通信用スレーブ
【課題】バスにスイッチを挿入せずとも、それぞれがＩＤを適切に設定できる通信用スレーブを提供する。
【解決手段】スレーブ２のＩＤ決定回路１２は、通信バス３を介してコンデンサ１１ｂに充電が開始された時点から、電圧判定回路により通信バス３の電圧が閾値電圧Ｖthを超えたことが判定されるまでの時間をカウンタにより計測し、制御装置１０は、計測された時間の長さに応じてマスタ１と通信を行うためのＩＤを設定する。
【解決手段】スレーブ２のＩＤ決定回路１２は、通信バス３を介してコンデンサ１１ｂに充電が開始された時点から、電圧判定回路により通信バス３の電圧が閾値電圧Ｖthを超えたことが判定されるまでの時間をカウンタにより計測し、制御装置１０は、計測された時間の長さに応じてマスタ１と通信を行うためのＩＤを設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つのマスタと複数のスレーブとを一対のバスでデイジーチェーン接続してなる通信ネットワークに使用される、前記スレーブに関する。
【背景技術】
【０００２】
１つのマスタと複数のスレーブとを、一対のバスでデイジーチェーン接続して構成される通信ネットワークのプロトコルには、例えば車載ＬＡＮとして用いられるＤＳＩ（Distributed System Interface）やＳｂＷ（Safe by Wire）などがある。このような通信ネットワークでは、マスタが複数のスレーブとシリアル通信を行うため、各スレーブにＩＤを設定する必要がある。
例えば特許文献１には、複数のスレーブ装置の各々が、バスを構成する電源線にスイッチを挿入し、マスタ装置があらかじめ記憶したスレーブ装置の各接続順とＩＤに基づいて、バスを介してマスタ装置に近いスレーブ装置から順次ＩＤを設定し、ＩＤが設定されたスレーブ装置が順次スイッチをオンにして、次段のスレーブ装置をバス接続する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１５２７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のようにバスにスイッチを挿入しようとすると、そのスイッチを構成するトランジスタ等の素子には、オン抵抗値を極力低下させることが要求される。すると、スイッチのサイズを大型にせざるを得ず、各スレーブのサイズ、ひいては通信システム全体のサイズが大型化することに繋がるという問題がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、バスにスイッチを挿入せずとも、それぞれがＩＤを適切に設定できる通信用スレーブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の通信用スレーブによれば、時間計測手段は、通信バスを介して、すなわち当該通信バスが有する抵抗分を介して容量性素子に充電が開始された時点から、電圧判定手段により高電位側，低電位側バス間の電圧が閾値を超えたことが判定されるまでの時間を計測する。そして、制御装置は、時間計測手段により計測された時間の長さに応じてマスタと通信を行うためのＩＤを設定する。すなわち、通信バスでデイジーチェーン接続されている複数のスレーブでは、マスタに近付く上流側からマスタより遠ざかる下流側に向かうに従い、通信バス間の容量が増加する。したがって、通信バスを介して容量性素子に充電が開始された時点から、バス間の電圧が閾値を超えたことが判定されるまでの時間は、下流側のスレーブほど長くなる。
そこで、各スレーブの制御装置が、時間計測手段により計測された時間の長さに応じてＩＤを設定すれば、それぞれのＩＤ値を一意に決定することができる。これにより、通信バスに低オン抵抗のスイッチを挿入することなく、各スレーブがＩＤを適切に設定できるようになる。したがって、スレーブ自体，並びに通信ネットワークシステムを小型に構成できる。
【０００６】
請求項２記載の通信用スレーブによれば、制御装置は、通信バスを介して容量性素子に最初の充電が開始され、電圧判定手段によりバス間電圧が閾値を超えたことが判定されると、その時点から一定時間が経過した後マスタに応答を返す。すなわち、通信バスでデイジーチェーン接続されている複数のスレーブでは、マスタに近い上流側からマスタより遠ざかる下流側に向かうに従い、通信バス間の容量が増加する。
したがって、通信バスを介して容量性素子に充電が開始された時点から、バス間の電圧が閾値を超えたことが判定されるまでの時間は下流側のスレーブほど長くなるので、各スレーブの制御装置がマスタに応答信号を最初に返すまでの時間はそれぞれ異なる。そこで、制御装置が、予め定められたＩＤ設定期間が経過するまでの間に検出された電流変化の回数を計測し、その計測回数に応じてＩＤを設定すれば、それぞれのＩＤ値を一意に決定することができる。これにより、通信バスに低オン抵抗のスイッチを挿入することなく、各スレーブがＩＤを適切に設定できるようになる。
【０００７】
請求項３記載の通信用スレーブによれば、容量性素子を、通信バスを介して供給される電源を保持するためのコンデンサとする。すなわち、スレーブに対し、通信バスを介して電源を供給する構成のネットワークシステムでは、スレーブはマスタに応答を返すための通信期間の電源を保持するためにコンデンサを備えている。したがって、容量性素子にそのコンデンサを利用すれば、部品を別途追加することなく本発明の通信用スレーブを構成できる。
【０００８】
請求項４記載の通信用スレーブによれば、高電位側バスにおいて容量性素子の一端が接続されている点よりも上流側に、抵抗素子を挿入する。すなわち、通信用スレーブの内部で高電位側バスに抵抗素子を挿入すれば、その抵抗分に応じて容量性素子の容量を低減することができるので、容量性素子のサイズを小さくして通信用スレーブを小型に構成できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施例であり、通信ネットワークシステムの構成を示す図
【図２】ＩＤ決定回路の内部構成を示す図
【図３】マスタが最初に電源を供給した場合の、通信バスの電圧変化を示すタイミングチャート
【図４】上記の場合にスレーブが行う処理を示すフローチャート
【図５】参考例であり、スレーブの内部構成を示す図
【図６】図２相当図
【図７】図４相当図
【図８】各スレーブがマスタに応答信号を返信しながら夫々のＩＤ値を決定して行く状態を示すタイミングチャート
【図９】第２実施例を示す図５相当図
【図１０】図２相当図
【図１１】図４相当図
【図１２】図８相当図
【図１３】第３実施例を示す図１の一部相当図
【図１４】第４実施例を示す図１の一部相当図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施例）
以下、第１実施例について図１ないし図４を参照して説明する。図１は、通信ネットワークシステムの構成を示す。通信ネットワークシステムは、マスタ１と複数のスレーブ２Ａ〜２Ｃ（通信用スレーブ，通信ノード）とで構成され、複数のスレーブ２Ａ〜２Ｃは、通信バス３Ｈ（高電位側バス），３Ｌ（低電位側バス）を介してマスタ１にデイジーチェーン接続されている。通信バス３Ｈには、マスタ１内のスイッチ４を介して電源ＶＭが供給され、通信バス３Ｌにはグランド電位が付与される。
【００１１】
マスタ１は、スレーブ２に通信バス３を介して信号を送信する送信器（ドライバ）５，スレーブ２からの応答信号を通信バス３を介して受信する受信器（レシーバ）６，スイッチ４と送信器５並びに受信器６を制御する制御装置７を備えている。制御装置７は、マイクロコンピュータにより構成され、送信器５を制御して通信バスの電位を変動させてマスタ１に信号を送信する。また、マスタ１が応答した信号は、受信器６を介して制御装置７に与えられる。
【００１２】
スレーブ２は、マスタ１より送信された信号を受信する受信器８，マスタ１に信号を送信する送信器９，受信器８並びに送信器９を制御する制御装置１０を備えている。この制御装置１０も、マイクロコンピュータにより構成されている。受信器８は、マスタ１がドライブした通信バス３の電圧変化を図示しないコンパレータにより基準電圧と比較することで受信データを制御装置１０に出力する。送信器９は、通信バス３Ｈ，３Ｌ間に接続されたスイッチ９ａ及び電流源９ｂの直列回路で構成されており、制御装置１０がスイッチ９ａのオンオフを制御することで、通信バス３に流れる電流を変動させてマスタ１に応答信号を送信する。
