通信システム及び、当該通信システムに用いられるサブマスタノード
【課題】 マスタノードから送信される同期信号が途絶えた場合であっても、通信を成立させることが可能な通信システムを提供する。
【解決手段】 ウェイクアップ信号を送信し（Ｓ１００）、マスタノードからの同期信号の送信の有無を判断する（Ｓ１１０）。同期信号の送信がない場合で（Ｓ１１０：ＹＥＳ）一定時間が経過していないうちは（Ｓ１２０：ＮＯ）、ウェイクアップ信号の送信を繰り返す（Ｓ１００）。そして、一定時間が経過してもマスタノードからの同期信号の送信がない場合（Ｓ１２０：ＹＥＳ，Ｓ１３０，Ｓ１４０：ＹＥＳ）、マスタノードに代わり同期信号の送信を開始する（Ｓ１５０）。
【解決手段】 ウェイクアップ信号を送信し（Ｓ１００）、マスタノードからの同期信号の送信の有無を判断する（Ｓ１１０）。同期信号の送信がない場合で（Ｓ１１０：ＹＥＳ）一定時間が経過していないうちは（Ｓ１２０：ＮＯ）、ウェイクアップ信号の送信を繰り返す（Ｓ１００）。そして、一定時間が経過してもマスタノードからの同期信号の送信がない場合（Ｓ１２０：ＹＥＳ，Ｓ１３０，Ｓ１４０：ＹＥＳ）、マスタノードに代わり同期信号の送信を開始する（Ｓ１５０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クロック成分を含む同期信号をバス通信路へ出力するマスタノードと、同期信号をバス通信路を介して受信することで、マスタノードに同期して動作するスレーブノードとを備える通信システムに関する。
【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、バス通信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）。
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、バス通信路を介して信号を送受信するために各通信装置（以下「ノード」という）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。
【０００３】
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（マスタノード）が、クロック成分を含む信号（以下「同期信号」という）をバス通信路に送信する手法が知られている。このとき、他のノード（スレーブノード）は、バス通信路上の同期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。
【０００４】
つまり、図９に示すように、マスタノードによってバス通信路上に同期信号を送信することで、スレーブノードが同期処理を行って通信を実現するのである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
しかしながら、マスタノードの故障などにより、同期信号がバス通信路に送信されない事態となると、スレーブノードは、バス通信路上の同期信号からクロック成分を抽出することができず、通信が成立しなくなってしまう。
【０００７】
例えば図１０に示すように、スレーブノードがウェイクアップ信号を繰り返し送信しているにもかかわらず一定時間以上マスタノードからの同期信号が送信されない事態になると、スレーブノードが再びスリープモードへ移行することになってしまう。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、マスタノードから送信される同期信号が途絶えた場合であっても、通信を成立させることが可能な通信システム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】
【０００９】
上述した目的を達成するためになされた通信システムは、クロック成分を含む同期信号をバス通信路へ出力するマスタノードと、当該マスタノードからの同期信号をバス通信路を介して受信することで、マスタノードに同期して動作するスレーブノードとを備える。
【００１０】
ここで本発明は、通常時はスレーブノードとして動作するサブマスタノードを備えている。
このサブマスタノードでは、同期信号生成部が同期信号を生成し、マスタノードからの同期信号が途絶えると、信号送信制御部によって、同期信号生成部にて生成される同期信号が、マスタノードに代わってバス通信路へ送信される。このとき、スレーブノードは、サブマスタノードからの同期信号をバス通信路を介して受信することで、サブマスタノードに同期して動作する。
【００１１】
このようにすれば、マスタノードから送信される同期信号が途絶えた場合であっても、通信を成立させることができる。
一般的に、マスタノードからの同期信号が送信されている場合、各ノードは、予め割り当てられた全ての機能を実行可能な動作モードであるウェイクアップモードで動作する。これに対し、マスタノードからの同期信号が途絶えた場合、消費電力を抑えるために一部の機能を停止した動作モードであるスリープモードで動作する。したがって、マスタノードの故障などにより同期信号が途絶えると、各ノードは、スリープモードへ移行する。
【００１２】
そこで、請求項２に示すように、信号送信制御部は、スリープモードからウェイクアップモードへ各ノードを移行させるためのウェイクアップ信号が送信されてから一定時間が経過しても、マスタノードからの同期信号が送信されない場合に、同期信号の送信を開始することが考えられる。このようにすれば、マスタノードの故障を適切なタイミングで判断して、同期信号を送信することができる。
【００１３】
ところで、サブマスタノードがマスタノードに代わって同期信号の送信を開始した後、マスタノードが同期信号の送信を再開することも考えられる。
そこで、請求項３に示すように、信号送信制御部は、バス通信路へ出力する同期信号とバス通信路を介して取得される同期信号とを比較し、両信号が不一致である場合、同期信号の送信を停止することとしてもよい。このようにすれば、マスタノードが同期信号の送信を再開した場合にも、適切な通信が実現される。
【００１４】
例えば、請求項４に示すように、信号送信制御部は、両信号の不一致の割合が所定閾値以上である場合、同期信号の送信を停止することが考えられる。また例えば、請求項５に示すように、信号送信制御部は、両信号が所定期間連続して不一致となった場合、同期信号の送信を停止することが考えられる。これらの構成を採用すれば、たとえノイズ等の影響があったとしても、両信号の不一致を適切に判断することができる。
【００１５】
以上は、通信システムの発明として説明してきたが、上記通信システムに用いられるサブマスタノード（通信装置）の発明として実現してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】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）はバス通信路で使用する伝送路符号の構成を示す説明図であり、（ｂ）はバス通信路を介して送受信されるフレームの構成を示す説明図であり、（ｃ）はＵＡＲＴが送受信するブロックデータの構成を示す説明図である。
【図３】マスタノード，スレーブノードの構成を示すブロック図である。
【図４】タイミング生成部が生成する各種信号を示す説明図である。
【図５】サブマスタノードの構成を示すブロック図である。
【図６】信号送信開始処理を示すフローチャートである。
【図７】サブマスタノードによる同期信号の送信を示す説明図である。
【図８】信号送信停止処理を示すフローチャートである。
【図９】マスタノードによる同期信号の送信を示す説明図である。
【図１０】マスタノードによる同期信号が途絶えた場合を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、車両に搭載される通信システム１の概略構成を示すブロック図である。ここでは、通信装置としてのノード３が、バス通信路５を介して相互に接続されている。ノード３は、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（スイッチ、センサ等）である。
