JPH02244844A - 通信ネットワーク局のための送受信同期化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、車両等用の通信ネットワーク局のための送受
信同期化装置に関する。

（従来の技術） 通信ネットワークにおいて、異なった局が相互接続され
ると、それらの局はそれらの局自身のローカル・クロッ
クに従って通信動作を実行することになる。

斯かるローカル会クロックは、受信に際しては通信フレ
ームの解読を行なうための、また送信に際しては通信フ
レームを発生するための、時間的な基準を提供するもの
である。

従って送信の際には、送信する局は、データを、エンコ
ード信号の形態においてその局のローカル梼クロックの
速度で発生する。

その信号のエンコードには、データのフレームの解読を
容易にするために、各ビットにクロック情報を含ませる
ようにでき、その場合には、例えば、パルス幅によるエ
ンコーディングや、パイフェイズ争エンコーディング、
ないしはそれらの変形方式を利用することができる。

この点に関して、これと異なった、各々のビットに時間
基準を発生しない方式もある０例えば、Ｎ　ＲＺ　（Ｍ
ａｎ　ｒｅｔｕｒｎ　ｔｏ　Ｚｅｒｏ）　ｘ　ン：Ｉ−
ディング方式では、データが直接的に再現されるように
なっている。送信何局のクロック遷移の判定は、データ
遷移でしかできないようになっている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら様々な問題が生じている。

実際、各々の局において局所的に用いられている発振器
のタイプが異なれば、それらの局の、データΦフレーム
の発生及び解析のためのローカル・クロック周波数は、
異なったものとなる。

更には、１つのネットワーク上へ幾つかの局が同時に送
信を行なうことができる、という事実を考慮するならば
、発生するおそれのある、衝突という問題を克服する必
要もある７、更にまた、各々の局は、自らが送信してい
るビットとネットワーク上に存在しているビットとの１
１：較を常時行なっていなければならない。

情報伝送ラインに関連した物理的なで因、そのラインに
接続される局の数に関連Ｌ／′：物・理的な要因、或い
は七のラインの送受信回路のφ〜性に関連した物理的な
要因等々のために、送信に際しては、送信されるエツジ
の種類に応；丁で、鼠ち　立上りエツジかそれとも立下
りエツジかに応じて、異なった長さの遅延が導入される
。斯かる遅延は、信号の解析を行なう際に、問題を生じ
させることが知られている。

従って本発明の目的は、構造が簡明で信頼性が高く、そ
してネットワークを実際に完全にするためのデータの適
正な処理の実行を可能とする、通信ネットワーク局のた
めの同期装置を提案することにより、以上の問題を解決
することにある。

（課題を解決するための手段） 以上の目的を達成すべく１本発明は、ネットワーク上の
情報信号をサンプリングするサンプリング信号を発生す
るための発生手段を備えた車両等用の通信ネットワーク
局のための送受信同期化装置であって、前記ネットワー
ク上の情報の少なくとも１つの伝播時間に対応する少な
くとも１つの同期化値を前記発生手段にローディングす
ることにより、前記ネットワークの伝送特性に応じた当
該局の同期化を行なうローディング手段を備えたことを
特徴とする送受信同期化装置を、その主題としている。

一実施例においては、ローディング手段は、ネットワー
ク上に存在しているエツジの種類に応じて２つの同期化
値のうちの一方ないし他力を選択するための選択手段を
含んでおり、それら２つの同期化値のうちの一方はネッ
トワーク内の情報の立しリエッジの伝播時間に対応した
値で才・、す。

他方は立下りエツジの伝播時間に対応した値である。

別実施例においては、同期化値は、ネットワーク上の立
上りエツジと立下りｘ、−／ジとの平均伝播時間に対応
する値とされている。

添付の図面についての以下の説明から、本発明を更に明
瞭に理解することができよう。ただし以下の説明は、あ
くまでも具体例を示すためのものである。

（実施例） 第１図から分るように、ａ信ネットワーク土（おいて相
互に接続されている異なったＩｌ、）は、それらの局自
身のローカル等クロー２り１尤づい１通信動作を局所的
に実行する。斯かるクロックは。

受信に際しては通信フレームの解読を行なうための、ま
た送信に際しては通信フレームを発生するための１時間
的な基準を提供するものである。

従って例えば送信の際には、送信側局は、データｌをエ
ンコード信号の形態においてその局のローカル−クロッ
ク２の速度で発生することになる。こうして発生された
フレームの解読を容易にするために、その信号のエンコ
ーディングに際し、各ビー、トにクロック情報を含ませ
るようにすることができる。これは例えば、パルス輻エ
ンコーチインク３　ヤ、　／＜イフェイズ・エンコーデ
ィング４、ないしはそれらの変形方式を利用して行なわ
れる。

