サブノード（２）がマスタノード１やサブノード（１）に代わってクロック信号の供給を開始する。これにより、通信バス３に再びクロック信号が供給されることになる。このとき、他のサブノード２は、クロック信号の供給が再開されることで経過時間のカウントを止めて、通信バス３上のクロック信号の供給状況を監視する。このように、本実施形態の通信システムでは、マスタノード１だけでなく、一部のサブノード２からもクロック信号を供給できなくなった状況下であっても、正常に動作するサブノード２が存在する限り通信バス３にクロック信号を供給できるようになっている。
【００１８】
［クロック供給開始処理（第１実施形態）の説明］
各サブノード２に備えられた予備クロック発生部２０の制御部２１が実行するクロック供給開始処理（第１実施形態）の手順について、図３のフローチャートを参照しながら説明する。この処理は、所定の制御周期で繰返し実行される。
【００１９】
Ｓ１００では、制御部２１は、通信バス３にクロック信号が供給されているか否かを判定する。通信バス３にクロック信号が供給されている場合（Ｓ１００：ＹＥＳ）、制御部２１は本処理を終了する。一方、通信バス３にクロック信号が供給されていない場合（Ｓ１００：ＮＯ）、制御部２１はＳ１０２に進む。
【００２０】
Ｓ１０２では、制御部２１は、今回のクロック供給開始処理を開始した時点から所定の基準時間を経過したか否かを判定する。なお、第１実施形態では、個々のサブノード２ごとに異なる基準時間が予め登録されていることを前提とする。基準時間を経過していない場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、制御部２１はＳ１００に戻る。基準時間を経過した場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、制御部２１はＳ１０４に進む。Ｓ１０４では、制御部２１は、クロック発振器２４で生成されるクロック信号を通信バス３に供給し始める。
【００２１】
［クロック重複回避処理（第２実施形態）の説明］
上述の第１実施形態のクロック供給開始処理では、個々のサブノード２ごとに異なる基準時間が予め設定されている事例について説明した。これとは別の第２実施形態として、各サブノード２が独自にランダムの基準時間を設定する構成であってもよい。具体的には、スレーブノード２が起動して初回のクロック供給開始処理を実施するときに、制御部２１がランダムの基準時間をセットし、以降、セットしたランダムの基準時間に基づいてクロック供給開始処理を繰返し実行する。なお、第２実施形態のクロック供給開始処理については、初回時にランダムな基準時間を設定する手順が含まれる以外は、上述の第１実施形態のクロック供給開始処理（図２参照）と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００２２】
ただし、各サブノード２がそれぞれ独自にランダムな基準時間を設定する場合、稀に複数のサブノード２の間でクロック信号の供給を開始するタイミングが重複し、通信バス３上に複数の供給源からなるクロック信号が混在する可能性がある。そのような場合、通信バス３上を伝搬するクロック信号が不安定になるため、クロック信号の重複を回避する措置が必要となる。そこで、各サブノード２に備えられた予備クロック発生部２０の制御部２１が実行するクロック重複開始処理（第２実施形態）の手順について、図４のフローチャートを参照しながら説明する。この処理は、サブノード２の予備クロック発生部２０がクロック信号を通信バス３に供給しているときに、所定の制御周期で繰返し実行される。
【００２３】
Ｓ２００では、制御部２１は、クロック検出部２３によるクロック信号の検出結果に基づいて、クロック発振器２４から出力されているクロック信号と通信バス３上のクロック信号とが不一致であるか否かを判定する。自らが出力するクロック信号と、通信バス３上のクロック信号とが不一致であるということは、複数のクロック信号の供給源から通信バス３にクロック信号が重複して供給されていることを意味する。クロック信号が一致する場合（Ｓ２００：ＮＯ）、制御部２１は本処理を終了する。一方、クロック信号が不一致である場合（Ｓ２００：ＹＥＳ）、制御部２１はＳ２０２に進む。
【００２４】
Ｓ２０２では、制御部２１は、基準時間をランダムな時間に再セットする。次のＳ２０４では、制御部２１は、通信バス３へのクロック信号の供給を停止する。Ｓ２０６では、制御部２１は、時間判定部２２による経過時間のカウントをリセットして、経過時間の計測を開始する。そして、Ｓ２０８では、制御部２１は、時間判定部２２により計測された経過時間が、Ｓ２０２で再セットした基準時間以上になったか否かを判定する。経過時間が基準時間未満である場合（Ｓ２０８：ＮＯ）、制御部２１はＳ２０８を繰返す。そして、経過時間が基準時間以上になった場合（Ｓ２０８：ＹＥＳ）、制御部２１はＳ２１０に進む。
【００２５】
Ｓ２１０では、制御部２１は、通信バス３上にクロック信号が供給されているか否かを判定する。通信バス３上にクロック信号が供給されている場合（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、制御部２１は本処理を終了する。一方、通信バス３上にクロック信号が供給されてない場合（Ｓ２１０：ＮＯ）、制御部２１はＳ２１２に進む。Ｓ２１２では、制御部２１は、通信バス３に対するクロック信号の供給を再開して、本処理を終了する。
【００２６】
なお、第２実施形態では、初回時のクロック供給開始処理でランダムな基準時間のセットを行い、基準時間の再セットはクロック重複回避処理においてクロック信号の重複が検出されたときに限り行う。クロック信号が重複した場合のみ基準時間を再セットすることで、複数のサブノード２の間で基準時間が重複する確率を低下させることができる。
【００２７】
［効果］
実施形態の通信システムによれば、以下の効果を奏する。
マスタノード１が備えるメインクロック発生部１０の予備として用いることのできる予備クロック発生部２０を備える複数のサブノード２を備えることで、クロック信号の供給源を多重化して通信システムの更なる高信頼化を実現できる。
【００２８】
第１実施形態では、サブノード２ごとに異なる基準時間が予め設定されていることで、クロック信号の供給を開始するタイミングが重複することを回避できる。また、第２実施形態では、各サブノード２が独自にランダムな基準時間を設定することで、クロック信号の供給を開始するタイミングが重複しにくくなっている。万一、複数のサブノードによるクロック信号の供給が重複した場合、再度基準時間を設定しなおすことで、クロック信号の重複を解消できるようになっている。
【符号の説明】
【００２９】
１…マスタノード、１０…メインクロック発生部、１１…クロック発振器、２…サブノード、２０…予備クロック発生部、２１…制御部、２２…時間判定部、２３…クロック検出部、２４…クロック発振器、３…通信バス。
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図２】
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