通信装置、通信系统及通信方法

专利名称：通信装置、通信系统及通信方法
技术领域：
本发明涉及一种在多个通信装置之间收发数据的通信系统。特别是涉及如环形或 菊花链形等串联连接的通信装置之间通信发生障碍时，能够通过各通信装置的处理来自动 修复作为通信系统的功能的通信装置、通信系统及通信方法。
背景技术：
近年来，在各领域里利用连接多个装置，将功能分别分配给各装置并彼此交换数 据，联合进行多种处理的系统。例如，在车辆上所配置的车载LAN(局部区域网络L0Cal Area Network)领域里，通过分别使ECU (电子控制装置Electronic Control Unit)进行 特定的处理，并且使用通信线连接并彼此交换数据，从而作为系统实现多种功能。随着各装置功能的特定化和各装置能够进行的功能的增加，连接于通信线的装置 数量和种类也增加。而且，由于期待作为系统实现多种功能，因此需要各装置共用数据并联 合使用，增加发送的数据量。使用通信线收发的数据量的增大导致由于冲突(collision)引起的数据延迟或 丢失。数据明显延迟或丢失对ECU的制动器控制等运转辅助功能是致命的。因此，通常将通信线分为多个，将E⑶分别连接于不同的通信线。这是因为，通过 将共同使用数据的ECU汇集成组能够抑制通信线的浪费使用。特别是在车载LAN的领域里， 由于期待系统的轻量化，优选通信线的数量少的结构。另外，也有为了应对ECU种类的增大 而高效地利用通信线，根据收发的数据种类，将ECU分别连接于通信速度不同的通信线的 结构。在这些结构中，不同的通信线之间通过控制数据收发的中继装置来连接。即使将ECU分为多个组，在完全通过中继装置传送各ECU的控制所需要的数据的 结构中，仍然不能减少发送到通信线的数据量。于是，专利文献1中公开了将从ECU接收的 数据暂时存储在数据库，适当地从数据库读取各ECU所需要的数据并发送的技术。专利文献1 日本特开2008-022158号公报

发明内容
在专利文献1中公开的通信系统中，为了在中继装置之间高速收发数据，并且保 持分别存储的数据的统一性和同步性，有时将中继装置之间的拓扑(topology)结构做成 环形或菊花链形。此时，如果任何中继装置之间的连接发生障碍，则整个系统停止发挥功能。不仅如 专利文献1中公开的车载LAN的通信系统中的中继装置之间的通信，而且包括如环形或菊 花链形等串联连接的多个通信装置的通信系统也会存在同样的问题。于是，考虑如下避免停止整个系统的方法，定期持续发送表示各通信装置本身有 效进行通信的保持有效消息，在没能从其他通信装置接收到保持有效消息时，各通信装置 检测到与所述其他通信装置之间的通信发生了异常，如果发生异常，从系统分离该其他通
I H农且。
此时，在一个通信装置不能进行任何发送和接收时，与该通信装置相邻的通信装 置检测到异常，分离该一个通信装置，从而能够继续运用系统。但是，在仅一个通信装置的 一部分发送端口发生障碍，而能够继续进行接收时，仅发生障碍的发送端口的连接目标的 通信装置检测出异常，其他发送端口的连接目标的通信装置不检测出异常。具备发生障碍 的发送端口的所述一个通信装置本身也由于从其他通信装置继续接收保持有效消息而不 检测出异常。因此，在仅根据是否能够接收到保持有效消息而检测异常的结构中，有时不能 完全修复障碍。本发明是考虑上述情况而作出的发明，其目的在于提供一种通信装置、通信系统 及通信方法，通过在表示通信装置有效进行通信的信息(保持有效消息)中附加表示检测 到异常的信息等并一起发送，在串联连接的通信装置之间发生障碍时，通过各通信装置的 处理能够自动修复作为通信系统的功能。第一发明的通信装置，包括与其他通信装置收发数据的通信单元，还包括通过该 通信单元将表示通信有效的有效通知发送到其他通信装置的单元；和接收来自其他通信装 置的有效通知的单元，所述通信装置根据是否从其他通信装置接收到有效通知来检测与所 述其他通信装置之间的通信上的异常，所述通信装置的特征在于，所述通信装置还包括在 检测到与其他通信装置的通信上的异常时，将表示检测到异常的异常信息与有效通知一起 发送到所述其他通信装置的单元；通过从所述其他通信装置没有接收到有效通知或者从所 述其他通信装置接收到异常信息而检测到与其他通信装置的通信上的异常时，停止与所述 其他通信装置的通信的一部分或全部的单元；以及在检测到与其他通信装置的通信上的异 常时，发送用于变更与其他通信装置之间的通信路径的信息的变更信息发送单元。第二发明的通信装置，其特征在于，所述通信单元包括区分为通信路径上的上游 或下游中的任一方的多个连接单元，与其他通信装置分别收发数据，在检测到与上游侧的 通信装置的通信上的异常时，或者在经由上游的连接单元与有效通知一起接收的异常信息 表示检测到异常时，所述变更信息发送单元经由下游的连接单元将候选通知发送到其他通 信装置，以使所述通信装置本身成为作为通信路径上的起点的特定的通信装置。