【００１３】
スレーブ２は、マスタ１より通信バス３を介して供給される電源を電源保持回路１１により保持し、図示しない電源安定化回路により安定化させたものを各部の動作電源とするように構成されている（例えばＤＳＩのように、電源供給フェーズと通信フェーズとが交互に切り替えられる）。電源保持回路１１は、ダイオード１１ａ及びコンデンサ（容量性素子）１１ｂの直列回路で構成されている。また、スレーブ２は、ＩＤ決定回路１２を備えており、制御装置１０は、マスタ１より最初に電源供給が開始された場合に、ＩＤ決定回路１２によってマスタ１と通信を行うためのＩＤを自律的に決定する。
【００１４】
図２は、ＩＤ決定回路１２の内部構成を示すもので、ＩＤ決定回路１２は、電圧判定回路（電圧判定手段）１３，（同期式）カウンタ（時間計測手段）１４，アナログスイッチ１５及び分周器１６などで構成されている。電圧判定回路１３は、コンパレータ１７，レギュレータ１８及び抵抗素子Ｒ１〜Ｒ３で構成されている。通信バス３Ｈとグランドとの間には、抵抗素子Ｒ１及びＲ２の直列回路とレギュレータ１８とが接続されている。レギュレータ１８は、例えばバンドギャップリファンレンス（ＢＧＲ）回路等で構成され、通信バス３からの電源供給を受けてスレーブ２内の各回路の動作電源Ｖｃｃや、コンパレータ１７の判定用閾値電圧Ｖthを生成する。
【００１５】
コンパレータ１７の非反転入力端子は抵抗素子Ｒ１及びＲ２の共通接続点に接続され、反転入力端子にはレギュレータ１８より上記閾値電圧Ｖthが与えられている。そして、コンパレータ１７の出力端子は、抵抗素子Ｒ３を介して電源電圧Ｖｃｃにプルアップされている。すなわち、コンパレータ１７は、非反転入力端子に与えられる通信バス３Ｈの分圧電位を、反転入力端子に与えられる閾値電圧Ｖthと比較する。
【００１６】
コンパレータ１７の出力端子は、アナログスイッチ１５の制御端子（負論理）に接続されており、アナログスイッチ１５の一端は分周器１６に、他端はカウンタ１４のクロック端子（負論理）に接続されている。分周器１６は、制御装置１０の動作クロックであるスレーブクロックを分周（分周比１／Ｒ）するもので、その分周クロックがアナログスイッチ１５を介してカウンタ１４のクロック端子に与えられる。そして、カウンタ１４のカウントデータは制御装置１０に出力される。
また、カウンタ１４の負論理のクリア端子は、スレーブ２に対して最初に電源が供給された場合、制御装置１０にパワーオンリセットが作用している期間にアクティブとなってクリアされ、パワーオンリセットが解除されると同時にインアクティブとなる。
【００１７】
次に、本実施例の作用について図３及び図４を参照して説明する。図３は、マスタ１が最初にスイッチ４を閉じて、通信バス３を介して各スレーブ２Ａ〜２Ｃに電源を供給した場合に、通信バス３Ｈ，３Ｌ間のバス電圧ＶＢの変化を示すタイミングチャートであり、図４は、その場合にスレーブ２が行う処理を示すフローチャートである。尚、図４は、制御装置１０がソフトウェア（制御プログラム）に従い実行する処理だけでなく、マスタ１の動作やスレーブ２のハードウェアの動作も併せて示している。
【００１８】
マスタ１が電源ＶＭを投入すると（ステップＳ１）、各スレーブ２が内蔵している電源保持回路１１のコンデンサ１１ｂが、通信バス３Ｈが有している抵抗分を介して充電されるため、バス電圧ＶＢはＲＣ時定数に応じた時間で上昇する。この時、各スレーブ２Ａ〜２Ｃについては、マスタ１より遠ざかる下流側に位置するものほどＲＣ時定数が大きくなるため、バス電圧ＶＢの上昇度合いが低下する。したがって、各スレーブ２Ａ〜２Ｃの電圧判定回路１３において、バス電圧ＶＢが閾値電圧Ｖthを超える時間（立ち上がり時間）τは、図３（ｂ）〜（ｄ）に示すようにτ１，τ２，τ３と次第に長くなる。
【００１９】
ＩＤ決定回路１２においては、バス電圧ＶＢが閾値電圧Ｖthを超えるまでは、コンパレータ１７の出力レベルはロウであるから、カウンタ１４に対して分周クロックが供給され、カウンタ１４は分周クロックのネガティブエッジでカウントを行う。そして、バス電圧ＶＢが閾値電圧Ｖthを超えると（ステップＳ２：ＹＥＳ）、コンパレータ１７の出力レベルはハイに変化するので、カウンタ１４に対する分周クロックの供給は停止する。したがって、その時点にカウンタ１４が出力しているカウントデータは立ち上がり時間τに相当する。
【００２０】
制御装置１０は、例えばコンパレータ１７の出力信号を参照し、出力レベルがロウからハイに変化したことを検出した後にカウンタ１４のカウントデータを読み込む。そして、予め内部の不揮発性メモリに保持している、立ち上がり時間τ１，τ２，τ３に相当するカウントデータ値とＩＤ値との対応テーブルに基づいて、それぞれのＩＤ値を決定する（ステップＳ３）。
例えば、コンデンサ１１ｂの容量がμＦオーダーである場合に、立ち上がり時間τが０〜１５０μｓの範囲（τ１）であればＩＤ＝１，１５０μｓ〜４５０μｓの範囲（τ２）であればＩＤ＝２，４５０μｓ〜７００μｓの範囲（τ３）であればＩＤ＝３とするように決定する。そして、マスタ１は、各スレーブ２Ａ〜２ＣがＩＤを決定するのに要する時間が経過した後に、各スレーブ２Ａ〜２Ｃに設定されているＩＤを個別に指定して以降の通信を行う。
【００２１】
尚、電源保持回路１１を構成するコンデンサ１１ｂの容量が、各スレーブ２Ａ〜２Ｃについてバス電圧ＶＢの立ち上がり時間差を付与するには不足している場合は、別途コンデンサを追加接続すれば良い。
【００２２】
以上のように本実施例によれば、スレーブ２におけるカウンタ１４は、通信バス３を介してコンデンサ１１ｂに充電が開始された時点から、電圧判定回路１３により通信バス３の電圧が閾値電圧Ｖthを超えたことが判定されるまでの時間を計測し、制御装置１０は、カウンタ１４により計測された時間の長さに応じてマスタ１と通信を行うためのＩＤを設定するようにした。したがって、通信バス３に低オン抵抗のスイッチを挿入することなく、各スレーブ２Ａ〜２Ｃが自律的にそれぞれのＩＤ値を一意に決定することができ、スレーブ２、並びに通信ネットワークシステムを小型に構成できる。そして、容量性素子に、通信バス３を介して供給される電源を保持するためのコンデンサ１１ｂを用いたので、部品を別途追加することなく本実施例のスレーブ２を構成できる。
【００２３】
（参考例）
図５ないし図８は参考例であり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。参考例では、スレーブ２１の構成が第１実施例のスレーブ２と若干相違している。送信器９はスレーブ２１の内部で上流側に配置されており、通信バス３Ｈの下流側には電流センサ（電流検出手段）２２が配置されている。電流センサ２２の出力信号はＩＤ決定回路２３に与えられ、ＩＤ決定回路２３の出力信号は制御装置（計測手段）２４に与えられている。
【００２４】
また、第１実施例でＩＤ決定回路１２を構成していた電圧判定回路１３が単独で配置されており、コンパレータ１７の出力信号は、制御装置２４の入力端子に接続されている。尚、電源保持回路１１については図示を省略している。また、電流センサ２２については、ホール素子を用いたオープンループ型やクローズループ型，磁気抵抗素子を用いたＭＲ型のセンサや、或いはシャント抵抗を用いても良い。
【００２５】
図６はＩＤ決定回路２３の内部構成を示しており、ＩＤ決定回路２３は、電圧判定回路２５と、ＪＫフリップフロップ２６とで構成されている。電圧判定回路２５は、電圧判定回路１３と同様にコンパレータ１７を中心に構成されているが、抵抗素子Ｒ１の上端は、電流センサ２２の出力端子に接続されている。また、レギュレータ１８は、コンパレータ１７の反転入力端子に閾値電圧Ｖth1を与えており、コンパレータ１７の出力端子は、ＪＫフリップフロップ２６のクロック端子（負論理）に接続されている。また、ＪＫフリップフロップ２６のＪ，Ｋ，ＰＲ（負論理）の各端子は電源Ｖｃｃにプルアップされている。
【００２６】