【００１８】
図１に示すように、通信システム１を構成するノード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。
【００１９】
バス通信路５は、異なるノード３からハイレベルの信号とロウレベルの信号とが同時に出力されると、バス通信路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。
【００２０】
ここで図２（ａ）は、バス通信路５で使用する伝送路符号を示す説明図である。
図２（ａ）に示すように、バス通信路５では、伝送路符号として、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ＰＷＭ符号が用いられ、ドミナント（本実施形態では０に対応）及びレセッシブ（本実施形態では１に対応）からなる二値の信号を２種類のデューティ比で表現する。
【００２１】
具体的には、ドミナントの方がレセッシブよりロウレベルの比率が長くなるよう（本実施形態では、ドミナントが１ビットの２／３の期間、レセッシブが１ビットの１／３の期間）に設定され、バス通信路５上でドミナントとレセッシブとが衝突すると、ドミナントが調停勝ちするようにされている。
【００２２】
そして、通信システム１では、調停負けしたノード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方式が用いられている。
【００２３】
また、図２（ｂ）はノード３間の通信に使用するフレームの構成を示す説明図である。
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。
【００２４】
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の値が小さいほど、バス調停で勝ち残るように設定されている。一方、レスポンスには、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。
【００２５】
ここで図１の説明に戻り、各ノード３は、予め割り当てられた全ての機能を実行可能な動作モードであるウェイクアップモード、消費電力を抑えるために一部の機能を停止した動作モードであるスリープモードで動作する。
【００２６】
また、ノード３の一つ（ここではボデー・ワイパＥＣＵ）をマスタノード（以下単に「マスタ」という）３ａとし、他のノードをスレーブノード（以下単に「スレーブ」という）３ｂ，３ｃとしている。なお、スレーブ３ｃ（ここではシートＥＣＵ）は、通常時はスレーブとして動作し、マスタ３ａの故障時などにマスタ３ａに代わるサブマスタノード（以下単に「サブマスタ」という）３ｃとなる。
【００２７】
通常時は、マスタ３ａがヘッダを送信することによって、送信を許可するデータ（ひいてはデータの送信元となるスレーブ３ｂ，３ｃ）を順次指定し、ヘッダによって指定されたデータの送信元となるスレーブ３ｂ，３ｃがレスポンス（データ）を送信するポーリング（以下「定期通信」ともいう）と、マスタ３ａからの指示によらずスレーブ３ｂ，３ｃが自律的に通信を制御するイベント通信とを実行する。
【００２８】
一方、マスタ３ａの故障等が生じた場合、サブマスタ３ｃがヘッダを送信することでスレーブ３ｂがレスポンスを送信するポーリングと、サブマスタ３ｃからの指示によらずスレーブ３ｂが自立的に通信を制御するイベント通信とを実行する。
【００２９】
以下、マスタ３ａ及び、スレーブ３ｂ、サブマスタ３ｃの構成を、図３〜図５を参照して説明する。
マスタ３ａは、バス通信路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に符号化してバス通信路５に出力し、バス通信路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。
【００３０】
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（汎用非同期送受信回路：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や、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を発生させる発振回路１２を備えている。
【００３１】
但し、発振回路１２は、水晶発振子を用いて構成され、安定した周波数で発振する高精度のものが用いられている。また、信号処理部１０は、自ノードの動作モードを表すモード信号ＭＤをトランシーバ２０に供給するように構成されている。
【００３２】
ここで図２（ｃ）は、ＵＡＲＴ１１が送受信するデータＴＸＤ，ＲＸＤの構成を示す説明図である。図示されているように、ＵＡＲＴ１１は、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。
【００３３】
なお、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。
【００３４】
図３に戻り、トランシーバ２０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ＣＣＫを分周することによって、信号処理部１０から供給される内部クロックＣＫに同期した各種タイミング信号を生成するタイミング生成部２１と、タイミング生成部２１にて生成されたタイミング信号に従って、送信データＴＸＤの符号化、受信データＲＸの復号化を行う符号化復号化部２２と、符号化復号化部２２にて符号化された送信データＴＸをバス通信路５に出力する送信バッファ２３と、バス通信路５上のデータを取り込む受信バッファ２４と、信号処理部１０から供給されるモード信号ＭＤに従って、タイミング生成部２１および符号化復号化部２２の動作を制御するモード管理部２５とを備えている。
【００３５】
なお、送信バッファ２３は、上述したバス通信路５上でのバス調停が可能となるように、例えば、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２４は、バス通信路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、閾値より小さ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。
【００３６】
また、モード管理部２５は、モード信号ＭＤがウェイクアップモードを示している場合には、タイミング生成部２１および符号化復号化部２２を有効に動作させ、モード信号ＭＤがスリープモードを示している時には、タイミング信号の生成が停止するようにタイミング生成部２１を制御する。
【００３７】
ここで図４は、タイミング生成部２１が生成する各種タイミング信号を示す説明図である。なお、カウント用クロックＣＣＫは、内部クロックＣＫに対して十分に高い周波数（数十〜数百倍程度）を有するように設定されている。
【００３８】
タイミング生成部２１は、内部クロックＣＫの立ち下がりエッジの間隔、即ち１周期の長さを、カウント用クロックＣＣＫによってカウントするカウンタや、カウンタによって得られた周期カウント値Ｃｉ（ｉ＝１，２，…）に基づいて、カウント用クロックＣＣＫを分周することによって内部クロックＣＫに同期した各種タイミング信号を発生させる分周回路等によって構成されている。
【００３９】
なお、タイミング信号として具体的には、以下に示すクロックを生成する。