第三发明的通信装置，其特征在于，在检测到与下游侧的通信装置的通信上的异 常时，或者在经由下游的连接单元与有效通知一起接收的异常信息表示检测到异常时，所 述变更信息发送单元经由上游的连接单元将对所述候选通知的响应发送到其他通信装置， 以使所述通信装置本身成为通信路径上的终点。第四发明的通信装置，其特征在于，所述通信装置还包括通过所述通信单元与有 效通知一起发送表示通信状态的信息的单元。第五发明的通信系统，包括收发数据的通信单元的多个通信装置经由通信线连接 为环形或菊花链形，所述多个通信装置中的一个通信装置作为起点彼此收发数据，所述多 个通信单元分别包括通过通信单元将表示通信有效的有效通知发送到其他通信装置的单 元；和接收来自其他通信装置的有效通知的单元，所述通信装置根据是否从所述其他通信 装置接收到有效通知来检测与所述其他通信装置之间的通信上的异常，所述通信系统的特 征在于，各通信装置包括在检测到与其他通信装置的通信上的异常时，将表示检测到异常 的异常信息与有效通知一起发送到所述其他通信装置的单元；和通过从所述其他通信装置 没有接收到有效通知，或者通过从所述其他通信装置接收到异常信息，检测到与其他通信装置的通信上的异常时，发送用于变更与其他通信装置之间的通信路径的信息的变更信息 发送单元，在各通信装置之间的任何通信上检测到异常时，重新确定作为起点的通信装置 和通信路径。第六发明的通信方法，在通信系统中，包括收发数据的通信单元的多个通信装置 经由通信线连接为环形或菊花链形，所述多个通信装置中的一个通信装置作为起点彼此收 发数据，所述通信系统的各通信装置通过通信单元将表示通信有效的有效通知发送到其他 通信装置，接收来自其他通信装置的有效通知，根据是否从所述其他通信装置接收到有效 通知，检测与所述其他通信装置之间的通信上的异常，所述通信方法的特征在于，在各通信 装置中，在检测到与其他通信装置的通信上的异常时，将表示检测到异常的异常信息与有 效通知一起发送到所述其他通信装置，通过从所述其他通信装置没有接收到有效通知，或 者通过从所述其他通信装置接收到异常信息，检测到与其他通信装置的通信上的异常时， 停止与所述其他通信装置的通信的一部分或全部，在检测到与其他通信装置的通信上的异 常时，发送用于变更与其他通信装置之间的通信路径的信息。在第一发明、第五发明和第六发明中，通信装置通过无法接收应该从其他通信装 置发送的有效通知而检测到与所述其他通信装置之间的通信上的异常时，将表示检测到异 常的异常信息与表示本身的通信有效的有效通知一起发送到所述其他通信装置。由此，通 信装置在本身的通信单元的一部分发生障碍时等，根据从其他通信装置与有效通知一起发 送的异常信息，能够检测出上述障碍。例如，在本身的发送单元发生障碍时，有效通知不发 送到其他通信装置，因此由其他通信装置检测出异常，并且从其他通信装置发送异常信息 并接收该信息，从而能够检测出异常。或者，在本身的接收单元发生障碍时，不能接收来自 其他通信装置的有效通知，因此能够检测出异常，将异常信息与有效通知一起发送到该接 收单元的连接目标的其他通信装置，因此连接目标的其他通信装置也能够检测出异常。而且通信装置在检测到异常时，停止与检测到异常一侧的其他通信装置的通信的 一部分或全部，随此向其他通信装置发送变更信息，以变更与其他通信装置的通信路径。由 此，检测到异常的通信装置之间的通信的一部分或全部停止，从而能够避免给整个通信系 统带来影响，并且其他通信装置共有用于变更通信路径的信息，因此各通信装置能够除了 通信停止一部分或全部的通信装置之间外重新确定通信路径。在第二发明中，串联连接的各通信装置分别具有多个连接单元，分别与其他通信 装置收发数据，将各通信装置作为连接目标的连接单元区分为上游或下游中的任一方，在 各通信装置之间，从作为起点的特定的通信装置区分上下游，向从上游到下游或从下游到 上游的预定方向发送数据。在串联连接通信装置的通信系统中，将最上游的通信装置等特 定的通信装置作为起点进行通信。在与上游的通信装置之间的通信中检测到异常时，成为 最上游的本身发送候选通知，以成为作为起点的特定的通信装置。由此，其他通信装置也能 够识别出，在除了检测到异常而通信停止一部分或全部的通信装置之间时成为最上游的通 信装置接下来成为起点，通过各通信装置重新确定通信路径，因此能够修复通信系统。在第三发明中，在第二发明的基础上，在检测到异常的通信装置之间，在与下游的 通信装置之间的通信上检测到异常时，通信装置识别出成为最下游，返送来自作为起点的 最上游的通信装置的候选通知的响应。由发送候选通知的通信装置接收来自最下游的响 应，由此能够确定通信路径，从而能够实现高效地修复通信系统。
