(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
省電力動作状態および通常動作状態の動作モードを有する複数の多重通信装置を共通の伝送路にそれぞれ接続した多重伝送システムであって、前記各多重伝送装置は、動作移行指示に基づいて前記動作モードを省電力動作状態から通常動作状態に動作移行させて多重通信を行う多重通信方法において、
前記各多重伝送装置は、前記動作移行指示が自装置から与えられた場合には該動作移行指示を他の多重伝送装置に対して所定周期間隔で送信すると共に、前記動作移行指示が他の多重伝送装置から与えられた場合には該動作移行指示の受信確認信号を送信し、
前記動作移行指示を送信した多重伝送装置は、他の全ての多重伝送装置から前記受信確認信号を受信したとき、前記動作移行指示の送信を停止することを特徴とする多重通信方法。
【請求項２】
前記多重伝送装置は、前記動作移行指示の送信時に所定データも共に送信することを特徴とする請求項１に記載の多重通信方法。
【請求項３】
前記多重伝送装置は、前記所定データを最新のデータに変更して前記送信を行うことを特徴とする請求項２に記載の多重通信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動作モードを省電力動作状態から通常動作状態に動作移行させて多重通信を行う多重通信方法に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
従来、複数の多重伝送装置（以下、「ノード」という）は、ツイストペア電線等からなる伝送路に接続されて、多重通信ネットワークのシステムを構築しており、この種のシステムにおける多重通信方法は、例えばＣＳＭＡ／ＣＤ伝送方式によって、自動車内のデータの多重通信を行うローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）等に用いられていた。
【０００３】
各ノードは、ＣＰＵコア、通信制御回路、入力ポートから構成されるマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」という）を有し、上記マイコンは発振回路と接続され、上記発振回路から出力されるクロック信号によって動作している。
スイッチ等からの入力信号は、入力回路を介してマイコンの入力ポートに入力され、上記入力ポートの値が変化したり、一定時間経過すると、ＣＰＵコアは、上記通信制御回路にフレームの送信要求を行う。上記通信制御回路は、ＣＰＵコアからの送信要求があると、ＣＰＵコアからのデータをフレーム構成にして伝送路上の他のノードに送信していた。
【０００４】
これらのノードの動作モードには、他のノードと通信を行う通常動作モードと、システムが動作する必要がない場合に、各ノードの消費電力を低減するための省電力動作モードがある。省電力動作モードは、例えばスイッチの入力や自ノードの動作がインアクティブな状態が継続している場合等に、発振回路の動作を停止して消費電力を低減する動作モードである。
【０００５】
この省電力動作モードにおいて、スイッチ等からの入力信号が変化したり、バスからの動作移行指示のフレームを入力して、自ノードがアクティブな状態になる必要が生じたときには、ＣＰＵコアは、再び発振回路を動作させて、動作モードを通常動作モードに移行させていた（以下、「ウェイクアップ」という）。そのため、ノードでは、上記伝送路の入力や特定スイッチの入力を、ウェイクアップできる入力ポートに取り込み、省電力動作モード時に上記入力変化を検出するとウェイクアップしていた。
【０００６】
各ノードは、ウェイクアップすると、直ぐに他のノードに対してウェイクアップを要求するフレーム送信を行い、自ノードが通常動作モードになったことを他のノードに知らせた後、通常のデータの通信を行っていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記通信方法では、システム全体が省電力動作モードにある時に、いずれかのノードによるウェイクアップの送信に対して、他のノードは、ウェイクアップし、それぞれのノードがウェイクアップの送信を行うので、上記ウェイクアップ時に伝送路のトラフィック量が増大することがあった。
