JP6160382B2 - 車載装置、車載通信システム - Google Patents

Description

本発明は、外部機器との接続部を備えた車載装置が、接続部に接続された外部機器との間でデータを送受信する技術に関する。

従来、目的地までの経路案内を行うナビゲーション機能や、映像や音楽を再生するためのオーディオ機能等を備えた車載装置が知られている。また、この種の車載装置には、外部機器との接続インタフェースとしてＵＳＢ（Universal Serial Bus）インタフェースを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−３１６７１１号公報

このようなＵＳＢインタフェースを介して接続される外部機器は、通常、通信の可否を示す信号によって、車載装置が通信可能な状態にあることが確認されると、バスを介したデータの送受信を開始する。

ところで、車載機器を構成するマイクロコンピュータは、電源投入後の起動時に、出力端子の信号レベルが不定状態となる場合がある。その影響を受けて、通信可否信号が通信可能な状態が確認を表す信号レベルになる前に、データを送受信する端子の信号レベルが変化すると、外部機器は通信エラーと判断して、ＵＳＢインタフェースを介した通信をロックし、通信不能な状態になってしまうという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するために、外部機器が接続されている場合の動作の信頼性を向上させることを目的とする。

本発明の車載装置は、接続部と、制御ブロックと、バススイッチとを備える。
接続部は、車両に搭載する外部機器を接続するためのものであり、通信データを送受信するためのデータ端子、および通信の可否を示す通信可否信号を出力するための制御端子を少なくとも有する。制御ブロックは、接続部に接続された外部機器との間でデータ通信を行う。バススイッチは、車載装置の起動後に制御ブロックの出力が安定すると信号レベルが変化する信号を許可信号として、この許可信号に従って、制御ブロックからデータ端子に至る伝送経路を非導通状態から導通状態に変化させる。

このような構成によれば、制御ブロックが起動して通信可否信号が通信可能であることを示す信号レベルに変化する前に、制御ブロックの出力が変化したとしても、データ端子はバススイッチによって制御ブロックとは切り離されている（非導通状態となっている）ため、その影響がデータ端子を介して外部に伝達されることを防止することができる。その結果、制御ブロックの出力が不定状態となることを原因とする通信エラーが、外部機器において検出されることを抑制することができ、外部機器が接続されている場合の動作の信頼性を向上させることができる。

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。

また、本発明は、前述した車載装置の他、車載装置を構成要素とする車載通信システム、として実現することができる。

車載通信システムの全体構成を示すブロック図である。 ナビ制御部の動作を説明するタイミング図である。 ナビ制御部の変形例を示すブロック図である。

以下、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に示す車載通信システム１は、ＵＳＢインタフェース２１を備えた車載装置２と、ＵＳＢインタフェース２１に接続して使用される外部機器３とを備える。

ＵＳＢインタフェース２１は、通信データＵＳＢ＋，ＵＳＢ−を入出力するための一対のデータ端子Ｔｄ，Ｔｄ、およびＵＳＢインタフェース２１を介した通信の可否を示す通信可否信号ＵＳＢ＿ＯＮを出力するための制御端子Ｔｃを少なくとも備えている。なお、通信可否信号ＵＳＢ＿ＯＮは、通信不可を表す信号レベルをオフ（本実施形態ではロウレベル）、通信可能を表す信号レベルをオン（本実施形態ではハイレベル）と呼ぶものとする。

車載装置２および外部機器３は、いずれも車載バッテリ（図示せず）を電源として、ＡＣＣ（アクセサリ）信号がオフからオンに切り替わると起動し、ＡＣＣ信号がオンである間動作する。ＵＳＢインタフェース２１を介した通信には、所定のシリアル通信プロトコル（以下「ＵＳＢプロトコル」という）が使用される。

以下では、車載装置２および外部機器３の構成のうち、本発明に関わる電源系および通信系の構成について説明する。
［外部機器］
外部機器３は、電源回路３１、通信モジュール３２、ＣＡＮマイコン３３を備えている。

電源回路３１は、車載バッテリからの給電（＋Ｂ）を受けて動作し、外部機器３の各部に所定電圧での給電を行う。
通信モジュール３２は、ＵＳＢインタフェース２１を介してＵＳＢプロトコルに従うデータを送受信すると共に、ＵＳＢプロトコルおよびＣＡＮプロトコル間のプロトコル変換を実行する。