另外，在第二发明和第三发明中上游和下游也可以是相反的结构，也可以构成为， 在下游的通信装置之间检测到异常时，通信装置发送候选通知，以使最下游的本身成为作 为起点的特定的通信装置，最上游的通信装置发送对候选通知的响应。在第四发明中，各通信装置，将处于能够通过本身的通信单元将有效通知发送到 其他通信装置但不能接收有效通知的状况，或者处于不能从其他通信装置接收有效通知的 状况等状况，在能够识别的范围内作为表示通信状况的信息发送到其他通信装置。由此，在 接收到表示通信状况的信息的其他通信装置之间，能够实现与仅能够进行从上游到下游的 通信的状况、或者仅能够进行从下游到上游的通信的状况等通信状况对应的通信。在检测 到异常时，不仅采取分离这样的对策，而且利用部分有效的通信等，能够灵活地根据状况实 现通信系统的修复。发明效果在本发明中，在承担通信装置的数据收发的通信单元的一部分发生障碍时，本身 或其他通信装置能够检测到该障碍，因此通信装置本身从其他通信装置继续接收有效通知 而无法检测到异常时，也能够通过异常信息识别出其他通信装置检测到的异常。在停止检 测到异常的通信装置之间以避免对整个系统带来影响后，检测到异常的通信装置将信息发 送到其他通信装置，以重新确定通信路径，各通信装置除了通信停止一部分或全部的通信 装置之间的通信外能够自动修复作为通信系统的功能。


图1是表示本实施方式的车载通信系统的结构的结构图。图2是表示本实施方式的车载通信系统的中继装置的内部结构的框图。图3是表示从本实施方式的中继装置发送保持有效消息的步骤的一个例子的流 程图。图4是表示本实施方式的中继装置的控制部在检测到异常时进行的处理步骤的 一个例子的流程图。图5是表示通过本实施方式的中继装置的处理重新确定通信路径的过程的具体 例子的说明图。图6是表示通过本实施方式的中继装置的处理重新确定通信路径的过程的具体 例子的说明图。图7是表示通过本实施方式的中继装置的处理重新确定通信路径的过程的具体 例子的说明图。图8是表示通过本实施方式的中继装置的处理重新确定通信路径的过程的具体 例子的说明图。图9是表示通过本实施方式的中继装置的处理重新确定通信路径的过程的具体 例子的说明图。标号说明3a、3b、3c、3d中继装置(通信部)30a、30b、30c、30d 控制部35a、35b、35c、35d干线通信部(通信单元)
36a,36b,36c,36d第一通信部(连接单元)361a、361b、361c、361d 第一发送部362a、362b、362c、362d 第一接收部37a、37b、37c、37d第二通信部(连接单元)371a、371b、371c、371d 第二发送部372a、372b、372c、372d 第二接收部4a、4b、4c、4d 通信线(干线)
具体实施例方式以下，根据表示本发明的实施方式的附图详细说明本发明。另外，在以下实施方式 中，在连接有多个ECU (Electronic Control Unit)，包括中继ECU之间的数据收发的中继装 置的车载通信系统中，以中继装置适用本发明的通信装置的情况为例进行说明。图1是表示本实施方式的车载通信系统的结构的结构图。车载通信系统是收发数 据的通信装置，包括EOT 1、1、…；按组分别连接E⑶1、1、…的通信线2、2、…；分别连接 有通信线2、2、…并中继各ECU1、1、…之间的数据收发的中继装置3a、3b、3c、3d;及连接 中继装置3a、3b、3c、3d的通信线4a、4b、4c、4d。本实施方式的车载通信系统构成干线型的车载网络，经由通过干线即通信线4a、 4b、4c、4d连接的中继装置3a、3b、3c、3d连接ECU1、1、…。以下，为了说明清楚，将通信线 2、2、…称为支线2、2、…，将通信线4a、4b、4c、4d称为干线4a、4b、4c、4d。EOT 1、1、…分别以总线形式连接于支线2、2、…。这是因为，本实施方式的EOT 1、1、…根据CAN (Controller Area Network 控制器局域网络)的协议收发数据。但是连 接方式不限于此，也可以采用星形，菊花链形等任何连接方式。中继装置3a、3b、3c、3d经由干线4a、4b、4c、4d串联连接。中继装置3a和中继装 置3b之间经由干线4a连接，中继装置3b和中继装置3c之间经由干线4b连接，中继装置 3c和中继装置3d之间经由干线4c连接。另外，本实施方式中，采用中继装置3d和中继装 置3a之间经由干线4d连接的冗于(Redundant)化结构，以能够在干线4a、4b、4c的任一个 通信发生障碍时使用。在如此连接各装置的车载通信系统中，EOT 1、1、…是能够进行包括测定值、计算 值、控制值等各种物理量的数值信息的数据的发送，或能够通过微型计算机控制发动机、制 动器等的装置。例如，经由支线2连接于中继装置3a的EOT 1作为ABS(AntiloCk Brake System:防抱死制动系统)起作用，与检测车轮的旋转速度(车轮速)的未图示的传感器连 接。该ECU 1根据车辆制动时经由传感器检测的车轮速控制制动器，并且经由通信线2将 车轮速的测定值作为数据发送到中继装置3a。另外，从EOT 1、1、…发送的数据由识别车轮速、温度、角度等数据的属性的属性 ID (Identification Data 识别数据)和各具体的数值信息(属性值)的对构成。例如，表 示车轮速的数据由分配给车轮速的属性ID和属性值的对构成。另外，数值信息还包括将用 于切换0N/0FF(接通/断开)、上/中/下等的控制值以数值信息表示的信息(0N :1、OFF 0、上1、中0、下-l)。