JP2016019176A - Signal transfer device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、CSMA/CA方式の通信ネットワークにおける耐ノイズ性を向上させる技術に関する。 The present invention relates to a technique for improving noise resistance in a CSMA / CA communication network.
従来、CSMA/CA方式の通信ネットワークとして、車載ネットワークの一つであるCAN(Controller Area Network )が知られている。また、通信ネットワークにおいて、外乱ノイズの影響による通信障害の発生を防止する対策の一つとして、ノード間の通信を光信号で行うことが考えられている。そして、この技術をCANに適用した場合、光通信線上で通信調停を実現する必要がある。その手法として、入力された光を分配する光カプラを中心に、光通信線を介して複数の光通信装置をスター型に接続し、各光通信装置では、光送信部を介して光カプラへ光信号を入力し、光カプラから出力される光信号を光受信部にて受信する技術が提案されている(特許文献1参照)。 Conventionally, CAN (Controller Area Network) which is one of in-vehicle networks is known as a CSMA / CA communication network. Further, as one of measures for preventing the occurrence of communication failure due to the influence of disturbance noise in a communication network, it is considered that communication between nodes is performed with an optical signal. And when this technique is applied to CAN, it is necessary to implement | achieve communication arbitration on an optical communication line. As a technique, a plurality of optical communication devices are connected in a star shape via an optical communication line, centering on an optical coupler that distributes input light, and each optical communication device is connected to an optical coupler via an optical transmission unit. A technique has been proposed in which an optical signal is input and an optical signal output from an optical coupler is received by an optical receiver (see Patent Document 1).
しかしながら、従来技術では、高価な光カプラを多数使用する必要があるだけでなく、バス形態がスター型であるため配線の自由度が低いという問題もあった。
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、高価な光カプラを用いることなく、耐ノイズ性の向上とCAN通信を両立させる技術を提供することを目的とする。
However, the conventional technique not only requires the use of many expensive optical couplers, but also has a problem that the degree of freedom of wiring is low because the bus form is a star type.
The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to provide a technology that achieves both improved noise resistance and CAN communication without using an expensive optical coupler.
本発明の信号転送装置は、CANを構成する二つの伝送線路のそれぞれに接続され、且つ相互に光通信を行う一対の光電変換装置を備える。そして、光電変換装置は、受信手段と、光送信手段と、光受信手段と、送信手段と、調停制御手段とを備える。 The signal transfer device of the present invention includes a pair of photoelectric conversion devices that are connected to each of two transmission lines constituting the CAN and perform optical communication with each other. The photoelectric conversion apparatus includes a reception unit, an optical transmission unit, an optical reception unit, a transmission unit, and an arbitration control unit.
受信手段は、伝送線路上の信号を受信する。光送信手段は、受信手段からの出力信号であるCAN受信信号を光信号に変換して光通信の相手側に送信する。光受信手段は、光通信の相手側から受信する光信号を電気信号に変換する。送信手段は、光受信手段からの出力信号をCAN送信信号として伝送路上に送信する。調停制御手段は、CAN送信信号の信号レベルがドミナントである場合に、CAN受信信号の信号レベルをレセッシブに保持する。 The receiving means receives a signal on the transmission line. The optical transmission means converts a CAN reception signal, which is an output signal from the reception means, into an optical signal and transmits the optical signal to the other party of the optical communication. The optical receiving means converts an optical signal received from the other side of the optical communication into an electric signal. The transmission unit transmits the output signal from the optical reception unit as a CAN transmission signal on the transmission path. The arbitration control means holds the signal level of the CAN reception signal recessively when the signal level of the CAN transmission signal is dominant.
このような構成によれば、CANを構成する伝送線路の中でノイズの影響を受けやすい部分を、本発明の信号転送装置に置き換えるだけで、高価な光カプラを用いたり配線の自由度が制限されたりすることなく、耐ノイズ性を向上させることができる。 According to such a configuration, an expensive optical coupler can be used and the degree of freedom of wiring is limited simply by replacing a portion that is susceptible to noise in the transmission line constituting the CAN with the signal transfer device of the present invention. The noise resistance can be improved without being done.
また、本発明では、調整制御手段を備えることにより、CAN通信における調停制御を機能させることができるため、耐ノイズ性の向上とCAN通信とを両立させることができる。 Further, in the present invention, by providing the adjustment control means, the arbitration control in the CAN communication can be functioned, so that it is possible to achieve both improvement in noise resistance and CAN communication.
