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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-02-18
(45)【発行日】2025-02-27
(54)【発明の名称】通信用半導体装置
(51)【国際特許分類】
H04L 69/14 20220101AFI20250219BHJP
H04L 12/28 20060101ALI20250219BHJP
【ＦＩ】
H04L69/14
H04L12/28 100A
H04L12/28 200Z
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2023552628
(86)(22)【出願日】2021-10-07
(86)【国際出願番号】 JP2021037154
(87)【国際公開番号】W WO2023058189
(87)【国際公開日】2023-04-13
【審査請求日】2024-03-22
(73)【特許権者】
【識別番号】509186579
【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000925
【氏名又は名称】弁理士法人信友国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】小池 貴大
(72)【発明者】
【氏名】増渕 巧
【審査官】宮島 郁美
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－０５０７７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１５２８１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１３９１８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－０１３３８９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｌ１２／００－１３／１８，４１／００－６９／４０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
信号入力に対して所定の動作を行い信号出力を行う第１の通信回路と、信号入力に対して所定の動作を行い信号出力を行う第２の通信回路と、
前記第１の通信回路及び前記第２の通信回路の一端に接続され、前記第１の通信回路及び前記第２の通信回路に対して信号の入力先と出力元を切り替える第１の切替機能部と、
前記第１の通信回路及び前記第２の通信回路の他端に接続され、前記第１の通信回路及び前記第２の通信回路に対して前記信号の入力先と出力元を切り替える第２の切替機能部と、
前記第１の通信回路及び前記第２の通信回路の各々に備えられた、前記第１の通信回路及び前記第２の通信回路の診断を行う診断回路と、
前記第１の通信回路及び前記第２の通信回路、並びに、前記第１の切替機能部及び前記第２の切替機能部と接続された制御回路と、を備え、
前記制御回路は、外部から入力された動作モードを表す冗長／非冗長モード切替信号と、各診断回路の診断結果とに基づいて、前記第１の切替機能部及び前記第２の切替機能部へ入力先及び出力元の切替指示を出す切替機能制御部、を有し、
前記第１の通信回路及び前記第２の通信回路は、トランスミッタとレシーバをそれぞれ有し、
前記第１の通信回路及び前記第２の通信回路の各診断回路は、前記トランスミッタに入力される情報と、前記レシーバから出力される情報とを比較することにより、前記第１の通信回路及び前記第２の通信回路の各々の診断を行う
通信用半導体装置。
【請求項2】
前記動作モードが冗長モードのとき、前記第１の通信回路及び前記第２の通信回路に入力される信号は、同一の信号である請求項１に記載の通信用半導体装置。
【請求項3】
前記制御回路は、前記動作モードが冗長モードであるとき、前記第１の通信回路及び前記第２の通信回路の入力情報と出力情報に基づき、前記第１の通信回路及び前記第２の通信回路を相互に比較し、比較結果を前記切替機能制御部に出力する相互診断回路、を備える
請求項１又は２に記載の通信用半導体装置。
【請求項4】
前記相互診断回路は、前記第１の通信回路の前記トランスミッタに入力される情報と前記第２の通信回路の前記レシーバから出力される情報を比較すると共に、前記第２の通信回路の前記トランスミッタに入力される情報と前記第１の通信回路の前記レシーバから出力される情報を比較することで、前記第１の通信回路及び前記第２の通信回路を相互に診断する請求項３に記載の通信用半導体装置。
【請求項5】
前記切替機能制御部は、前記相互診断回路の診断結果と、前記第１の通信回路及び前記第２の通信回路が備える各診断回路の診断結果とに基づいて、前記第１の切替機能部及び前記第２の切替機能部における信号の入力経路及び出力経路の切り替えを行う請求項４に記載の通信用半導体装置。
【請求項6】
前記動作モードが非冗長モードのとき、前記第１の通信回路及び前記第２の通信回路にそれぞれ異なる信号が入力され、かつ前記第１の通信回路及び前記第２の通信回路から前記異なる信号に対応した信号がそれぞれ出力されるように、前記切替機能制御部は、前記第１の切替機能部及び前記第２の切替機能部の入力経路及び出力経路を切り替える請求項５に記載の通信用半導体装置。
【請求項7】
前記第１の通信回路及び前記第２の通信回路の優先度の情報が前記切替機能制御部に格納されており、前記切替機能制御部は、前記第１の通信回路及び前記第２の通信回路のうち、優先度の高い通信回路が故障した際には、優先度の低い通信回路を用いて通信を継続できるように、前記第１の切替機能部及び前記第２の切替機能部の入力経路及び出力経路を切り替える
請求項６に記載の通信用半導体装置。
【請求項8】
前記第１の通信回路及び前記第２の通信回路の優先度が等しい場合、前記第１の通信回路又は前記第２の通信回路が故障した際は、故障した前記第１の通信回路又は前記第２の通信回路を使用した通信のみが中止される請求項７に記載の通信用半導体装置。
【請求項9】
前記切替機能制御部は、前記第１の通信回路及び前記第２の通信回路、前記第１の通信回路及び前記第２の通信回路の各診断回路、並びに、前記相互診断回路のいずれかの異常を検知した際には、当該通信用半導体装置の通信相手に異常を通知する請求項３に記載の通信用半導体装置。
【請求項10】
前記切替機能制御部は、前記第１の通信回路及び前記第２の通信回路の各診断回路で故障が検出されたときには、当該通信用半導体装置に電源を供給する電源回路に遮断要求を行う請求項９に記載の通信用半導体装置。
【請求項11】
前記第１の通信回路を構成する半導体素子を集積した第１の部品と、前記第２の通信回路を構成する半導体素子を集積した第２の部品と、前記第１の切替機能部、前記第２の切替機能部、及び前記制御回路の各々を構成する半導体素子を集積した第３の部品とは、互いにＳＯＩ基板上において二酸化ケイ素膜を介して分離されている請求項９に記載の通信用半導体装置。
【請求項12】
前記第１の通信回路を集積した第１の半導体チップと、前記第２の通信回路を集積した第２の半導体チップと、前記第１の切替機能部、前記第２の切替機能部、及び前記制御回路を集積した第３の半導体チップとが、同一のパッケージに封止されたＳＩＰ構造である請求項９に記載の通信用半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、冗長モードと非冗長モードを切替可能な通信用半導体装置に関する。
【背景技術】
【0002】
車両アーキテクチャにおける統合ＥＣＵ（Electronic Control Unit）の導入が検討されている中、ＣＡＮ Ｉ／Ｆ(Controller Area Network I/F)等の通信用半導体装置は、機能安全の観点から、冗長機能を有するニーズが出ている。
【0003】
例えば、半導体装置の冗長機能を実現する技術として、特許文献１に記載の技術が知られている。特許文献１には、半導体装置に機能回路部を複数設けることと、故障検出制御回路により、各機能回路部に自己診断動作を行わせ、故障判定回路により故障の有無を判定し、記憶回路に記憶したその判定結果に応じて、出力信号切替回路が故障の生じていない側の機能回路部の出力を選択することが記載されている。この特許文献１に記載の半導体装置では、２つ以上の機能回路部に同じ信号を入力することで冗長機能を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００４－３４０８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、２つ以上の通信回路に同じ信号を入力する構成は、各通信回路を独立な用途では使用できず、冗長機能が不要なシステムに対しては、余剰なハードウェアによりコストが増加する要因になるという課題がある。