并且，ECU 1、1、…和中继装置3a、3b、3c、3d之间的数据收发通过 汇集多个数据的“消息”的收发来进行。车载装置1、1、…在发送数据时将由本身的动作获得的数据组作为消息发送。支线2、2、…利用基于CAN的协议的通信线。EOT 1、1、…分别根据CAN协议经 由支线2、2、…收发消息。另外，EOT 1、1、…在根据CAN协议收发消息时，消息包括按多 个数据的组合分别规定的消息ID，即“CAN ID”，汇集发送对应于组合的属性值组。另外， 支线2、2、…不限于此，也可以基于LIN(Local Interconnect Network 本地互联网络)， FlexRay (注册商标)等协议收发信息。支线2、2、…也可以根据从各EOT 1、1、…收发的 数据种类，由彼此不同的协议的通信线构成。中继装置3a、3b、3c、3d分别包括作为数据库31a、31b、31c、31d使用的存储区域， 基本上，将从经由支线2、2、…分别连接的E⑶1、1、…发送的数据分别存储在数据库31a、 31b、31c、31d。并且，例如，中继装置3a将从ECU 1、1、…接收的数据发送到其他中继装置 3b、3c、3d，将从其他中继装置3b、3c、3d接收的数据存储在数据库31a。其他中继装置3b、 3c、3d也同样，将从其他中继装置3a、3b、3c、3d接收的数据存储在数据库31b、31c、31d。由 此，实现同步，以使数据库31a、31b、31c、31d为相同内容。中继装置3a、3b、3c、3d将从数据 库31a、31b、31c、31d读取的数据发送到ECU 1、1、…。由此，连接于不同支线2、2、…的 EOT 1、1、…分别能够使用相同的数据。图2是表示本实施方式的车载通信系统的中继装置3a、3b的内部结构的框图。中 继装置3a包括控制部30a，控制利用CPU (CentralProcessing Unit 中央处理单元)、 MPU(Micro Processing Unit 微处理单元)等的各构成部的动作；暂时存储部32a，利 用 DRAM(DynamicRandom Access Memory 云力态随机存储器)、SRAM (Static RandomAccess Memory 静态随机存储器)等易失性存储器；存储部33a，利用EPR0M (Erasable Programmable Read Only Memory 可擦可编程序只读存储器)、EEPR0M(Electrically EPR0M 电可擦可编程序只读存储器)、闪存等非易失性存储器；连接于支线2、2、…的支线 通信部34a ；和连接于干线4a、4d的干线通信部35a。中继装置3b、3c、3d的内部结构与中继装置3a的内部结构相同，因此使用对应的 标号省略详细说明。控制部30a构成为，从未图示的车辆的交流发电机、蓄电池等电力供给装置接受 电力供给而控制各构成部的动作。暂时存储部32a设有用于控制部30a存储数据的数据库31a的区域。另外，数据 库31a也可以被设在中继装置3a外部的存储装置内的区域，连接中继装置3a而能够读写。 暂时存储部32a除了数据库31a之外还暂时存储接收的数据(消息)。控制部33a存储用于实现控制部30a进行的后述处理的程序，控制部30a从存储 部33a读出该程序进行处理。支线通信部34a实现与经由2、2、…连接的EOT 1、1、…的数据收发。另外，中继 装置3a和EOT 1、1、…之间的数据收发如上所述通过消息的收发来进行。并且，支线通信 部34a具有多个端口，通过各端口能够同时收发消息。干线通信部35a实现与经由干线4a连接的中继装置3b的通信、和与经由干线4d 连接的中继装置3d的通信。中继装置3a、3b、3c、3d之间的通信是根据Ethernet (注册商 标)等协议经由能够双方向收发的电缆的干线4a、4b、4c、4d实现。干线通信部35a具有连 接有干线4d的第一通信部36a和连接有干线4a的第二通信部37a。具体说，第一通信部36a和第二通信部37a分别对应于通信端口。第一通信部36a具有第一发送部361a和第一 接收部362a，第二通信部37a具有第二发送部371a和第二接收部372a。控制部30a通过 干线通信部35a分别进行与中继装置3b和中继装置3d的通信。