すなわち、ＪＫフリップフロップ２６がクリアされている状態で、電流センサ２２が通信バス３Ｈに流れる電流の変化を検出してパルス状の信号を出力すると、その信号は電圧判定回路２５のコンパレータ１７において閾値電圧Ｖth1と比較された結果、波形が整形されて出力される。そして、コンパレータ１７が出力した信号の立下りエッジでＪＫフリップフロップ２６がセットされ、出力端子Ｑのレベルがロウからハイに変化する。
【００２７】
次に、参考例の作用について図７及び図８を参照して説明する。図８は、通信ネットワークシステムがＤＳＩのように電源供給フェーズと通信フェーズとを交互に切り替えて実行する場合に、スレーブ２１がマスタ１に応答信号（アクノリッジ）を返信しながらそれぞれのＩＤ値を決定して行く場合のタイミングチャートである。また、図７はその場合に対応する図４相当図である。
【００２８】
尚、参考例では、図示しない電源保持回路１１におけるコンデンサ１１ｂの容量は、通信フェーズ期間にスレーブ２１の内部回路に供給する電源を保持するために必要な最小限の容量に設定されている。そのため、第１実施例とは異なり、各スレーブ２１Ａ〜２１Ｃが通信バス３に接続されている位置によって、バス電圧の立ち上がり時間が相違することはない（厳密には僅かに相違する）状態を前提とする。
【００２９】
各スレーブ２１は、自身のＩＤ値を決定するまでの間は、通信フェーズでマスタ１に応答信号を返信するようになっている。図７において、マスタ１が電源供給フェーズで通信バス３Ｈに２５Ｖの電源電圧を供給すると（ステップＳ１０）、各スレーブ２１Ａ〜２１Ｃの制御装置２４は、フリップフロップ（ＪＫＦＦ）２６をクリアし、電圧判定回路１３の出力信号を参照してバス電圧が閾値電圧Ｖthを超えたか否かを判定する（ステップＳ１２）。
【００３０】
ステップＳ１２において、各スレーブ２１がほぼ同じタイミングで「ＹＥＳ」と判定すると、自身が既にＩＤを設定済みか否かを判断する（ステップＳ１３）。ＩＤが設定済みであれば（ＹＥＳ）、マスタ１による電圧印加回数をカウントするためのカウンタをインクリメントし、待機時間Ｔwaitの経過後に送信器９のスイッチ９ａをオンして通信バス３上に応答信号を出力する（ステップＳ１４）。それから、フリップフロップ２６の出力端子Ｑのレベルを参照して、電流センサ２２が通信バス３上に流れた電流を検出したか否かを判断する（ステップＳ１６）。
【００３１】
すなわち、スレーブ２１では、上流側に送信器９が配置され、送信器９よりも下流側に電流センサ２２が配置されているので、自身が送信器９により通信バス３をドライブして応答信号を出力しても、それに伴い発生する通信バス３上の電流変化は自身の電流センサ２２では検出されない。そして、自身よりも下流側に位置するスレーブ２１が応答信号を出力すると、それに伴う通信バス３上の電流変化が電流センサ２２により検出される。したがって、ステップＳ１６における判断は、自身よりも下流側に接続されているスレーブ２１がある場合は「ＹＥＳ」となってステップＳ１０に戻り、下流側に接続されているスレーブ２１が無い場合は「ＮＯ」となってステップＳ１７に移行する。
【００３２】
ステップＳ１７では、その時点の電圧印加回数のカウント値を自身のＩＤとして設定する。そして、続くステップＳ１８では、電圧印加回数のカウント値が、各通信仕様に応じて設定されているスレーブ２１の接続数の最大値（所定値；例えば「１５」）未満か否かを判断し、最大値未満であれば（ＹＥＳ）ステップＳ１０に戻る。
ステップＳ１７においてＩＤを設定した以降は、ステップＳ１３で「ＹＥＳ」と判断することになり、ステップＳ１５で電圧印加回数カウンタのインクリメントだけを行うとステップＳ１８に移行する。そして、ステップＳ１８で「ＮＯ」と判断すると、処理を終了する。
【００３３】
すなわち図８に示すように、最初の通信フェーズ（１）では、スレーブ２Ａ〜２Ｃが全て応答信号を返すが、通信バス３の末端に位置するスレーブ２Ｃでは、通信バス３上の電流変化が電流センサ２２で検出されず、ステップＳ１６で「ＮＯ」と判断してＩＤ＝１に設定される。その次の通信フェーズ（２）では、スレーブ２Ａ，２Ｂが応答信号を返すが、スレーブ２Ｂでは電流変化が電流センサ２２で検出されず、ステップＳ１６で「ＮＯ」と判断してＩＤ＝２に設定される。そして、次の通信フェーズ（３）では、スレーブ２Ａだけが応答信号を返すが、スレーブ２Ａの電流センサ２２では電流変化が検出されず、ステップＳ１６で「ＮＯ」と判断してＩＤ＝３に設定される。
【００３４】
以上のように参考例によれば、スレーブ２１の制御装置２４は、マスタ１と通信を行うためのＩＤを設定するまでは、通信バス３を介して電源が断続的に供給される毎にマスタ１に応答信号を返し、電流センサ２２は、下流側に接続されているスレーブ２１がマスタ１に応答信号を返すことで発生する電流変化を検出する。そして、制御装置２４は、電源の断続的な供給が開始された時点から、その断続的な電源の印加回数を計測し、電流センサ２２により電流変化が検出されなくなるまでに計測された電源印加回数に応じて、マスタ１と通信を行うためのＩＤを設定するようにした。
したがって、この場合も第１実施例と同様に、各スレーブ２１のＩＤ値を一意に決定することができ、通信バス３に低オン抵抗のスイッチを挿入することなく、各スレーブがＩＤを適切に設定できるようになる。尚、マスタ１による断続的な電源の印加回数に替えて、電流センサ２２が検出した電流変化の回数をカウントしても、同じようにＩＤを設定することができる。
【００３５】
（第２実施例）
図９ないし図１２は第２実施例を示すものであり、第１実施例，参考例と異なる部分のみ説明する。第２実施例のスレーブ３１は、参考例のスレーブ２１における送信器９を下流側に配置し、ＩＤ決定回路２３，制御装置２４に替えてＩＤ決定回路３２，制御装置３３を配置したものである。また、第３実施例では、電源保持回路１１のコンデンサ１１ｂの容量が、第１実施例と同様に各スレーブ３１Ａ〜３１Ｃにおけるバス電圧ＶＢの立ち上がり時間を変化させる程度の容量を有しているものとする。
【００３６】
更に、スレーブ３１については、ＤＳＩのスレーブと同様、電源供給フェーズと通信フェーズとの切り替わりを判定するために、バス電圧ＶＢを閾値（Ｖth2）と比較するための電圧判定回路（図示せず。電圧判定回路１３と同様の構成）を備えている。
図１０は、ＩＤ決定回路３２の内部構成を示す。ＩＤ決定回路３２は、第２実施例のＩＤ決定回路２３における電圧判定回路２５に、第１実施例のカウンタ１４を組み合わせた構成である。すなわち、コンパレータ１７が出力するパルス信号の立下りエッジでカウンタ１４がアップカウント動作を行う。
【００３７】
次に、第２実施例の作用について図１１及び図１２を参照して説明する。図１１において、マスタ１が通信バス３に電源電圧の印加を開始すると（ステップＳ２１）、制御装置３３は、電圧判定回路１３の出力信号がハイレベルに変化したか否かを判断する（ステップＳ２２）。すなわち、図１２（ｂ）〜（ｄ）に示すように、各スレーブ３１Ａ〜３１Ｃにおけるバス電圧ＶＢの立ち上がり時間は、第１実施例と同様にτ１，τ２，τ３と異なっている。
【００３８】
そして、制御装置３３がステップＳ２２で「ＹＥＳ」と判断すると、続いて電源供給フェーズから通信フェーズに移行したか（ステップＳ２３），及び待機時間Ｔwaitが経過したか（ステップＳ２４）否かを判断し、何れでも「ＮＯ」と判断している間はこれらを繰り返し実行する。図１２に示すように、立ち上がり時間τと待機時間Ｔwaitとの和は、必ず最初の通信フェーズへの移行後となるように設定されているので、先にステップＳ２３で「ＹＥＳ」と判断することになる。すると、制御装置３３は、自身に内蔵されているタイマ（ハードウェア，ソフトウェアの何れでも良い）により所定時間の計時を開始する（ステップＳ２５）。それから、ステップＳ２４に移行する。
【００３９】
待機時間Ｔwaitが経過すると（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、制御装置３３は、送信器９のスイッチ９ａをオンして通信バス３上に応答信号を出力する（ステップＳ２６）。続くステップＳ２７，Ｓ２８はＩＤ決定回路３２の動作に対応している。各スレーブ３１は、図１２に示すように、待機時間Ｔwaitが経過すると応答信号を周期的に出力する（ステップＳ２６〜Ｓ２９のループ周期による）。第３実施例では送信器９が下流側に配置されているので、各スレーブ３１は、自身が応答信号を出力した場合の電流変動も電流センサ２２より検知する。