【0006】
本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、冗長機能を備え、冗長機能が不要な場合には非冗長系を構成することが可能な通信用半導体装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本発明の一態様の通信用半導体装置は、信号入力に対して所定の動作を行い信号出力を行う第１の通信回路と、信号入力に対して所定の動作を行い信号出力を行う第２の通信回路と、第１の通信回路及び第２の通信回路の一端に接続され、第１の通信回路及び第２の通信回路に対して信号の入力先と出力元を切り替える第１の切替機能部と、第１の通信回路及び第２の通信回路の他端に接続され、第１の通信回路及び第２の通信回路に対して信号の入力先と出力元を切り替える第２の切替機能部と、第１の通信回路及び第２の通信回路の各々に備えられた、第１の通信回路及び第２の通信回路の診断を行う診断回路と、第１の通信回路及び第２の通信回路、並びに、第１の切替機能部及び第２の切替機能部と接続された制御回路と、を備える。そして、上記制御回路は、外部から入力された動作モードを表す冗長／非冗長モード切替信号と、各診断回路の診断結果とに基づいて、第１の切替機能部及び第２の切替機能部へ入力先及び出力元の切替指示を出す切替機能制御部、を有する。
【発明の効果】
【0008】
本発明の少なくとも一態様の通信用半導体装置は、第１の通信回路及び第２の通信回路、信号の経路を切り替える第１の切替機能部及び第２の切替機能部を備え、冗長／非冗長モード切替信号と、第１の通信回路及び第２の通信回路の状態とに基づいて、第１の切替機能部及び第２の切替機能部を制御する。これにより、本発明の少なくとも一態様は、冗長機能を備え、冗長機能が不要な場合には非冗長系を構成することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の第１の実施形態に係る通信用半導体装置の構成例を示すブロック図である。
【図2】本発明の第１の実施形態に係る第１の通信回路の構成例を示す回路図である。
【図3】本発明の第１の実施形態に係る第１の切替機能部の構成例を示す回路図である。
【図4】本発明の第１の実施形態に係る第２の切替機能部の構成例を示す回路図である。
【図5】本発明の第１の実施形態に係る制御回路の構成例を示す回路図である。
【図6】本発明の第１の実施形態に係る第１の切替機能部及び第２の切替機能部の切替内容を記した切替内容テーブルの構成例を示す図である。
【図7】制御回路による異常通知の一例を示す図である。
【図8】本発明の第１の実施形態に係る冗長モード時の各診断回路の診断結果と切替機能制御部における制御の一例を示す図である。
【図9】本発明の第１の実施形態に係る冗長モード時の制御回路の切替機能制御部による第１の切替機能部及び第２の切替機能部の制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図10】本発明の第１の実施形態に係る冗長モードにおいて第１の通信回路を使用時の通信経路を示す図である。
【図11】本発明の第１の実施形態に係る冗長モードにおいて第１の通信回路が故障した場合の通信経路を示す図である。
【図12】通信用半導体装置の構成として第１の通信回路及び第２の通信回路の同時破壊を回避するためのＩＣ構成の一例を示す図である。
【図13】本発明の第２の実施形態に係る非冗長モード時の各診断回路の診断結果と切替機能制御部における制御の一例を示す図である。
【図14】本発明の第２の実施形態に係る非冗長モード時の制御回路の切替機能制御部による第１の切替機能部及び第２の切替機能部の制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図15】本発明の第２の実施形態に係る非冗長モードにおいて第１の通信回路及び第２の通信回路を使用時の通信経路を示す図である。
【図16】本発明の第２の実施形態に係る非冗長モードにおいて優先度の高い第１の通信回路が故障した場合の通信経路を示す図である。
【図17】本発明の第３の実施形態に係る通信用半導体装置をＣＡＮ Ｉ／Ｆとして使用したシステムにおいて、第１のＩＣと第２のＩＣが異なるＣＡＮバスに接続されている場合の例を示す図である。
【図18】本発明の第３の実施形態に係る通信用半導体装置をＣＡＮ Ｉ／Ｆとして使用したシステムにおいて、第１のＩＣと第２のＩＣが同じＣＡＮバスに接続されている場合の例である。
【図19】本発明の第３の実施形態に係る第１の切替機能部の切替内容を記した切替内容テーブルの構成例を示す図である。
【図21】本発明の第４の実施形態に係る通信用半導体装置の構成例を示すブロック図である。
【図22】本発明の第４の実施形態に係る上位の電源回路に対する遮断要求の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明を実施するための形態の例について、添付図面を参照して説明する。本明細書及び添付図面において実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。なお、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
【0011】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態に係る通信用半導体装置の構成及び動作について説明する。
はじめに、図１～図１２を参照して、通信用半導体装置の動作モードが冗長モードに設定された場合において、１つの通信系統をメイン（主系、稼働系）の通信回路を用いて通信を実施し、メインの通信回路に異常が生じた場合に、サブ（従系、待機系）の通信回路へ切り替える際の動作について説明する。
本発明の第１の実施形態に係る通信用半導体装置の構成及び動作について説明する。
はじめに、図１～図１２を参照して、通信用半導体装置の動作モードが冗長モードに設定された場合において、１つの通信系統をメイン（主系、稼働系）の通信回路を用いて通信を実施し、メインの通信回路に異常が生じた場合に、サブ（従系、待機系）の通信回路へ切り替える際の動作について説明する。
【0012】
［通信用半導体装置の構成］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る通信用半導体装置の構成例を示すブロック図である。
図示する通信用半導体装置１は、第１の通信回路２、第２の通信回路３、第１の切替機能部４、第２の切替機能部５、及び制御回路６を備える。通信用半導体装置１と、当該通信用半導体装置１との通信が可能な通信装置（図示略）との間には、第１の通信系統の通信信号線１１ａ～１１ｄが接続されている。通信用半導体装置１と通信装置との間には、第２の通信系統である通信信号線１２ａ～１２ｄも接続可能であるが、本実施形態では、通信系統は１つのみのため、通信信号線１２ａ～１２ｄは考えないものとする。第２の通信系統の通信信号線１２ａ～１２ｄについては、第２の実施形態において説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る通信用半導体装置の構成例を示すブロック図である。
図示する通信用半導体装置１は、第１の通信回路２、第２の通信回路３、第１の切替機能部４、第２の切替機能部５、及び制御回路６を備える。通信用半導体装置１と、当該通信用半導体装置１との通信が可能な通信装置（図示略）との間には、第１の通信系統の通信信号線１１ａ～１１ｄが接続されている。通信用半導体装置１と通信装置との間には、第２の通信系統である通信信号線１２ａ～１２ｄも接続可能であるが、本実施形態では、通信系統は１つのみのため、通信信号線１２ａ～１２ｄは考えないものとする。第２の通信系統の通信信号線１２ａ～１２ｄについては、第２の実施形態において説明する。
【0013】
通信用半導体装置１は、外部（例えば、図１７に記載のマイコン７）から動作モードを表す冗長／非冗長モード切替信号６３を受信して所定の通信処理を行い、必要に応じて異常通知６６を出力することで通信用半導体装置１の状態を外部に通知する。マイコンは、マイクロコンピューターの略称である。
【0014】
本実施形態では、冗長／非冗長モード切替信号６３には、冗長モードが指定されている。冗長モードのとき、第１の通信回路２及び第２の通信回路３に入力される信号は、同一の信号である。
【0015】
［第１の通信回路］
図２は、第１の通信回路２の構成例を示す回路図である。