【０００８】
このため、ウェイクアップ時に例えばスイッチ変化のデータを送信しようとしても送信待ちの状態となり、データ送信に時間がかかるという問題点があった。例えば、自動車内のデータの多重通信において、ドアロックスイッチでドアを開く場合に、そのスイッチ変化のデータを送信しようとしても上記送信待ちの状態となり、ドアアンロックスイッチを操作してからドアロックモータが動作するまでに１〜２秒も遅れが生じることがある。さらに、ノード数が多い場合には、上記遅れが３〜５秒にも達してしまい、例えばスイッチ操作から瞬時にアクチュエータ（ランプ、モータ等）の作動を必要とする車両の多重通信システムには使用が困難になるという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、システムのウェイクアップ時にトラフィック量の増加を削減させ、データ通信を迅速に行うことができる多重通信方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、省電力動作状態と通常動作状態の動作モードを有する複数のノード（多重伝送装置）を共通の伝送路に接続した多重伝送システムであって、前記各ノードは、ウェイクアップ指示（動作移行指示）に基づいて前記動作モードを省電力動作状態から通常動作状態に動作移行させて多重通信を行う多重通信方法において、
前記ノードは、前記ウェイクアップ指示が自ノードから与えられた場合には、そのウェイクアップ時に該ウェイクアップ指示を所定データと共に所定周期間隔で他のノードに送信すると共に、前記ウェイクアップ指示が他のノードから与えられた場合には該ウェイクアップ指示の受信確認信号を送信し、
前記ウェイクアップ指示を送信したノードにおいては、他の全てのノードから前記受信確認信号を受信したとき、前記ウェイクアップ指示の送信を停止する多重通信方法が提供される。
【００１１】
すなわち、各ノードは、入力信号の変化によりウェイクアップする場合には、上記ノードから所定の周期でウェイクアップ指示の送信を行うが、他のノードからのフレーム入力によりウェイクアップする時には、そのノードからのウェイクアップ送信を行うことなく上記フレーム入力に対する受信確認信号を送信し、すぐに通常のデータ通信を行う。
またウェイクアップ指示を送信するノードにおいては、当該ウェイクアップ指示の送信中に他の全てのノードからの受信確認信号を受信したとき前記ウェイクアップ指示の送信を停止して、不必要なウェイクアップ送信を削減する。
【００１２】
ノードは、前記所定データを最新のデータに変更して前記送信を行い、常に最新のデータを送信することが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る多重通信方法を図１乃至図６の図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る多重通信方法を用いる自動車内ＬＡＮの多重伝送システムの構成の一例を示す構成図である。
上記多重伝送システムは、例えば自動車内の電気系統の制御に用いられており、各種スイッチ、センサ及びアクチュエータがそれぞれの配置場所からハーネス（自動車内の電線）を介して適切なノードに接続されている。例えば、図１に示すように、各ノード１〜３は、後述するインターフェース回路を介して伝送路４と接続され、互いにフレーム構成のデータ送受信を行っている。なお、上記多重伝送システムにおいて、伝送路４のトポロジーは、バス型、ディジーチェーン型又はスター型等のいずれのものでも応用が可能である。
【００１４】
上記ノードのうち、インストルメントパネル（以下、「インパネ」という）ノード１は、図示しない各種メータの近隣に配置され、このインパネノード１には、車速センサ１１及びインジケータランプ１２が接続されている。インパネノード１は、車速センサ１１からのデータを他のノードへ送信しており、またカウルノード２からのドアスイッチ２１のオン／オフ信号を受信すると、これに基づきインジケータランプ１２を点灯又は消灯させている。
【００１５】