ＣＡＮマイコン３３は、周知のマイクロコンピュータからなり、通信モジュール３２を介して車載装置２との間でＣＡＮプロトコルに従った通信を行うと共に、車載装置２との通信を利用して外部機器３に割り当てられた各種機能を実現する。なお、ＣＡＮマイコン３３は、通信可否信号ＵＳＢ＿ＯＮがオンである時に通信モジュールを介して通信を実行する。但し、通信可否信号ＵＳＢ＿ＯＮがオフである時に通信モジュール３２が通信データＵＳＢ＋，ＵＳＢ−の信号レベルの変化を検出した場合、これを通信エラーと判断して通信機能をロック（禁止）するように構成されている。つまり、通信機能がロックされた後に、通信可否信号ＵＳＢ＿ＯＮがオンに変化しても通信不能な状態が維持されることになる。

［車載装置］
車載装置２は、車両に搭載された各種オーディオ機器を利用して聴覚的、視覚的な各種情報を提供する機能を実現するオーディオ制御部１０と、オーディオ制御部１０等を利用して目的地までの経路設定や経路案内等を行う周知のナビゲーション機能を実現するナビ制御部２０とを備えている。

オーディオ制御部１０は、オーディオ電源回路１１、オーディオマイコン１２を備えており、いずれも車載バッテリからの給電を受けて動作する。オーディオ電源回路１１は、バッテリ電圧を所定電圧ＶＨ（例えば３．３Ｖ）に変換してナビ制御部２０への給電を行う。オーディオマイコン１２は、図示しない入力部からの指示に従って車両に搭載されたオーディオ機器を制御する。また、オーディオマイコン１２は、ＡＣＣ信号がオンするとナビ制御部２０を起動する起動指令Ｎａｖ＿ＯＮをオンすると共に、ＡＣＣ信号がオフするか、起動指令Ｎａｖ＿ＯＮがオンである時にナビ制御部２０からの停止要求Ｏｆｆ＿Ｒｅｑがオフからオンに変化すると、起動指令Ｎａｖ＿ＯＮをオフすることで、ナビ制御部２０の起動停止を制御する。

ナビ制御部２０は、上述したＵＳＢインタフェース２１、ナビ電源回路２２、起動制御部２３、ナビマイコン２４、バススイッチ２５を備えている。
ナビ電源回路２２は、オーディオ電源回路１１から給電（電圧ＶＨ）を受け、起動制御部２３からの起動許可信号ＥＮがオフからオンに切り替わると起動し、起動許可信号ＥＮがオンである間、所定電圧ＶＨを所定電圧ＶＬ（例えば１．２Ｖ）に変換してナビマイコン２４への給電を行う。

ナビマイコン２４は、周知のマイクロコンピュータからなり、ＣＰＵコア部２４１と、ＣＰＵコア部２４１に対する信号の入出力を行うインタフェース部２４２とによって構成されている。但し、ＣＰＵコア部２４１は、ナビ電源回路２２から給電を受けて動作し、インタフェース部２４２はオーディオ電源回路１１からの給電を受けて動作するように構成されている。また、ナビマイコン２４は、起動制御部２３が出力するリセット信号ＲＳによるリセットが解除されると動作を開始し、通信可否信号ＵＳＢ＿ＯＮをオフからオンに変化させた後、ＵＳＢインタフェース２１を介した通信、即ち通信データＵＳＢ＋，ＵＳＢ−の送受信を開始する。なお、ナビマイコン２４は、外部機器３の通信モジュール３２に相当する機能、ＣＡＮプロトコルに従った通信を実行する機能を少なくとも有している。

バススイッチ２５は、ナビマイコン２４からＵＳＢインタフェース２１のデータ端子Ｔｄ，Ｔｄに至る伝送経路の導通状態を、起動制御部２３からのリセット信号ＲＳに従って制御すると共に、ＵＳＢインタフェース２１に接続されるＵＳＢバス（ひいては外部機器３）とのインピーダンス整合がとれるように構成された周知のものである。但し、バススイッチ２５は、オーディオ電源回路１１からの給電を受けて動作し、リセット信号ＲＳがリセット状態を示す信号レベルである時に非導通状態となり、リセット信号ＲＳがリセット解除状態を示す信号レベルである時に導通状態となるように設定されている。