即ち、信号転送装置を設けると、信号転送装置を介してループ状の伝送経路が形成される。このため、調整制御手段が無い場合、一方の伝送線路上のノードからドミナントが送信されると、ループ状の伝送経路を経由して戻ってくる遅延したドミナントの影響によって、レセッシブに復帰することができなくなる。これに対して調整制御手段は、光受信手段からの出力信号(CAN送信信号)、即ち、相手側の光電変換装置が接続されている伝送線路上の信号レベルがドミナントである場合は、受信手段からの出力信号(CAN受信信号)をレセッシブに保持することで、送信元となった側に遅延したドミナントが戻ってくることを阻止している。これによって調停制御を有効に機能させることができる。 That is, when a signal transfer device is provided, a loop-shaped transmission path is formed through the signal transfer device. For this reason, when there is no adjustment control means, when a dominant is transmitted from a node on one transmission line, it may return to recessive due to the influence of the delayed dominant returning through the loop transmission path. become unable. On the other hand, the adjustment control means receives the output signal (CAN transmission signal) from the light receiving means, that is, if the signal level on the transmission line to which the counterpart photoelectric conversion device is connected is dominant. By holding the output signal (CAN reception signal) from the recessive, the delayed dominant is prevented from returning to the transmission source side. As a result, the arbitration control can function effectively.
なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 In addition, the code | symbol in the parenthesis described in the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later as one aspect, Comprising: The technical scope of this invention is limited is not.
以下に本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
[全体構成]
図1に示す車載システムは、通信ネットワーク1と、信号転送装置3を備える。なお、通信ネットワーク1は、二つの部分ネットワーク1A,1Bからなり、信号転送装置3を介して相互に接続されている。
Embodiments to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.
[overall structure]
The in-vehicle system shown in FIG. 1 includes a
各部分ネットワーク1A,1Bは、それぞれバス2A,2Bを介して接続された複数の通信装置10により構成され、周知のCANプロトコルに従った通信を実行する。バス2(2A,2B)は、伝送線路として撚り対線用いられており、差動信号を伝送する。
Each of the
通信装置10は、CPU11、CANコントローラ12、CANトランシーバ13を備えた周知のものである。CPU10は、通信ネットワーク1を介して他の通信装置10との間で各種データを送受信し、自装置に割り当てられた機能を実現するための各種処理を実行する。CANコントローラ12は、CANプロトコルに従って通信制御を実現する周知のものである。CANトランシーバ13は、CANで規定された電気信号(差動信号)を送受信する周知のものである。
The
[信号転送装置]
信号転送装置3は、一対の光電変換装置30と、光伝送路40とを備える。
光電変換装置30は、図2に示すように、CANトランシーバ31と、調停制御部32と、光受信部33と、光送信部34とを備える。CANトランシーバ31は通信装置10のCANトランシーバ13と同様に構成されたものである。光受信部33は、光伝送路40から受信した光信号を電気信号に変換する周知のものである。なお、光受信部33から出力される電気信号は、CAN送信信号TxとしてCANトランシーバ31に供給される。光送信部34は、CANトランシーバ31から供給される電気信号であるCAN受信信号Rxを光信号に変換する周知のものである。なお、光伝送路40は一対の光通信線(光ファイバ)で構成され、光信号の送信および受信はそれぞれ別の光通信線を介して実行される。また、CAN送信信号TxおよびCAN受信信号Rxは、レセッシブがハイレベル(電源電位)、ドミナントがロウレベル(接地電位)で表されるものとする。
[Signal transfer device]
The signal transfer device 3 includes a pair of
As illustrated in FIG. 2, the
