JP2010245935A

JP2010245935A - ゲートウェイ装置、スレーブ装置、及びネットワークシステム

Info

Publication number: JP2010245935A
Application number: JP2009093852A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Nomi; 薫野海; Tomoyuki Kato; 智幸嘉藤
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2009-04-08
Filing date: 2009-04-08
Publication date: 2010-10-28

Abstract

【課題】消費電力を抑えるゲートウェイ装置、スレーブ装置、及びネットワークシステムを提供すること。コスト減少を図るゲートウェイ装置、スレーブ装置、及びネットワークシステムを提供すること。
【解決手段】スレーブ装置と通信バスを介して通信を行うゲートウェイ装置において、通常動作状態から待機状態への遷移に応じて前記通信バスの電圧レベルを制御するバス制御部と、前記通信バスの電圧レベルが前記待機状態に対応する前記電圧レベルであることを判定する判定部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ゲートウェイ装置、スレーブ装置、及びネットワークシステムに関する。

昨今、車両の車載ネットワークとしてＣＡＮ（Controller Area Network）プロトコルが注目されつつある（例えば、以下の非特許文献１及び２）。ＣＡＮは、ＩＳＯ（International Organization for Standardization）で国際的に標準化されたシリアル通信プロトコルである。

図７はＣＡＮプロトコルによる車載ネットワークシステムの一例を示す図である。例えば、１台の車両は３つのネットワークを有し、各々、マスタＥＣＵ（Electric Control Unit）１００‐１〜１００‐３と、スレーブＥＣＵ３００‐２〜２００‐７とを備える。

各ＥＣＵ１００‐１〜３００‐７は、通常動作を行う通常動作状態（またはウェイクアップ）と、消費電力が通常動作状態よりも低い待機状態（またはスリープ）の２つの状態を遷移する。マスタＥＣＵ１００‐１〜１００‐３がスレーブＥＣＵ３００‐２〜３００‐７にスリープ命令を送信することで、各ＥＣＵ１００‐１〜３００‐７は待機状態に遷移する。

以下の公開公報には、このようなウェイクアップ及びスリープに関する従来技術が開示される。

「ＣＡＮ入門書」www.renesas.com 「ＣＡＮとは？」www.toyo.co.jp/car/CAN/CAN_General.htm

特開２００７‐２８３７６号公報特開２００５‐４５５２１号公報特開２００５‐２０５７０号公報特表２００３‐５１５２７５号公報特開平７‐７４７６３号公報特開平７‐４４２１１号公報

しかし、マスタＥＣＵ１００‐１〜１００‐３は、スリープ命令を送信した後、各スレーブＥＣＵ３００‐２〜３００‐７が確実にスリープしたか否かを判別できない。各ＥＣＵ１００‐１〜３００‐７はスリープすると他のＥＣＵ１００‐１〜３００‐７と通信できなくなるからからである。

各ＥＣＵ１００‐１〜３００‐７のスリープを確実に判別できない場合、例えば車両におけるバッテリの消費電力を確実に抑えることができない。

また、上述した特許文献に記載されたものは、スリープやウェイクアップへの動作移行に関するものであり、スリープ状態に遷移後にスリープしたか否かの判別を行うものではない。

さらに、図７に示すように、各ネットワークには各々マスタＥＣＵ１００‐１〜１００‐３が配置される。ネットワークが増加するとマスタＥＣＵ１００‐１〜１００‐３の数も増加し、その分、コストが増加する。

そこで、一目的は、消費電力を抑えるゲートウェイ装置、スレーブ装置、及びネットワークシステムを提供することにある。

また、他の目的は、コスト減少を図るゲートウェイ装置、スレーブ装置、及びネットワークシステムを提供することにある。

一態様によれば、スレーブ装置と通信バスを介して通信を行うゲートウェイ装置において、通常動作状態から待機状態への遷移に応じて前記通信バスの電圧レベルを制御するバス制御部と、前記通信バスの電圧レベルが前記待機状態に対応する前記電圧レベルであることを判定する判定部とを備える。

また、他の態様によれば、ゲートウェイ装置と通信バスを介して通信を行うスレーブ装置において、通常動作状態から待機状態への遷移に応じて前記通信バスの電圧レベルを制御するバス制御部を備える。

さらに、他の態様によれば、ゲートウェイ装置とスレーブ装置とで通信バスを介して通信を行うネットワークシステムにおいて、前記ゲートウェイ装置は、前記通信バスの電圧レベルを制御するゲートウェイ側バス制御部と、前記通信バスの電圧レベルを判定する判定部とを備え、前記スレーブ装置は、前記通信バスの電圧レベルを制御するスレーブ側バス制御部を備える。