第１の通信回路２は、通信信号線２ａ～２ｄの信号、第１の診断回路２１の診断結果２３を入出力とする。本実施形態における第１の通信回路２は、例えば図２に示すように、送信回路であるトランスミッタ２４、受信回路であるレシーバ２５、及び第１の診断回路２１が設けられた構成とする。第１の診断回路２１は、第１の通信回路２を診断する自己診断回路である。
図２は、第１の通信回路２の構成例を示す回路図である。
第１の通信回路２は、通信信号線２ａ～２ｄの信号、第１の診断回路２１の診断結果２３を入出力とする。本実施形態における第１の通信回路２は、例えば図２に示すように、送信回路であるトランスミッタ２４、受信回路であるレシーバ２５、及び第１の診断回路２１が設けられた構成とする。第１の診断回路２１は、第１の通信回路２を診断する自己診断回路である。
【0016】
トランスミッタ２４は、第１の切替機能部４との間に接続された通信信号線２ａから入力される信号を受信信号とし、当該受信信号から正側の送信信号と負側の送信信号を生成する。そして、例えば、トランスミッタ２４は、通信信号線２ｃを介して正側の送信信号を、通信信号線２ｄを介して負側の送信信号を、それぞれ第２の切替機能部５に出力する。トランスミッタ２４が出力した正側の送信信号と負側の送信信号はそれぞれ、レシーバ２５と、第１の診断回路２１の診断用レシーバ２１１にも入力される。
【0017】
レシーバ２５は、第２の切替機能部５との間に接続された通信信号線２ｃ，２ｄから入力される正側の信号と負側の信号をそれぞれ受信信号とし、２つの受信信号の差分から送信信号を生成する。例えば、レシーバ２５は、通信信号線２ｃ，２ｄの受信信号に電位差があるときはハイレベル信号（Ｈ信号）を出力し、電位差がないときはローレベル信号（Ｌ信号）を出力する。そして、レシーバ２５は、通信信号線２ｂを介して、送信信号としてＨ信号又はＬ信号を第１の切替機能部４に出力する。レシーバ２５が出力した送信信号は、第１の診断回路２１の比較器２１２と比較器２１３にも入力される。
【0018】
第１の診断回路２１は、診断用レシーバ２１１、比較器２１２、比較器１２３、及び論理和回路２１４を備える。診断用レシーバ２１１の構成及び動作は、レシーバ２５と同様である。すなわち、診断用レシーバ２１１は、通信信号線２ｃ，２ｄから入力される正側の信号と負側の信号をそれぞれ受信信号とし、２つの受信信号の差分から出力信号２１５を生成して比較器２１３へ出力する。比較器２１２は、通信信号線２ａからトランスミッタ２４に入力される受信信号と、レシーバ２５が通信信号線２ｂに出力する送信信号とを比較する。比較器２１３は、レシーバ２５が通信信号線２ｂに出力する送信信号と、診断用レシーバ２１１の出力信号２１５とを比較する。
【0019】
論理和回路２１４は、比較器２１２及び比較器２１３のそれぞれの比較結果を集約する。論理和回路２１４は、比較器２１２と比較器２１３からの入力値（比較結果）の論理和を演算し、演算結果を第１の診断回路２１の診断結果２３として制御回路６の切替機能制御部６２に出力する。比較器２１２の比較結果については、比較器２１２に対する二つの入力値が一致した場合はＯＫとし（例えば、差分が所定値未満ならばＬ信号を出力）、不一致の場合はＮＧとする（例えば、差分が所定値以上ならばＨ信号を出力）。比較器２１３についても同様である。
【0020】
［第２の通信回路］
また、第２の通信回路３の構成は、第１の通信回路２の構成と同じとする。例えば、第２の通信回路３は、第１の診断回路２１と同じ構成の第２の診断回路３１を有し、通信信号線３ａ～３ｄの信号、及び第２の診断回路３１の診断結果３３を入出力とする。第２の診断回路３１は、第２の通信回路３を診断する自己診断回路である。
また、第２の通信回路３の構成は、第１の通信回路２の構成と同じとする。例えば、第２の通信回路３は、第１の診断回路２１と同じ構成の第２の診断回路３１を有し、通信信号線３ａ～３ｄの信号、及び第２の診断回路３１の診断結果３３を入出力とする。第２の診断回路３１は、第２の通信回路３を診断する自己診断回路である。
【0021】
このように、第１の通信回路２及び第２の通信回路３は、トランスミッタ２４とレシーバ２５をそれぞれ有する。そして、第１の通信回路２及び第２の通信回路３の各診断回路（第１の診断回路２１、第２の診断回路３１）は、トランスミッタ２４に入力される情報と、レシーバ２５から出力される情報とを比較することにより、第１の通信回路２及び第２の通信回路３の各々の診断を行う。
【0022】
上記のように第１の通信回路２及び第２の通信回路３が自己診断機能（第１の診断回路２１、第２の診断回路３１）を備えることで、メインの通信回路の故障時に、サブの通信回路に切替可能、かつ、切替前にサブの通信回路の故障を検知可能である。
【0023】
［第１の切替機能部］
図３は、第１の切替機能部４の構成例を示す回路図である。
第１の切替機能部４は、第１の通信系統の通信信号線１１ａ，１１ｂ、第１の通信回路２と接続する通信信号線２ａ，２ｂ、第２の通信回路３と接続する通信信号線３ａ，３ｂのそれぞれの信号を入出力する。本実施形態における第１の切替機能部４は、例えば図３に示すように、スイッチＳ１～Ｓ３を設けた構成とする。スイッチＳ１は、制御回路６の第１の切替機能制御信号６４（図１）により、可動子を固定子Ｓ１ａ（第１の通信系統側）又は固定子Ｓ１ｂ（第２の通信系統側）に切り替える。スイッチＳ２とスイッチＳ３も同様である。すなわち、スイッチＳ２は可動子と固定子Ｓ２ａ（第１の通信系統側）及び固定子Ｓ２ｂ（第２の通信系統側）を備え、スイッチＳ３は可動子と固定子Ｓ３ａ（第１の通信系統側）及び固定子Ｓ３ｂ（第２の通信系統側）を備える。
図３は、第１の切替機能部４の構成例を示す回路図である。
第１の切替機能部４は、第１の通信系統の通信信号線１１ａ，１１ｂ、第１の通信回路２と接続する通信信号線２ａ，２ｂ、第２の通信回路３と接続する通信信号線３ａ，３ｂのそれぞれの信号を入出力する。本実施形態における第１の切替機能部４は、例えば図３に示すように、スイッチＳ１～Ｓ３を設けた構成とする。スイッチＳ１は、制御回路６の第１の切替機能制御信号６４（図１）により、可動子を固定子Ｓ１ａ（第１の通信系統側）又は固定子Ｓ１ｂ（第２の通信系統側）に切り替える。スイッチＳ２とスイッチＳ３も同様である。すなわち、スイッチＳ２は可動子と固定子Ｓ２ａ（第１の通信系統側）及び固定子Ｓ２ｂ（第２の通信系統側）を備え、スイッチＳ３は可動子と固定子Ｓ３ａ（第１の通信系統側）及び固定子Ｓ３ｂ（第２の通信系統側）を備える。
【0024】
［第２の切替機能部］
図４は、第２の切替機能部５の構成例を示す回路図である。
第２の切替機能部５は、第１の通信系統の通信信号線１１ｃ，１１ｄ、第１の通信回路２と接続する通信信号線２ｃ，２ｄ、第２の通信回路３と接続する通信信号線３ｃ，３ｄのそれぞれの信号を入出力する。本実施形態における第２の切替機能部５は、例えば図４に示すように、スイッチＳ４～Ｓ６を設けた構成とする。スイッチＳ６は、制御回路６の第２の切替機能制御信号６５（図１）により、可動子を固定子Ｓ６ａ（第１の通信系統側）又は固定子Ｓ６ｂ（第２の通信系統側）に切り替える。スイッチＳ４とスイッチＳ５も同様である。すなわち、スイッチＳ４は可動子と固定子Ｓ４ａ（第１の通信系統側）及び固定子Ｓ４ｂ（第２の通信系統側）を備え、スイッチＳ５は可動子と固定子Ｓ５ａ（第１の通信系統側）及び固定子Ｓ５ｂ（第２の通信系統側）を備える。
図４は、第２の切替機能部５の構成例を示す回路図である。
第２の切替機能部５は、第１の通信系統の通信信号線１１ｃ，１１ｄ、第１の通信回路２と接続する通信信号線２ｃ，２ｄ、第２の通信回路３と接続する通信信号線３ｃ，３ｄのそれぞれの信号を入出力する。本実施形態における第２の切替機能部５は、例えば図４に示すように、スイッチＳ４～Ｓ６を設けた構成とする。スイッチＳ６は、制御回路６の第２の切替機能制御信号６５（図１）により、可動子を固定子Ｓ６ａ（第１の通信系統側）又は固定子Ｓ６ｂ（第２の通信系統側）に切り替える。スイッチＳ４とスイッチＳ５も同様である。すなわち、スイッチＳ４は可動子と固定子Ｓ４ａ（第１の通信系統側）及び固定子Ｓ４ｂ（第２の通信系統側）を備え、スイッチＳ５は可動子と固定子Ｓ５ａ（第１の通信系統側）及び固定子Ｓ５ｂ（第２の通信系統側）を備える。
【0025】
［制御回路］
制御回路６は、第１の通信回路２の通信信号線２ａ及び２ｂの信号、第２の通信回路３の通信信号線３ａ及び３ｂの信号、第１の診断回路２１の診断結果２３、第２の診断回路３１の診断結果３３、及び冗長／非冗長モード切替信号６３を入力する。また、制御回路６は、第１の切替機能制御信号６４を第１の切替機能部４に、第２の切替機能制御信号６５を第２の切替機能部５に、通信用半導体装置１の状態を外部（例えば、図５のマイコン７）に通知する異常通知６６を出力する。