調停制御部32は、PMOS型のトランジスタTrを備える。トランジスタTrはソースが電源に、ゲートがCAN送信信号Txの信号線に、ドレインがCAN受信信号Rxの信号線に接続されている。つまり、CAN送信信号Txがレセッシブの場合、トランジスタTrがオフすることにより、バス2の信号レベルに応じたCAN受信信号Rxがそのまま光送信部34に供給される。一方、CAN送信信号Txがドミナントの場合、トランジスタTrがオンすることにより、バス2の信号レベルによらずCAN受信信号Rxはレセッシブに保持される。
The
[動作]
ここで、信号転送装置3による具体的な動作例を説明する。以下では、バス2の一方をバスA、他方をバスBと称し、バスAに接続された光電変換装置30をA側装置、バスBに接続された光電変換装置30をB側装置と称する。
[Operation]
Here, a specific operation example by the signal transfer device 3 will be described. Hereinafter, one of the
まず、バスAに接続された通信装置10の一つがドミナントを出力した場合について説明する。
この場合、図3に示すように、A側装置のCAN受信信号Rxがレセッシブからドミナントに変化する。すると、光送信部および光通信部での遅延分だけ遅れたタイミングで、B側装置のCAN送信信号Txがレセッシブからドミナントに変化し、これに従って、バスBもレセッシブからドミナントに変化する。このバスBの状態はB側装置のCANトランシーバ31で受信される。但し、CAN送信信号Txがドミナントである間、調停制御部32のトランジスタTrがオンとなるため、この間に、バスBがドミナントに変化しても、B側装置のCAN受信信号Rxはレセッシブに保持される。これにより、バスA側で生じたドミナントが、バスB側に伝達されるが、その後、遅延した状態でバスA側に戻ってくることが阻止されることになる。
First, a case where one of the
In this case, as shown in FIG. 3, the CAN reception signal Rx of the A side apparatus changes from recessive to dominant. Then, the CAN transmission signal Tx of the B-side device changes from recessive to dominant at a timing delayed by the delay in the optical transmission unit and optical communication unit, and accordingly, the bus B also changes from recessive to dominant. The state of the bus B is received by the CAN
次に、バスA側の通信装置10によるドミナントの出力に続けて、バスB側の通信装置10がドミナントを出力した場合について説明する。
この場合、図4に示すように、B側装置のCAN送信信号Txがレセッシブからドミナントに変化し、バスB上でも同様に変化した後、ドミナントからレセッシブに戻るタイミングでバスB上の通信装置10がドミナントを出力したとする。この時点では、B側装置のCAN送信信号Txがレセッシブであるため、調停制御部32のトランジスタTrがオフとなり、バスBの信号レベルに従ってB側装置のCAN受信信号Rxがレセッシブからドミナントに変化する。これに伴い、A側装置のCAN送信信号Txがレセッシブからドミナントに変化し、バスAの信号レベルも同様に変化する。但し、A側装置のCAN送信信号Txがドミナントである間、トランジスタTrがオンするため、バスAの信号レベルに関わらず、A側装置のCAN受信信号Rxはレセッシブに保持される。これにより、バスB側で出力されたドミナントが、バスAに伝達されるが、その後、遅延した状態でバスB側に戻ってくることが阻止されることになる。
Next, a case where the
In this case, as shown in FIG. 4, the CAN transmission signal Tx of the B-side device changes from recessive to dominant, changes similarly on the bus B, and then returns to the recessive from dominant to the
なお、参考までに、調停制御部32が存在しない場合、図3中点線で示すように、B装置から遅延して戻ってきたドミナントにより、バスA上のレセッシブがドミナントに書き換えられてしまい、バスAの信号レベルはドミナントに保持され続けることになる。
For reference, when the
[効果]
以上説明したように、部分ネットワーク1A,1B間を接続する信号転送装置3を構成する光電変換装置30が調停制御部32を備え、この調停制御部32が、相手側バスに伝達されたドミナントが遅延して戻ってくることを阻止するため、CAN通信における調停制御を機能させることができる。
[effect]
As described above, the
また、通信ネットワーク1を構成するバス2の中でノイズの影響を受けやすい部位を、信号転送装置3に置き換えることにより、高価な光カプラを用いたり配線の自由度が制限されたりすることなく、耐ノイズ性を向上させることができる。
In addition, by replacing a portion that is susceptible to noise in the
つまり、信号転送装置3を適用した通信ネットワーク1によれば、耐ノイズ性の向上とCAN通信とを両立させることができる。
[他の実施形態]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得る。
That is, according to the
[Other Embodiments]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention can take a various form, without being limited to the said embodiment.