カウルノード２は、図示しないカウル部の近隣に配置され、このカウルノード２には、ドアスイッチ２１、イグニッションスイッチ２２及び各モータ２３が接続されている。カウルノード２は、ドアスイッチ２１のオン／オフ信号、イグニッションスイッチ２２の接続情報を他のノードへ送信しており、またドアノード３からのドアロックスイッチ３１又はドアアンロックスイッチ３２のオン／オフ信号を受信すると、これに基づきモータ２３を駆動制御して、図示しない全ドアの集中ドアロック又はアンロックを行わせる。
【００１６】
ドアノード３は、図示しないドア内に配置され、このドアノード３には、ドアロックスイッチ３１、ドアアンロックスイッチ３２及びカーテシランプ３３が接続されている。ドアノード３は、ドアロックスイッチ３１又はドアアンロックスイッチ３２のオン／オフ信号を他のノードへ送信しており、またカウルノード２からのドアスイッチ２１のオン／オフ信号を受信すると、これに基づきカーテシランプ３３を点灯又は消灯させている。
【００１７】
これらノード１〜３には、固有の物理アドレスが設定されており、例えばインパネノード１には“１”、カウルノードには“２”、ドアノード３には“３”のアドレスがそれぞれ割り当てられている。
なお、これらノード間で伝送されるフレームのデータフォーマットは、図２に示すように、フレームの始まりを示すＳＯＦ（Ｓｔａｒｔ  Ｏｆ  Ｆｒａｍｅ）と、複数のノードが同時に伝送路にフレームを送信した時に、そのフレームの優先順位を決定するためのプライオリティ（ＰＲＩ）と、後に続く各データ（ＤＡＴＡ）の内容を示す識別子（ＩＤ）と、データ長と、フレームの種類等を示すフレームタイプ領域（ＴＹＰＥ）と、ＴＹＰＥで示される長さのデータ領域である、例えば各８ビット毎のＤＡＴＡ１〜ＤＡＴＡ４と、エラーチェックコードのＣＲＣと、データの終了を示すＥＯＤ（Ｅｎｄ  Ｏｆ  Ｄａｔａ）と、全てのノードからビット対応で受信確認信号（以下、「ＡＣＫ信号」という）を返送させるための例えば１６ビットのＡＣＫ信号領域と、システムの全ノードからＡＣＫ信号が返送されたことを示す１ビットのＡＣＫ確定ビットと、フレームの終了を示すＥＯＦ（Ｅｎｄ  Ｏｆ  Ｆｒａｍｅ）とから構成されている。本実施例では、このフレームを、例えば１２５ｋｂｐｓの伝送速度で通信しており、１フレームの伝送に約１ｍｓかかるものとする。
【００１８】
上記各ノードは、伝送路４に伝送されるフレームを、ＥＯＤまでエラーなく正常に受信すると、固有の物理アドレスに対応したＡＣＫ信号領域にＡＣＫ信号を返送する。本実施例では、インパネノード１は、図２に示したＡＣＫ信号領域のＡＣＫ１の位置に、カウルノード２は、同じくＡＣＫ２の位置に、ドアノード３は、同じくＡＣＫ３の位置に、ＡＣＫ信号をそれぞれ返送する。本実施例では、全てのノードからＡＣＫ信号が返送されない場合には、再送が最大で３回繰り返されるものとする。
【００１９】
図３は、図１に示した各ノードの構成の一例を示す構成図である。図において、各ノードは、伝送路４に接続されるインターフェース回路５０と、通常動作モードでデータの送受信を行うマイコン５１と、スイッチ等の入力負荷６０から信号を取り込んでマイコン５１に出力する入力回路６１と、マイコン５１からの信号をモータ等の出力負荷６３に出力する出力回路６２と、バッテリからの１２Ｖ電圧をノード内の各回路の動作する電圧、例えば５Ｖに変換して電源として供給する電源回路６４と、マイコン５１に所定信号を発振する発振子６５とから構成されている。
【００２０】
マイコン５１は、多重通信機能を有する通信制御回路５２と、データの送受信及び入出力制御を行うＣＰＵコア５３と、通信制御回路５２とＣＰＵコア５３との間で受信データ及び送信データを一時記憶する受信バッファ５４及び送信バッファ５５と、発振子６５からのパルス信号に基づきクロック信号を生成して通信制御回路５２及びＣＰＵコア５３に供給する発振回路５６と、入力回路６２からの信号を取り込む入力ポート５７と、特定の入力負荷の入力（ウェイクアップ指示；動作移行指示）を取り込み、ＣＰＵコア５３にウェイクアップを知らせるウェイクアップポート５８と、ＣＰＵコア５３からの信号を出力回路６２に出力する出力ポート５９とから構成される。ＣＰＵコア５３は、省電力動作モード（スリープ）時にウェイクアップポート５８からの入力変化（ウェイクアップ指示；動作移行指示）を検出すると、ウェイクアップして通常動作モードに移行し、他のノードとの間でデータの送信及び受信を行う。