制御回路６は、第１の通信回路２の通信信号線２ａ及び２ｂの信号、第２の通信回路３の通信信号線３ａ及び３ｂの信号、第１の診断回路２１の診断結果２３、第２の診断回路３１の診断結果３３、及び冗長／非冗長モード切替信号６３を入力する。また、制御回路６は、第１の切替機能制御信号６４を第１の切替機能部４に、第２の切替機能制御信号６５を第２の切替機能部５に、通信用半導体装置１の状態を外部（例えば、図５のマイコン７）に通知する異常通知６６を出力する。
【0026】
本実施形態における制御回路６は、一例として図５に示すように、相互診断回路６１と切替機能制御部６２を設けた構成とし、後述する図７に示すような異常通知６６を行う。例えば、切替機能制御部６２は、半導体素子からなる複数の論理回路を組み合わせて構成することができる。また、制御回路６の構成や機能の全部又は一部を、マイコン７と同様に、マイクロコンピューターで構成してもよい。
【0027】
図５は、制御回路６の構成例を示す回路図である。
相互診断回路６１は、比較器６１１、比較器６１２、及び論理和回路６１３を備える。
相互診断回路６１は、比較器６１１、比較器６１２、及び論理和回路６１３を備える。
【0028】
比較器６１１は、第１の通信回路２の通信信号線２ａから入力される信号と、第２の通信回路３の通信信号線３ｂから入力される信号とを比較する。また、比較器６１２は、第１の通信回路２の通信信号線２ｂから入力される信号と、第２の通信回路３の通信信号線３ａから入力される信号とを比較する。
【0029】
論理和回路６１３は、比較器６１１及び比較器６１２のそれぞれの比較結果を集約する。論理和回路６１３は、比較器６１１と比較器６１２からの入力値（比較結果）の論理和を演算し、その演算結果を相互診断回路６１の診断結果６１６として切替機能制御部６２に出力する。比較器６１１の比較結果については、比較器６１１に対する二つの入力値が一致した場合はＯＫとし（例えば、差分が所定値未満ならばＬ信号を出力）、不一致の場合はＮＧとする（例えば、差分が所定値以上ならばＨ信号を出力）。比較器６１２についても同様である。
【0030】
このように、制御回路６は、動作モード（冗長／非冗長モード切替信号６３）が冗長モードであるとき、第１の通信回路２及び第２の通信回路３の入力情報と出力情報に基づき、第１の通信回路２及び第２の通信回路３を相互に比較し、比較結果（診断結果６１６）を切替機能制御部６２に出力するように構成された相互診断回路６１を備える。
【0031】
より具体的には、相互診断回路６１は、第１の通信回路２のトランスミッタ２４に入力される情報と、第２の通信回路３のレシーバ２５から出力される情報とを比較すると共に、第２の通信回路３のトランスミッタ２４に入力される情報と、第１の通信回路２のレシーバ２５から出力される情報とを比較することで、第１の通信回路２及び第２の通信回路３を相互に診断するように構成されている。
【0032】
切替機能制御部６２は、第１の通信回路２に設けられた第１の診断回路２１の診断結果２３、第２の通信回路３に設けられた第２の診断回路３１の診断結果３３、相互診断回路６１の診断結果６１６、及び冗長／非冗長モード切替信号６３を入力とする。切替機能制御部６２は、冗長／非冗長モード切替信号６３と、各診断回路の診断結果２３，３３，６１６とに基づいて、第１の切替機能部４及び第２の切替機能部５へ入力先及び出力元の切替指示を出す。図５に示すように、切替機能制御部６２は、第１の切替機能部４への入力先及び出力元の切替指示として第１の切替機能制御信号６４を、第２の切替機能部５への入力先及び出力元の切替指示として第２の切替機能制御信号６５を出力する。
【0033】
このように、切替機能制御部６２は、相互診断回路６１の診断結果１６１と、第１の通信回路２及び第２の通信回路３が備える各診断回路の診断結果２３，３３とに基づいて、第１の切替機能部４及び第２の切替機能部５における信号の入力経路及び出力経路の切り替えを行う。
【0034】
また、切替機能制御部６２は、各診断回路の診断結果２３，３３，６１６に基づいて、通信用半導体装置１の状態、すなわち第１の通信回路２、第２の通信回路３、及び各診断回路の状態を表す異常通知６６を出力する。
【0035】
また、切替機能制御部６２は、第１の通信回路２と第２の通信回路３の優先度を記憶するメモリ６２ｍを備える。優先度については、第２の実施形態において説明する。各診断回路の診断結果２３，３３，６１６に従い、例えば図６に示すように、第１の切替機能部４及び第２の切替機能部５のスイッチＳ１～Ｓ６の制御を行う。詳細は後述する図９に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図９に記載のスイッチ設定や異常通知６６は、図６、図７を参照する。
【0036】
図６は、第１の切替機能部４及び第２の切替機能部５の切替内容を記した切替内容テーブルＴ１の構成例を示す図である。
切替内容テーブルＴ１は、「切替機能部の種類」、「スイッチの種類」、及び「スイッチ設定（接続切替）」の各項目を有する。
切替内容テーブルＴ１は、「切替機能部の種類」、「スイッチの種類」、及び「スイッチ設定（接続切替）」の各項目を有する。
【0037】
第１の切替機能制御信号６４のスイッチ設定が“Ｎｏ．１”の場合、第１の切替機能部４において、スイッチＳ１は固定子Ｓ１ａ、スイッチＳ２は固定子Ｓ２ａ、及びスイッチＳ３は固定子Ｓ３ａに切り替えられる。また、第１の切替機能制御信号６４のスイッチ設定が“Ｎｏ．２”の場合、第１の切替機能部４において、スイッチＳ１は固定子Ｓ１ｂ、スイッチＳ２は固定子Ｓ２ａ、及びスイッチＳ３は固定子Ｓ３ａに切り替えられる。さらに、第１の切替機能制御信号６４のスイッチ設定が“Ｎｏ．３”の場合、第１の切替機能部４において、スイッチＳ１は固定子Ｓ１ａ、スイッチＳ２は固定子Ｓ２ｂ、及びスイッチＳ３は固定子Ｓ３ｂに切り替えられる。
【0038】
第２の切替機能制御信号６５のスイッチ設定が“Ｎｏ．１”の場合、第２の切替機能部５において、スイッチＳ４は固定子Ｓ４ａ、スイッチＳ５は固定子Ｓ５ａ、及びスイッチＳ６は固定子Ｓ６ａに切り替えられる。また、第２の切替機能制御信号６５のスイッチ設定が“Ｎｏ．２”の場合、第２の切替機能部５において、スイッチＳ４は固定子Ｓ４ａ、スイッチＳ５は固定子Ｓ５ａ、及びスイッチＳ６は固定子Ｓ６ｂに切り替えられる。さらに、第２の切替機能制御信号６５のスイッチ設定が“Ｎｏ．３”の場合、第２の切替機能部５において、スイッチＳ４は固定子Ｓ４ｂ、スイッチＳ５は固定子Ｓ５ｂ、及びスイッチＳ６は固定子Ｓ６ａに切り替えられる。
【0039】
図７は、制御回路６による異常通知６６の一例を示す図である。
制御回路６の切替機能制御部６２は、通信用半導体装置１の状態に応じて、異常通知６６として、２’ｂ００、２’ｂ０１、２’ｂ１０、２’ｂ１１のいずれかを出力する。本実施形態では、異常通知６６は２ビットの信号であり、それぞれの異常通知が表す意味は以下のとおりである。本明細書において、故障とは、通信回路が正常に動作できない状態を指す。
２’ｂ００：正常
２’ｂ０１：第１の通信回路２の故障
２’ｂ１０：第２の通信回路３の故障
２’ｂ１１：通信中止（非冗長モード時、双方の通信回路での通信を中止）
制御回路６の切替機能制御部６２は、通信用半導体装置１の状態に応じて、異常通知６６として、２’ｂ００、２’ｂ０１、２’ｂ１０、２’ｂ１１のいずれかを出力する。本実施形態では、異常通知６６は２ビットの信号であり、それぞれの異常通知が表す意味は以下のとおりである。本明細書において、故障とは、通信回路が正常に動作できない状態を指す。
２’ｂ００：正常
２’ｂ０１：第１の通信回路２の故障
２’ｂ１０：第２の通信回路３の故障
２’ｂ１１：通信中止（非冗長モード時、双方の通信回路での通信を中止）
【0040】
［各診断回路の診断結果と切替機能制御部における制御］
図８は、冗長モード時の各診断回路の診断結果と切替機能制御部６２における制御の一例を示す図である。
図示する表７１は、「Ｎｏ．」、「相互診断回路の診断結果」、「第１の診断回路の診断結果」、「第２の診断回路の診断結果」、及び「切替機能制御部における制御」の各項目を有する。
図８は、冗長モード時の各診断回路の診断結果と切替機能制御部６２における制御の一例を示す図である。
図示する表７１は、「Ｎｏ．」、「相互診断回路の診断結果」、「第１の診断回路の診断結果」、「第２の診断回路の診断結果」、及び「切替機能制御部における制御」の各項目を有する。
【0041】
「Ｎｏ．」は、表７１内のレコードの位置を表す番号である。
「相互診断回路の診断結果」は、相互診断回路６１の診断結果６１６をＯＫ（良）又はＮＧ（不良）で示す。
「第１の診断回路の診断結果」は、第１の診断回路２１の診断結果２３をＯＫ（良）又はＮＧ（不良）で示す。
