(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信部から受信部までの第１の信号線を介して論理レベルが互いに異なる前半エレメントと後半エレメントのペアで１ビットのデータを構成するマンチェスター符号からなる第１のデータを送信すると共に第２の信号線を介して前記第１のデータの論理を反転させた第２のデータを送信し、
受信側で前記第１の信号線を介して受信したデータと前記第２の信号線を介して受信したデータとを比較して、両データのいずれか一方のエレメントが同一の論理レベルを示している場合には前半エレメントと後半エレメントが同一の論理レベルを示している方の受信データにエラーが発生したと判定してもう一方の受信データを正しい受信データとして正常処理し、前記第１及び第２の信号線のいずれか一方からの受信データが途切れたときには他方の信号線からの受信データを処理する
ようにしたことを特徴とするデータ通信方法。
【請求項２】
前記第１の信号線及び第２の信号線のいずれか一方からの受信データが途切れたときには他方の受信データを利用してマンチェスター符号のルールに従い、ビット単位でのエラーチェックを行った上でビットエラーがなければ前記他方の受信データを正常処理することを特徴とする請求項１記載のデータ通信方法。
【請求項３】
前記第１の信号線及び第２の信号線のいずれか一方からの受信データに所定時間連続してエラーが発生したときには他方の受信データを処理しつつ警告報知処理を実行するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載のデータ通信方法。
【請求項４】
送信部と、受信部と、これらを接続する第１及び第２の信号線とを備えて構成され、
前記送信部は、論理レベルが互いに異なる前半エレメントと後半エレメントのペアで１ビットのデータを構成するマンチェスター符号からなる第１のデータと、この第１のデータの論理を反転させた第２のデータをそれぞれ前記第１及び第２の信号線に出力し、
前記受信部は、前記第１及び第２の信号線をそれぞれ介して受信された第１のデータ及び第２のデータの論理レベルを比較して、両データのいずれか一方のエレメントの論理レベルが同一のレベルを示した場合には前半エレメントと後半エレメントが同一の論理レベルを示している方の受信データにエラーが発生したと判定してもう一方の受信データを正しい受信データとして正常処理し、前記第１及び第２の信号線のいずれか一方からの受信データが途切れたときには他方の信号線からの受信データを処理するものである
ことを特徴とするデータ通信装置。
【請求項５】
前記受信部は、前記第１の信号線及び第２の信号線のいずれか一方からの受信データが途切れたときには、他方の受信データを利用してマンチェスター符号のルールに従い、ビット単位でのエラーチェックを行った上でビットエラーがなければ前記他方の受信データを正常処理するものである
ことを特徴とする請求項４記載のデータ通信装置。
【請求項６】
前記受信部は、前記第１の信号線及び第２の信号線のいずれか一方からの受信データに所定時間連続してエラーが発生したときに他方の受信データを処理しつつ警告報知処理を実行するものである
ことを特徴とする請求項４又は５記載のデータ通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送信部から受信部へ所定の信号線を介してデータを伝送するデータ通信方法及び装置に関し、特にマンチェスター符号を用いてデータを伝送するデータ通信方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
同期通信システム等において伝送すべき直列２進信号に受信側で同期をとるためのクロックを含ませて伝送する種々の自己同期型の符号化伝送方式が知られている。中でもＣＳＭＡ／ＣＤ方式のＬＡＮ等で用いられている符号化伝送方式としてマンチェスター符号化方式が知られている。マンチェスター符号は、１ビットのデータを２つの異なる論理エレメントの対を用いて２ビットに冗長化する方式で、データ“０”は前半の論理エレメントを“１”、後半の論理エレメントを“０”で表現し、データ“１”は前半の論理エレメントを“０”、後半の論理エレメントを“１”で表現する。これにより、ビット区間の中央で高低レベルが必ず反転し、同一レベルの論理エレメントの連続は２回以内となるので、これを再生クロックにより検証することで、ビット単位でのエラーチェックが可能になる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のマンチェスター符号化方式では、外部ノイズの影響などで前半の論理エレメントと後半の論理エレメントとが同一レベルとなったときに符号誤りが生じたとして受信側から送信側に再送要求を送出し、送信側で再送要求を受信したときには再度同じデータを再送する。このため、データ伝送は双方向になり、通信手順及び送受信装置の構成が複雑化する。