消費電力を抑えたゲートウェイ装置、スレーブ装置、及びネットワークシステムを提供できる。また、コスト減少を図るゲートウェイ装置、スレーブ装置、及びネットワークシステムを提供できる。

図１はネットワークシステムの構成例を示す図である。図２はゲートウェイＥＣＵとスレーブＥＣＵの構成例を示す図である。図３（Ａ）はスリープ状態への遷移処理、同図（Ｂ）はスリープ検出処理の各例を示すフローチャートである。図４（Ａ）〜同図（Ｄ）は電圧レベルの例を示す図である。図５はゲートウェイＥＣＵとスレーブＥＣＵの他の構成例を示す図である。図６はスリープ検出処理の他の例を示すフローチャートである。図７は従来の車載ネットワークシステムの構成例を示す図である。

実施するための最良の形態について、以下図面を参照しながら説明する。図１はネットワークシステム１の構成例を示す図である。

ネットワークシステム１は、ゲートウェイＥＣＵ（またはマスタＥＣＵ）１０と、スレーブＥＣＵ３０‐１〜３０‐６とを備える。ゲートウェイＥＣＵ１０とスレーブＥＣＵ３０‐１〜３０‐２とによりネットワークＡが構成され、ゲートウェイＥＣＵ１０とスレーブＥＣＵ３０‐３〜３０‐４によりネットワークＢが構成さ、ゲートウェイＥＣＵ１０とスレーブＥＣＵ３０‐５〜３０‐６によりネットワークＣが構成される。

ゲートウェイＥＣＵ１０は、スリープ監視部１１と、ネットワークマネージメントマスタ部１２とを備える。

スリープ監視部１１は、各ネットワークに接続されたスレーブＥＣＵ３０‐１〜３０‐６のスリープ状態を監視する。詳細は後述する。

ネットワークマネージメントマスタ部１２は、バス電圧変更部（バス制御部）１２１〜１２３を備える。バス電圧変更部１２１〜１２３は、ゲートウェイＥＣＵ１０がスリープ命令を送信後、スレーブＥＣＵ３０‐１〜３０‐６と接続されたバスの電圧を変更する。詳細は後述する。

スレーブＥＣＵ３０‐１〜３０‐６は、各々、バス電圧変更部３１‐１〜３１‐６を備える。バス電圧変更部３１‐１〜３１‐６は、スリープ命令を受信後、バスの電圧を変更する。

図２は、ゲートウェイＥＣＵ１０とスレーブＥＣＵ３０の構成例を示す図である。なお、スレーブＥＣＵ３０は図１のスレーブＥＣＵ３０‐１〜３０‐６と同一構成である。

ゲートウェイＥＣＵ１０は、電源回路１３と、汎用マイコン１４と、ＣＡＮトランシーバ１５と、レベル判定回路１６と、第１及び第２のトランジスタ１７，１８とを備える。

電源回路１３は、汎用マイコン１４とＣＡＮトランシーバ１５等へ電源を供給する。

汎用マイコン１４は、ＣＡＮコントローラ１４１と一般出力ポート１４２、及び一般入力ポート１４３とを備える。

ＣＡＮコントローラ１４１は、スリープ命令やウェイクアップ命令等のＣＡＮ通信に関する種々の命令を送受信する。

一般出力ポート１４２は、第１及び第２のトランジスタ１７，１８と接続されて、ＣＡＮトランシーバ１５がスリープ命令を他のスレーブＥＣＵ３０に送信するとき、スリープ命令に対応するＣＡＮトランシーバ１５からの出力に基づき、第１及び第２のトランジスタ１７，１８の電圧をオフにさせる。これにより、ＣＡＮトランシーバ１５のバス５１，５２への接続がオフになる。

一般入力ポート１４３は、レベル判定回路１６と接続され、レベル判定回路１６からの出力を受信し、例えばその出力に基づいて他のＥＣＵ３０がスリープしたか否かを判定する。