另外，干线通信部35a，例如按照500微秒等一定周期，或按照从最近发送消息起 经过500微秒等的预定时间后等预定时序，分别从第一发送部361a和第二发送部371a发 送本身有效，即表示本身正常发挥发送作用的保持有效(Ke印Alive)消息。并且，干线通 信部35a在分别由第一接收部362a和第二接收部372a接收保持有效消息和其他消息时通 知给控制部10a。另外，作为保持有效消息的具体例子，是由2字节构成的消息，第一字节包括表示 保持有效消息的ID (例如OxFE)，第二字节包括表示是否检测到异常的异常信息(检测到异 常1，未检测到异常0)。另外，也可以附加第三字节，进一步包括表示检测到异常时的通 信的异常状况的信息。异常状况例如是表示仅发送异常、收发均异常、检测到异常的原因等 的信息。控制部30a，通过干线通信部35a在与其他中继装置3b、3d之间，例如按1毫秒等 的一定期间，按周期进行用于使数据库31a、31b、31c、31d的内容同步的同步消息的收发。 此时，中继装置3a、3b、3c、3d在初始时以如下通信路径进行通信。在作为冗于化结构连接 为环形的中继装置3a、3b、3c、3d中，停止经由干线4d的中继装置3a、3d之间的通信，按照 中继装置3a为主机、中继装置3a为始端，中继装置3d为终端的中继装置3a、3b、3c、3d的 顺序的通信路径进行通信。具体说，在从作为主机的中继装置3a发送的同步消息经由中继 装置3b、3c由中继装置3d接收，接收来自中继装置3a、3b、3c的全部同步消息的终端的中 继装置3d反馈表示接收了全部同步消息的响应，该响应按照中继装置3c、3b的顺序中继， 由作为主机的中继装置3a接收时完成同步。因此，作为主机的中继装置3a的干线通信部35a的第一通信部36a的通信在初始 时停止。同样，终端的中继装置3d的干线通信部35d的第一通信部36d的通信在初始时停止。对如此构成的车载通信系统的中继装置3a、3b、3c、3d之间，进行用于使数据库 31a、31b、31c、31d的内容同步的通信处理期间，由中继装置3a、3b、3c、3d进行的保持有效 消息的发送处理、检测异常的处理和检测到异常时的修复处理进行说明。图3是表示从本实施方式的中继装置3a发送保持有效消息的步骤的一个例子的 流程图。其他中继装置3b、3c、3d的处理步骤与中继装置3a的处理步骤相同，因此省略详 细说明。中继装置3a中，干线通信部35a判断是否来到从第二发送部371a发送保持有效 消息的发送时序(步骤Sll)，如果判断为没来到发送时序(Sll 否(N0))，将处理返回到步 骤S11，待机到发送时序来到。如果判断为来到发送时序(Sll 是(YES))，干线通信部35a 判断是否由连接于保持有效消息的发送目标的中继装置3b的第二通信部37a检测异常 (步骤S12)。此时，由后述的处理(参照图4)检测异常，如果检测到异常，写入存储器或寄 存器，以使第二通信部37a能够识别到。如果干线通信部35a判断为第二通信部37a没有检测异常(S12 否)，发送包括表 示没有检测异常的异常信息的保持有效消息(步骤S13)，将处理返回到步骤S11。如果干线通信部35a判断为第二通信部37a检测异常(S12 是)，发送包括表示与中继装置3b之 间的通信中检测异常的异常信息的保持有效消息(步骤S14)，将处理返回到步骤S11，然后 待机到发送时序来到。此后，从步骤S11到步骤S14的处理反复进行到通过第二通信部37a 进行的通信停止为止。在上述的处理步骤中，中继装置3a的第一通信部36a的通信在初始时停止，因此 省略了说明。但是如果中继装置3a经由第一通信部36a与中继装置3d进行通信，第一通 信部36a、第一发送部361a也进行上述处理步骤中的从第二通信部37a、第二发送部371a 发送保持有效消息的动作。另外，在初始时，中继装置3b的干线通信部35b中，由第一发送部361b和第二发 送部371b两者与图3的流程图所示的处理同样地进行保持有效消息的发送，而中继装置3c 的干线通信部35c中，由第一发送部361c和第二发送部371c两者与图3的流程图所示的 处理同样地进行保持有效消息的发送。中继装置3d的干线通信部35d中，仅由第一发送部 361d进行与图3的流程图所示的处理相同的保持有效消息的发送。其次，说明检测异常的处理和检测到异常时的修复处理。图4是表示本实施方式 的中继装置3a的控制部30a在检测到异常时进行的处理步骤例子的流程图。其他中继装 置3b、3c、3d的处理步骤与中继装置3a的处理步骤相同，因此省略详细说明。控制部30a判断是否由第一接收部362a或第二接收部372a接收到保持有效消息 (步骤S21)。详细说，控制部30a判断是否接收到从第一接收部362a或第二接收部372a 接收保持有效消息而产生的通知。另外，在初始时，中继装置3a中停止第一通信部36a的 通信，因此只要判断是否由第二接收部372a接收保持有效消息即可。如果控制部30a判断为没有接收保持有效消息(S21 否)，判断接收最近的保持有 效消息或其他消息后是否经过了例如1毫秒等预定时间以上(步骤S22)。如果控制部30a 判断为没有经过预定时间以上(S22 否)，将处理返回到步骤S21，待机到接收保持有效消 肩、o如果控制部30a在步骤22判断为经过了预定时间以上(S22 是)，识别为在与接 收侧的中继装置3b或中继装置3d之间的通信上检测到异常(步骤S23)，由与检测到异常 的接收侧对应的通信部发送包括表示检测到异常的异常信息的保持有效消息(步骤S24)。 在步骤S24，如果控制部30a识别为由第二接收部372a侧检测到异常，作为异常状况，可以 使保持有效消息包括将不能从第二接收部372a侧、即中继装置3b接收保持有效消息作为 异常检测原因的信息。