【００４０】
電圧判定回路２５において、電流センサ２２がパルス状の信号を出力することでコンパレータ１７の検出電圧が閾値電圧Ｖth１を超えれば、コンパレータ１７の出力信号が変化する。そして、上記出力信号の立下りエッジでカウンタ１４はカウント動作を行う。通信フェーズにおいて各スレーブ３１が応答信号を周期的に出力する期間は、通信仕様に応じて通信バス３に接続されるスレーブ３１の最大数に応じて決定される。例えば、その最大数が「１５」であれば、通信バス３の末端に接続されているスレーブ３１がステップＳ２４で「ＹＥＳ」と判断し、ステップＳ２６で最初の応答信号を出力することができる期間が確保されている。
【００４１】
上記の期間が、ステップＳ２９における「所定値」に対応しており、制御装置３３は、ステップＳ２５で計時を開始したタイマが上記所定値に対応する時間を計時するまでは（ＮＯ）、ステップＳ２６に戻り応答信号を周期的に出力する。そして、ステップＳ２９においてタイマが所定値に対応する時間（ＩＤ設定期間）を計時すると（ＹＥＳ）、その時点でＩＤ決定回路３２のカウンタ１４にカウントされている値（自身による応答信号の出力回数）を、自身のＩＤとして設定し（ステップＳ３０）処理を終了する。
したがって、各スレーブ３１のＩＤ値はスレーブ３１の最大接続数に応じて決定され、例えば接続数が「１５」であれば、スレーブ３１Ａ；ＩＤ＝１５，スレーブ３１Ｂ；ＩＤ＝１４，スレーブ３１Ｃ；ＩＤ＝１３，…となるように設定される。
【００４２】
以上のように第２実施例によれば、制御装置３３は、通信３バスを介してコンデンサ１１ｂに最初の充電が開始され、電圧判定回路１３によりバス間電圧ＶＢが閾値を超えたことが判定されると、その時点から一定時間Ｔwaitが経過した後マスタ１に応答を返す。そして、予め定められたＩＤ設定期間が経過するまでの間に電流センサ２２により検出された電流変化の回数を計測し、その計測回数に応じてＩＤを設定するので、それぞれのＩＤ値を一意に決定することができる。これにより、通信バス３に低オン抵抗のスイッチを挿入することなく、各スレーブ３１がＩＤを適切に設定できるようになる。
【００４３】
（第３，第４実施例）
図１３，図１４は第３，第４実施例を示すものであり、第１，第２実施例と異なる部分について説明する。図１３に示す第３実施例のスレーブ（通信用スレーブ，通信ノード）４１は、第１実施例のスレーブ２の内部で通信バス３Ｈの上流側に抵抗素子４２が挿入されており、電源保持回路１１のコンデンサ１１ｂは抵抗素子４２を介して充電されるようになっている。また、図１４に示す第４実施例のスレーブ（通信用スレーブ，通信ノード）４３も同様に、第２実施例のスレーブ３１の内部で通信バス３Ｈの上流側に抵抗素子４２が挿入されており、コンデンサ１１ｂは抵抗素子４２を介して充電されるようになっている。
【００４４】
以上のように構成される第３，第４実施例によれば、スレーブ４１，４３がそれぞれの内部で通信バス３Ｈに抵抗素子４２を備えることで、充電時定数を同一に設定する場合は、コンデンサ１１ｂの容量をより小さくすることが可能となる。したがって、コンデンサ１１ｂのサイズが小さくなり、スレーブ４１，４３を小型に構成することができる。
また、スレーブ４１間の通信バス３の接続距離や、スレーブ４３間の通信バス３の接続距離が短い場合には、通信バス３が有する抵抗分の抵抗値も小さくなるので充電時定数が小さくなり、第１，第２実施例のように上記抵抗分のみでは電圧の立ち上り時間を十分に稼ぐことができない場合がある。そのような場合であっても、スレーブ４１，４３の内部に抵抗素子４２を配置することで、必要な充電時定数を確保できるようになる。
【００４５】
本発明は上記し、又は図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
各実施例におけるＩＤ値の設定は、昇順，降順を逆にしても良い。また、ＩＤは必ずしもを昇順，降順で設定する必要はなく、各スレーブがそれぞれ特定可能なるようにＩＤを付与すれば良い。
【００４６】
第１実施例の場合、ドライバ９は電流駆動型に限らず、電圧駆動型であっても良い。
参考例，第２実施例において、ＩＤ決定回路２３，３２を以下のように構成しても良い。ＪＫフリップフロップ２６，カウンタ１４に替えて、コンパレータ１７の出力端子にコンデンサを接続する。電流センサ２２により検出される通信バス３Ｈの電流変化回数が多くなれば、コンデンサの充電回数が増加して端子電圧が上昇する。そして、制御装置２４，３３がコンデンサの端子電圧をＡ／Ｄ変換して読み込んだり、或いは複数のコンパレータにより比較した結果を参照することで判定し、端子電圧のレベルに応じて自身のＩＤを決定する。
【００４７】
第２実施例において、スレーブ３１の送信器９は、参考例と同様に下流側に配置しても良い。この場合、最大接続数が「１５」であれば各ＩＤ値は「１４〜０」に設定される。
ＤＳＩのような通信プロトコルに限ることなく、１つのマスタと複数のスレーブとがバスを介してデイジーチェーン状に接続され、各スレーブがＩＤをダイナミックに設定するものであれば適用が可能である。
【符号の説明】
【００４８】
図面中、１はマスタ、２はスレーブ（通信用スレーブ，通信ノード）、３Ｈは通信バス（高電位側バス）、３Ｌは通信バス（低電位側バス）、１０は制御装置、１１は電源保持回路、１１ｂはコンデンサ（容量性素子）、１３は電圧判定回路（電圧判定手段）、１４はカウンタ（時間計測手段）、３１はスレーブ（通信用スレーブ，通信ノード）、３３は制御装置、４１はスレーブ（通信用スレーブ，通信ノード）、４２は抵抗素子、４３はスレーブ（通信用スレーブ，通信ノード）を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つのマスタと複数のスレーブとを一対のバスでデイジーチェーン接続してなる通信ネットワークに使用される、前記スレーブに関する。
【背景技術】
【０００２】
１つのマスタと複数のスレーブとを、一対のバスでデイジーチェーン接続して構成される通信ネットワークのプロトコルには、例えば車載ＬＡＮとして用いられるＤＳＩ（Distributed System Interface）やＳｂＷ（Safe by Wire）などがある。このような通信ネットワークでは、マスタが複数のスレーブとシリアル通信を行うため、各スレーブにＩＤを設定する必要がある。
例えば特許文献１には、複数のスレーブ装置の各々が、バスを構成する電源線にスイッチを挿入し、マスタ装置があらかじめ記憶したスレーブ装置の各接続順とＩＤに基づいて、バスを介してマスタ装置に近いスレーブ装置から順次ＩＤを設定し、ＩＤが設定されたスレーブ装置が順次スイッチをオンにして、次段のスレーブ装置をバス接続する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１５２７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のようにバスにスイッチを挿入しようとすると、そのスイッチを構成するトランジスタ等の素子には、オン抵抗値を極力低下させることが要求される。すると、スイッチのサイズを大型にせざるを得ず、各スレーブのサイズ、ひいては通信システム全体のサイズが大型化することに繋がるという問題がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、バスにスイッチを挿入せずとも、それぞれがＩＤを適切に設定できる通信用スレーブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の通信用スレーブによれば、時間計測手段は、通信バスを介して、すなわち当該通信バスが有する抵抗分を介して容量性素子に充電が開始された時点から、電圧判定手段により高電位側，低電位側バス間の電圧が閾値を超えたことが判定されるまでの時間を計測する。そして、制御装置は、時間計測手段により計測された時間の長さに応じてマスタと通信を行うためのＩＤを設定する。すなわち、通信バスでデイジーチェーン接続されている複数のスレーブでは、マスタに近付く上流側からマスタより遠ざかる下流側に向かうに従い、通信バス間の容量が増加する。したがって、通信バスを介して容量性素子に充電が開始された時点から、バス間の電圧が閾値を超えたことが判定されるまでの時間は、下流側のスレーブほど長くなる。