「第２の診断回路の診断結果」は、第２の診断回路３１の診断結果３３をＯＫ（良）又はＮＧ（不良）で示す。
「切替機能制御部における制御」は、通信用半導体装置１の状態、及び、切替機能制御部６２における制御の内容を示す。なお、図８において、切替機能制御部６２における制御の内容は、冗長モードにおいて、第１の通信回路２をメインの通信回路として通信を実施することを前提としている。
「相互診断回路の診断結果」は、相互診断回路６１の診断結果６１６をＯＫ（良）又はＮＧ（不良）で示す。
「第１の診断回路の診断結果」は、第１の診断回路２１の診断結果２３をＯＫ（良）又はＮＧ（不良）で示す。
「第２の診断回路の診断結果」は、第２の診断回路３１の診断結果３３をＯＫ（良）又はＮＧ（不良）で示す。
「切替機能制御部における制御」は、通信用半導体装置１の状態、及び、切替機能制御部６２における制御の内容を示す。なお、図８において、切替機能制御部６２における制御の内容は、冗長モードにおいて、第１の通信回路２をメインの通信回路として通信を実施することを前提としている。
【0042】
レコードＮｏ．１に示すように、相互診断回路６１の診断結果６１６が“ＯＫ”、第１の診断回路２１の診断結果２３が“ＯＫ”、及び第２の診断回路３１の診断結果３３が“ＯＫ”である場合、第１の通信回路２及び第２の通信回路３、並びに、第１の診断回路２１及び第２の診断回路３１が共に正常であると判断できる。よって、切替機能制御部６２は、第１の通信回路２で通信を継続するように、第１の切替機能部４及び第２の切替機能部５を制御する。
【0043】
レコードＮｏ．２に示すように、相互診断回路６１の診断結果６１６が“ＮＧ”、第１の診断回路２１の診断結果２３が“ＯＫ”、及び第２の診断回路３１の診断結果３３が“ＮＧ”である場合、第２の通信回路３が故障していると判断できる。よって、切替機能制御部６２は、第１の通信回路２で通信を継続するように、第１の切替機能部４及び第２の切替機能部５を制御する。また、切替機能制御部６２は、第２の通信回路３の故障情報を含む異常通知６６（２’ｂ１０）を出力する。なお、第２の通信回路３が故障しているため、第１の通信回路２から第２の通信回路３への切り替えができない。このため、本実施形態では冗長モードであることが前提だったが、通信用半導体装置１は、実質的に非冗長の構成となる。
【0044】
レコードＮｏ．３に示すように、相互診断回路６１の診断結果６１６が“ＮＧ”、第１の診断回路２１の診断結果２３が“ＮＧ”、及び第２の診断回路３１の診断結果３３が“ＯＫ”である場合、第１の通信回路２が故障していると判断できる。よって、切替機能制御部６２は、第１の通信回路２から第２の通信回路３に切り替えて通信を実施するように、第１の切替機能部４及び第２の切替機能部５を制御する。また、切替機能制御部６２は、第１の通信回路２が故障していることを示す異常通知６６（２’ｂ０１）を出力する。
【0045】
レコードＮｏ．４に示すように、相互診断回路６１の診断結果６１６が“ＮＧ”、第１の診断回路２１の診断結果２３が“ＯＫ”、及び第２の診断回路３１の診断結果３３が“ＯＫ”である場合、第１の診断回路２１、第２の診断回路３１、相互診断回路６１のいずれかが故障していると考えられる。この場合、切替機能制御部６２は、通信中止を表す異常通知６６（２’ｂ１１）を出力する。そして、異常通知６６を受信した上位のコンピューター（例えば、図１７のマイコン７）が通信の中止を指示する。
【0046】
レコードＮｏ．５に示すように、相互診断回路６１の診断結果６１６が“ＯＫ”、第１の診断回路２１の診断結果２３が“ＮＧ”、及び第２の診断回路３１の診断結果３３が“ＯＫ”である場合、第１の診断回路２１、又は相互診断回路６１のいずれかが故障していると考えられる。この場合、切替機能制御部６２は、通信中止を表す異常通知６６（２’ｂ１１）を出力し、通信が中止される。
【0047】
レコードＮｏ．６に示すように、相互診断回路６１の診断結果６１６が“ＯＫ”、第１の診断回路２１の診断結果２３が“ＯＫ”、及び第２の診断回路３１の診断結果３３が“ＮＧ”である場合、第２の診断回路３１、又は相互診断回路６１のいずれかが故障していると考えられる。この場合、切替機能制御部６２は、通信中止を表す異常通知６６（２’ｂ１１）を出力し、通信が中止される。
【0048】
レコードＮｏ．７に示すように、相互診断回路６１の診断結果６１６が“ＯＫ”、第１の診断回路２１の診断結果２３が“ＮＧ”、及び第２の診断回路３１の診断結果３３が“ＮＧ”である場合、第１の診断回路２１と第２の診断回路３１の両方、又は相互診断回路６１が故障していると判断できる。この場合、切替機能制御部６２は、通信中止を表す異常通知６６（２’ｂ１１）を出力し、通信が中止される。
【0049】
レコードＮｏ．８に示すように、相互診断回路６１の診断結果６１６が“ＮＧ”、第１の診断回路２１の診断結果２３が“ＮＧ”、及び第２の診断回路３１の診断結果３３が“ＮＧ”である場合、第１の診断回路２１と第２の診断回路３１の両方、又は相互診断回路６１が故障していると判断できる。この場合、切替機能制御部６２は、通信中止を表す異常通知６６（２’ｂ１１）を出力し、通信が中止される。
【0050】
このように、制御回路６の切替機能制御部６２は、第１の診断回路２１の診断結果２３、第２の診断回路３１の診断結果３３、及び相互診断回路６１の診断結果６１６に基づいて、第１の診断回路２１、第２の診断回路３１、及び相互診断回路６１の故障を検知することが可能となる。また、自己診断結果（診断結果２３，３３）と相互診断結果（診断結果６１６）を参照することにより、診断精度を向上させることができる。なお、相互診断回路６１は診断精度を向上させるものであるから、必須の構成ではない。要求される診断精度の度合いによって、相互診断回路６１の有無を決定するとよい。
【0051】
また、切替機能制御部６２は、第１の通信回路２及び第２の通信回路３、第１の通信回路２及び第２の通信回路３の各診断回路２１，３１、並びに、相互診断回路６１のいずれかの異常を検知した際には、当該通信用半導体装置１の通信相手（例えば、図１７のマイコン７、第１のＩＣ８、第２のＩＣ９など）に異常を通知するように構成されている。
【0052】
これにより、通信用半導体装置１の通信元及び／又は通信先である通信相手は、異常通知６６の有無により、通信が正常であるかどうかを確認することができる。
【0053】
［切替機能制御部の制御処理］
次に、冗長モード時の制御回路６の切替機能制御部６２による第１の切替機能部４及び第２の切替機能部５の制御処理の手順について、図９を参照して説明する。
次に、冗長モード時の制御回路６の切替機能制御部６２による第１の切替機能部４及び第２の切替機能部５の制御処理の手順について、図９を参照して説明する。
【0054】
図９は、冗長モード時の制御回路６の切替機能制御部６２による第１の切替機能部４及び第２の切替機能部５の制御処理の一例を示すフローチャートである。ここでは、第１の通信回路２をメインの通信回路とし、第２の通信回路をサブの通信回路とする。なお、図９に記載のスイッチ設定や異常通知の内容は、図６及び図７を参照する。
【0055】
通信開始時、切替機能制御部６２は、図６に示したスイッチ設定“Ｎｏ．１”のように第１の切替機能部４及び第２の切替機能部５の切替制御を行うことで、メインの通信回路である第１の通信回路２を用いて通信を実施する。ここでは、切替機能制御部６２は、異常通知６６として“２’ｂ００”を出力する（Ｓ１００）。この段階では、切替機能制御部６２は、第１の通信回路２及び第２の通信回路３、第１の診断回路２１及び第２の診断回路３１、並びに相互診断回路６１に異常なしと判断する。
【0056】
ここで、図１０に、冗長モードにおいて第１の通信回路２（メインの通信回路）を使用時の通信経路を示す。
スイッチ設定は“Ｎｏ．１”であるため、図１０に太線で示すように、第１の切替機能部４は、第１の通信系統の通信信号線１１ａ及び１１ｂの信号を第１の通信回路２に入出力する。同様に、第２の切替機能部５は、第１の通信系統の通信信号線１１ｃ及び１１ｄの信号を第１の通信回路２に入出力する。
スイッチ設定は“Ｎｏ．１”であるため、図１０に太線で示すように、第１の切替機能部４は、第１の通信系統の通信信号線１１ａ及び１１ｂの信号を第１の通信回路２に入出力する。同様に、第２の切替機能部５は、第１の通信系統の通信信号線１１ｃ及び１１ｄの信号を第１の通信回路２に入出力する。
【0057】
図９の説明に戻る。次に、切替機能制御部６２は、相互診断回路６１の診断結果６１６、第１の診断回路２１の診断結果２３、及び第２の診断回路３１の診断結果３３がすべてＯＫであるか否かを判定する（Ｓ１０１）。ここで、各診断回路の診断結果２３，３３，６１６がすべてＯＫの場合（Ｓ１０１のＹＥＳ判定）、第１の通信回路２及び第２の通信回路３が正常に動作していることが判別可能である。