也可以包括表示从中继装置3b到中继装置3a的通信中发生障碍的 信息作为异常状况。另外，控制部30a为了按照由检测到异常的接收侧所对应的通信部发 送保持有效消息的发送时序发送包括异常信息的保持有效消息，可以写入存储器或寄存器 以使第一发送部361a或第二发送部371a能够识别到异常检测，而省略步骤S24。如果控制部30a在步骤21判断为接收了保持有效消息(S21 是)，判断包含在保 持有效消息的异常信息是否表示检测到异常(步骤S25)。如果控制部30a判断为包含在保 持有效消息的异常信息没有表示检测到异常(S25 否)，将处理返回到步骤S21，待机到重 新接收保持有效消息。如果控制部30a在步骤25判断为接收的保持有效消息所包括的异常信息表示检 测到异常(S25 是)，识别出接收侧的中继装置3b或中继装置3d之间的通信中检测到异常
11(步骤S26)。如果控制部30a在步骤S26识别出检测到异常，以及在步骤S23识别出通信中检 测到异常，在步骤24发送了包含异常信息的保持有效消息的情况下，停止检测到异常的接 收侧所对应的通信部的第一通信部36a或第二通信部37a (步骤S27)。然后，控制部30a判 断停止的第一通信部36a或第二通信部37a是否为上游侧(步骤S28)。如果控制部30a判断为停止的第一通信部36a或第二通信部37a不是上游侧 (S28 否)，则识别出本身应该成为最下游的终端，终止处理。另外，如后文所述，如果主机 候选通知由其他中继装置3b、3c、3d的任一个发送，则识别出应该成为终端的中继装置3a 的控制部30a向上游反馈与主机候选通知对应的响应。如果控制部30a判断为停止的第一通信部36a或第二通信部37a是上游侧(S28 是)，则本身成为最上游的主机，因此从下游侧的通信部向下游发送主机候选通知(步骤 S29)，终止处理。其次，举具体例子对图3和图4的流程图所示的处理进行说明。图5至图9是表 示通过本实施方式的中继装置3a、3b、3c、3d的处理重新确定通信路径的过程的具体例子 的说明图。图5表示在初始时设定的通信路径，表示中继装置3a、3b、3c、3d都没有检测到异 常而正常进行通信的状态。图5中用粗线表示有效的通信路径。如图5所示，在由冗于化 结构连接为环形的中继装置3a、3b、3c、3d中，中继装置3a在初始时是主机，按照中继装置 3a、3b、3c、3d的顺序的通信路径进行通信。中继装置3a，从经由中继装置3b和干线4b连接的第二通信部37a的第二发送部 371a继续发送保持有效消息，经由中继装置3d和干线4d连接的第一通信部36a在初始时 停止。中继装置3b，从中继装置3a侧的第一通信部36b的第一发送部361b、和中继装置3c 侧的第二通信部37b的第二发送部371b两者继续发送保持有效消息。同样，中继装置3c， 从中继装置3b侧的第一通信部36c的第一发送部361c、和中继装置3d侧的第二通信部37c 的第二发送部371c两者继续发送保持有效消息。终端的中继装置3d，从中继装置3c侧的 第一通信部36d的第一发送部361d继续发送保持有效消息，第二通信部37d在初始时停 止。并且，中继装置3a由第二通信部37a的第二接收部372a接收从中继装置3b发送 的保持有效消息。中继装置3b由第一通信部36b的第一接收部362b接收从中继装置3a 发送的保持有效消息，由第二通信部37b的第二接收部372b接收从中继装置3c发送的保 持有效消息。中继装置3c由第一通信部36c的第一接收部362c接收从中继装置3b发送 的保持有效消息，由第二通信部37c的第二接收部372c接收从中继装置3d发送的保持有 效消息。中继装置3d由第一通信部36d的第一接收部362d接收从中继装置3c发送的保 持有效消息。在各中继装置3a、3b、3c、3d由各自的接收部接收保持有效消息时通信正常， 定期使数据库31a、31b、31c、31d的内容同步。图6表示在中继装置3a和中继装置3b之间的通信发生障碍的例子。图6中假设 为中继装置3b的第一通信部36b的第一发送部361b发生故障，仅不能进行发送。也可以 假设为干线4a中的中继装置3b的第一发送部361b和中继装置3a的第二接收部372a之 间的线被切断，仅不能进行从中继装置3b到中继装置3a的数据发送。