そこで、各スレーブの制御装置が、時間計測手段により計測された時間の長さに応じてＩＤを設定すれば、それぞれのＩＤ値を一意に決定することができる。これにより、通信バスに低オン抵抗のスイッチを挿入することなく、各スレーブがＩＤを適切に設定できるようになる。したがって、スレーブ自体，並びに通信ネットワークシステムを小型に構成できる。
【０００６】
請求項２記載の通信用スレーブによれば、制御装置は、通信バスを介して容量性素子に最初の充電が開始され、電圧判定手段によりバス間電圧が閾値を超えたことが判定されると、その時点から一定時間が経過した後マスタに応答を返す。すなわち、通信バスでデイジーチェーン接続されている複数のスレーブでは、マスタに近い上流側からマスタより遠ざかる下流側に向かうに従い、通信バス間の容量が増加する。
したがって、通信バスを介して容量性素子に充電が開始された時点から、バス間の電圧が閾値を超えたことが判定されるまでの時間は下流側のスレーブほど長くなるので、各スレーブの制御装置がマスタに応答信号を最初に返すまでの時間はそれぞれ異なる。そこで、制御装置が、予め定められたＩＤ設定期間が経過するまでの間に検出された電流変化の回数を計測し、その計測回数に応じてＩＤを設定すれば、それぞれのＩＤ値を一意に決定することができる。これにより、通信バスに低オン抵抗のスイッチを挿入することなく、各スレーブがＩＤを適切に設定できるようになる。
【０００７】
請求項３記載の通信用スレーブによれば、容量性素子を、通信バスを介して供給される電源を保持するためのコンデンサとする。すなわち、スレーブに対し、通信バスを介して電源を供給する構成のネットワークシステムでは、スレーブはマスタに応答を返すための通信期間の電源を保持するためにコンデンサを備えている。したがって、容量性素子にそのコンデンサを利用すれば、部品を別途追加することなく本発明の通信用スレーブを構成できる。
【０００８】
請求項４記載の通信用スレーブによれば、高電位側バスにおいて容量性素子の一端が接続されている点よりも上流側に、抵抗素子を挿入する。すなわち、通信用スレーブの内部で高電位側バスに抵抗素子を挿入すれば、その抵抗分に応じて容量性素子の容量を低減することができるので、容量性素子のサイズを小さくして通信用スレーブを小型に構成できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施例であり、通信ネットワークシステムの構成を示す図
【図２】ＩＤ決定回路の内部構成を示す図
【図３】マスタが最初に電源を供給した場合の、通信バスの電圧変化を示すタイミングチャート
【図４】上記の場合にスレーブが行う処理を示すフローチャート
【図５】参考例であり、スレーブの内部構成を示す図
【図６】図２相当図
【図７】図４相当図
【図８】各スレーブがマスタに応答信号を返信しながら夫々のＩＤ値を決定して行く状態を示すタイミングチャート
【図９】第２実施例を示す図５相当図
【図１０】図２相当図
【図１１】図４相当図
【図１２】図８相当図
【図１３】第３実施例を示す図１の一部相当図
【図１４】第４実施例を示す図１の一部相当図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施例）
以下、第１実施例について図１ないし図４を参照して説明する。図１は、通信ネットワークシステムの構成を示す。通信ネットワークシステムは、マスタ１と複数のスレーブ２Ａ〜２Ｃ（通信用スレーブ，通信ノード）とで構成され、複数のスレーブ２Ａ〜２Ｃは、通信バス３Ｈ（高電位側バス），３Ｌ（低電位側バス）を介してマスタ１にデイジーチェーン接続されている。通信バス３Ｈには、マスタ１内のスイッチ４を介して電源ＶＭが供給され、通信バス３Ｌにはグランド電位が付与される。
【００１１】
マスタ１は、スレーブ２に通信バス３を介して信号を送信する送信器（ドライバ）５，スレーブ２からの応答信号を通信バス３を介して受信する受信器（レシーバ）６，スイッチ４と送信器５並びに受信器６を制御する制御装置７を備えている。制御装置７は、マイクロコンピュータにより構成され、送信器５を制御して通信バスの電位を変動させてマスタ１に信号を送信する。また、マスタ１が応答した信号は、受信器６を介して制御装置７に与えられる。
【００１２】
スレーブ２は、マスタ１より送信された信号を受信する受信器８，マスタ１に信号を送信する送信器９，受信器８並びに送信器９を制御する制御装置１０を備えている。この制御装置１０も、マイクロコンピュータにより構成されている。受信器８は、マスタ１がドライブした通信バス３の電圧変化を図示しないコンパレータにより基準電圧と比較することで受信データを制御装置１０に出力する。送信器９は、通信バス３Ｈ，３Ｌ間に接続されたスイッチ９ａ及び電流源９ｂの直列回路で構成されており、制御装置１０がスイッチ９ａのオンオフを制御することで、通信バス３に流れる電流を変動させてマスタ１に応答信号を送信する。
【００１３】
スレーブ２は、マスタ１より通信バス３を介して供給される電源を電源保持回路１１により保持し、図示しない電源安定化回路により安定化させたものを各部の動作電源とするように構成されている（例えばＤＳＩのように、電源供給フェーズと通信フェーズとが交互に切り替えられる）。電源保持回路１１は、ダイオード１１ａ及びコンデンサ（容量性素子）１１ｂの直列回路で構成されている。また、スレーブ２は、ＩＤ決定回路１２を備えており、制御装置１０は、マスタ１より最初に電源供給が開始された場合に、ＩＤ決定回路１２によってマスタ１と通信を行うためのＩＤを自律的に決定する。
【００１４】
図２は、ＩＤ決定回路１２の内部構成を示すもので、ＩＤ決定回路１２は、電圧判定回路（電圧判定手段）１３，（同期式）カウンタ（時間計測手段）１４，アナログスイッチ１５及び分周器１６などで構成されている。電圧判定回路１３は、コンパレータ１７，レギュレータ１８及び抵抗素子Ｒ１〜Ｒ３で構成されている。通信バス３Ｈとグランドとの間には、抵抗素子Ｒ１及びＲ２の直列回路とレギュレータ１８とが接続されている。レギュレータ１８は、例えばバンドギャップリファンレンス（ＢＧＲ）回路等で構成され、通信バス３からの電源供給を受けてスレーブ２内の各回路の動作電源Ｖｃｃや、コンパレータ１７の判定用閾値電圧Ｖthを生成する。
【００１５】
コンパレータ１７の非反転入力端子は抵抗素子Ｒ１及びＲ２の共通接続点に接続され、反転入力端子にはレギュレータ１８より上記閾値電圧Ｖthが与えられている。そして、コンパレータ１７の出力端子は、抵抗素子Ｒ３を介して電源電圧Ｖｃｃにプルアップされている。すなわち、コンパレータ１７は、非反転入力端子に与えられる通信バス３Ｈの分圧電位を、反転入力端子に与えられる閾値電圧Ｖthと比較する。
【００１６】
コンパレータ１７の出力端子は、アナログスイッチ１５の制御端子（負論理）に接続されており、アナログスイッチ１５の一端は分周器１６に、他端はカウンタ１４のクロック端子（負論理）に接続されている。分周器１６は、制御装置１０の動作クロックであるスレーブクロックを分周（分周比１／Ｒ）するもので、その分周クロックがアナログスイッチ１５を介してカウンタ１４のクロック端子に与えられる。そして、カウンタ１４のカウントデータは制御装置１０に出力される。
また、カウンタ１４の負論理のクリア端子は、スレーブ２に対して最初に電源が供給された場合、制御装置１０にパワーオンリセットが作用している期間にアクティブとなってクリアされ、パワーオンリセットが解除されると同時にインアクティブとなる。
【００１７】
次に、本実施例の作用について図３及び図４を参照して説明する。図３は、マスタ１が最初にスイッチ４を閉じて、通信バス３を介して各スレーブ２Ａ〜２Ｃに電源を供給した場合に、通信バス３Ｈ，３Ｌ間のバス電圧ＶＢの変化を示すタイミングチャートであり、図４は、その場合にスレーブ２が行う処理を示すフローチャートである。尚、図４は、制御装置１０がソフトウェア（制御プログラム）に従い実行する処理だけでなく、マスタ１の動作やスレーブ２のハードウェアの動作も併せて示している。