起動制御部２３は、車載バッテリからの給電を受けて動作し、起動指令Ｎａｖ＿ＯＮがオフからオンに変化すると、起動許可信号ＥＮをオンにしてナビ電源回路２２を起動する。その後、ナビ電源回路２２の出力（給電電圧ＶＬ）が安定するまでに要する所定の待機時間が経過すると、リセット信号ＲＳをリセット状態の信号レベルからリセット解除状態の信号レベルに変化させる。これにより、ナビマイコン２４が起動すると共に、バススイッチ２５が導通状態となる。

また、起動制御部２３は、起動指令Ｎａｖ＿ＯＮがオンからオフに変化すると、起動許可信号ＥＮをオフにしてナビ電源回路２２を停止すると共に、リセット信号ＲＳをリセット状態の信号レベルに変化させる。これにより、ナビマイコン２４がリセットされると共に、バススイッチ２５は非導通状態となる。

また、起動制御部２３は、起動指令Ｎａｖ＿ＯＮがオンである時に、ナビ制御部２０の状態が予め設定されたオフ条件を満たすと判断すると、起動許可信号ＥＮをオフ（停止要求Ｏｆｆ＿Ｒｅｑをオン）にすることで、ナビ電源回路２２を停止させると共に、オーディオマイコン１２に対して停止を要求する。

［動作］
このように構成された車載通信システムでは、図２に示すように、ＡＣＣ信号がオンに変化すると（時刻ｔ１）、オーディオ制御部１０では、オーディオ電源回路１１が給電（電圧ＶＨ）を開始する。その後、オーディオ電源回路１１の出力が安定してオーディオマイコン１２が起動し処理を開始することによって、オーディオ制御部１０からナビ制御部２０への起動指令Ｎａｖ＿ＯＮがオンに変化する（時刻ｔ２）。これを受けたナビ制御部２０は、起動許可信号ＥＮがオンに変化することで、ナビ電源回路２２が給電（電圧ＶＬ）を開始する。その後、ナビ電源回路２２の出力が安定するタイミングで、リセット信号ＲＳがリセット解除状態の信号レベルに変化する（時刻ｔ３）。これにより、バススイッチ２５が導通状態になると共に、ナビマイコン２４が起動して処理を開始することで、通信可否信号ＵＳＢ＿ＯＮがオンに変化する。以後、車載装置２は、ＵＳＢインタフェース２１に接続された外部機器３と通信可能な状態となる。

車載装置２と外部機器３との通信可能な状態にある時に、ＡＣＣ信号がオフに変化すると（時刻ｔ４）、オーディオ制御部１０では、オーディオ電源回路１１が給電を停止すると共に、ナビ制御部２０への起動指令Ｎａｖ＿ＯＮがオフに変化する。これを受けたナビ制御部２０では、起動許可信号ＥＮがオフ、リセット信号ＲＳがリセット状態の信号レベルに変化する。これにより、ナビ電源回路２２が給電を停止し、また、バススイッチ２５が遮断状態、ナビマイコン２４がリセット状態になる。

また、外部機器３と通信可能な状態にある時に、停止条件が成立すると（時刻ｔ５）、ナビ制御部２０では、起動許可信号ＥＮがオフ（停止要求Ｏｆｆ＿Ｒｅｑがオン）に変化し、ナビ電源回路２２の給電が停止する。停止要求Ｏｆｆ＿Ｒｅｑを受けたオーディオ制御部１０では、起動指令Ｎａｖ＿ＯＮをオフに変化させる。これを受けて、ナビ制御部２０では、リセット信号ＲＳがオフに変化し、バススイッチ２５が遮断状態、ナビマイコン２４がリセット状態になる。

［効果］
以上説明したように、車載装置２は、ナビマイコン２４の出力が安定するタイミングで信号レベルが変化するリセット信号ＲＳに従って、ナビマイコン２４からＵＳＢインタフェース２１のデータ端子Ｔｄ，Ｔｄに至る信号経路に設けたバススイッチ２５を、非導通状態から導通状態に変化させると共に、ＵＳＢインタフェース２１を介した通信の可否を示す通信可否信号ＵＳＢ＿ＯＮをオン（通信可能状態であることを示す信号レベル）に変化させている。

このため、車載装置２によれば、外部機器３において通信可否信号ＵＳＢ＿ＯＮがオンする前に、ナビマイコン２４の出力が不定状態となることを原因とする信号レベルの変化が、データ端子Ｔｄ，Ｔｄを介して外部機器３に伝達されてしまうことを防止することができる。