更には、これとは異なった、時間基準を各ビットに付与
しないような方式もまた、存在している。実際、特に第
１図に信号５で示したＮＲＺ（Ｗｏｎ　ｒｅｔｕｒｎ　
ｔｏ　Ｚｅｒｏ）エンコーディング方式は、その種の方
式である。

従って送信側局のクロック遷移の判定は、データ遷移で
しかできないようになっている。

特に各々の局において使用されているところの発振器の
種類に応じて、たとえそれが水晶発振子であろうとも、
また、セラミック共振子、或いは抵抗器−コンデンサ型
の共振器であろうとも、それらの各々の局は、データ・
フレームの発生と解析とのためのローカル・クロックの
周波数が同一ではなくなってしまう。

しかしながら、クロックは、たとえそれが低精度のもの
であったとしても、１つのデータ・フレームの期間中な
らば安定した状態な維持できるという仮定が成り立つ。

更には、１つのネットワーク上へ幾つかの局が同時に送
信することができる。という事実を認めるならば、発生
するおそれのある衝突という問題を克服する必要もある
。

また、各々の局は、自らが送信しているビットとネット
ワーク上に存在しているビットとを常時比較していなけ
ればならない０通信ラインに関連した物理的な要因、そ
の通信ラインに接続される局の数に関連した物理的な要
因、ないしは送受信ライン回路の特性に関連した物理的
な要因等々のために、送信されているエツジの種類に応
じて異なる長さの、即ち、立上りエツジかそれとも立下
りエツジかに応じて異なる長さの遅延Ｒが、第２図から
分るように、データの送信と受信との間に導入されるこ
とになる。

第３図に、第２図に示した信号の一部を拡大したものを
示す、拡大により、送信データ６と受信データ７との間
に遅延Ｒが存在していることがより明瞭に分るようにし
たものである。それらの信号６と７との間に図示した信
号品及びｄａｔａは、伝送ラインの上に実際に存在して
いる信号及びその相補信号である。

以下の説明においては、ＮＲＺタイプのエンコーディン
グ方式を用いるものとして説明するが、しかしながら、
その他のタイプのエンコーディング方式も同様に用い得
ることが理解されよう。

ここで用いるタイプのＮＲＺエンコーディング方式のた
めには、各々の局が、ネットワーク上に存在しているビ
ットをサンプリングする必要があり、このサンプリング
は、例えばそのビットの持続時間の４分の３の時点にお
いて行なわれるものとするが、ただしこの値は、別のタ
イプのエンコーディングが行なわれる場合には異なった
ものとなり得る。

送信側局は、サンプリングを実行する際にはビットの送
信遅延を考慮しなければならない。

送信ビットのこの校正は、局ローカル・クロックによっ
てインクリメントされるようにしたカウンタを用いて行
なわれ、そして受信ビットのサンプリングも、同様の方
式で行なわれるようにしている。また実際には１通常、
これら２つのタスクを同一のカウンタを用いて実行する
ようにする。

以下の説明においては、１つのビットの持続時間は、典
型的な一例として、単位時間の１６倍の長さであるもの
とする。

第４図及び第５図に、従来技術に係る局用同期信号発生
手段を示す。

第４図は、局が送信を行なう場合を示すものであり、モ
ジュロ１６形カウンタ８が、この局のローカルψクロッ
ク９によりインクリメントされるようになっている。こ
のカウンタ８を再初期化するための再初期化信号１２、
並びにネットワーク上に存在しているビットをサンプリ
ングするためのパルス１３を発生するために、このカウ
ンタ８の（複数本の）出力１１に接続されたデコーダ１
０が、それらの出力をデコードするようになっている。

このサンプリング動作は、図示例においては、例えばそ
の持続時間の４分の３の時点において行なわれるように
してあり、そのようにしたのは、このネットワークに接
続されている他の局から同時に送信されたビットとの間
で発生するおそれのある衝突を検出するためである。

第５図は、局が受信を行なう場合を示すものであり、シ
フトＯレジスタ１４が、ネットワーク上に存在している
データ信号１５を受取って、そのデータを局ローカル畳
クロック１６の速度でシフトし、同レジスタの出力１７
及び１８へ出力するようになっている。このシフト伊し
ジスタエ４の出力１７はＡＮＤゲート１９の入力へ接続
されており、一方、出力１８はＡＮＤゲート２０の入力
へ接続されている。