図４に示すように、タイミング生成部２１は、周期カウント値Ｃｉに相当する周期を有し、立ち下がりエッジから立ち上がりエッジまでの間隔が周期カウント値Ｃｉの１／２に相当する長さに設定されたデューティ５０％のバスクロックＢＣＫと、同じく周期カウント値Ｃｉに相当する周期を有し、バスクロックＢＣＫの立ち下がりエッジのタイミングおよび該エッジから周期カウント値の１／４，２／４，３／４に相当する期間だけ経過したタイミングが立ち上がりエッジ（サンプリング用エッジ）となるサンプリングクロックＳＣＫと、バスクロックＢＣＫの立ち下がりエッジから周期カウント値の１／３に相当する期間だけ経過したタイミングが立ち上がりエッジとなるレセッシブ生成用クロックＲＣＫと、バスクロックＢＣＫの立ち下がりエッジから周期カウント値の２／３に相当する期間だけ経過したタイミングが立ち上がりエッジとなるドミナント生成用クロックＤＣＫとを生成する。
【００４０】
なお、タイミング生成部２１では、モード管理部２５からの指示に従い、動作モードがウェイクアップモードの時には、発振回路を動作させることによってタイミング信号の生成を行い、動作モードがスリープモードの時には、発振回路を停止することによってタイミング信号の生成を停止するように構成されている。
【００４１】
図３に戻り、スレーブ３ｂの構成を説明する。
スレーブ３ｂは、マスタ３ａと同様に、バス通信路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３０と、信号処理部３０から供給される送信データＴＸＤをＰＷＭ符号で符号化した送信データＴＸをバス通信路５に出力し、バス通信路５上のデータ（受信データ）ＲＸを受信して復号した受信データＲＸＤを信号処理部３０に供給するトランシーバ４０とを備えている。
【００４２】
信号処理部３０は、トランシーバ４０に対して内部クロックＣＫを供給する機能が省略されている点以外は、信号処理部１０と同様に構成されている。
但し、スレーブ３ｂの信号処理部３０は、必ずしもマイコンによって構成する必要はなく、ＵＡＲＴ１１に相当する機能を少なくとも備えたシーケンサと、そのシーケンサを動作させる動作クロックを生成する発振回路とによって構成してもよい。
【００４３】
トランシーバ４０は、トランシーバ２０と同様に、タイミング生成部４１，符号化復号化部４２，送信バッファ２３，受信バッファ２４，モード管理部２５を備えており、タイミング生成部４１および符号化復号化部４２の構成の一部が、タイミング生成部２１および符号化復号化部２２とは異なっている。
【００４４】
具体的には、タイミング生成部４１は、各種タイミング信号を生成する際に、同期の対象となる信号が、内部クロックＣＫではなく、受信バッファ２４を介してバス通信路５から取得した受信データＲＸである点が異なる。なお、タイミング生成部４１では、タイミング信号の一つであるレセッシブ生成用クロックＲＣＫの生成を省略してもよい。
【００４５】
また、符号化復号化部４２は、内部回路の動作が一部異なる以外は、符号化復号化部２２と同様に構成されている。
このように、スレーブ３ｂのトランシーバ４０は、動作モードがウェイクアップモードの時には、バス通信路５から取り込んだＰＷＭ符号の受信データＲＸのビット境界となる立ち下がりエッジをクロック成分として抽出し、そのクロック成分に同期したバスクロックＢＣＫを生成し、このバスクロックＢＣＫに従って送信データＴＸＤの符号化，受信データＲＸの復号化を行い、バス通信路５を介した通信を実現する。
【００４６】
次に、サブマスタ３ｃの構成を説明する。図５は、サブマスタ３ｃの構成を示すブロック図である。
サブマスタ３ｃは、マスタ３ａ及びスレーブ３ｂと同様に、バス通信路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５０と、信号処理部５０から供給される送信データＴＸＤをＰＷＭ符号で符号化した送信データＴＸをバス通信路５に出力し、バス通信路５上のデータ（受信データ）ＲＸを受信して復号した受信データＲＸＤを信号処理部５０に供給するトランシーバ６０とを備えている。
【００４７】
信号処理部５０は、トランシーバ６０に対して内部クロックＣＫを供給可能となっている点で、マスタ３ａと同様に構成されている。
トランシーバ６０は、トランシーバ２０，４０と同様に、タイミング生成部６１，符号化復号化部６２，送信バッファ２３，受信バッファ２４，モード管理部２５を備えており、タイミング生成部６１および符号化復号化部６２の構成の一部が、タイミング生成部２１，４１および符号化復号化部２２，４２とは異なっている。
【００４８】
具体的には、タイミング生成部４１は、通常時においてはスレーブ３ｂと同様、各種タイミング信号を生成する際に、同期の対象となる信号が、内部クロックＣＫではなく、受信バッファ２４を介してバス通信路５から取得した受信データＲＸとなる。一方、マスタ３ａの故障時などにマスタ３ａにてタイミング信号が生成されない状況下では、マスタ３ａと同様、カウント用クロックＣＣＫを分周することによって内部クロックＣＫに同期した各種タイミング信号を発生させる。
【００４９】
また、サブマスタ３ｃでは、マスタ３ａの故障時に同期信号として出力される送信データＴＸと受信データＲＸとの排他的論理和が信号処理部５０へ出力されるように符号化復号化部６２が構成されている。
【００５０】
このように、サブマスタ３ｃのトランシーバ６０は、動作モードがウェイクアップモードである通常時には、バス通信路５から取り込んだＰＷＭ符号の受信データＲＸのビット境界となる立ち下がりエッジをクロック成分として抽出し、そのクロック成分に同期したバスクロックＢＣＫを生成し、このバスクロックＢＣＫに従って送信データＴＸＤの符号化，受信データＲＸの復号化を行い、バス通信路５を介した通信を実現する。一方、動作モードがウェイクアップモードであっても、マスタ３ａからの同期信号が途絶えた場合にあっては、マスタ３ａに代わり、発振回路を動作させることによってタイミング信号の生成を行う。
【００５１】
次に、サブマスタ３ｃの信号処理部５０で実行される信号送信開始処理を説明する。図６は、信号送信開始処理を示すフローチャートである。
最初のＳ１００では、ウェイクアップ信号を送信する。マスタ３ａの故障などにより、マスタ３ａからの同期信号の送信が途絶えると、スレーブ３ｂ，３ｃは、スリープモードへ移行する。そこで、ここでは、動作モードがスリープモードとなっている場合に、他のノード３に対してウェイクアップを促す信号を送信する。
【００５２】
続くＳ１１０では、同期信号の送信がないか否かを判断する。この処理は、ウェイクアップ信号の送信に続くマスタ３ａからの同期信号の送信の有無を判断するものである。ここで同期信号の送信がないと判断された場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、Ｓ１２０へ移行する。一方、同期信号の送信があると判断された場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、以降の処理を実行せず、信号送信開始処理を終了する。この場合は、サブマスタ３ｃは、スレーブ３ｂと同様に動作することとなる。
【００５３】
Ｓ１２０では、一定時間が経過したか否かを判断する。この処理は、初回のウェイクアップ信号の送信から一定時間が経過したか否かを判断するものである。ここで一定時間が経過したと判断された場合（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、Ｓ１３０へ移行する。一方、一定時間が経過していないうちは（Ｓ１２０：ＮＯ）、Ｓ１００からの処理を繰り返す。この場合、一定時間が経過するまでウェイクアップ信号が繰り返し送信されることになる。
【００５４】
一定時間が経過した場合に移行するＳ１３０では、同期信号の再確認を行う。この処理は、マスタ３ａからの同期信号があるか否かの最終確認と位置づけられる。
続くＳ１４０では、同期信号の送信がないか否かを判断する。ここで同期信号の送信がないと判断された場合（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、Ｓ１５０にて同期信号の送信を開始し、その後、信号送信開始処理を終了する。この場合、サブマスタ３ｃは、マスタ３ａに代わるマスタノードとして動作することとなる。一方、Ｓ１３０における確認により同期信号が送信されていると判断された場合（Ｓ１４０：ＮＯ）、Ｓ１５０の処理を実行せず、信号送信開始処理を終了する。この場合は、サブマスタ３ｃは、スレーブ３ｂと同様に動作することとなる。