【０００４】
また、通信システムにおいて一般に外部ノイズ（コモンモードノイズ）を除去するための技術の１つとして差動方式が知られている。この通信方式は、受信側で２本の通信線の差電圧を検出し、信号の論理レベルを判定することにより、コモンモードノイズを除去する。この差動方式をマンチェスター符号に適用したディファレンシャルマンチェスター符号方式も知られている。しかし、差動通信方式では、２本の信号線のうち一方が伝送不能になった場合、受信側での差電圧の検出が困難となり、最悪の場合はデータを復号することができないといった問題がある。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、耐ノイズ性能が高く、しかも信号線の断線等に対するフェイルセーフ機能に優れたデータ通信方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るデータ通信方法は、送信部から受信部までの第１の信号線を介して論理レベルが互いに異なる前半エレメントと後半エレメントのペアで１ビットのデータを構成するマンチェスター符号からなる第１のデータを送信すると共に第２の信号線を介して前記第１のデータの論理を反転させた第２のデータを送信し、受信側で前記第１の信号線を介して受信したデータと前記第２の信号線を介して受信したデータとを比較して、両データのいずれか一方のエレメントが同一の論理レベルを示している場合には前半エレメントと後半エレメントが同一の論理レベルを示している方の受信データにエラーが発生したと判定してもう一方の受信データを正しい受信データとして正常処理し、前記第１及び第２の信号線のいずれか一方からの受信データが途切れたときには他方の信号線からの受信データを処理するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係るデータ通信装置は、送信部と、受信部と、これらを接続する第１及び第２の信号線とを備えて構成され、前記送信部は、論理レベルが互いに異なる前半エレメントと後半エレメントのペアで１ビットのデータを構成するマンチェスター符号からなる第１のデータと、この第１のデータの論理を反転させた第２のデータをそれぞれ前記第１及び第２の信号線に出力し、前記受信部は、前記第１及び第２の信号線をそれぞれ介して受信された第１のデータ及び第２のデータの論理レベルを比較して、両データのいずれか一方のエレメントの論理レベルが同一のレベルを示した場合には前半エレメントと後半エレメントが同一の論理レベルを示している方の受信データにエラーが発生したと判定してもう一方の受信データを正しい受信データとして正常処理し、前記第１及び第２の信号線のいずれか一方からの受信データが途切れたときには他方の信号線からの受信データを処理するものであることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、第１及び第２の信号線をそれぞれを介して受信された第１のデータ及び第２のデータが互いに論理レベルを反転させたデータであるから、外部ノイズ（コモンモードノイズ）がデータの論理レベルを反転させた場合でも、その影響は必ず一方のデータのみに現れて、他方のデータの論理レベルは変化しない。本発明では、上記２つのデータの論理レベルを比較して、両論理レベルが同一のレベルを示した場合には両データの符号状態からいずれか一方の受信データにエラーが発生したと判定し、もう一方の受信データを正しい受信データとして正常処理するので、データの再送要求をする必要がない。このため、データ通信は単方向通信で良くなり、送信側は送信専用、受信側は受信専用の簡単なハードウェア構成とすることが可能となる他、通信手順も簡素化可能なためプログラム格納領域も少なくて済む。これにより、通信システム全体のコストダウンを図ることができる。
【０００９】
また、本発明によれば、第１及び第２の信号線からの受信データをそれぞれ個別に処理して、これら信号線のいずれか一方からの受信データが途切れたときには、他方の信号線からの受信データを処理するようにしているので、一方の信号線が断線した場合でも直ちに通信が不能になることがなく、フェイルセーフ機能に優れた通信方式を実現することができる。
【００１０】