シフト書レジスタ１４の出力１７は更に、インバータ２
１を介してＡＮＤ□ゲート２０のもう１つの入力へも接
続されており、一方、シフト・レジスタ１４の出力１８
は更に、インバータ２２を介してＡＮＤゲート１９のも
う１つの入力へも接続されている。

ＡＮＤゲート１９及び２０の出力はＯＲゲート２３の入
力へ接続されており、この接続により、カウンタ２５の
ための再初期化信号が、ローカルψクロック１６の１周
期に相当する精度をもって、データ信号１５の立上りエ
ツジ及び立下りエツジと同期して発生されるようになっ
ており、このローカル−クロック１６はカウンタ２５に
も接続されている。

このカウンタの出力２６はデコーダ２７へ接続されてお
り、この接続により、ネットワーク上に存在しているビ
ットをサンプリングするためのパルスを、デコーダ２７
がその出力２８に発生するようになっている。

第４図及び第５図に示した手段の動作を説明するための
種々の信号を、第６図に示す、同図から分るように、ネ
ットワーク上に存在しているデータをサンプリングする
時点であるサンプリング・ポイントは、一方では送信側
局にとって非常に不正確なものとなっており、そのため
送信側局は衝突という問題の解析を良好な状態受は行な
っておらず、また他方では、受信側局にとっても非常に
不正確なものとなっており、そのため受信側局はネット
ワーク上に存在しているデータのサンプリングを一定の
時点で行なっていない、これらのことによって、不正な
伝送エラーが生じることになる。

更には、送信側局のサンプリング−ポイントは、受信側
局のサンプリング参ポイントとは異なった時点となって
いる。

第７図に、先行技術に係る前記発生手段の第２の具体的
な動作例を説明するための信号を示す。

ビットの送信に関する動作原理は、第４図及び第６図を
参照して説明したものと同一であるが、ただし、ネット
ワーク上に存在しているデータの遷移の度ごとに、再初
期化信号によってカウンタが再同期化されるようになっ
ているという点だけが異なっている。

受信側の動作は、常に、送信に用いられる動作と同一と
なる。

この動作例の場合には、先に説明した動作例と比べれば
、送信側局にとって、ネットワーク上に存在しているデ
ータのサンプリングφポイントの精度はそれほど重要な
ものではないという特徴がある。

所与の局の状態が、送信状態と受信状態とのいずれであ
っても、バス上の全てのサンプリングは同一の規則に従
って行なわれる。

一方、ネットワーク上におけるビット速度は、第４、第
５、及び第６図を参照して説明した動作例で一定してい
ないのと同様に一定でないが、それは、送信何局が、ビ
ットの発生時には伝播遅延を考慮しないからである。

第８図に示す本発明に係る装置は、フレームの発生及び
解析のために、クロックの周波数の広がりとネットワー
ク内のデータの伝播時間とを考慮し、ネットワーク上に
存在するデータに応じた局の再同期化を行なえるように
するものである。

そのために、シフト・レジスタ３０が、ネットワーク上
に存在するデータ信号３１を受取り、それを局ローカル
・クロック３２の速度で、該シフト会レジスタの出力３
３及び３４ヘシフトするようにしである。

シフト−レジスタ３０の出力３３は、ＡＮＤゲート３５
の入力の１つにＰａ続されていると共に、インバータ３
７を介してＡＮＤゲート３６の入力の１つにも接続され
ている。このシフトφレジスタ３０の出力３４は、ＡＮ
Ｄゲート３６の第２の入力に接続されていると共に、イ
ンバータ３８を介してＡＮＤゲート３５の第２の入力に
も接続されている。更にデコーダ３９の２つの出力４０
及び４１が、夫々、ＡＮＤゲート３５の第３の入力とＡ
ＮＤゲート３６の第３の入力とに接続されており、この
デコーダ３９の動作については以下に詳細に説明する。

このデコーダ３９の入力は、駆動信号を受取るようにな
っており、この駆動信号は、以下の説明から理解される
ように、例えば自動車のメーカーが、一定の信号に定め
るものである。

ＡＮＤゲート３５及び３６の出力は、ＯＲゲート４２の
夫々の入力、並びに選択手段４３の夫々の入力に接続さ
れている。この選択手段４３の動作については以下に詳
細に説明するが、この選択手段４３はその夫々の入力に
信号４４と４５とを受取るものであり、それらの信号４
４と４５とは、ネットワーク内の情報の、立上りエツジ
に関する伝播時間と、立下りエツジに関する伝播時間と
に対応する、夫々の同期化値を表わす信号である。