【００５５】
なお、上記信号送信開始処理では、サブマスタ３ｃ自らがウェイクアップ信号を送信しているが（図６中のＳ１００）、他のスレーブ３ｂからのウェイクアップ信号を受信した場合も同様の処理を行うものとする。
【００５６】
このようにサブマスタ３ｃ自身にウェイクアップ要因が発生した場合、あるいは、他のスレーブ３ｂからのウェイクアップ要求が発生した場合、本実施形態では、図７に示すように、一定時間以上マスタ３ａからの同期信号の送信がない場合、サブマスタ３ｃが同期信号の送信を開始する。
【００５７】
次に、サブマスタ３ｃの信号処理部５０で実行される信号送信停止処理を説明する。図８は、信号送信停止処理を示すフローチャートである。この信号送信停止処理は、サブマスタ３ｃが同期信号を送信している間、繰り返し実行される。
【００５８】
最初のＳ２００では、不一致情報を取得する。サブマスタ３ｃでは、上述したように、マスタ３ａの故障時に同期信号として出力される送信データＴＸとバス通信路５からの受信データＲＸとの排他的論理和が信号処理部５０へ出力される。この処理は、当該排他的論理和の信号を不一致情報として取得するものである。具体的には、送信データＴＸと受信データＲＸとが不一致である場合、すなわち何れか一方がハイレベル（１）で他方がロウレベル（０）である場合、不一致情報としての排他的論理和は、ハイレベル（１）となる。
【００５９】
続くＳ２１０では、同期信号が不一致か否かを判断する。ここで同期信号が不一致であると判断された場合（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、すなわち不一致情報がハイレベルであれば、Ｓ２２０へ移行する。一方、同期信号が不一致でないと判断された場合（Ｓ２１０：ＮＯ）、すなわち不一致情報がロウレベルであれば、以降の処理を実行せず、信号送信停止処理を終了する。
【００６０】
Ｓ２２０では、不一致の割合が閾値以上であるか否かを判断する。ノイズなどによる一時的な不一致が検出される可能性があるため、ここでは、不一致の割合が閾値以上であるか否かを判断するのである。ここで不一致の割合が閾値以上であると判断された場合（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、Ｓ２３０にて同期信号の送信を停止し、その後、信号送信停止処理を終了する。この場合、サブマスタ３ｃは、スレーブ３ｂと同様に動作することとなる。一方、不一致の割合が閾値を下回っていると判断された場合（Ｓ２２０：ＮＯ）、Ｓ２３０の処理を実行せず、信号送信停止処理を終了する。
【００６１】
次に、本実施形態の通信装置が発揮する効果を説明する。
本実施形態では、ウェイクアップ信号を送信し（図６中のＳ１００）、マスタ３ａからの同期信号の送信の有無を判断する（Ｓ１１０）。同期信号の送信がない場合で（Ｓ１１０：ＹＥＳ）一定時間が経過していないうちは（Ｓ１２０：ＮＯ）、ウェイクアップ信号の送信を繰り返す（Ｓ１００）。そして、一定時間が経過してもマスタ３ａからの同期信号の送信がない場合（Ｓ１２０：ＹＥＳ，Ｓ１３０，Ｓ１４０：ＹＥＳ）、マスタ３ａに代わり同期信号の送信を開始する（Ｓ１５０）。これによって、マスタ３ａから送信される同期信号が途絶えた場合であっても、通信を成立させることができる。
【００６２】
なお、マスタ３ａからの同期信号が途絶えた場合、各ノード３は、消費電力を抑えるために一部の機能を停止した動作モードであるスリープモードで動作する。そこで、本実施形態では、初回のウェイクアップ信号の送信から一定時間の経過を判断して（Ｓ１２０）、同期信号の送信を開始する（Ｓ１５０）。これにより、マスタ３ａの故障を適切なタイミングで判断して、同期信号を送信することができる。
【００６３】
また、本実施形態では、バス通信路５へ出力する同期信号とバス通信路５を介して取得される同期信号との排他的論理和である不一致情報に基づき（図８中のＳ２００）、同期信号が不一致である場合に（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、同期信号の送信を停止する（Ｓ２３０）。これにより、マスタ３ａが同期信号の送信を再開した場合にも、適切な通信が実現される。
【００６４】
このとき、両信号の不一致の割合が閾値以上である場合に（図８中のＳ２２０：ＹＥＳ）同期信号の送信を停止するようにしたため（Ｓ２３０）、たとえノイズなどによる影響があったとしても両信号の不一致を適切に判断することができる。
【００６５】
なお、本実施形態における通信システム１が特許請求の範囲における「通信システム」を構成し、マスタ３ａが「マスタノード」に相当し、スレーブ３ｂが「スレーブノード」に相当し、サブマスタ３ｃが「サブマスタノード」に相当する。
【００６６】
また、信号処理部５０の発振回路１２及びトランシーバ６０のタイミング生成部６１が「同期信号生成部」を構成し、信号処理部５０が「信号送信制御部」を構成する。
さらに、図６の信号送信開始処理及び図８の信号送信停止処理が「信号送信制御部」の機能としての処理に相当する。
【００６７】
以上、本発明は、上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施することができる。
上記実施形態では、バス通信路５へ出力する同期信号とバス通信路５を介して取得される同期信号との不一致を、その割合によって判断していた。
【００６８】
これに対し、両信号が所定期間連続して不一致となった場合に、同期信号の送信を停止するようにしてもよい。すなわち、両信号の不一致を、その期間によって判断するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１：通信システム、３：ノード、３ａ：マスタノード、３ｂ：スレーブノード、３ｃ：サブマスタノード（スレーブノード）、５：バス通信路、１０，３０，５０：信号処理部、１１：ＵＡＲＴ（汎用非同期送受信回路）、１２：発振回路、２０，４０，６０：トランシーバ、２１，４１，６１：タイミング生成部、２２，４２，６２：符号化復号化部、２３：送信バッファ、２４：受信バッファ、２５：モード管理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クロック成分を含む同期信号をバス通信路へ出力するマスタノードと、同期信号をバス通信路を介して受信することで、マスタノードに同期して動作するスレーブノードとを備える通信システムに関する。
【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、バス通信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）。
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、バス通信路を介して信号を送受信するために各通信装置（以下「ノード」という）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。
【０００３】
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（マスタノード）が、クロック成分を含む信号（以下「同期信号」という）をバス通信路に送信する手法が知られている。このとき、他のノード（スレーブノード）は、バス通信路上の同期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。
【０００４】
つまり、図９に示すように、マスタノードによってバス通信路上に同期信号を送信することで、スレーブノードが同期処理を行って通信を実現するのである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