【0058】
次いで、切替機能制御部６２は、スイッチ設定が“Ｎｏ．１”、異常通知６６が“２’ｂ００”の状態で、通信が終了したか否かを判定する（Ｓ１０７）。そして、通信が終了していない場合には（Ｓ１０７のＮＯ判定）、切替機能制御部６２は、各診断回路の診断結果を確認するステップＳ１０１の判定処理に戻る。通信が終了した場合には（Ｓ１０７のＹＥＳ判定）、切替機能制御部６２は、本フローチャートの処理を終了する。
【0059】
一方、切替機能制御部６２は、各診断回路の診断結果２３，３３，６１６のいずれかがＮＧである場合（Ｓ１０１のＮＯ判定）、ステップＳ１０２に進む。そして、切替機能制御部６２は、第１の診断回路２１の診断結果２３のみＯＫであるか否かを判定する（Ｓ１０２）。
【0060】
第１の診断回路２１の診断結果２３のみＯＫである場合（Ｓ１０２のＹＥＳ判定）、第１の診断回路２１及び第２の診断回路３１が正常に動作していることが分かる。そして、第１の診断回路２１の診断結果２３のみＯＫであることから、第２の通信回路３が故障していることが判別可能である。このため、切替機能制御部６２は、スイッチ設定を“Ｎｏ．１”としたまま、異常通知６６として“２’ｂ１０”を出力（Ｓ１０３）した後、ステップＳ１０７に進む。そして、ステップＳ１０７において、切替機能制御部６２は、スイッチ設定が“Ｎｏ．１”、異常通知６６が“２’ｂ１０”の状態で、通信が終了したか否かを判定する。
【0061】
一方、切替機能制御部６２は、第１の診断回路２１の診断結果２３のみＯＫではない場合（Ｓ１０２のＮＯ判定）、ステップＳ１０４に進む。そして、切替機能制御部６２は、第２の診断回路３１の診断結果３３のみＯＫであるか否かを判定する（Ｓ１０４）。
【0062】
第２の診断回路３１の診断結果３３のみＯＫである場合（Ｓ１０４のＹＥＳ判定）、第１の診断回路２１及び第２の診断回路３１が正常に動作していることが分かる。そして、第２の診断回路３１の診断結果３３のみＯＫであることから、第１の通信回路２が故障していることが判別可能である。
【0063】
その際、通信を停止させないために、切替機能制御部６２は、図６に示したスイッチ設定“Ｎｏ．２”のように切替制御を行い、サブの通信回路である第２の通信回路３を用いて通信を継続する。また、切替機能制御部６２は、異常通知６６として“２’ｂ０１”を出力（Ｓ１０５）した後、ステップＳ１０７に進む。
【0064】
図１１に、冗長モードにおいて第１の通信回路２が故障した場合の通信経路を示す。
スイッチ設定が“Ｎｏ．２”に変更されることで、図１１に太線で示すように、第１の切替機能部４は、第１の通信系統の通信信号線１１ａ及び１１ｂの信号を第２の通信回路３（サブの通信回路）に入出力する。同様に、第２の切替機能部５は、第１の通信系統の通信信号線１１ｃ及び１１ｄの信号を第２の通信回路３に入出力する。
スイッチ設定が“Ｎｏ．２”に変更されることで、図１１に太線で示すように、第１の切替機能部４は、第１の通信系統の通信信号線１１ａ及び１１ｂの信号を第２の通信回路３（サブの通信回路）に入出力する。同様に、第２の切替機能部５は、第１の通信系統の通信信号線１１ｃ及び１１ｄの信号を第２の通信回路３に入出力する。
【0065】
図９の説明に戻る。ステップＳ１０７において、切替機能制御部６２は、スイッチ設定が“Ｎｏ．２”、異常通知６６が“２’ｂ０１”の状態で、通信が終了したか否かを判定する。
【0066】
一方、切替機能制御部６２は、第２の診断回路３１の診断結果３３のみＯＫではない場合（Ｓ１０４のＮＯ判定）、ステップＳ１０６に進む。この場合、第１の診断回路２１、第２の診断回路３１、及び相互診断回路６１のいずれかの故障が想定されるため、切替機能制御部６２は、通信を中止し、異常通知６６として“２’ｂ１１”を出力する（Ｓ１０６）。現在の通信回路（例えば、第１の通信回路２）による通信が停止され、かつ、サブの通信回路（例えば、第２の通信回路３）への切り替えが実施されないため、通信用半導体装置１による通信が停止する。ステップＳ１０６の処理後、切替機能制御部６２は、本フローチャートの処理を終了する。
【0067】
以上のとおり、第１の実施形態に係る通信用半導体装置は、信号入力に対して所定の動作を行い信号出力を行う第１の通信回路と、信号入力に対して所定の動作を行い信号出力を行う第２の通信回路と、第１の通信回路及び第２の通信回路の一端に接続され、第１の通信回路及び第２の通信回路に対して信号の入力先と出力元を切り替える第１の切替機能部と、第１の通信回路及び第２の通信回路の他端に接続され、第１の通信回路及び第２の通信回路に対して信号の入力先と出力元を切り替える第２の切替機能部と、第１の通信回路及び第２の通信回路の各々に備えられた、第１の通信回路及び第２の通信回路の診断を行う診断回路（第１の診断回路、第２の診断回路）と、第１の通信回路及び第２の通信回路、並びに、第１の切替機能部及び第２の切替機能部と接続された制御回路と、を備える。
上記制御回路は、外部から入力された動作モードを表す冗長／非冗長モード切替信号と、各診断回路の診断結果とに基づいて、第１の切替機能部及び第２の切替機能部へ入力先及び出力元の切替指示を出す切替機能制御部、を有する。
上記制御回路は、外部から入力された動作モードを表す冗長／非冗長モード切替信号と、各診断回路の診断結果とに基づいて、第１の切替機能部及び第２の切替機能部へ入力先及び出力元の切替指示を出す切替機能制御部、を有する。
【0068】
このように構成された第１の実施形態に係る通信用半導体装置では、第１の通信回路及び第２の通信回路、信号の経路を切り替える第１の切替機能部及び第２の切替機能部を備え、冗長／非冗長モード切替信号と、第１の通信回路及び第２の通信回路の状態（各診断回路の診断結果）とに基づいて、第１の切替機能部及び第２の切替機能部を制御する。これにより、本実施形態に係る通信用半導体装置は、冗長機能を備え、冗長機能が不要な場合には非冗長系を構成することができる。これにより、第１の実施形態に係る通信用半導体装置は、通信系統が１系統又は２系統のいずれの場合にも対応可能である。
【0069】
本実施形態に係る通信用半導体装置は、第１の切替機能部及び第２の切替機能部により、各通信回路（第１の通信回路、第２の通信回路）の入力先、出力元を切り替えることが可能である。したがって、冗長／非冗長モード切替信号と、第１の通信回路及び第２の通信回路の状態（各診断回路の診断結果）とに基づいて、冗長機能が必要なシステム（冗長モード）に対しては冗長系を構成し、冗長機能が不要なシステム（非冗長モード）に対しては非冗長系を構成することができる。
【0070】
例えば、本実施形態に係る通信用半導体装置は、冗長系を構成した場合には、メインの通信回路（例えば、第１の通信回路）の異常時において通信を途切れさせることなくサブの通信回路（例えば、第２の通信回路）へ切り替えることが可能である。これにより、異常時にシステムを停止することがないため、機能安全対応と信頼性向上に寄与する。
【0071】
また、本実施形態に係る通信用半導体装置は、非冗長系を構成した場合には、各通信回路で独立の通信系統（第１の通信系統、第２の通信系統）を通信可能である。これにより、ハードウェアを抑制できることから、コストの抑制が可能である。
【0072】
また、本実施形態に係る通信用半導体装置は、各通信回路に自己診断機能（第１の診断回路、第２の診断回路）を備えることで、切替前に待機系の通信回路（例えば、第２の通信回路）に故障がないか診断可能である。
【0073】
さらに、本実施形態に係る通信用半導体装置は、各通信回路の入力／出力を比較する相互診断機能（相互診断回路）を制御回路に備えることで、各診断回路が正常かどうかを判断可能になる。それゆえ、本実施形態に係る通信用半導体装置は、各通信回路の診断精度の向上が可能である。
【0074】
［ＳＯＩ構造、ＳＩＰ構造］
なお、通信用半導体装置１は、第１の通信回路２と第２の通信回路３が同時に破壊されることを防止するため、図１２に示すように、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）構造、又はＳＩＰ（System In a Package）構造にすることが望ましい。
なお、通信用半導体装置１は、第１の通信回路２と第２の通信回路３が同時に破壊されることを防止するため、図１２に示すように、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）構造、又はＳＩＰ（System In a Package）構造にすることが望ましい。
【0075】
図１２は、通信用半導体装置１の構成として第１の通信回路２及び第２の通信回路３の同時破壊を回避するためのＩＣ（Integrated Circuit）構成の一例を示す図である。