この選択手段の出力４６はカウンタ４７の入力に接続さ
れており、このカウンタ４７は更に、その入力にゲート
４２の出力信号とローカル拳クロック信号３２とを受取
っている。

ゲート３５及び３６から供給され、そして選択手段４３
へ接続されるそれら信号を用いて、２つの値４４と４５
のうちの一方が選択され、この選択された方の値が、モ
ジュロ１６形カウンタ４７の、再初期化値を構成する値
となる。

そのために、既に述べたように、それらの値４４と４５
とは、ネットワーク内のデータ信号の立上りエツジない
し立下りエツジに関する伝播時間の平均値に対応する値
としてあり、それらの値は１例えば試行により決定され
、そしてその局のメモリ手段の中に格納される。

ゲート４２の出力信号が、データ信号のエツジ３１に同
期して、カウンタ４７のローディング入力を駆動するよ
うになっている。カウンタ４７の出力４８はデコーディ
ング手段４９に接続されており、このデコーディング手
段４９が、ネットワーク上に存在しているビットをサン
プリングするためのパルス５０を発生することを目的と
して、それらの出力をデコードするようになっている。

選択手段４３の出力４６がローディング値を供給し、こ
のローディング値がカウンタ４７の開始点（カウント開
始時のカウント値）をシフトさせるようになっており、
従って、このカウンタ４７がネットワーク上のエツジの
伝播時間を考慮に入れることを可能にしているのである
。

以上のようにして、ネットワーク上に存在しているデー
タ信号によって、エツジの伝送に付随する伝播時間の平
均値を考慮に入れた、カウンタ４７の再同期化が行なわ
れるようになっており、またそのための値４４及び値４
５は、先に説明したようにして決定されるようになって
いる。

以上に説明した種々の信号を第９図に示す、同図からは
、サンプリングが一定の時点において行なわれているこ
とが分る。

発明を適用する用途の種類によっては、実行の所与の時
刻に再同期化のために１種類のエツジのみを使用するこ
とが必要とされる場合もあり得゛る。この、使用エツジ
の選択は、第８図を参照して説明した、デコーダ３９か
ら供給される信号４０及び４１を用いて行なうようにす
る。デコーダ３９それ自身が設定点信号５１を受取るよ
うにし、この設定点信号５１は例えば、車両局のその他
の回路から供給されるようにし、この選択は車両のメー
カーが予め選択しておいた場合に、動作するものとする
。

更にまた、第８図に関して説明した如く、選択手段４３
によりカウンタ４７の２つの予めローディングされる値
の選択を行なうことに替えて、取扱われる２種類のエツ
ジに対して共通して使用される、平均値５２（第１０図
）をローディングするようにすることもできる。

平均値５２をカウンタ４７ヘローデイングするためのロ
ーディング信号を構成するためには、ゲート３５及び３
６の夫々の出力パルスを、ＯＲゲート４２を用いて組合
せるようにする。

この値５２は両方の種類のエツジに対して共通して使用
されるものであるため、既に説明したものと同様のデー
タ信号の処理を確実に行なえるようにするためには、ゲ
ート３５及び３６に出力パルスを発生させるためのシフ
トφレジスタ３０の出力として、適切な出力を選択する
ことが必要である。

あるエツジの伝播時間が、そのエツジの伝播についての
平均遅延時間より短かく、また場合によってはゼロであ
ったようなときには１局に備えられている内部カウンタ
が３カウント値が最大値に達することを要する現サイク
ルの完了の前に、再同期化されるようにしである。

この現象は、最小遅延が実質的に無視し得るものである
場合に、ローカル−クロックの許容誤差に起因して生じ
るものである。

この問題を克服するために用いられる解決法は、受信し
たデータに対しいかなる処理をも施さないうちに、その
受信データに然るべく定めた遅延を付与するというもの
であり、これによって、クロックの許容誤差という問題
と、ローディングがデータ信号の伝播時間に適切に対応
しないという問題とを解決することができる。このシフ
ト（即ち遅延の付与）は、パルスの発生がデータ信号の
エツジに対して相対的に適切になされるように、シフト
・レジスタ３０の出力を適切に選択することにより、容
易に行なえるものである。