【００１８】
マスタ１が電源ＶＭを投入すると（ステップＳ１）、各スレーブ２が内蔵している電源保持回路１１のコンデンサ１１ｂが、通信バス３Ｈが有している抵抗分を介して充電されるため、バス電圧ＶＢはＲＣ時定数に応じた時間で上昇する。この時、各スレーブ２Ａ〜２Ｃについては、マスタ１より遠ざかる下流側に位置するものほどＲＣ時定数が大きくなるため、バス電圧ＶＢの上昇度合いが低下する。したがって、各スレーブ２Ａ〜２Ｃの電圧判定回路１３において、バス電圧ＶＢが閾値電圧Ｖthを超える時間（立ち上がり時間）τは、図３（ｂ）〜（ｄ）に示すようにτ１，τ２，τ３と次第に長くなる。
【００１９】
ＩＤ決定回路１２においては、バス電圧ＶＢが閾値電圧Ｖthを超えるまでは、コンパレータ１７の出力レベルはロウであるから、カウンタ１４に対して分周クロックが供給され、カウンタ１４は分周クロックのネガティブエッジでカウントを行う。そして、バス電圧ＶＢが閾値電圧Ｖthを超えると（ステップＳ２：ＹＥＳ）、コンパレータ１７の出力レベルはハイに変化するので、カウンタ１４に対する分周クロックの供給は停止する。したがって、その時点にカウンタ１４が出力しているカウントデータは立ち上がり時間τに相当する。
【００２０】
制御装置１０は、例えばコンパレータ１７の出力信号を参照し、出力レベルがロウからハイに変化したことを検出した後にカウンタ１４のカウントデータを読み込む。そして、予め内部の不揮発性メモリに保持している、立ち上がり時間τ１，τ２，τ３に相当するカウントデータ値とＩＤ値との対応テーブルに基づいて、それぞれのＩＤ値を決定する（ステップＳ３）。
例えば、コンデンサ１１ｂの容量がμＦオーダーである場合に、立ち上がり時間τが０〜１５０μｓの範囲（τ１）であればＩＤ＝１，１５０μｓ〜４５０μｓの範囲（τ２）であればＩＤ＝２，４５０μｓ〜７００μｓの範囲（τ３）であればＩＤ＝３とするように決定する。そして、マスタ１は、各スレーブ２Ａ〜２ＣがＩＤを決定するのに要する時間が経過した後に、各スレーブ２Ａ〜２Ｃに設定されているＩＤを個別に指定して以降の通信を行う。
【００２１】
尚、電源保持回路１１を構成するコンデンサ１１ｂの容量が、各スレーブ２Ａ〜２Ｃについてバス電圧ＶＢの立ち上がり時間差を付与するには不足している場合は、別途コンデンサを追加接続すれば良い。
【００２２】
以上のように本実施例によれば、スレーブ２におけるカウンタ１４は、通信バス３を介してコンデンサ１１ｂに充電が開始された時点から、電圧判定回路１３により通信バス３の電圧が閾値電圧Ｖthを超えたことが判定されるまでの時間を計測し、制御装置１０は、カウンタ１４により計測された時間の長さに応じてマスタ１と通信を行うためのＩＤを設定するようにした。したがって、通信バス３に低オン抵抗のスイッチを挿入することなく、各スレーブ２Ａ〜２Ｃが自律的にそれぞれのＩＤ値を一意に決定することができ、スレーブ２、並びに通信ネットワークシステムを小型に構成できる。そして、容量性素子に、通信バス３を介して供給される電源を保持するためのコンデンサ１１ｂを用いたので、部品を別途追加することなく本実施例のスレーブ２を構成できる。
【００２３】
（参考例）
図５ないし図８は参考例であり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。参考例では、スレーブ２１の構成が第１実施例のスレーブ２と若干相違している。送信器９はスレーブ２１の内部で上流側に配置されており、通信バス３Ｈの下流側には電流センサ（電流検出手段）２２が配置されている。電流センサ２２の出力信号はＩＤ決定回路２３に与えられ、ＩＤ決定回路２３の出力信号は制御装置（計測手段）２４に与えられている。
【００２４】
また、第１実施例でＩＤ決定回路１２を構成していた電圧判定回路１３が単独で配置されており、コンパレータ１７の出力信号は、制御装置２４の入力端子に接続されている。尚、電源保持回路１１については図示を省略している。また、電流センサ２２については、ホール素子を用いたオープンループ型やクローズループ型，磁気抵抗素子を用いたＭＲ型のセンサや、或いはシャント抵抗を用いても良い。
【００２５】
図６はＩＤ決定回路２３の内部構成を示しており、ＩＤ決定回路２３は、電圧判定回路２５と、ＪＫフリップフロップ２６とで構成されている。電圧判定回路２５は、電圧判定回路１３と同様にコンパレータ１７を中心に構成されているが、抵抗素子Ｒ１の上端は、電流センサ２２の出力端子に接続されている。また、レギュレータ１８は、コンパレータ１７の反転入力端子に閾値電圧Ｖth1を与えており、コンパレータ１７の出力端子は、ＪＫフリップフロップ２６のクロック端子（負論理）に接続されている。また、ＪＫフリップフロップ２６のＪ，Ｋ，ＰＲ（負論理）の各端子は電源Ｖｃｃにプルアップされている。
【００２６】
すなわち、ＪＫフリップフロップ２６がクリアされている状態で、電流センサ２２が通信バス３Ｈに流れる電流の変化を検出してパルス状の信号を出力すると、その信号は電圧判定回路２５のコンパレータ１７において閾値電圧Ｖth1と比較された結果、波形が整形されて出力される。そして、コンパレータ１７が出力した信号の立下りエッジでＪＫフリップフロップ２６がセットされ、出力端子Ｑのレベルがロウからハイに変化する。
【００２７】
次に、参考例の作用について図７及び図８を参照して説明する。図８は、通信ネットワークシステムがＤＳＩのように電源供給フェーズと通信フェーズとを交互に切り替えて実行する場合に、スレーブ２１がマスタ１に応答信号（アクノリッジ）を返信しながらそれぞれのＩＤ値を決定して行く場合のタイミングチャートである。また、図７はその場合に対応する図４相当図である。
【００２８】
尚、参考例では、図示しない電源保持回路１１におけるコンデンサ１１ｂの容量は、通信フェーズ期間にスレーブ２１の内部回路に供給する電源を保持するために必要な最小限の容量に設定されている。そのため、第１実施例とは異なり、各スレーブ２１Ａ〜２１Ｃが通信バス３に接続されている位置によって、バス電圧の立ち上がり時間が相違することはない（厳密には僅かに相違する）状態を前提とする。
【００２９】
各スレーブ２１は、自身のＩＤ値を決定するまでの間は、通信フェーズでマスタ１に応答信号を返信するようになっている。図７において、マスタ１が電源供給フェーズで通信バス３Ｈに２５Ｖの電源電圧を供給すると（ステップＳ１０）、各スレーブ２１Ａ〜２１Ｃの制御装置２４は、フリップフロップ（ＪＫＦＦ）２６をクリアし、電圧判定回路１３の出力信号を参照してバス電圧が閾値電圧Ｖthを超えたか否かを判定する（ステップＳ１２）。
【００３０】
ステップＳ１２において、各スレーブ２１がほぼ同じタイミングで「ＹＥＳ」と判定すると、自身が既にＩＤを設定済みか否かを判断する（ステップＳ１３）。ＩＤが設定済みであれば（ＹＥＳ）、マスタ１による電圧印加回数をカウントするためのカウンタをインクリメントし、待機時間Ｔwaitの経過後に送信器９のスイッチ９ａをオンして通信バス３上に応答信号を出力する（ステップＳ１４）。それから、フリップフロップ２６の出力端子Ｑのレベルを参照して、電流センサ２２が通信バス３上に流れた電流を検出したか否かを判断する（ステップＳ１６）。
【００３１】
すなわち、スレーブ２１では、上流側に送信器９が配置され、送信器９よりも下流側に電流センサ２２が配置されているので、自身が送信器９により通信バス３をドライブして応答信号を出力しても、それに伴い発生する通信バス３上の電流変化は自身の電流センサ２２では検出されない。そして、自身よりも下流側に位置するスレーブ２１が応答信号を出力すると、それに伴う通信バス３上の電流変化が電流センサ２２により検出される。したがって、ステップＳ１６における判断は、自身よりも下流側に接続されているスレーブ２１がある場合は「ＹＥＳ」となってステップＳ１０に戻り、下流側に接続されているスレーブ２１が無い場合は「ＮＯ」となってステップＳ１７に移行する。
【００３２】