即ち、車載装置２では、ＣＰＵコア部２４１への給電がインタフェース部２４２への給電より遅れるというナビマイコン２４の構成上の理由から、オーディオ電源回路１１が起動（図２の時刻ｔ１参照）後、ナビ電源回路２２の出力が安定（図２の時刻ｔ３参照）するまでの間、ナビマイコン２４の出力が不定となる。この間、ナビマイコン２４の動作に関わらず通信データＵＳＢ＋，ＵＳＢ−の信号レベルが変化してしまう可能性がある。しかし、そのナビマイコンの出力が不定となる期間は、バススイッチ２５によりＵＳＢインタフェース２１に至る信号経路が遮断されているため、この信号レベルの変化が、ＵＳＢインタフェース２１を介して外部に伝達されてしまうことを防止することができる。

その結果、通信可否信号ＵＳＢ＿ＯＮがオンになる前に通信データＵＳＢ＋，ＵＳＢ−が変化して、外部機器３にて通信エラーが検出されてしまうことを抑制することができ、外部機器３が接続されている場合の動作の信頼性を向上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ことは言うまでもない。

（１）上記実施形態では、バススイッチ２５を制御する信号としてリセット信号ＲＳを使用しているが、例えば、図３に示すように、ナビマイコン２４が、通信可否信号ＵＳＢ＿ＯＮと同等のバス許可信号ＢＥを生成し、このバス許可信号ＢＥによってバススイッチ２５を制御してもよい。また、バス許可信号ＢＥの代わりに、通信可否信号ＵＳＢ＿ＯＮを使用してもよい。

（２）本発明の各構成要素は概念的なものであり、上記実施形態に限定されない。例えば、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したりしてもよい。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、置換等してもよい。

１…車載通信システム ２…車載装置 ３…外部機器 １０…オーディオ制御部 １１…オーディオ電源回路 １２…オーディオマイコン ２０…ナビ制御部 ２１…ＵＳＢインタフェース ２２…ナビ電源回路 ２３…起動制御部 ２４…ナビマイコン ２４１…ＣＰＵコア部 ２４２…インタフェース部 ２５…バススイッチ ３１…電源回路 ３２…通信モジュール ３３…ＣＡＮマイコン、

Claims (5)

1. 通信データ（ＵＳＢ＋，ＵＳＢ−）を入出力するためのデータ端子（Ｔｄ，Ｔｄ）、および通信の可否を示す通信可否信号（ＵＳＢ＿ＯＮ）を出力するための制御端子（Ｔｃ）を少なくとも有し、車両に搭載する外部機器（３）を接続する接続部（２１）と、
   該接続部に接続された外部機器との間でデータ通信を行う制御ブロック（２４）と、
   を備えた車載装置（２）において、
   当該車載装置の起動後に前記制御ブロックの出力が安定すると信号レベルが変化する信号を許可信号として、該許可信号に従って、前記制御ブロックから前記データ端子に至る伝送経路を非導通状態から導通状態に変化させるバススイッチ（２５）を設けたことを特徴とする車載装置。
2. 外部電源（１１）からの給電によって動作し、該外部電源とは異なる給電電圧での給電を行う内部電源（２２）と、
   当該車載装置に起動時に、前記制御ブロックをリセット状態に保持し、前記制御ブロックの起動をする起動指令（Ｎａｖ＿ＯＮ）が入力されると、前記内部電源を起動すると共に、該内部電源の出力電圧が安定するタイミングで前記制御ブロックのリセット状態を解除する起動制御部（２３）と、
   を備え、前記制御ブロックのリセット状態を制御するために前記起動制御部によって生成されるリセット信号（ＲＳ）または該リセット信号に同期して前記制御ブロックにて生成される信号（ＢＥ，ＵＳＢ＿ＯＮ）を前記許可信号として用いることを特徴とする請求項１に記載の車載装置。
3. 前記制御ブロックは、ＣＰＵコア部（２４１）とインタフェース部（２４２）とを備えたマイクロコンピュータからなり、前記インタフェース部は前記外部電源からの給電によって動作し、前記ＣＰＵコア部は前記内部電源からの給電によって動作することを特徴とする請求項２に記載の車載装置。
4. 前記接続部は、ＵＳＢインタフェースを構成するものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の車載装置。
5. 請求項１ないし請求項４に記載の車載装置と、
   前記接続部に接続される外部機器と、
   を備えた車載通信システムにおいて、
   前記外部機器は、前記通信可否信号が通信不可を表す信号レベルにある時に、前記通信データの信号レベルの変化を検出すると、エラーと判断して通信を禁止することを特徴とする車載通信システム。

Images