本発明のより具体的な態様においては、第１の信号線及び第２の信号線のいずれか一方からの受信データが途切れたときには他方の受信データを利用してマンチェスター符号のルールに従い、ビット単位でのエラーチェックを行った上でビットエラーがなければ前記他方の受信データを正常処理する。これにより、一方の信号線が断線した場合でも、受信データの信頼性を損なわずにデータ通信を行うことができる。なお、第１及び第２の信号線のいずれか一方からの受信データに所定時間連続してエラーが発生する場合、警告表示や警告音を出力することも可能である。
【００１１】
また、単方向通信において、第１及び第２のデータが所定周期で最新のデータに更新されて前記送信部から前記受信部へ送信される場合、正常処理では、受信側で受信された受信データが所定回数連続してビットエラーがなく、且つ所定回数連続して同じ値である場合に限り、前記受信データを受信確定データとして処理する。このような構成によれば、一方の受信データにエラーが発生した場合でも他方の受信データによって正しい受信データが得られるので、所定回数連続してビットエラーがない状態が続き、受信確定データを得るまでに要する時間も短縮でき、受信側の応答性能の向上にもつながる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した実施例を参照して、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例に係るデータ通信装置の概略構成を示す図である。このデータ通信装置は、送信部１、受信部２及びこれらを接続する１対の信号線３ａ，３ｂから構成される。自動車用のＬＡＮシステムを想定すると、送信部１は、例えばエンジン制御ユニット等であり、受信部２はコンビネーションメータ等である。送信部１から受信部２への信号線３ａ，３ｂを介した通信は単方向通信であり、信号線３ａ，３ｂには、それぞれ非反転マンチェスター符号によるデータＡと、反転マンチェスター符号からなるデータＢとが伝送される。
【００１３】
送信部１は、例えば図２に示すように、ＮＲＺ（Non-Return to Zero）符号からなる送信データと、データ周期と同一の周期を持つクロックＣＫ１とを排他的論理和するＸＯＲゲート１１と、このＸＯＲゲート１１の出力を反転させるインバータ１２とを備えて構成されている。ＸＯＲゲート１１で、図３に示すように、送信データとクロックＣＫ１との排他的論理和をとることで非反転マンチェスター符号からなるデータＡが得られ、これをインバータ１２で反転することにより、データＢが得られる。送信部１は、これらデータＡ，Ｂを信号線３ａ，３ｂを介して受信部２に送信する。
【００１４】
受信部２は、データＡ，Ｂの論理レベルを比較して、両論理レベルが同一のレベルを示した場合には両データの符号状態からいずれか一方の受信データにエラーが発生したと判定してもう一方の受信データを正しい受信データとして処理し、信号線３ａ，３ｂのいずれか一方からの受信データが途切れたときには他方の信号線からの受信データを処理する。
【００１５】
受信部２は、例えば図４に示すように構成されている。データＡは、波形整形回路２１で所定のスレッショルドレベルＴＨ１で２値化されることにより、波形整形され、データＢは、波形整形回路２２で所定のスレッショルドレベルＴＨ２で２値化されることにより、波形整形される。波形整形回路２１，２２の出力Ａ′，Ｂ′は、それぞれクロック再生回路２３，２４に入力される。クロック再生回路２３は、データＡ′に含まれるクロック成分を抽出し、これを逓倍して前述したクロックＣＫ１の２倍の周波数のクロックＣＫ２を再生する。クロック再生回路２４もこれと同様に、データＢ′に含まれるクロック成分を抽出し、これを逓倍して前述したクロックＣＫ１の２倍の周波数のクロックＣＫ３を再生する。
【００１６】
また、波形整形回路２１の出力Ａ′は、再生されたクロックＣＫ２によって波形のエッジとエッジの中間当たりをサンプリングされて、２段のＤ型フリップフロップ２５，２６に順次格納される。波形整形回路２２の出力Ｂ′もこれと同様に、再生されたクロックＣＫ３に従って、２段のＤ型フリップフロップ２７，２８に順次格納される。これらＤ型フリップフロップ２５〜２８に格納された４ビットのデータは、判定回路２９に供給される。判定回路２９は、クロックＣＫ２，３の２周期毎、即ち１ビットのデータを構成する前半のエレメントと後半のエレメントとのペアがＤ型フリップフロップ２５〜２８にセットされる度に、Ｄ型フリップフロップ２５〜２８に格納された４ビットのデータの状態に基づいて受信データを判定し、ＮＲＺ符号の受信データを出力する。また、判定回路２９は、４ビットのデータのパターンから信号線３ａ，３ｂの断線を識別し、断線と判断したときには、ディスプレイ装置、警告音発生装置等からなる警告報知部３０を駆動する。
【００１７】
次に、このデータ通信装置の動作について説明する。