(1)上記実施形態では、光伝送路40を一対の光通信線により構成し、通信方向毎に異なる光通信線を使用して光信号を伝送しているが、これに限定されるものではない。例えば、光通信の通信方向毎に異なる波長の光信号を使用し、図5に示すように、信号転送装置3に、光信号の波長多重,波長分割を行う多重分割部35を設けることによって、光伝送路40を単一の光通信線によって構成してもよい。
(1) In the above embodiment, the
(2)上記実施形態では、光電変換装置30間の光通信の伝送媒体として光伝送路40を用いているが、これを省略し、光信号を直接(空間を伝送媒体として)送受信するように構成してもよい。
(2) In the above embodiment, the
(3)上記実施形態では、二つの部分ネットワーク1A,1Bは、いずれも複数の通信装置10で構成されているが、いずれか一方または両方が単一の通信装置10で構成されていてもよい。
(3) In the above embodiment, each of the two
(4)上記実施形態では、一つの通信ネットワーク1中に信号転送装置3が一つだけ挿入された構造を有しているが、複数の信号転送装置3が挿入されていてもよい。この場合、通信ネットワーク1は三つ以上の部分ネットワークで構成されることになる。
(4) Although the above embodiment has a structure in which only one signal transfer device 3 is inserted into one
(5)上記実施形態における一つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分散させたり、複数の構成要素が有する機能を一つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加または置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。 (5) The functions of one component in the above embodiment may be distributed to a plurality of components, or the functions of a plurality of components may be integrated into one component. Further, at least a part of the configuration of the above embodiment may be replaced with a known configuration having the same function. Moreover, you may abbreviate | omit a part of structure of the said embodiment. Further, at least a part of the configuration of the above embodiment may be added to or replaced with the configuration of the other embodiment. In addition, all the aspects included in the technical idea specified only by the wording described in the claim are embodiment of this invention.
(6)本発明は、信号転送装置に限らず、当該信号転送装置を構成要素とする通信システムとして実現してもよい。 (6) The present invention is not limited to a signal transfer device, and may be realized as a communication system including the signal transfer device as a component.
1…通信ネットワーク 1A,1B…部分ネットワーク 2(2A,2B)…バス 3…信号転送装置 10…通信装置 11…CPU 12…CANコントローラ 13,31…CANトランシーバ 30…光電変換装置 32…調停制御部 33…光受信部 34…光送信部 35…多重分割部 40…光伝送路、
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記光電変換装置は、
前記伝送線路上の信号を受信する受信手段(31)と、
前記受信手段からの出力信号であるCAN受信信号を光信号に変換して前記光通信の相手側に送信する光送信手段(34)と、
前記光通信の相手側から受信する光信号を電気信号に変換する光受信手段(33)と、
前記光受信手段からの出力信号をCAN送信信号として前記伝送路上に送信する送信手段(31)と、
前記CAN送信信号の信号レベルがドミナントである場合に、前記CAN受信信号の信号レベルをレセッシブに保持する調停制御手段(32)と
を備えることを特徴とする信号転送装置。 A signal transfer device (3) including a pair of photoelectric conversion devices (30) connected to each of two transmission lines (2A, 2B) constituting a CAN (Controller Area Network) and performing optical communication with each other. And
The photoelectric conversion device
Receiving means (31) for receiving a signal on the transmission line;
An optical transmission means (34) for converting a CAN reception signal, which is an output signal from the reception means, into an optical signal and transmitting the optical signal to the other side of the optical communication;
Optical receiving means (33) for converting an optical signal received from the other side of the optical communication into an electrical signal;
Transmitting means (31) for transmitting an output signal from the optical receiving means as a CAN transmission signal on the transmission line;
Arrangement control means (32) for holding the signal level of the CAN reception signal recessively when the signal level of the CAN transmission signal is dominant.
前記光通信では、伝送方向によって異なる波長の光信号を使用し、
前記光電変換装置は、光信号の波長多重および波長分割を行う多重分割手段(35)を備え、該多重分割手段により、前記光送信手段が出力する光信号を、前記光通信線上の光信号に多重化すると共に、前記光受信手段に入力する光信号を、前記光通信線上の光信号から分離することを特徴とする請求項1に記載の信号転送装置。 For the transmission of the optical signal, using a single optical communication line connecting the pair of photoelectric conversion devices to each other,
The optical communication uses optical signals having different wavelengths depending on the transmission direction,
The photoelectric conversion device includes a multiplexing / dividing unit (35) that performs wavelength multiplexing and wavelength division of an optical signal, and the optical signal output from the optical transmitting unit is converted into an optical signal on the optical communication line by the multiplexing / dividing unit. 2. The signal transfer apparatus according to claim 1, wherein the signal transfer apparatus multiplexes and separates an optical signal input to the optical receiving means from an optical signal on the optical communication line.
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