しかしながら、マスタノードの故障などにより、同期信号がバス通信路に送信されない事態となると、スレーブノードは、バス通信路上の同期信号からクロック成分を抽出することができず、通信が成立しなくなってしまう。
【０００７】
例えば図１０に示すように、スレーブノードがウェイクアップ信号を繰り返し送信しているにもかかわらず一定時間以上マスタノードからの同期信号が送信されない事態になると、スレーブノードが再びスリープモードへ移行することになってしまう。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、マスタノードから送信される同期信号が途絶えた場合であっても、通信を成立させることが可能な通信システム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】
【０００９】
上述した目的を達成するためになされた通信システムは、クロック成分を含む同期信号をバス通信路へ出力するマスタノードと、当該マスタノードからの同期信号をバス通信路を介して受信することで、マスタノードに同期して動作するスレーブノードとを備える。
【００１０】
ここで本発明は、通常時はスレーブノードとして動作するサブマスタノードを備えている。
このサブマスタノードでは、同期信号生成部が同期信号を生成し、マスタノードからの同期信号が途絶えると、信号送信制御部によって、同期信号生成部にて生成される同期信号が、マスタノードに代わってバス通信路へ送信される。このとき、スレーブノードは、サブマスタノードからの同期信号をバス通信路を介して受信することで、サブマスタノードに同期して動作する。
【００１１】
このようにすれば、マスタノードから送信される同期信号が途絶えた場合であっても、通信を成立させることができる。
一般的に、マスタノードからの同期信号が送信されている場合、各ノードは、予め割り当てられた全ての機能を実行可能な動作モードであるウェイクアップモードで動作する。これに対し、マスタノードからの同期信号が途絶えた場合、消費電力を抑えるために一部の機能を停止した動作モードであるスリープモードで動作する。したがって、マスタノードの故障などにより同期信号が途絶えると、各ノードは、スリープモードへ移行する。
【００１２】
そこで、請求項２に示すように、信号送信制御部は、スリープモードからウェイクアップモードへ各ノードを移行させるためのウェイクアップ信号が送信されてから一定時間が経過しても、マスタノードからの同期信号が送信されない場合に、同期信号の送信を開始することが考えられる。このようにすれば、マスタノードの故障を適切なタイミングで判断して、同期信号を送信することができる。
【００１３】
ところで、サブマスタノードがマスタノードに代わって同期信号の送信を開始した後、マスタノードが同期信号の送信を再開することも考えられる。
そこで、請求項３に示すように、信号送信制御部は、バス通信路へ出力する同期信号とバス通信路を介して取得される同期信号とを比較し、両信号が不一致である場合、同期信号の送信を停止することとしてもよい。このようにすれば、マスタノードが同期信号の送信を再開した場合にも、適切な通信が実現される。
【００１４】
例えば、請求項４に示すように、信号送信制御部は、両信号の不一致の割合が所定閾値以上である場合、同期信号の送信を停止することが考えられる。また例えば、請求項５に示すように、信号送信制御部は、両信号が所定期間連続して不一致となった場合、同期信号の送信を停止することが考えられる。これらの構成を採用すれば、たとえノイズ等の影響があったとしても、両信号の不一致を適切に判断することができる。
【００１５】
以上は、通信システムの発明として説明してきたが、上記通信システムに用いられるサブマスタノード（通信装置）の発明として実現してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】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）はバス通信路で使用する伝送路符号の構成を示す説明図であり、（ｂ）はバス通信路を介して送受信されるフレームの構成を示す説明図であり、（ｃ）はＵＡＲＴが送受信するブロックデータの構成を示す説明図である。
【図３】マスタノード，スレーブノードの構成を示すブロック図である。
【図４】タイミング生成部が生成する各種信号を示す説明図である。
【図５】サブマスタノードの構成を示すブロック図である。
【図６】信号送信開始処理を示すフローチャートである。
【図７】サブマスタノードによる同期信号の送信を示す説明図である。
【図８】信号送信停止処理を示すフローチャートである。
【図９】マスタノードによる同期信号の送信を示す説明図である。
【図１０】マスタノードによる同期信号が途絶えた場合を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、車両に搭載される通信システム１の概略構成を示すブロック図である。ここでは、通信装置としてのノード３が、バス通信路５を介して相互に接続されている。ノード３は、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（スイッチ、センサ等）である。
【００１８】
図１に示すように、通信システム１を構成するノード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。
【００１９】
バス通信路５は、異なるノード３からハイレベルの信号とロウレベルの信号とが同時に出力されると、バス通信路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。
【００２０】
ここで図２（ａ）は、バス通信路５で使用する伝送路符号を示す説明図である。
図２（ａ）に示すように、バス通信路５では、伝送路符号として、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ＰＷＭ符号が用いられ、ドミナント（本実施形態では０に対応）及びレセッシブ（本実施形態では１に対応）からなる二値の信号を２種類のデューティ比で表現する。
【００２１】
具体的には、ドミナントの方がレセッシブよりロウレベルの比率が長くなるよう（本実施形態では、ドミナントが１ビットの２／３の期間、レセッシブが１ビットの１／３の期間）に設定され、バス通信路５上でドミナントとレセッシブとが衝突すると、ドミナントが調停勝ちするようにされている。
【００２２】
そして、通信システム１では、調停負けしたノード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方式が用いられている。
【００２３】
また、図２（ｂ）はノード３間の通信に使用するフレームの構成を示す説明図である。
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。
【００２４】
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の値が小さいほど、バス調停で勝ち残るように設定されている。一方、レスポンスには、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。
【００２５】
ここで図１の説明に戻り、各ノード３は、予め割り当てられた全ての機能を実行可能な動作モードであるウェイクアップモード、消費電力を抑えるために一部の機能を停止した動作モードであるスリープモードで動作する。
【００２６】
また、ノード３の一つ（ここではボデー・ワイパＥＣＵ）をマスタノード（以下単に「マスタ」という）３ａとし、他のノードをスレーブノード（以下単に「スレーブ」という）３ｂ，３ｃとしている。なお、スレーブ３ｃ（ここではシートＥＣＵ）は、通常時はスレーブとして動作し、マスタ３ａの故障時などにマスタ３ａに代わるサブマスタノード（以下単に「サブマスタ」という）３ｃとなる。
【００２７】