図５は、この装置の動作を説明するための各部の信号のタイミングチャートを示している。また、図６は、図４のＤ型フリップフロップ２５，２６，２７，２８に格納されたデータの値と、判定回路２９での判定結果との関係を説明した図であり、図中４つの四角の右側の２つが先行するビット（前半のエレメント）、左側の２つが後行するビット（後半のエレメント）をそれぞれ示している。図６（ａ），（ｆ）はビット誤りが無い状態、（ｂ）〜（ｅ），（ｇ）〜（ｊ）は、斜線部でビット誤りが生じた例である。図５の前半のエラーは、データＡ′の前半のエレメントが０から１に誤った例であり、図６（ｈ）のパターンに相当する。図５の後半のエラーは、データＢ′の後半のエレメントが１から０に誤った例であり、図６（ｄ）のパターンに相当する。
信号線３ａ，３ｂを介して伝送されるデータＡ，Ｂに符号誤りが生じない場合には、常にデータＡ′，Ｂ′は、互いに異なる論理レベルとなるので、１ビットのデータを示す一対のエレメントがＤ型フリップフロップ２５，２６，２７，２８に格納された時点で、これら４つのデータは、図６の（ａ）又は（ｆ）のように、上下左右とも異なる論理レベルとなる。そして、同図（ａ）のようにデータＡ′の前半のエレメントが“１”、後半のエレメントが“０”のとき、受信データは“０”であると判定し、同図（ｆ）のようにデータＡ′の前半のエレメントが“０”、後半のエレメントが“１”のとき、受信データは“１”であると判定する。
【００１８】
図５に示すように、信号線３ａ，３ｂに同相ノイズが重畳すると、いずれか一方のデータＡ′又はＢ′にビット誤りが発生し、図６（ｂ）〜（ｅ）及び（ｇ）〜（ｊ）に斜線で示すように、データＡ′，Ｂ′の論理レベルが等しくなる。この場合、他方のデータＡ′又はＢ′については前半と後半のエレメントの論理レベルが異なる正しいデータとなっているので、この正しい方のデータに基づいて受信データが同図（ｂ）〜（ｅ）の場合には“０”、同図（ｇ）〜（ｊ）の場合には“１”と判定することができる。
【００１９】
また、所定時間エラーが続いた場合には、エラーが生じている方のデータを伝送する信号線３ａ又は３ｂが断線しているか、ある一定周期で発生するノイズが常に通信データの同じ位置に乗っている場合が考えられるが、例えば連続的に同一レベル又は同一パターン（０レベルをキープ等）のエラーが所定時間続いた場合には、断線の可能性があるものと判断して警告報知部３０を介して警告表示するか又は警告音を出力する。この場合、ビットエラーがあった場合、最新データの受信確定までにかかる時間は２本の信号線３ａ，３ｂを用いた場合に比べて多くなるものの、正常な方の信号線を用いてデータ伝送をそのまま継続することができる。
【００２０】
なお、以上の実施例では、送信部１及び受信部２が共にハードウェアによって構成されていたが、例えば図７に示すように、送信部１を送信ドライバ４１と１チップマイコン４２とで構成すると共に、受信部２を受信ドライバ５１と１チップマイコン５２と警報報知部３０とで構成することもできる。この場合、送信部１では、ＮＲＺ符号からマンチェスター符号へのコーディング及び反転マンチェスター符号の生成を１チップマイコン４１によるソフトウェアにて実現し、受信部２では、反転及び非反転マンチェスター符号からＮＲＺ符号へのデコーディング及びエラーチェックを１チップマイコン５２によるソフトウェアで実現することができ、ハードウェア構成が簡単になる。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、２つのデータの論理レベルを比較して、両論理レベルが同一のレベルを示した場合には両データの符号状態からいずれか一方の受信データにエラーが発生したと判定し、もう一方の受信データを正しい受信データとして処理するので、データの再送要求をする必要がない。このため、データ通信は単方向通信で良くなり、システムの構成を単純化することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例に係るデータ通信装置のブロック図である。
【図２】  同装置における送信部の構成を示すブロック図である。
【図３】  同送信部の動作を説明するためのデータの波形図である。
【図４】  同装置における受信部の構成を示すブロック図である。
【図５】  同受信部の動作を説明するためのデータの波形図である。
【図６】  同受信部の動作を説明するための図である。
【図７】  本発明の他の実施例に係るデータ通信装置のブロック図である。
【符号の説明】
１…送信部、２…受信部、３ａ，３ｂ…信号線。
【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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