【００２１】
次に、上記スリープ状態から通常動作モードへの移行動作を図４のフローチャートに基づいて説明する。図において、スリープ状態が維持されているステップ１０１の場合に、入力回路６１には、スイッチ６０等の入力負荷から信号が入力されており、その中の予め定められた特定入力からの信号は、ウェイクアップポート５８に、またその特定入力の信号以外の信号は、入力ポート５７に入力されている。
【００２２】
この場合にＣＰＵコア５３は、ウェイクアップポート５８に入力する特定入力信号の変化、例えばオフ信号からオン信号への変化を検出している（ステップ１０２）。すなわち、ウェイクアップポート５８が変化すると、ＣＰＵコア５３に割り込みがかかり、上記ＣＰＵコア内部のウェイクアップポート変化検出フラグがセットされる。
【００２３】
上記割り込みがかかると、ＣＰＵコア５３は、通常動作モードに移行するために発振回路５６が動作するように動作制御を行い、発振が安定する、例えば２０ｍｓの時間経過するのを待つ（ステップ１０３）。そして、上記時間が経過すると、通信制御回路５２とＣＰＵコア５３は、ウェイクアップして、ＣＰＵコア５３は、ウェイクアップポート変化検出フラグをチェックし、上記フラグがセットされていることを確認すると、通信制御回路５２を制御してウェイクアップ用のフレーム送信（動作移行指示の送信）を開始する（ステップ１０４）。このフレーム送信は、再送を含めて最大４回行われても伝送路に空き時間αが生じるように、１ｍｓ×４＋α、すなわち５〜１０ｍｓ間隔で行うのが好ましい。そこで、本実施例では、このウェイクアップ用のフレーム送信を１０ｍｓ間隔で行うものとする。
【００２４】
なお、上記ウェイクアップ用のフレーム送信は、通常動作モードでのフレーム送信と区別するために、図２に示したフレームのデータ領域中の所定の１ビットをウェイクアップビットとして使用しており、上記ウェイクアップビットを“１”にセットすることで、上記ウェイクアップ用のフレームであることを受信ノードに認識させている。このウェイクアップビットは、通常動作モード時には“０”にセットされている。上記ウェイクアップ用のフレームを区別する方法としては、この他に例えばフレーム中のＴＹＰＥ領域で、ウェイクアップ用のフレームである旨の設定を行うことも可能である。
【００２５】
また、上記ウェイクアップ用のフレームを送信する際に、ＣＰＵコア５３は、送信バッファ５５にデータを書き込み、上記データを上記フレーム内のデータ領域に付加して送信している。上記データは、入力ポート５７又はウェイクアップポート５８からの信号に基づくいずれかのデータであってもかまわない。また、ウェイクアップ用のフレームに付加されるデータは、更新されると常に最新のデータに変更されて送信される。
【００２６】
次に、ＣＰＵコア５３は、上記ウェイクアップ用のフレームに対して全てのノードからＡＣＫ信号が返送されたかどうか判断し（ステップ１０５）、全ノードからのＡＣＫ信号の返送がない場合には、例えば伝送路にノイズがのる時の一時的な障害が発生した時でも、確実に他のノードをウェイクアップさせるために十分な時間、例えば１００ｍｓ経過したかどうか判断し（ステップ１０６）、上記時間が経過するまでステップ１０４に戻って１０ｍｓ間隔でフレーム送信を行う。そして、上記時間１００ｍｓ内に全ノードからのＡＣＫ信号が返送された場合には、ノードは、ウェイクアップのフレーム送信を停止し、通常動作モードに移行してフレームのウェイクアップビットを“０”にセットし、他のノードに１ｓｅｃ間隔で、又は他のノードに通知すべきイベントの発生時に、所定データのフレーム送信を行う（ステップ１０７）。
【００２７】
また、上記時間１００ｍｓを経過しても、全ノードからのＡＣＫ信号の返送がない場合には、ノードは、通常動作モードに移行して上記ＡＣＫ信号を返送したノードに、所定データのフレーム送信を行う（ステップ１０８）。