通常時は、マスタ３ａがヘッダを送信することによって、送信を許可するデータ（ひいてはデータの送信元となるスレーブ３ｂ，３ｃ）を順次指定し、ヘッダによって指定されたデータの送信元となるスレーブ３ｂ，３ｃがレスポンス（データ）を送信するポーリング（以下「定期通信」ともいう）と、マスタ３ａからの指示によらずスレーブ３ｂ，３ｃが自律的に通信を制御するイベント通信とを実行する。
【００２８】
一方、マスタ３ａの故障等が生じた場合、サブマスタ３ｃがヘッダを送信することでスレーブ３ｂがレスポンスを送信するポーリングと、サブマスタ３ｃからの指示によらずスレーブ３ｂが自立的に通信を制御するイベント通信とを実行する。
【００２９】
以下、マスタ３ａ及び、スレーブ３ｂ、サブマスタ３ｃの構成を、図３〜図５を参照して説明する。
マスタ３ａは、バス通信路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に符号化してバス通信路５に出力し、バス通信路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。
【００３０】
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（汎用非同期送受信回路：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や、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を発生させる発振回路１２を備えている。
【００３１】
但し、発振回路１２は、水晶発振子を用いて構成され、安定した周波数で発振する高精度のものが用いられている。また、信号処理部１０は、自ノードの動作モードを表すモード信号ＭＤをトランシーバ２０に供給するように構成されている。
【００３２】
ここで図２（ｃ）は、ＵＡＲＴ１１が送受信するデータＴＸＤ，ＲＸＤの構成を示す説明図である。図示されているように、ＵＡＲＴ１１は、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。
【００３３】
なお、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。
【００３４】
図３に戻り、トランシーバ２０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ＣＣＫを分周することによって、信号処理部１０から供給される内部クロックＣＫに同期した各種タイミング信号を生成するタイミング生成部２１と、タイミング生成部２１にて生成されたタイミング信号に従って、送信データＴＸＤの符号化、受信データＲＸの復号化を行う符号化復号化部２２と、符号化復号化部２２にて符号化された送信データＴＸをバス通信路５に出力する送信バッファ２３と、バス通信路５上のデータを取り込む受信バッファ２４と、信号処理部１０から供給されるモード信号ＭＤに従って、タイミング生成部２１および符号化復号化部２２の動作を制御するモード管理部２５とを備えている。
【００３５】
なお、送信バッファ２３は、上述したバス通信路５上でのバス調停が可能となるように、例えば、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２４は、バス通信路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、閾値より小さ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。
【００３６】
また、モード管理部２５は、モード信号ＭＤがウェイクアップモードを示している場合には、タイミング生成部２１および符号化復号化部２２を有効に動作させ、モード信号ＭＤがスリープモードを示している時には、タイミング信号の生成が停止するようにタイミング生成部２１を制御する。
【００３７】
ここで図４は、タイミング生成部２１が生成する各種タイミング信号を示す説明図である。なお、カウント用クロックＣＣＫは、内部クロックＣＫに対して十分に高い周波数（数十〜数百倍程度）を有するように設定されている。
【００３８】
タイミング生成部２１は、内部クロックＣＫの立ち下がりエッジの間隔、即ち１周期の長さを、カウント用クロックＣＣＫによってカウントするカウンタや、カウンタによって得られた周期カウント値Ｃｉ（ｉ＝１，２，…）に基づいて、カウント用クロックＣＣＫを分周することによって内部クロックＣＫに同期した各種タイミング信号を発生させる分周回路等によって構成されている。
【００３９】
なお、タイミング信号として具体的には、以下に示すクロックを生成する。
図４に示すように、タイミング生成部２１は、周期カウント値Ｃｉに相当する周期を有し、立ち下がりエッジから立ち上がりエッジまでの間隔が周期カウント値Ｃｉの１／２に相当する長さに設定されたデューティ５０％のバスクロックＢＣＫと、同じく周期カウント値Ｃｉに相当する周期を有し、バスクロックＢＣＫの立ち下がりエッジのタイミングおよび該エッジから周期カウント値の１／４，２／４，３／４に相当する期間だけ経過したタイミングが立ち上がりエッジ（サンプリング用エッジ）となるサンプリングクロックＳＣＫと、バスクロックＢＣＫの立ち下がりエッジから周期カウント値の１／３に相当する期間だけ経過したタイミングが立ち上がりエッジとなるレセッシブ生成用クロックＲＣＫと、バスクロックＢＣＫの立ち下がりエッジから周期カウント値の２／３に相当する期間だけ経過したタイミングが立ち上がりエッジとなるドミナント生成用クロックＤＣＫとを生成する。
【００４０】
なお、タイミング生成部２１では、モード管理部２５からの指示に従い、動作モードがウェイクアップモードの時には、発振回路を動作させることによってタイミング信号の生成を行い、動作モードがスリープモードの時には、発振回路を停止することによってタイミング信号の生成を停止するように構成されている。
【００４１】
図３に戻り、スレーブ３ｂの構成を説明する。
スレーブ３ｂは、マスタ３ａと同様に、バス通信路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３０と、信号処理部３０から供給される送信データＴＸＤをＰＷＭ符号で符号化した送信データＴＸをバス通信路５に出力し、バス通信路５上のデータ（受信データ）ＲＸを受信して復号した受信データＲＸＤを信号処理部３０に供給するトランシーバ４０とを備えている。
【００４２】
信号処理部３０は、トランシーバ４０に対して内部クロックＣＫを供給する機能が省略されている点以外は、信号処理部１０と同様に構成されている。
但し、スレーブ３ｂの信号処理部３０は、必ずしもマイコンによって構成する必要はなく、ＵＡＲＴ１１に相当する機能を少なくとも備えたシーケンサと、そのシーケンサを動作させる動作クロックを生成する発振回路とによって構成してもよい。
【００４３】
トランシーバ４０は、トランシーバ２０と同様に、タイミング生成部４１，符号化復号化部４２，送信バッファ２３，受信バッファ２４，モード管理部２５を備えており、タイミング生成部４１および符号化復号化部４２の構成の一部が、タイミング生成部２１および符号化復号化部２２とは異なっている。
【００４４】
具体的には、タイミング生成部４１は、各種タイミング信号を生成する際に、同期の対象となる信号が、内部クロックＣＫではなく、受信バッファ２４を介してバス通信路５から取得した受信データＲＸである点が異なる。なお、タイミング生成部４１では、タイミング信号の一つであるレセッシブ生成用クロックＲＣＫの生成を省略してもよい。
【００４５】
また、符号化復号化部４２は、内部回路の動作が一部異なる以外は、符号化復号化部２２と同様に構成されている。
このように、スレーブ３ｂのトランシーバ４０は、動作モードがウェイクアップモードの時には、バス通信路５から取り込んだＰＷＭ符号の受信データＲＸのビット境界となる立ち下がりエッジをクロック成分として抽出し、そのクロック成分に同期したバスクロックＢＣＫを生成し、このバスクロックＢＣＫに従って送信データＴＸＤの符号化，受信データＲＸの復号化を行い、バス通信路５を介した通信を実現する。