ＣＡＮトランシーバ１５は、他のスレーブＥＣＵ３０のＣＡＮトランシーバ３３と接続され、ＣＡＮコントローラ１４１からの命令を他のＣＡＮトランシーバ３３に送信する。

レベル判定回路１６は、バス５１，５２に接続され、バス５１，５２の電圧レベルを判定する。

第１及び第２のトランジスタ１７，１８はバス５１，５２間に接続されるとともに一般出力ポート１４２に接続される。

図１のバス電圧変更部１２１〜１２３が図２の一般出力ポート１４２、第１及び第２のトランジスタ１７，１８に対応し、図１のスリープ監視部１１が図２の一般入力ポート１４３とレベル判定回路１６に対応し、図２のＣＡＮコントローラ１４１とＣＡＮトランシーバ１５がネットワークマネージメントマスタ部１２に含まれる。

スレーブＥＣＵ３０は、ゲートウェイＥＣＵ１０と同様に、汎用マイコン３２と、ＣＡＮトランシーバ３３と、レベル判定回路３４と、第３及び第４のトランジスタ３５，３６、及び電源回路３７を備える。

汎用マイコン３２は、ＣＡＮコントローラ３２１と、一般出力ポート３２２と、一般入力ポート３２３を備える。

ＣＡＮコントローラ３２１は、ＣＡＮトランシーバ３３を介して、ゲートウェイＥＣＵ１０に対してスリープ命令等の命令を送受信する。

一般出力ポート３２２は、ＣＡＮトランシーバ３３がゲートウェイＥＣＵ１０のＣＡＮトランシーバ１５からのスリープ命令に対応する出力を受信したとき、その出力に基づいて第３及び第４のトランジスタ３５，３６の電圧をオフにさせる。

レベル判定回路３４は、バス５１，５２に接続され、バス５１，５２の電圧レベルを判定する。

図１のバス電圧変更部３１‐１〜３１‐６が図２の一般出力ポート３２２と第３及び第４のトランジスタ３５，３６に対応する。

次に動作について説明する。図３（Ａ）はウェイクアップ状態（通常動作状態）からスリープ状態（待機状態）に遷移するときの処理の例を示すフローチャートである。ゲートウェイＥＣＵ１０及びスレーブＥＣＵ３０で実行される処理である。

同図（Ａ）に示すように、処理が開始されると（Ｓ１０）、ゲートウェイＥＣＵ１０またはスレーブＥＣＵ３０は、スリープ命令を送信するか否か判断する（Ｓ１１）。例えば、ゲートウェイＥＣＵ１０等は、車両のイグニッションスイッチがオフにされ、キーレスでドアロックされたことを検出したとき、スリープ命令を送信する。

スリープ命令を送信するとき（Ｓ１１でＹｅｓ）、ＣＡＮコントローラ１４１，３２１は他のＥＣＵ３０，１０にスリープ命令を送信する。

次いで、ゲートウェイＥＣＵ１０またはスレーブＥＣＵ３０は一般出力ポート１４２，３２２の出力を許可し（Ｓ１２）、一般出力ポート１４２，３２２はバス５１，５２の電圧レベルを例えばゼロにする（Ｓ１３）。

そして、一連の処理を終了させる（Ｓ１４）。

図３（Ｂ）はスリープ状態の検出処理の例を示すフローチャートである。ゲートウェイＥＣＵ１０で実行される処理である。例えば、スリープ命令が送信された後で実行される。

処理が開始されると（Ｓ２０）、レベル判定回路１６は電圧レベルが閾値以下か否かを判断する（Ｓ２１）。各ＥＣＵ１０，３０がスリープ状態に遷移すると、バス５１，５２の電圧レベルが例えば「０」Ｖになる。

図４（Ａ）〜同図（Ｄ）は電圧レベルの例を示す図である。同図（Ａ）は各ＥＣＵ１０，３０が通信状態（通常動作状態）におけるバス５１，５２の電圧レベルの例を示す図である。例えば、２．５Ｖ近辺で推移する。また、同じ通常動作状態でも通信していないアイドル状態のときも同図（Ｂ）に示すように一定レベル（例えば、２．５Ｖ）で推移する。

一方、全ＥＣＵがスリープ状態となったとき、同図（Ｃ）に示すように０Ｖ付近の電圧レベルとなる。ところが、例えばゲートウェイＥＣＵ１０がスリープ命令を送信したにも拘わらずスレーブＥＣＵ３０等がスリープ状態に遷移しないとき、同図（Ｄ）に示すようにアイドル状態と同様の電圧レベルで推移する。

よって、スリープ状態に遷移したときの電圧レベルを閾値として、レベル判定回路１６がスリープ命令送信後にバス５１，５２の電圧レベルを測定し、一般入力ポート１４３はその電圧が閾値以下のとき（Ｓ２１）、全ＥＣＵ１０，３０のスリープ状態への移行が完了したと判断する（Ｓ２２）。そして、一連の処理が終了する（Ｓ２３）。