また、ステップ１０２において、ウェイクアップポート５８の変化がない場合には、ＣＰＵコア５３は、伝送路４からの信号が変化したかどうか判断する（ステップ１０９）。すなわち、例えば他のノードから伝送路４にウェイクアップ用のフレーム送信がなされると、通信制御回路５２は、インターフェース回路５０を介して伝送路４からの信号が変化したことを検出して、ＣＰＵコア５３に割り込みをかけ、ＣＰＵコア５３内部の伝送路信号変化検出フラグがセットされる。ＣＰＵコア５３は、ウェイクアップして、伝送路信号変化検出フラグをチェックし、上記フラグがセットされていることを確認すると、発振回路５６の動作をスタートさせ、ウェイクアップ用のフレーム送信を行わずに、ステップ１０７に進んで通常動作モードに移行してフレームのウェイクアップビットを“０”にセットし、通信制御回路５２を制御して所定データのフレーム送信を行う。
【００２８】
次に、図１に示した自動車内ＬＡＮの多重伝送システムの場合の上記スリープ状態から通常動作モードへの移行動作を図５のタイムチャートを用いて説明する。まず、上記システムにおける通常動作モードであるが、例えばカウルノード２であれば、ドアスイッチ２１、イグニッションスイッチ２２等のスイッチがオフ状態、フレーム送信するデータがない、処理すべき受信データがない、他の通信に無関係の機能も停止している等の自ノードがインアクティブな状態になった場合、カウルノード２のＣＰＵコアは、発振回路の発振を停止してクロック信号を止め、通信制御回路とＣＰＵコアの動作を停止させて省電力動作モードに入る。また、インパネノード１及びドアノード３でも、自ノードがインアクティブな状態になった場合、上記省電力動作モードに入る。
【００２９】
この省電力動作モードは、例えば自動車内ＬＡＮの多重伝送システムでは、自動車を駐車してドライバが車を離れた時等に、バッテリあがりを防止するのに必要なモードである。
この省電力動作モードで、例えばドアロックを解除してドアアンロックスイッチ３２がオンになる時には、再度システムが動作する必要がある。このため、このモードの時に変化することが考えられる入力スイッチ（自動車においては、＋Ｂ電源で動作する入力スイッチ）は、マイコンの入力ポートの中で、このモードの時でも変化を検出できるウェイクアップポートに接続されている。
【００３０】
このような状況下において、ドアノード３では、ドアアンロックスイッチ３２はウェイクアップポートに接続されており、ドアアンロックスイッチ３２からの信号が変化すると（図５（ａ）参照）、ＣＰＵコアに割り込みがかかり、発振回路の動作が開始する。約２０ｍｓ経過して発振が安定して一定周期で発振子からのパルスが出力されると、発振回路からはクロック信号が出力され、通信制御回路とＣＰＵコアは動作を開始（ウェイクアップ）する（図５（ｄ）参照）。
【００３１】
ドアノード３は、ウェイクアップすると、チャタリング処理前のドアアンロックスイッチ信号（オフ状態の信号）のデータを付加したウェイクアップ用のフレーム送信を１０ｍｓ間隔で開始する（図５（ｃ）参照）。
上記送信されたウェイクアップ用のフレームは、伝送路４を介してインパネノード１とカウルノード２に入力され、各ノード１，２では、発振回路の動作が開始されてから約２０ｍｓ経過後に（図５（ｆ）参照）、ＣＰＵコアが伝送路信号変化検出フラグをチェックし、上記フラグがセットされていることを確認すると、ウェイクアップのフレーム送信を行わずに、通常動作モードに移行する。そして、ドアノード３からのウェイクアップ用のフレームを正常に受信した場合には、ＡＣＫ信号を伝送路４に送信する（図５（ｅ）参照）。
【００３２】
ドアノード３は、ウェイクアップ用のフレーム送信中に、両ノード１，２からＡＣＫ信号を受信した場合は、全てのノードがウェイクアップしたと判断して、ウェイクアップのフレーム送信を停止する（図５（ｃ）中のＤ点参照）。これは、ウェイクアップのフレーム送信がフレームの送信頻度が高いので、全ノードがウェイクアップした段階で通常動作モードに移行して、できるだけ早くトラフィックを減らすためである。
【００３３】
ドアノード３は、ウェイクアップのフレーム送信を停止した後、ウェイクアップビットを“０”にセットし、チャタリング除去の処理が終了した時点（図５（ｂ）のＡ点参照）で、ドアアンロックスイッチ３２の変化を認識して、通常動作モードでのデータのフレーム送信を行う。