以上に説明した、互いに異なった原理に共通する欠点は
、データ出現後の、平均して２クロック周期分の間は、
データの取扱いが全く行なわれないということである。

この欠点は、第１１図に示す回路を使用すれば可及的に
軽減することができる。同図において、Ｄ形フリップフ
ロー、ブ５３は、その夫々の入力に受信したデータ信号
とローカル拳クロック信号とを受取るようになっている
。このローカル昏クロック信号は、このフリツプフロツ
プ５３の出力と共に、排他的ＯＲゲート５４の入力にも
接続されており、この排他的ＯＲゲート５４の出力が、
最適なローカル・クロックを構成するようになっている
。

（発明の効果） ライン上に存在している信号エツジの伝播に付随する平
均値をローディングすることにより行なわれるようにし
たこのカウンタの再同期化動作は、従って、データの適
切な取扱いを可能とするものであり、また、ネットワー
クを実際に完全にするものである。

遅延の長さを所定の平均値に固定したために、送信側周
が、ネットワーク内のビット速度を低下させることなく
、完全な自己同期化を行なうことができるようになって
いる。

この再同期化の動作は更に、バスとインターフェイシン
グするための時間とシステムとに関して大きな許容度持
つものとなっており、また、ハスの性衡が少し向上され
ているが、それは、再同期化信号が、送信ポイントとサ
ンプリング・ポイントとの間に発生するようにしである
からでありこのサンプリング−ポイントは、実施例では
１つのビットの４分の３の時点に固定されており、この
？１延がカウンタへのローディングによって補償される
ようになっている。

尚、以上の再同期化の動作は、局の送信ないし受信の状
態とは全く無関係なものとなっており、そのため、バス
上で行なわれるいかなるサンプリング動作も、同一の規
則に従うようになっている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、送信時における通信ネットワーク脇の動作を
説明する、複数の信号を示す図である。 第２図及び第３図は、送信時に導入される遅延を説明す
るための図である。 第４図及び第５図は、先行技術に係るサンプリング信号
発生手段を示す図である。 第６図は、第４図及び第５図に示した手段の動作を説明
するための、様々な信号を示す図である。 第７図は、先行技術に係る前記サンプリング信号発生手
段の第２の具体的動作例を説明するための、様々な信号
を示す図である。 第８図は、本発明に係る同期装置を示す図である。 第９図は、第８図に示した本発明に係る装置の動作を説
明するための、様々な信号を示す図である。 第１０図は、本発明に係る第２実施例の装置を示す図で
ある。 第】１図は、本発明に係る装置の構成へ入力される、局
（ステーション）のローカル拳クロックを最適化するた
めの回路を示す図である。 尚１図中、 ３０・・・シフト参レジスタ、 ３１・・・データ信号。 ３２・・・ローカル番クロック。 ３５．３６・・・ＡＮＤゲート、 ３７．３８・・・インバータ。 ３９・・・デコーダ、 ４２　・・・　ＯＲゲ　−　ト　、 ４３・・・選択手段、 ４４．４５・・・同期化価信号、 ４７・・・カウンタ、 ４９・・・デコーディング手段。 ５０・・・サンプリング・パルス。 ５２・・・同期化値（平均値）信号、 ５３・・・Ｄ形フリップフロー、フ。 ５４・・・排他的ＯＲゲート。 （外４名） 璽 Ｃ 訴 々

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ネットワーク上の情報信号をサンプリングするサン
   プリング信号を発生するための発生手段（３０、３５、
   ３６、３７、３８、４２、４７、４９）を備えた通信ネ
   ットワーク局のための送受信同期化装置であって、 前記ネットワーク上の情報の少なくとも１つの伝播時間
   に対応する少なくとも１つの同期化値（４４、４５、５
   ２）を前記発生手段にローディングすることにより、前
   記ネットワークの伝送特性に応じた当該局の同期化を行
   なうローディング手段（４３）を備えたことを特徴とす
   る送受信同期化装置。 ２、前記ローディング手段が、前記ネットワーク上に存
   在しているエッジの種類に応じて２つの同期化値（４４
   、４５）のうちの一方ないし他方を選択するための選択
   手段（４３）を含んでおり、前記２つの同期化値のうち
   の一方は前記ネットワーク上の情報の立上りエッジの伝
   播時間に対応した値であり、他方は立下りエッジの伝播
   時間に対応した値であることを特徴とする請求項１記載
   の送受信同期化装置。 ３、前記同期化値（５２）が前記ネットワーク上の立上
   りエッジと立下りエッジとの平均伝播時間に対応する値
   であることを特徴とする請求項１記載の送受信同期化装
   置。 ４、同期化に用いられる情報エッジの種類を選択するた
   めの手段（３９）を含んでいることを特徴とする請求項
   １〜３のいずれかに記載の送受信同期化装置。