閾値以下でないとき（Ｓ２１でＮｏ）、閾値以下となるまで処理が繰り返される。

ここで閾値の設定は、例えば、未スリープ状態のとき（図４（Ｄ）の電圧レベルより低い値でもよい。スリープ状態であることを確実に検出できる電圧レベルであればどのような閾値でも実行できる。

このように、本ネットワークシステム１は、各ＥＣＵ１０，３０がスリープ命令を送信した後、バス電圧変更部１２１〜１２３によりバス５１，５２の電圧を一定レベル（例えば、０Ｖ）にし、スリープ監視部１１によりバス５１，５２の電圧レベルが一定レベルとなったか否かを監視することで確実に全ＥＣＵ１０，３０がスリープ状態に遷移したか否かを検出できる。したがって、スリープ状態に移行したことを検出できれば、消費電力を確実に削減できる。

また、図１に示すように、ゲートウェイＥＣＵ１０は１個のＥＣＵであるため、ネットワーク毎に複数のゲートウェイＥＣＵを備える場合と比較して、コスト減少を図ることができる。

次に他の実施例を説明する。図５はゲートウェイＥＣＵ１０とスレーブＥＣＵ３０の構成例、図６はスレーブ状態への遷移処理の例を示すフローチャートである。なお、全体のネットワークシステム１は上述した例と同様に図１に示される。

ゲートウェイＥＣＵ１０は、第５のトランジスタ１９をさらに備える。第５のトランジスタ１９は電源回路１３とＣＡＮトランシーバ１５との間に接続され、さらに一般出力ポート１４２に接続される。

一般出力ポート１４２は、ＣＡＮトランシーバ１５からスリープ命令に対応する出力を検出すると、第５のトランジスタ１９の電圧をオフにする。ＣＡＮトランシーバ１５は、電源回路１３から電源が供給されずに、バス５１，５２の電圧レベルは例えば０Ｖになる。

スレーブＥＣＵ３０も同様に、第６のトランジスタ３８を備える。一般出力ポート３２２は、例えばＣＡＮトランシーバ３３からスリープ命令に対応する入力を検出すると、第６のトランジスタ３８の電圧をオフにする。同様にバス５１，５２の電圧レベルは例えば０Ｖになる。

図６はかかる動作の例を示すフローチャートである。処理が開始されると（Ｓ３０）、ゲートウェイＥＣＵ１０又はスレーブＥＣＵ３０はスリープ命令を送信し（Ｓ３１でＹｅｓ）、一般出力ポート１４２，３２２の出力を許可する（Ｓ３２）。

次いで、一般出力ポート４１２，３２２は第５又は第６のトランジスタ１９，３８の電圧をオフにすることで、ＣＡＮトランシーバ１５，３３の電源をカットする（Ｓ３３）。そして、バス５１，５２の電圧レベルがゼロになり（Ｓ３４）、スリープ状態に遷移する（Ｓ３５）。

スリープ状態の検出は、上述した例と同様であり図３（Ａ）にその例を示す。レベル判定回路１６はスリープ状態に遷移後、バス５１，５２の電圧レベルが閾値以下のとき（Ｓ２１でＹｅｓ）、全ＥＣＵ１０，３０がスリープ状態に遷移したことを確実に検出できる（Ｓ２２）。

したがって、本例においても消費電力を確実に削減できる。また、図１に示すように１個のゲートウェイＥＣＵ１０によりネットワークシステム１が構成できるため、コストの削減を図ることもできる。

なお、スリープ状態から通常動作状態へ遷移するには例えば以下の動作を行う。

すなわち、ＣＡＮコントローラ１４１，３２１は、通常動作状態に遷移するとき、かかる状態に遷移するためのウェイクアップ命令を、各ＥＣＵ１０，３０に送信する。このとき、一般出力ポート１４２は第１及び第２のトランジスタ１７，１８の電圧をオンにし、ＣＡＮトランシーバ１５をバス５１，５２に接続させるようにする。これにより、ウェイクアップ命令がスレーブＥＣＵ３０に送信できるようになる。

また、ウェイクアップ命令を受信したスレーブＥＣＵ３０は、ウェイクアップ命令がＣＡＮコントローラ３３で受信されると、一般出力ポート３２２は第３及び第４のトランジスタをオンにし、ＣＡＮトランシーバ３３をバス５１，５２に接続させる。