また、省電力動作モードの間にインパネノードが故障した場合の事例について、図６のタイムチャートを用いて説明する。
【００３４】
カウルノード２は、発振回路の約２０ｍｓの発振安定時間が経過すると、ＣＰＵコアが動作し（図６（ｇ）参照）、その後受信したフレームに対してＡＣＫ信号を出力するが（図６（ｅ）参照）、インパネノード１は、故障のためにウェイクアップ用のフレームが送信されていても、それを受信できずにＡＣＫ信号を返送することもできない（図６（ｆ）参照）。
【００３５】
この場合には、ドアノード３は、時間１００ｍｓまでウェイクアップのフレーム送信を継続する。ドアアンロックスイッチ３２の信号は、Ａ点までは図６（ｂ）に示すように、オフ状態なので、上記フレームには、“０”のデータが付加されて送信されるが、上記Ａ点以降はドアアンロックスイッチ３２のチャタリング除去の処理が終了してオン状態となるので、上記データは変更されて“１”のデータが送信される。このため、本実施例では、カウルノードはドアアンロックスイッチのデータをインパネノードの故障にかかわらず、いち早く受信することができる。
【００３６】
このように、本実施例では、各ノードのうち、自ノードに接続された入力負荷からの入力が変化して、ウェイクアップしたノードのみが、ウェイクアップのフレーム送信を行い、フレーム受信時はウェイクアップのフレーム送信を行わないので、トラフィックをむだに増加させることがなくなり、データ通信を迅速に行うことができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、省電力動作状態と通常動作状態の動作モードを有する複数の多重通信装置を共通の伝送路に接続させ、前記各多重伝送装置は、動作移行指示に基づいて前記動作モードを省電力動作状態から通常動作状態に動作移行させて多重通信を行う多重通信方法において、前記多重伝送装置は、前記動作移行指示が自装置からのものか、他の前記多重伝送装置からのものか検出し、該動作移行指示が自装置からの場合にのみ、該動作移行指示の送信を所定データとともに所定周期間隔で送信するので、ウェイクアップ時にトラフィック量の増加を削減させ、データ通信を迅速に行うことができる。
【００３８】
前記多重伝送装置は、他の多重伝送装置からの動作移行指示に対してはその受信確認信号を送信し、前記動作移行指示を送信した多重伝送装置においては、当該動作移行指示の送信中に他の全ての多重伝送装置から該受信確認信号を受信すると、上記動作移行指示の送信を停止するので、不必要なウェイクアップ送信を削減することができる。
前記多重伝送装置は、前記所定データを最新のデータに変更して前記送信を行うので、常に最新のデータを送信することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る多重通信方法を用いる自動車内ＬＡＮの多重伝送システムの構成の一例を示す構成図である。
【図２】図１に示した多重伝送システムに用いるフレームのデータフォーマットの一例を示す図である。
【図３】図１に示したノードの構成の一例を示す構成図である。
【図４】スリープ状態から通常動作モードへの移行動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】図１に示したノードの動作の一例を説明するためのタイムチャートである。
【図６】図１に示したノードの動作の他の例を説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
１〜３  ノード
４  伝送路
１１  車速センサ
１２，３３  ランプ
２１，２２，３１，３２  スイッチ
２３  モータ
５０  インターフェース回路
５１  マイコン
５２  通信制御回路
５３  ＣＰＵコア
５４，５５  バッファ
５６  発振回路
５７  入力ポート
５８  ウェイクアップポート
５９  出力ポート
６０  入力負荷
６１  入力回路
６２  出力回路
６３  出力負荷
６４  電源回路
６５  発振子
【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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