ステップＳ１７では、その時点の電圧印加回数のカウント値を自身のＩＤとして設定する。そして、続くステップＳ１８では、電圧印加回数のカウント値が、各通信仕様に応じて設定されているスレーブ２１の接続数の最大値（所定値；例えば「１５」）未満か否かを判断し、最大値未満であれば（ＹＥＳ）ステップＳ１０に戻る。
ステップＳ１７においてＩＤを設定した以降は、ステップＳ１３で「ＹＥＳ」と判断することになり、ステップＳ１５で電圧印加回数カウンタのインクリメントだけを行うとステップＳ１８に移行する。そして、ステップＳ１８で「ＮＯ」と判断すると、処理を終了する。
【００３３】
すなわち図８に示すように、最初の通信フェーズ（１）では、スレーブ２Ａ〜２Ｃが全て応答信号を返すが、通信バス３の末端に位置するスレーブ２Ｃでは、通信バス３上の電流変化が電流センサ２２で検出されず、ステップＳ１６で「ＮＯ」と判断してＩＤ＝１に設定される。その次の通信フェーズ（２）では、スレーブ２Ａ，２Ｂが応答信号を返すが、スレーブ２Ｂでは電流変化が電流センサ２２で検出されず、ステップＳ１６で「ＮＯ」と判断してＩＤ＝２に設定される。そして、次の通信フェーズ（３）では、スレーブ２Ａだけが応答信号を返すが、スレーブ２Ａの電流センサ２２では電流変化が検出されず、ステップＳ１６で「ＮＯ」と判断してＩＤ＝３に設定される。
【００３４】
以上のように参考例によれば、スレーブ２１の制御装置２４は、マスタ１と通信を行うためのＩＤを設定するまでは、通信バス３を介して電源が断続的に供給される毎にマスタ１に応答信号を返し、電流センサ２２は、下流側に接続されているスレーブ２１がマスタ１に応答信号を返すことで発生する電流変化を検出する。そして、制御装置２４は、電源の断続的な供給が開始された時点から、その断続的な電源の印加回数を計測し、電流センサ２２により電流変化が検出されなくなるまでに計測された電源印加回数に応じて、マスタ１と通信を行うためのＩＤを設定するようにした。
したがって、この場合も第１実施例と同様に、各スレーブ２１のＩＤ値を一意に決定することができ、通信バス３に低オン抵抗のスイッチを挿入することなく、各スレーブがＩＤを適切に設定できるようになる。尚、マスタ１による断続的な電源の印加回数に替えて、電流センサ２２が検出した電流変化の回数をカウントしても、同じようにＩＤを設定することができる。
【００３５】
（第２実施例）
図９ないし図１２は第２実施例を示すものであり、第１実施例，参考例と異なる部分のみ説明する。第２実施例のスレーブ３１は、参考例のスレーブ２１における送信器９を下流側に配置し、ＩＤ決定回路２３，制御装置２４に替えてＩＤ決定回路３２，制御装置３３を配置したものである。また、第３実施例では、電源保持回路１１のコンデンサ１１ｂの容量が、第１実施例と同様に各スレーブ３１Ａ〜３１Ｃにおけるバス電圧ＶＢの立ち上がり時間を変化させる程度の容量を有しているものとする。
【００３６】
更に、スレーブ３１については、ＤＳＩのスレーブと同様、電源供給フェーズと通信フェーズとの切り替わりを判定するために、バス電圧ＶＢを閾値（Ｖth2）と比較するための電圧判定回路（図示せず。電圧判定回路１３と同様の構成）を備えている。
図１０は、ＩＤ決定回路３２の内部構成を示す。ＩＤ決定回路３２は、第２実施例のＩＤ決定回路２３における電圧判定回路２５に、第１実施例のカウンタ１４を組み合わせた構成である。すなわち、コンパレータ１７が出力するパルス信号の立下りエッジでカウンタ１４がアップカウント動作を行う。
【００３７】
次に、第２実施例の作用について図１１及び図１２を参照して説明する。図１１において、マスタ１が通信バス３に電源電圧の印加を開始すると（ステップＳ２１）、制御装置３３は、電圧判定回路１３の出力信号がハイレベルに変化したか否かを判断する（ステップＳ２２）。すなわち、図１２（ｂ）〜（ｄ）に示すように、各スレーブ３１Ａ〜３１Ｃにおけるバス電圧ＶＢの立ち上がり時間は、第１実施例と同様にτ１，τ２，τ３と異なっている。
【００３８】
そして、制御装置３３がステップＳ２２で「ＹＥＳ」と判断すると、続いて電源供給フェーズから通信フェーズに移行したか（ステップＳ２３），及び待機時間Ｔwaitが経過したか（ステップＳ２４）否かを判断し、何れでも「ＮＯ」と判断している間はこれらを繰り返し実行する。図１２に示すように、立ち上がり時間τと待機時間Ｔwaitとの和は、必ず最初の通信フェーズへの移行後となるように設定されているので、先にステップＳ２３で「ＹＥＳ」と判断することになる。すると、制御装置３３は、自身に内蔵されているタイマ（ハードウェア，ソフトウェアの何れでも良い）により所定時間の計時を開始する（ステップＳ２５）。それから、ステップＳ２４に移行する。
【００３９】
待機時間Ｔwaitが経過すると（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、制御装置３３は、送信器９のスイッチ９ａをオンして通信バス３上に応答信号を出力する（ステップＳ２６）。続くステップＳ２７，Ｓ２８はＩＤ決定回路３２の動作に対応している。各スレーブ３１は、図１２に示すように、待機時間Ｔwaitが経過すると応答信号を周期的に出力する（ステップＳ２６〜Ｓ２９のループ周期による）。第３実施例では送信器９が下流側に配置されているので、各スレーブ３１は、自身が応答信号を出力した場合の電流変動も電流センサ２２より検知する。
【００４０】
電圧判定回路２５において、電流センサ２２がパルス状の信号を出力することでコンパレータ１７の検出電圧が閾値電圧Ｖth１を超えれば、コンパレータ１７の出力信号が変化する。そして、上記出力信号の立下りエッジでカウンタ１４はカウント動作を行う。通信フェーズにおいて各スレーブ３１が応答信号を周期的に出力する期間は、通信仕様に応じて通信バス３に接続されるスレーブ３１の最大数に応じて決定される。例えば、その最大数が「１５」であれば、通信バス３の末端に接続されているスレーブ３１がステップＳ２４で「ＹＥＳ」と判断し、ステップＳ２６で最初の応答信号を出力することができる期間が確保されている。
【００４１】
上記の期間が、ステップＳ２９における「所定値」に対応しており、制御装置３３は、ステップＳ２５で計時を開始したタイマが上記所定値に対応する時間を計時するまでは（ＮＯ）、ステップＳ２６に戻り応答信号を周期的に出力する。そして、ステップＳ２９においてタイマが所定値に対応する時間（ＩＤ設定期間）を計時すると（ＹＥＳ）、その時点でＩＤ決定回路３２のカウンタ１４にカウントされている値（自身による応答信号の出力回数）を、自身のＩＤとして設定し（ステップＳ３０）処理を終了する。
したがって、各スレーブ３１のＩＤ値はスレーブ３１の最大接続数に応じて決定され、例えば接続数が「１５」であれば、スレーブ３１Ａ；ＩＤ＝１５，スレーブ３１Ｂ；ＩＤ＝１４，スレーブ３１Ｃ；ＩＤ＝１３，…となるように設定される。
【００４２】
以上のように第２実施例によれば、制御装置３３は、通信３バスを介してコンデンサ１１ｂに最初の充電が開始され、電圧判定回路１３によりバス間電圧ＶＢが閾値を超えたことが判定されると、その時点から一定時間Ｔwaitが経過した後マスタ１に応答を返す。そして、予め定められたＩＤ設定期間が経過するまでの間に電流センサ２２により検出された電流変化の回数を計測し、その計測回数に応じてＩＤを設定するので、それぞれのＩＤ値を一意に決定することができる。これにより、通信バス３に低オン抵抗のスイッチを挿入することなく、各スレーブ３１がＩＤを適切に設定できるようになる。
【００４３】
（第３，第４実施例）
図１３，図１４は第３，第４実施例を示すものであり、第１，第２実施例と異なる部分について説明する。図１３に示す第３実施例のスレーブ（通信用スレーブ，通信ノード）４１は、第１実施例のスレーブ２の内部で通信バス３Ｈの上流側に抵抗素子４２が挿入されており、電源保持回路１１のコンデンサ１１ｂは抵抗素子４２を介して充電されるようになっている。また、図１４に示す第４実施例のスレーブ（通信用スレーブ，通信ノード）４３も同様に、第２実施例のスレーブ３１の内部で通信バス３Ｈの上流側に抵抗素子４２が挿入されており、コンデンサ１１ｂは抵抗素子４２を介して充電されるようになっている。
【００４４】
以上のように構成される第３，第４実施例によれば、スレーブ４１，４３がそれぞれの内部で通信バス３Ｈに抵抗素子４２を備えることで、充電時定数を同一に設定する場合は、コンデンサ１１ｂの容量をより小さくすることが可能となる。したがって、コンデンサ１１ｂのサイズが小さくなり、スレーブ４１，４３を小型に構成することができる。