在这种情况下，中继装置3b不能由第一发送部361b发送保持有效消息，而能够由 第一通信部36b的第一接收部362b接收来自中继装置3a的保持有效消息，因此不检测与 中继装置3a的通信。对此，中继装置3a判断为不能由第二接收部372a接收保持有效消息 并经过了预定时间以上(图4，S22:是)，在中继装置3b侧检测异常(图4，S22)。此时，由 于停止的第二通信部37a是下游侧(图4，S28 否)，因此中继装置3a识别出通信路径变 更，本身应该成为终端。中继装置3a由于在初始时是最上游因而停止第一通信部36a，但通 过识别出本身应该成为终端，使第一通信部36a的通信为有效，待机到接收到后述的主机 候选通知。其他中继装置3c、3d继续接收保持有效消息。图7表示中继装置3a在经由与中继装置3b之间的干线4a的通信上检测到异常 后的处理的例子。如图7所示，中继装置3a，通过在与中继装置3b之间的通信上检测到异 常，从第二通信部37a的第二发送部371a发送包括表示检测到异常的异常信息的保持有效 消息。中继装置3b由第一接收部362b继续接收来自中继装置3a的保持有效消息。因此， 接收从中继装置3a发送的包括异常信息的保持有效消息(图3，S21 是)，判断为异常信息 表示检测到了异常(图4，S25 是)，在中继装置3a侧的通信检测异常(图4，S26)。并且，中继装置3b停止第一通信部36b的通信(图4，S27)，由于第一通信部36b 为上游侧(图4，S28 是)，从第二通信部37b的第二发送部371b将主机候选通知发送到中 继装置3c，以使本身成为主机即通信路径上的最上游。图8表示从中继装置3b发送的主机候选通知被中继并响应的处理的例子。如图 8所示，如果中继装置3c接收从中继装置3b发送的主机候选通知，在识别出应该变更通信 路径后，下游侧的第二通信部37c已经有效并在通信上没有检测到任何异常，因此从第二 通信部37c的第二发送部371c发送，以向下游侧的中继装置3d中继。如果中继装置3d从 中继装置3c接收到被中继的主机候选通知，识别出应该变更通信路径。中继装置3d由于 没有识别为本身应成为终端，因此使停止通信的下游侧的第二通信部37d的通信为有效， 由第二通信部37d的第二发送部371d中继主机候选通知。使第一通信部36a的通信为有 效，待机到接收到后述的主机候选通知的中继装置3a从第一通信部36a的第一接收部362a 接收由中继装置3d中继的主机候选通知。中继装置3a通过下游侧的第二通信部37a检测 到异常而识别出应该成为终端，因此由第一通信部37a的第一发送部371a返送对主机候选 通知的响应即主机候选ACK。主机候选ACK由中继装置3d接收并向中继装置3c中继，从中 继装置3c还向中继装置3b中继。中继装置3b由第二通信部37b的第二接收部372b接收 主机候选ACK，此后，识别出本身是主机而继续进行处理。图9表示重新确定后的通信路径的例子。如上所述，在检测到中继装置3a和中继 装置3b之间的通信上的异常后，通过从中继装置3a接收包含异常信息的保持有效消息，中 继装置3b发送主机候选通知，对此，中继装置3a返送主机候选ACK，从而重新确定路径。重 新确定后的通信路径如图9中的虚线所示，干线4a的中继装置3a和中继装置3b之间的通 信被无效化而停止。而如图9中的粗线所示，中继装置3b成为主机，按照中继装置3b为始 端、中继装置3a为终端的中继装置3b、3c、3d、3a的顺序的通信路径进行通信。各中继装置 3a、3b、3c、3d发送保持有效消息，此后如果发生障碍仍检测异常。如图5至图9所示，通过使保持有效消息包含异常信息，在能够继续进行接收而仅 发送发生障碍的情况下，即使不能根据可否接收保持有效消息而检测异常，也能够识别出其他中继装置3a检测的异常。使检测到该异常的通信停止，随此能够进行处理，以重新确 定通信路径。由此，能够修复中继装置3a、3b、3c、3d之间的通信。另外，发送候选通知，以 检测到异常的中继装置3b变更通信路径，从而其他通信装置能够识别出变更通信路径，能 够修复部分无效的第二通信部37d等，变更通信路径。另外，在串联连接的中继装置3a、3b、3c、3d之间的通信路径上，在上游侧检测到 异常的中继装置3b发送主机候选通知以便本身成为主机，在下游侧检测到异常的中继装 置3a识别出本身应该成为终端而接收主机候选通知时发送响应，从而使重新确定通信路 径为止的处理变得高效。另外，本发明在初始时，即使采用按照中继装置3a、3b、3C、3d、3a、3b、…的顺序在 环形的通信路径上进行数据收发的结构，在一部分中继装置3a、3b之间的通信上发生障碍 时，能够将始端作为中继装置3b，将终端作为中继装置3a，如菊花链形的通信，可以变更为 按照中继装置3a、3b、3c、3d、3c、3b、…的顺序收发数据。这样，根据本发明，通过环形或菊花链形的连接方式，能够减少通信线的数量，实 现车载通信系统的轻便化，并且对于因以串联连接的方式进行通信而导致一部分通信发生 障碍时系统整体不能发挥作用的问题，能够自动且有效地修复。另外，在图5至图9所示的具体例子中，中继装置3a能够识别出向中继装置3b的 发送信息没有异常而能够进行，同样，中继装置3b能够识别出虽然不能向中继装置3a的发 送信息但接收能够正常进行。此时，通过使保持有效消息的第三字节中包含表示异常的原 因等的异常状况的信息，中继装置3b能够进一步识别出异常的内容，进行适当的处理。在 这种情况下，中继装置3a、3b也可以分别不停止第二通信部37a和第一通信部36b，作为例 外的通信路径使用。关于能够判断为应该迅速达到中继装置3a的数据，中继装置3a可例 外地从第二通信部37a经由干线4a向中继装置3a发送。另外，在本实施方式的车载通信系统中表示将四个中继装置3a、3b、3c、3d之间连 接为菊花链形的情况的例子。但本发明不限于此。中继装置的数量也不限于四个，也可以 是^~ 个、二个、五个等o另外，所公开的实施方式的所有方面均仅是示例，不是限制性的。本发明的范围并 不是上述说明的内容，而是由权利要求书确定，并包括与权利要求同等意思和范围内的所