【００４６】
次に、サブマスタ３ｃの構成を説明する。図５は、サブマスタ３ｃの構成を示すブロック図である。
サブマスタ３ｃは、マスタ３ａ及びスレーブ３ｂと同様に、バス通信路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５０と、信号処理部５０から供給される送信データＴＸＤをＰＷＭ符号で符号化した送信データＴＸをバス通信路５に出力し、バス通信路５上のデータ（受信データ）ＲＸを受信して復号した受信データＲＸＤを信号処理部５０に供給するトランシーバ６０とを備えている。
【００４７】
信号処理部５０は、トランシーバ６０に対して内部クロックＣＫを供給可能となっている点で、マスタ３ａと同様に構成されている。
トランシーバ６０は、トランシーバ２０，４０と同様に、タイミング生成部６１，符号化復号化部６２，送信バッファ２３，受信バッファ２４，モード管理部２５を備えており、タイミング生成部６１および符号化復号化部６２の構成の一部が、タイミング生成部２１，４１および符号化復号化部２２，４２とは異なっている。
【００４８】
具体的には、タイミング生成部４１は、通常時においてはスレーブ３ｂと同様、各種タイミング信号を生成する際に、同期の対象となる信号が、内部クロックＣＫではなく、受信バッファ２４を介してバス通信路５から取得した受信データＲＸとなる。一方、マスタ３ａの故障時などにマスタ３ａにてタイミング信号が生成されない状況下では、マスタ３ａと同様、カウント用クロックＣＣＫを分周することによって内部クロックＣＫに同期した各種タイミング信号を発生させる。
【００４９】
また、サブマスタ３ｃでは、マスタ３ａの故障時に同期信号として出力される送信データＴＸと受信データＲＸとの排他的論理和が信号処理部５０へ出力されるように符号化復号化部６２が構成されている。
【００５０】
このように、サブマスタ３ｃのトランシーバ６０は、動作モードがウェイクアップモードである通常時には、バス通信路５から取り込んだＰＷＭ符号の受信データＲＸのビット境界となる立ち下がりエッジをクロック成分として抽出し、そのクロック成分に同期したバスクロックＢＣＫを生成し、このバスクロックＢＣＫに従って送信データＴＸＤの符号化，受信データＲＸの復号化を行い、バス通信路５を介した通信を実現する。一方、動作モードがウェイクアップモードであっても、マスタ３ａからの同期信号が途絶えた場合にあっては、マスタ３ａに代わり、発振回路を動作させることによってタイミング信号の生成を行う。
【００５１】
次に、サブマスタ３ｃの信号処理部５０で実行される信号送信開始処理を説明する。図６は、信号送信開始処理を示すフローチャートである。
最初のＳ１００では、ウェイクアップ信号を送信する。マスタ３ａの故障などにより、マスタ３ａからの同期信号の送信が途絶えると、スレーブ３ｂ，３ｃは、スリープモードへ移行する。そこで、ここでは、動作モードがスリープモードとなっている場合に、他のノード３に対してウェイクアップを促す信号を送信する。
【００５２】
続くＳ１１０では、同期信号の送信がないか否かを判断する。この処理は、ウェイクアップ信号の送信に続くマスタ３ａからの同期信号の送信の有無を判断するものである。ここで同期信号の送信がないと判断された場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、Ｓ１２０へ移行する。一方、同期信号の送信があると判断された場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、以降の処理を実行せず、信号送信開始処理を終了する。この場合は、サブマスタ３ｃは、スレーブ３ｂと同様に動作することとなる。
【００５３】
Ｓ１２０では、一定時間が経過したか否かを判断する。この処理は、初回のウェイクアップ信号の送信から一定時間が経過したか否かを判断するものである。ここで一定時間が経過したと判断された場合（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、Ｓ１３０へ移行する。一方、一定時間が経過していないうちは（Ｓ１２０：ＮＯ）、Ｓ１００からの処理を繰り返す。この場合、一定時間が経過するまでウェイクアップ信号が繰り返し送信されることになる。
【００５４】
一定時間が経過した場合に移行するＳ１３０では、同期信号の再確認を行う。この処理は、マスタ３ａからの同期信号があるか否かの最終確認と位置づけられる。
続くＳ１４０では、同期信号の送信がないか否かを判断する。ここで同期信号の送信がないと判断された場合（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、Ｓ１５０にて同期信号の送信を開始し、その後、信号送信開始処理を終了する。この場合、サブマスタ３ｃは、マスタ３ａに代わるマスタノードとして動作することとなる。一方、Ｓ１３０における確認により同期信号が送信されていると判断された場合（Ｓ１４０：ＮＯ）、Ｓ１５０の処理を実行せず、信号送信開始処理を終了する。この場合は、サブマスタ３ｃは、スレーブ３ｂと同様に動作することとなる。
【００５５】
なお、上記信号送信開始処理では、サブマスタ３ｃ自らがウェイクアップ信号を送信しているが（図６中のＳ１００）、他のスレーブ３ｂからのウェイクアップ信号を受信した場合も同様の処理を行うものとする。
【００５６】
このようにサブマスタ３ｃ自身にウェイクアップ要因が発生した場合、あるいは、他のスレーブ３ｂからのウェイクアップ要求が発生した場合、本実施形態では、図７に示すように、一定時間以上マスタ３ａからの同期信号の送信がない場合、サブマスタ３ｃが同期信号の送信を開始する。
【００５７】
次に、サブマスタ３ｃの信号処理部５０で実行される信号送信停止処理を説明する。図８は、信号送信停止処理を示すフローチャートである。この信号送信停止処理は、サブマスタ３ｃが同期信号を送信している間、繰り返し実行される。
【００５８】
最初のＳ２００では、不一致情報を取得する。サブマスタ３ｃでは、上述したように、マスタ３ａの故障時に同期信号として出力される送信データＴＸとバス通信路５からの受信データＲＸとの排他的論理和が信号処理部５０へ出力される。この処理は、当該排他的論理和の信号を不一致情報として取得するものである。具体的には、送信データＴＸと受信データＲＸとが不一致である場合、すなわち何れか一方がハイレベル（１）で他方がロウレベル（０）である場合、不一致情報としての排他的論理和は、ハイレベル（１）となる。
【００５９】
続くＳ２１０では、同期信号が不一致か否かを判断する。ここで同期信号が不一致であると判断された場合（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、すなわち不一致情報がハイレベルであれば、Ｓ２２０へ移行する。一方、同期信号が不一致でないと判断された場合（Ｓ２１０：ＮＯ）、すなわち不一致情報がロウレベルであれば、以降の処理を実行せず、信号送信停止処理を終了する。
【００６０】
Ｓ２２０では、不一致の割合が閾値以上であるか否かを判断する。ノイズなどによる一時的な不一致が検出される可能性があるため、ここでは、不一致の割合が閾値以上であるか否かを判断するのである。ここで不一致の割合が閾値以上であると判断された場合（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、Ｓ２３０にて同期信号の送信を停止し、その後、信号送信停止処理を終了する。この場合、サブマスタ３ｃは、スレーブ３ｂと同様に動作することとなる。一方、不一致の割合が閾値を下回っていると判断された場合（Ｓ２２０：ＮＯ）、Ｓ２３０の処理を実行せず、信号送信停止処理を終了する。
【００６１】
次に、本実施形態の通信装置が発揮する効果を説明する。