ＳＯＩ構造では、例えば、ＳＯＩ基板（一例としてＳｉ基板）上において二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜を用いて半導体素子間の分離を行う。図１２の左側に示すように、少なくとも、メインの通信回路（例えば、第１の通信回路２）を構成する半導体素子が集積された部品と、サブの通信回路（例えば、第２の通信回路３）を構成する半導体素子が集積された部品とを、互いにＳｉＯ２膜を介して分離する。
ＳＯＩ構造では、例えば、ＳＯＩ基板（一例としてＳｉ基板）上において二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜を用いて半導体素子間の分離を行う。図１２の左側に示すように、少なくとも、メインの通信回路（例えば、第１の通信回路２）を構成する半導体素子が集積された部品と、サブの通信回路（例えば、第２の通信回路３）を構成する半導体素子が集積された部品とを、互いにＳｉＯ２膜を介して分離する。
【0076】
例えば、ＳＯＩ構造のＳｉＯ２膜による分離の一形態として、「第１の通信回路２」を構成する半導体素子が集積された第１の部品と、「第２の通信回路３」を構成する半導体素子が集積された第２の部品と、「第１の切替機能部４、第２の切替機能部５、制御回路６」の各々を構成する半導体素子が集積された第３の部品とを単位とする分離が考えられる。さらに、「第１の切替機能部４」、「第２の切替機能部５」、及び「制御回路６」の任意の組合せにより、さらに細かく第３の部品を分ける構造としてもよい。
【0077】
ＳＩＰ構造では、例えば、複数の半導体チップをリードフレーム（パッケージ部材）上に配置して１つのパッケージ内に封止する。図１２の右側に示すように、少なくとも、メインの通信回路（例えば、第１の通信回路２）を構成する半導体素子が集積された半導体チップと、サブの通信回路（例えば、第２の通信回路３）を構成する半導体素子が集積された半導体チップとの間を分離する。
【0078】
例えば、ＳＩＰ構造による分離の一形態として、「第１の通信回路２」を集積した第１の半導体チップと、「第２の通信回路３」を集積した第２の半導体チップと、第１の切替機能部４と第２の切替機能部５と制御回路６とを集積した第３の半導体チップとを、同一のパッケージに封止することが考えられる。また、「第１の切替機能部４」、「第２の切替機能部５」、及び「制御回路６」の任意の組合せにより、第３の半導体チップをさらに複数の半導体チップに分ける構造としてもよい。
【0079】
上述のように、通信用半導体装置１にＳＯＩ構造又はＳＩＰ構造を採用することにより、少なくとも第１の通信回路２と第２の通信回路３の間を物理的、電気的に分離し、各通信回路の故障が別の通信回路へ及ぶことを防止できる。後述する第２～第４の実施形態においても、通信用半導体装置にＳＯＩ構造又はＳＩＰ構造を採用することが望ましい。
【0080】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態は、非冗長モード時に、第１の通信回路２と第２の通信回路３が独立に動作するように第１の切替機能部４及び第２の切替機能部５を制御する例である。また、第２の実施形態は、優先度の高い通信回路側の通信系統を継続するように第１の切替機能部４及び第２の切替機能部５を制御する例である。
第２の実施形態は、非冗長モード時に、第１の通信回路２と第２の通信回路３が独立に動作するように第１の切替機能部４及び第２の切替機能部５を制御する例である。また、第２の実施形態は、優先度の高い通信回路側の通信系統を継続するように第１の切替機能部４及び第２の切替機能部５を制御する例である。
【0081】
第２の実施形態における通信用半導体装置の構成は、第１の実施形態に係る通信用半導体装置１（図１～図５参照）の構成と同じである。ただし、第２の実施形態では、制御回路６が備える相互診断回路６１の診断結果６１６を使用しない。
【0082】
［各診断回路の診断結果と切替機能制御部における制御］
図１３は、非冗長モード時の各診断回路の診断結果と切替機能制御部６２における制御の一例を示す図である。
図示する表７２は、「Ｎｏ．」、「第１の診断回路の診断結果」、「第２の診断回路の診断結果」、及び「切替機能制御部における制御」の各項目を有する。なお、図１３において、切替機能制御部６２における制御の内容は、非冗長モードにおいて、複数の通信系統を独立に使用することを前提としている。また、切替機能制御部６２のメモリ６２ｍに記憶された優先度は、第２の通信回路３よりも第１の通信回路２の優先度の方が高いものとする。
図１３は、非冗長モード時の各診断回路の診断結果と切替機能制御部６２における制御の一例を示す図である。
図示する表７２は、「Ｎｏ．」、「第１の診断回路の診断結果」、「第２の診断回路の診断結果」、及び「切替機能制御部における制御」の各項目を有する。なお、図１３において、切替機能制御部６２における制御の内容は、非冗長モードにおいて、複数の通信系統を独立に使用することを前提としている。また、切替機能制御部６２のメモリ６２ｍに記憶された優先度は、第２の通信回路３よりも第１の通信回路２の優先度の方が高いものとする。
【0083】
レコードＮｏ．１に示すように、第１の診断回路２１の診断結果２３が“ＯＫ”、及び第２の診断回路３１の診断結果３３が“ＯＫ”である場合、第１の通信回路２及び第２の通信回路３が共に正常であると判断できる。よって、切替機能制御部６２は、第１の通信回路２と第２の通信回路３を用いてそれぞれ独立に通信を継続する。
【0084】
レコードＮｏ．２に示すように、第１の診断回路２１の診断結果２３が“ＯＫ”、及び第２の診断回路３１の診断結果３３が“ＮＧ”である場合、第２の通信回路３が故障していると判断できる。よって、切替機能制御部６２は、第２の通信回路３の故障情報を含む異常通知６６（２’ｂ１０）を出力し、第２の通信回路３による通信を中止する。また、切替機能制御部６２は、優先度の高い第１の通信回路２で通信を継続するように、第１の切替機能部４及び第２の切替機能部５を制御する。
【0085】
レコードＮｏ．３に示すように、第１の診断回路２１の診断結果２３が“ＮＧ”、及び第２の診断回路３１の診断結果３３が“ＯＫ”である場合、第１の通信回路２が故障していると判断できる。よって、切替機能制御部６２は、優先度の低い第２の通信回路３に切り替えて通信を継続する。このとき、切替機能制御部６２は、第１の通信回路２の故障情報を含む異常通知６６（２’ｂ０１）を出力し、元々第２の通信回路３で通信していた通信系統は遮断する。
【0086】
なお、図１３に記載していないが、第１の診断回路２１の診断結果２３が“ＮＧ”、及び第２の診断回路３１の診断結果３３が“ＮＧ”である場合、第１の通信回路２及び第２の通信回路３が共に故障していると判断できる。
【0087】
［切替機能制御部の制御処理］
次に、非冗長モード時の制御回路６の切替機能制御部６２による第１の切替機能部４及び第２の切替機能部５の制御処理の手順について、図１４を参照して説明する。
次に、非冗長モード時の制御回路６の切替機能制御部６２による第１の切替機能部４及び第２の切替機能部５の制御処理の手順について、図１４を参照して説明する。
【0088】
図１４は、非冗長モード時の制御回路６の切替機能制御部６２による第１の切替機能部４及び第２の切替機能部５の制御処理の一例を示すフローチャートである。ここでは、通信用半導体装置１の動作モードが非冗長モードに設定された場合において、第１の通信回路２及び第２の通信回路３それぞれ独立に通信をする際の動作について説明する。また、各通信回路の優先度が等しい場合と、第１の通信回路２が第２の通信回路３よりも優先度が高い場合について説明する。なお、図１４に記載のスイッチ設定や異常通知の内容は、図６及び図７を参照する。
【0089】
第１の実施形態で説明した冗長モードは１系統の通信だが、非冗長モードは２系統で独立に通信を行う。そのため、第１の実施形態で参照した図１～図７及び図１２は、本実施形態においても参照できるが、本実施形態と第２の実施形態とでは次の点が異なる。相違点は、本実施形態では、図１の通信用半導体装置１に対して第２の通信系統（通信信号線１２ａ～１２ｄ）が追加され、また、切替機能制御部６２は各通信回路の優先度情報を格納する機能（メモリ６２ｍ）を有するという点である。
【0090】
通信開始時、切替機能制御部６２は、図６に示したスイッチ設定“Ｎｏ．３”のように第１の切替機能部４及び第２の切替機能部５の切替制御を行うことで、第１の通信回路２は第１の通信系統（通信信号線１１ａ～１１ｄ）の通信を行い、第２の通信回路３は第２の通信系統（通信信号線１２ａ～１２ｄ）の通信を行う。切替機能制御部６２は、異常通知６６として“２’ｂ００”を出力する（Ｓ２００）。