また、スレーブ４１間の通信バス３の接続距離や、スレーブ４３間の通信バス３の接続距離が短い場合には、通信バス３が有する抵抗分の抵抗値も小さくなるので充電時定数が小さくなり、第１，第２実施例のように上記抵抗分のみでは電圧の立ち上り時間を十分に稼ぐことができない場合がある。そのような場合であっても、スレーブ４１，４３の内部に抵抗素子４２を配置することで、必要な充電時定数を確保できるようになる。
【００４５】
本発明は上記し、又は図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
各実施例におけるＩＤ値の設定は、昇順，降順を逆にしても良い。また、ＩＤは必ずしもを昇順，降順で設定する必要はなく、各スレーブがそれぞれ特定可能なるようにＩＤを付与すれば良い。
【００４６】
第１実施例の場合、ドライバ９は電流駆動型に限らず、電圧駆動型であっても良い。
参考例，第２実施例において、ＩＤ決定回路２３，３２を以下のように構成しても良い。ＪＫフリップフロップ２６，カウンタ１４に替えて、コンパレータ１７の出力端子にコンデンサを接続する。電流センサ２２により検出される通信バス３Ｈの電流変化回数が多くなれば、コンデンサの充電回数が増加して端子電圧が上昇する。そして、制御装置２４，３３がコンデンサの端子電圧をＡ／Ｄ変換して読み込んだり、或いは複数のコンパレータにより比較した結果を参照することで判定し、端子電圧のレベルに応じて自身のＩＤを決定する。
【００４７】
第２実施例において、スレーブ３１の送信器９は、参考例と同様に下流側に配置しても良い。この場合、最大接続数が「１５」であれば各ＩＤ値は「１４〜０」に設定される。
ＤＳＩのような通信プロトコルに限ることなく、１つのマスタと複数のスレーブとがバスを介してデイジーチェーン状に接続され、各スレーブがＩＤをダイナミックに設定するものであれば適用が可能である。
【符号の説明】
【００４８】
図面中、１はマスタ、２はスレーブ（通信用スレーブ，通信ノード）、３Ｈは通信バス（高電位側バス）、３Ｌは通信バス（低電位側バス）、１０は制御装置、１１は電源保持回路、１１ｂはコンデンサ（容量性素子）、１３は電圧判定回路（電圧判定手段）、１４はカウンタ（時間計測手段）、３１はスレーブ（通信用スレーブ，通信ノード）、３３は制御装置、４１はスレーブ（通信用スレーブ，通信ノード）、４２は抵抗素子、４３はスレーブ（通信用スレーブ，通信ノード）を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのマスタと複数のスレーブとを、高電位側，低電位側の一対の通信バスでデイジーチェーン接続して構成される通信ネットワークに使用される前記スレーブにおいて、
前記マスタとの通信を制御する制御装置と、
前記高電位側バスと、前記低電位側バスとの間に接続される容量性素子と、
前記高電位側，低電位側バス間の電圧が閾値を超えたか否かを判定する電圧判定手段と、
前記通信バスを介して前記容量性素子に充電が開始された時点から、前記電圧判定手段により前記バス間の電圧が前記閾値を超えたことが判定されるまでの時間を計測する時間計測手段とを備え、
前記制御装置は、前記時間計測手段により計測された時間の長さに応じて、前記マスタと通信を行うためのＩＤを設定することを特徴とする通信用スレーブ。
【請求項２】
１つのマスタと複数のスレーブとを、高電位側，低電位側の一対の通信バスでデイジーチェーン接続して構成される通信ネットワークに使用される前記スレーブにおいて、
前記マスタとの通信を制御する制御装置と、
前記高電位側バスと、前記低電位側バスとの間に接続される容量性素子と、
前記高電位側，低電位側バス間の電圧が閾値を超えたか否かを判定する電圧判定手段と、
スレーブが前記マスタに応答信号を返すことで、前記高電位側バスに発生する電流変化を検出する電流検出手段とを備え、
前記制御装置は、前記通信バスを介して前記容量性素子に最初の充電が開始され、前記電圧判定手段により前記バス間の電圧が前記閾値を超えたことが判定されると、その時点から一定時間が経過した後前記マスタに応答を返し、予め定められたＩＤ設定期間が経過するまでの間、前記電流検出手段により検出された前記電流変化の回数を計測し、前記ＩＤ設定期間が経過すると、その時点に計測されている前記電流変化の回数に応じて前記マスタと通信を行うためのＩＤを設定することを特徴とする通信用スレーブ。
【請求項３】
前記容量性素子は、前記通信バスを介して供給される電源を保持するためのコンデンサであることを特徴とする請求項１又は２記載の通信用スレーブ。
【請求項４】
前記高電位側バスにおいて、前記容量性素子の一端が接続されている点よりも上流側に、抵抗素子を挿入したことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の通信用スレーブ。
【請求項１】
１つのマスタと複数のスレーブとを、高電位側，低電位側の一対の通信バスでデイジーチェーン接続して構成される通信ネットワークに使用される前記スレーブにおいて、
前記マスタとの通信を制御する制御装置と、
前記高電位側バスと、前記低電位側バスとの間に接続される容量性素子と、
前記高電位側，低電位側バス間の電圧が閾値を超えたか否かを判定する電圧判定手段と、
前記通信バスを介して前記容量性素子に充電が開始された時点から、前記電圧判定手段により前記バス間の電圧が前記閾値を超えたことが判定されるまでの時間を計測する時間計測手段とを備え、
前記制御装置は、前記時間計測手段により計測された時間の長さに応じて、前記マスタと通信を行うためのＩＤを設定することを特徴とする通信用スレーブ。
【請求項２】
１つのマスタと複数のスレーブとを、高電位側，低電位側の一対の通信バスでデイジーチェーン接続して構成される通信ネットワークに使用される前記スレーブにおいて、
前記マスタとの通信を制御する制御装置と、
前記高電位側バスと、前記低電位側バスとの間に接続される容量性素子と、
前記高電位側，低電位側バス間の電圧が閾値を超えたか否かを判定する電圧判定手段と、
スレーブが前記マスタに応答信号を返すことで、前記高電位側バスに発生する電流変化を検出する電流検出手段とを備え、
前記制御装置は、前記通信バスを介して前記容量性素子に最初の充電が開始され、前記電圧判定手段により前記バス間の電圧が前記閾値を超えたことが判定されると、その時点から一定時間が経過した後前記マスタに応答を返し、予め定められたＩＤ設定期間が経過するまでの間、前記電流検出手段により検出された前記電流変化の回数を計測し、前記ＩＤ設定期間が経過すると、その時点に計測されている前記電流変化の回数に応じて前記マスタと通信を行うためのＩＤを設定することを特徴とする通信用スレーブ。
【請求項３】
前記容量性素子は、前記通信バスを介して供給される電源を保持するためのコンデンサであることを特徴とする請求項１又は２記載の通信用スレーブ。
【請求項４】
前記高電位側バスにおいて、前記容量性素子の一端が接続されている点よりも上流側に、抵抗素子を挿入したことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の通信用スレーブ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−１９９８２８（Ｐ２０１１−１９９８２８Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７４４５０（Ｐ２０１０−１７４４５０）
【出願日】平成２２年８月３日（２０１０．８．３）
【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２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３日（２０１０．８．３）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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