有变更。
权利要求
一种通信装置，包括与其他通信装置收发数据的通信单元，还包括通过该通信单元将表示通信有效的有效通知发送到其他通信装置的单元；和接收来自其他通信装置的有效通知的单元，所述通信装置根据是否从其他通信装置接收到有效通知来检测与所述其他通信装置之间通信的异常，所述通信装置的特征在于，所述通信装置还包括在检测到与其他通信装置的通信异常时，将表示检测到异常的异常信息与有效通知一起发送到所述其他通信装置的单元；通过从所述其他通信装置没有接收到有效通知或者从所述其他通信装置接收到异常信息而检测到与所述其他通信装置的通信异常时，停止与所述其他通信装置的通信的一部分或全部的单元；以及在检测到与所述其他通信装置的通信异常时，发送用于变更与其他通信装置之间的通信路径的信息的变更信息发送单元。
2.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，所述通信单元包括被区分为通信路径上的上游或下游中的任一方的多个连接单元，分 别与其他通信装置收发数据，在检测到与上游侧的通信装置的通信异常时、或者在经由上游的连接单元与有效通知 一起接收的异常信息表示检测到异常时，所述变更信息发送单元经由下游的连接单元将候 选通知发送到其他通信装置，以使所述通信装置本身成为作为通信路径上的起点的特定的 通f曰装直o
3.根据权利要求2所述的通信装置，其特征在于，在检测到与下游侧的通信装置的通信异常时、或者在经由下游的连接单元与有效通 知一起接收的异常信息表示检测到异常时，所述变更信息发送单元经由上游的连接单元将 对所述候选通知的响应发送到其他通信装置，以使所述通信装置本身成为通信路径上的终点o
4.根据权利要求1至3中任一项所述的通信装置，其特征在于，所述通信装置还包括通过所述通信单元与有效通知一起发送表示通信状态的信息的 单元。
5.一种通信系统，包括收发数据的通信单元的多个通信装置经由通信线连接为环形或 菊花链形，所述多个通信装置中的一个通信装置作为起点彼此收发数据，所述多个通信单 元分别包括通过通信单元将表示通信有效的有效通知发送到其他通信装置的单元；和接 收来自其他通信装置的有效通知的单元，所述通信装置根据是否从所述其他通信装置接收 到有效通知来检测与所述其他通信装置之间通信的异常，所述通信系统的特征在于，各通信装置包括在检测到与其他通信装置的通信异常时，将表示检测到异常的异常 信息与有效通知一起发送到所述其他通信装置的单元；和通过从所述其他通信装置没有接收到有效通知或者从所述其他通信装置接收到异常 信息而检测到与所述其他通信装置的通信异常时，发送用于变更与其他通信装置之间的通 信路径的信息的变更信息发送单元，在各通信装置之间的任何通信中检测到异常时，重新确定作为起点的通信装置和通信 路径。
6. 一种通信方法，在通信系统中，包括收发数据的通信单元的多个通信装置经由通信 线连接为环形或菊花链形，所述多个通信装置中的一个通信装置作为起点彼此收发数据， 所述通信系统的各通信装置通过通信单元将表示通信有效的有效通知发送到其他通信装 置，接收来自其他通信装置的有效通知，根据是否从所述其他通信装置接收到有效通知来 检测与所述其他通信装置之间通信的异常，所述通信方法的特征在于， 在各通信装置中，在检测到与其他通信装置的通信异常时，将表示检测到异常的异常信息与有效通知一 起发送到所述其他通信装置，通过从所述其他通信装置没有接收到有效通知或者从所述其他通信装置接收到异常 信息而检测到与其他通信装置的通信异常时，停止与所述其他通信装置的通信的一部分或 全部，在检测到与其他通信装置的通信异常时，发送用于变更与其他通信装置之间的通信路 径的信息。
全文摘要
提供一种通信装置、通信系统及通信方法，在串联连接的通信装置之间发生障碍时，通过各通信装置的处理能够自动修复作为通信系统的功能。在按照中继装置(3a)、中继装置(3b)、中继装置(3c)、中继装置(3d)的顺序确定上下游进行通信时，发送表示各自有效地进行通信的保持有效消息。在通过没能从中继装置(3b)接收到保持有效消息而检测到异常时，中继装置(3a)在保持有效消息中包含表示检测到异常的异常信息并发送。中继装置(3b)通过接收包含异常信息的保持有效消息而在上游侧检测出异常，变更通信路径，向下游的中继装置(3c)发送主机候选通知，以使本身成为主机。
文档编号H04B3/36GK101878618SQ20098010117
公开日2010年11月3日 申请日期2009年10月13日 优先权日2008年10月15日
发明者仓地亮, 宫下之宏, 高田广章 申请人:国立大学法人名古屋大学;株式会社自动网络技术研究所;住友电装株式会社;住友电气工业株式会社