本実施形態では、ウェイクアップ信号を送信し（図６中のＳ１００）、マスタ３ａからの同期信号の送信の有無を判断する（Ｓ１１０）。同期信号の送信がない場合で（Ｓ１１０：ＹＥＳ）一定時間が経過していないうちは（Ｓ１２０：ＮＯ）、ウェイクアップ信号の送信を繰り返す（Ｓ１００）。そして、一定時間が経過してもマスタ３ａからの同期信号の送信がない場合（Ｓ１２０：ＹＥＳ，Ｓ１３０，Ｓ１４０：ＹＥＳ）、マスタ３ａに代わり同期信号の送信を開始する（Ｓ１５０）。これによって、マスタ３ａから送信される同期信号が途絶えた場合であっても、通信を成立させることができる。
【００６２】
なお、マスタ３ａからの同期信号が途絶えた場合、各ノード３は、消費電力を抑えるために一部の機能を停止した動作モードであるスリープモードで動作する。そこで、本実施形態では、初回のウェイクアップ信号の送信から一定時間の経過を判断して（Ｓ１２０）、同期信号の送信を開始する（Ｓ１５０）。これにより、マスタ３ａの故障を適切なタイミングで判断して、同期信号を送信することができる。
【００６３】
また、本実施形態では、バス通信路５へ出力する同期信号とバス通信路５を介して取得される同期信号との排他的論理和である不一致情報に基づき（図８中のＳ２００）、同期信号が不一致である場合に（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、同期信号の送信を停止する（Ｓ２３０）。これにより、マスタ３ａが同期信号の送信を再開した場合にも、適切な通信が実現される。
【００６４】
このとき、両信号の不一致の割合が閾値以上である場合に（図８中のＳ２２０：ＹＥＳ）同期信号の送信を停止するようにしたため（Ｓ２３０）、たとえノイズなどによる影響があったとしても両信号の不一致を適切に判断することができる。
【００６５】
なお、本実施形態における通信システム１が特許請求の範囲における「通信システム」を構成し、マスタ３ａが「マスタノード」に相当し、スレーブ３ｂが「スレーブノード」に相当し、サブマスタ３ｃが「サブマスタノード」に相当する。
【００６６】
また、信号処理部５０の発振回路１２及びトランシーバ６０のタイミング生成部６１が「同期信号生成部」を構成し、信号処理部５０が「信号送信制御部」を構成する。
さらに、図６の信号送信開始処理及び図８の信号送信停止処理が「信号送信制御部」の機能としての処理に相当する。
【００６７】
以上、本発明は、上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施することができる。
上記実施形態では、バス通信路５へ出力する同期信号とバス通信路５を介して取得される同期信号との不一致を、その割合によって判断していた。
【００６８】
これに対し、両信号が所定期間連続して不一致となった場合に、同期信号の送信を停止するようにしてもよい。すなわち、両信号の不一致を、その期間によって判断するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１：通信システム、３：ノード、３ａ：マスタノード、３ｂ：スレーブノード、３ｃ：サブマスタノード（スレーブノード）、５：バス通信路、１０，３０，５０：信号処理部、１１：ＵＡＲＴ（汎用非同期送受信回路）、１２：発振回路、２０，４０，６０：トランシーバ、２１，４１，６１：タイミング生成部、２２，４２，６２：符号化復号化部、２３：送信バッファ、２４：受信バッファ、２５：モード管理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロック成分を含む同期信号をバス通信路へ出力するマスタノードと、当該マスターノードからの前記同期信号を前記バス通信路を介して受信することで前記マスタノードに同期して動作するスレーブノードとを備える通信システムにおいて、
通常時は前記スレーブノードとして動作し、
前記同期信号を生成する同期信号生成部、
及び、前記マスタノードからの前記同期信号が途絶えると、前記同期信号生成部にて生成される前記同期信号を、前記マスタノードに代わって前記バス通信路へ送信する信号送信制御部、
を有するサブマスタノードを備えていること
を特徴とする通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の通信システムにおいて、
前記信号送信制御部は、スリープモードからウェイクアップモードへ各ノードを移行させるためのウェイクアップ信号が送信されてから一定時間が経過しても、前記マスタノードからの前記同期信号が送信されない場合に、前記同期信号の送信を開始すること
を特徴とする通信システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の通信システムにおいて、
前記信号送信制御部は、前記バス通信路へ出力する同期信号と前記バス通信路を介して取得される同期信号とを比較し、両信号が不一致である場合、前記同期信号の送信を停止すること
を特徴とする通信システム。
【請求項４】
請求項３に記載の通信システムにおいて、
前記信号送信制御部は、両信号の不一致の割合が所定閾値以上である場合、前記同期信号の送信を停止すること
を特徴とする通信システム。
【請求項５】
請求項３に記載の通信システムにおいて、
前記信号送信制御部は、両信号が所定期間連続して不一致となった場合、前記同期信号の送信を停止すること
を特徴とする通信システム。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の通信システムに用いられるサブマスタノード。
【請求項１】
クロック成分を含む同期信号をバス通信路へ出力するマスタノードと、当該マスターノードからの前記同期信号を前記バス通信路を介して受信することで前記マスタノードに同期して動作するスレーブノードとを備える通信システムにおいて、
通常時は前記スレーブノードとして動作し、
前記同期信号を生成する同期信号生成部、
及び、前記マスタノードからの前記同期信号が途絶えると、前記同期信号生成部にて生成される前記同期信号を、前記マスタノードに代わって前記バス通信路へ送信する信号送信制御部、
を有するサブマスタノードを備えていること
を特徴とする通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の通信システムにおいて、
前記信号送信制御部は、スリープモードからウェイクアップモードへ各ノードを移行させるためのウェイクアップ信号が送信されてから一定時間が経過しても、前記マスタノードからの前記同期信号が送信されない場合に、前記同期信号の送信を開始すること
を特徴とする通信システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の通信システムにおいて、
前記信号送信制御部は、前記バス通信路へ出力する同期信号と前記バス通信路を介して取得される同期信号とを比較し、両信号が不一致である場合、前記同期信号の送信を停止すること
を特徴とする通信システム。
【請求項４】
請求項３に記載の通信システムにおいて、
前記信号送信制御部は、両信号の不一致の割合が所定閾値以上である場合、前記同期信号の送信を停止すること
を特徴とする通信システム。
【請求項５】
請求項３に記載の通信システムにおいて、
前記信号送信制御部は、両信号が所定期間連続して不一致となった場合、前記同期信号の送信を停止すること
を特徴とする通信システム。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の通信システムに用いられるサブマスタノード。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−３０９３２（Ｐ２０１３−３０９３２Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６４７０５（Ｐ２０１１−１６４７０５）
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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