上述したいずれの例も、ＣＡＮ通信による例で説明した。通信バスにおいて中間電位をもつものであれば、例えばＬＩＮ（Local Interconnect Network）やＦｌｅｘＲＡＹ（ＤＡＩＭＬＥＲの登録商標）等の通信プロトコルでも実施できる。

また、上述した例では、一般出力ポート１４２，３２２はＣＡＮトランシーバ１５，３３の外部に配置されていたが、一般出力ポート１４２，３２２はＣＡＮトランシーバ１５，３３に内蔵されてもよい。すなわち、トランジスタ１７等の電圧レベルをオフにさせる機能がＣＡＮトランシーバ３３に配置されてもよい。

１ネットワークシステム、１０ゲートウェイＥＣＵ（マスタＥＣＵ）、１１スリープ監視部、１２ネットワークマネージメントマスタ部、１３電源回路、１４汎用マイコン、１５ＣＡＮトランシーバ、１７第１のトランジスタ、１８第２のトランジスタ、１９第５のトランジスタ、３０（３０‐１〜３０‐６）スレーブＥＣＵ、３１‐１〜３１‐６バス電圧変更部、３２汎用マイコン、３３ＣＡＮトランシーバ、３４レベル判定回路、３５第３のトランジスタ、３６第４のトランジスタ、３７電源回路、３８第６のトランジスタ、５１，５２バス、１２１〜１２３バス電圧変更部、１４１ＣＡＮコントローラ、１４２一般出力ポート、１４３一般入力ポート、３２１ＣＡＮコントローラ、３２２一般出力ポート、３２３一般入力ポート

Claims

スレーブ装置と通信バスを介して通信を行うゲートウェイ装置において、
通常動作状態から待機状態への遷移に応じて前記通信バスの電圧レベルを制御するバス制御部と、
前記通信バスの電圧レベルが前記待機状態に対応する前記電圧レベルであることを判定する判定部とを備えることを特徴とするゲートウェイ装置。
前記通信バスはＣＡＮ（Controller Area Network）プロトコルによる通信を利用したバスであることを特徴とする請求項１記載のゲートウェイ装置。
前記バス制御部は、前記通信バスの接続をオンまたはオフにすることで前記電圧レベルを制御することを特徴とする請求項１記載ゲートウェイ装置。
さらに、前記ゲートウェイ装置から送信される命令に応じた出力電圧を出力するトランシーバ部を備え、
前記バス制御部は、前記トランシーバ部の電源をオンまたはオフにすることで前記電圧レベルを制御することを特徴とする請求項１記載のゲートウェイ装置。
前記バス制御部は、前記通信バスの接続をオフにすることで前記遷移状態に応じた前記電圧レベルに制御することを特徴とする請求項３記載のゲートウェイ装置。
前記バス制御部は、前記トランシーバ部の電源をオフにすることで前記遷移状態に応じた前記電圧レベルに制御することを特徴とする請求項４記載のゲートウェイ装置。
前記通信バスは、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）またはＦｒｅｘＲａｙによる通信プロトコルを利用したバスであることを特徴とする請求項１記載のゲートウェイ装置。
さらに、前記ゲートウェイ装置から送信される命令に応じた出力電圧を出力するトランシーバ部を備え、
前記バス制御部は前記トランシーバ部に含まれることを特徴とする請求項３または５に記載のゲートウェイ装置。
前記バス制御部は前記トランシーバ部に含まれることを特徴とする請求項４または６に記載のゲートウェイ装置。
ゲートウェイ装置と通信バスを介して通信を行うスレーブ装置において、
通常動作状態から待機状態への遷移に応じて前記通信バスの電圧レベルを制御するバス制御部を備えることを特徴とするスレーブ装置。
ゲートウェイ装置とスレーブ装置とで通信バスを介して通信を行うネットワークシステムにおいて、
前記ゲートウェイ装置は、前記通信バスの電圧レベルを制御するゲートウェイ側バス制御部と、前記通信バスの電圧レベルを判定する判定部とを備え、
前記スレーブ装置は、前記通信バスの電圧レベルを制御するスレーブ側バス制御部を備えることを特徴とするネットワークシステム。
前記ゲートウェイ側バス制御部とスレーブ側バス制御部は、通常動作状態から待機状態への遷移に応じて前記通信バスの電圧レベルを制御し、
前記判定部は、前記通信バスの電圧レベルが前記待機状態に対応する前記通信バスの電圧レベルであることを判定することを特徴とする請求項１１記載のネットワークシステム。