【0091】
ここで、図１５に、非冗長モードにおいて第１の通信回路２及び第２の通信回路３を使用時の通信経路を示す。
スイッチ設定は“Ｎｏ．３”であるため、図１５に太線で示すように、第１の切替機能部４は、第１の通信系統の通信信号線１１ａ及び１１ｂの信号を第１の通信回路２に入出力し、第２の通信系統の通信信号線１２ａ及び１２ｂの信号を第２の通信回路３に入出力する。同様に、第２の切替機能部５は、第１の通信系統の通信信号線１１ｃ及び１１ｄの信号を第１の通信回路２に入出力し、第２の通信系統の通信信号線１２ｃ及び１２ｄの信号を第２の通信回路３に入出力する。
スイッチ設定は“Ｎｏ．３”であるため、図１５に太線で示すように、第１の切替機能部４は、第１の通信系統の通信信号線１１ａ及び１１ｂの信号を第１の通信回路２に入出力し、第２の通信系統の通信信号線１２ａ及び１２ｂの信号を第２の通信回路３に入出力する。同様に、第２の切替機能部５は、第１の通信系統の通信信号線１１ｃ及び１１ｄの信号を第１の通信回路２に入出力し、第２の通信系統の通信信号線１２ｃ及び１２ｄの信号を第２の通信回路３に入出力する。
【0092】
図１４の説明に戻る。次に、切替機能制御部６２は、第１の診断回路２１の診断結果２３、及び第２の診断回路３１の診断結果３３がすべてＯＫであるか否かを判定する（Ｓ２０１）。ここで、各診断回路の診断結果２３，３３がすべてＯＫの場合（Ｓ２０１のＹＥＳ判定）、第１の通信回路２及び第２の通信回路３が正常に動作していることが判別可能である。
【0093】
次いで、切替機能制御部６２は、スイッチ設定が“Ｎｏ．３”、異常通知６６が“２’ｂ００”の状態で、通信が終了したか否かを判定する（Ｓ２０７）。そして、通信が終了していない場合には（Ｓ２０７のＮＯ判定）、切替機能制御部６２は、各診断回路の診断結果を確認するステップＳ２０１の判定処理に戻る。通信が終了した場合には（Ｓ２０７のＹＥＳ判定）、切替機能制御部６２は、本フローチャートの処理を終了する。
【0094】
一方、切替機能制御部６２は、各診断回路の診断結果２３，３３のいずれかがＮＧである場合（Ｓ２０１のＮＯ判定）、ステップＳ２０２に進む。そして、切替機能制御部６２は、第１の診断回路２１の診断結果２３のみＯＫであるか否かを判定する（Ｓ２０２）。
【0095】
第１の診断回路２１の診断結果２３のみＯＫである場合（Ｓ２０２のＹＥＳ判定）、第２の通信回路３が故障していることが判別可能である。このため、切替機能制御部６２は、スイッチ設定を“Ｎｏ．３”としたまま、異常通知６６として“２’ｂ１０”を出力し（Ｓ２０３）、上位のコンピューター（例えば、マイコン７）の指示を受けて第２の通信系統（通信信号線１２ａ～１２ｄ）の通信を中止する。
【0096】
ステップＳ２０３の処理後、切替機能制御部６２は、ステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０７において、切替機能制御部６２は、スイッチ設定が“Ｎｏ．３”、異常通知６６が“２’ｂ１０”の状態で、通信が終了したか否かを判定する。
【0097】
一方、切替機能制御部６２は、第１の診断回路２１の診断結果２３のみＯＫではない場合（Ｓ２０２のＮＯ判定）、ステップＳ２０４に進む。そして、切替機能制御部６２は、第２の診断回路３１の診断結果３３のみＯＫであるか否かを判定する（Ｓ２０４）。
【0098】
第２の診断回路３１の診断結果３３のみＯＫである場合（Ｓ２０４のＹＥＳ判定）、第１の通信回路２が故障していることが判別可能である。その際、切替機能制御部６２は、メモリ６２ｍに格納した第１の通信回路２と第２の通信回路３の優先度が等しい場合、スイッチ設定は“Ｎｏ．３”で変更せず、異常通知６６として“２‘ｂ０１”を出力し、上位のコンピューター（例えば、マイコン７）の指示を受けて第１の通信系統（通信信号線１１ａ～１１ｄ）の通信を中止する（Ｓ２０５）。
【0099】
他方、第１の通信回路２の優先度が高い場合、第１の通信系統の通信を継続するため、切替機能制御部６２は、図６に示したスイッチ設定“Ｎｏ．２”のように切替制御を行い、異常通知６６として“２‘ｂ０１”を出力する（Ｓ２０５）。このとき、切り替えにより、第２の通信系統（通信信号線１２ａ～１２ｄ）の信号は、いずれの通信回路にも入出力されないため、切替機能制御部６２は、第２の通信系統を使用した通信を中止する。あるいは、上位のコンピューター（例えば、マイコン７）の指示を受けてから、第２の通信系統の通信を中止するようにしてもよい。
【0100】
図１６に、非冗長モードにおいて優先度の高い第１の通信回路２が故障した場合の通信経路を示す。
第１の通信回路２の故障を受けた切り替え後のスイッチ設定“Ｎｏ．２”は、冗長モードにおける切り替え後のスイッチ設定“Ｎｏ．２”（図１１）と同じである。すなわち、スイッチ設定が“Ｎｏ．２”に変更されることで、図１６に太線で示すように、第１の切替機能部４は、第１の通信系統の通信信号線１１ａ及び１１ｂの信号を第２の通信回路３（サブの通信回路）に入出力する。同様に、第２の切替機能部５は、第１の通信系統の通信信号線１１ｃ及び１１ｄの信号を第２の通信回路３に入出力する。この切り替えにより、第２の通信系統の信号は、いずれの通信回路にも入出力されない。
第１の通信回路２の故障を受けた切り替え後のスイッチ設定“Ｎｏ．２”は、冗長モードにおける切り替え後のスイッチ設定“Ｎｏ．２”（図１１）と同じである。すなわち、スイッチ設定が“Ｎｏ．２”に変更されることで、図１６に太線で示すように、第１の切替機能部４は、第１の通信系統の通信信号線１１ａ及び１１ｂの信号を第２の通信回路３（サブの通信回路）に入出力する。同様に、第２の切替機能部５は、第１の通信系統の通信信号線１１ｃ及び１１ｄの信号を第２の通信回路３に入出力する。この切り替えにより、第２の通信系統の信号は、いずれの通信回路にも入出力されない。
【0101】
図１４の説明に戻る。ステップＳ２０５の処理後、切替機能制御部６２は、ステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０７において、切替機能制御部６２は、スイッチ設定が“Ｎｏ．３”又は“Ｎｏ．２”、異常通知６６が“２’ｂ０１”の状態で、通信が終了したか否かを判定する。
【0102】
一方、切替機能制御部６２は、第２の診断回路３１の診断結果３３のみＯＫではない場合（Ｓ２０４のＮＯ判定）、ステップＳ２０６に進む。この場合、第１の通信回路２及び第２の通信回路３共に故障が想定されるため、切替機能制御部６２は、第１の通信系統及び第２の通信系統の通信を中止し、異常通知６６として“２’ｂ１１”を出力する（Ｓ２０６）。ステップＳ２０６の処理後、切替機能制御部６２は、本フローチャートの処理を終了する。
【0103】
以上のとおり、第２の実施形態に係る通信用半導体装置は、動作モードが非冗長モードのとき、第１の通信回路及び第２の通信回路にそれぞれ異なる信号が入力され、かつ第１の通信回路及び第２の通信回路から上記異なる信号に対応した信号がそれぞれ出力されるように、切替機能制御部が、第１の切替機能部及び第２の切替機能部の入力経路及び出力経路を切り替えるよう構成されている。
【0104】
上記のように構成された本実施形態に係る通信用半導体装置は、動作モード（冗長／非冗長モード切替信号６３）に基づいて、冗長機能が不要なシステム（非冗長モード）に対しては非冗長系を構成することが可能となる。これにより、本実施形態に係る通信用半導体装置は、非冗長モード時に、２つの通信系統（第１の通信系統、第２の通信系統）を独立に使用することができる。
【0105】
また、第２の実施形態に係る通信用半導体装置では、第１の通信回路及び第２の通信回路の優先度の情報が切替機能制御部（例えば、メモリ６２ｍ）に格納されている。そして、切替機能制御部は、第１の通信回路及び第２の通信回路のうち、優先度の高い通信回路が故障した際には、優先度の低い通信回路を用いて通信を継続できるように、第１の切替機能部及び第２の切替機能部の入力経路及び出力経路を切り替えるように構成されている。
【0106】
上記のように構成された本実施形態に係る通信用半導体装置は、優先度の高い通信回路（第１の通信回路２）が故障した際に、もう一方の通信回路（第２の通信回路３）に切り替えることで、優先度の高い通信回路（通信系統）を使用した通信を停止させずに通信を継続することができる。
【0107】
また、第２の実施形態に係る通信用半導体装置では、第１の通信回路及び第２の通信回路の優先度が等しい場合、第１の通信回路又は第２の通信回路が故障した際に、故障した第１の通信回路又は第２の通信回路を使用した通信のみが中止される。
【0108】
上記のように構成された本実施形態に係る通信用半導体装置は、故障した第１の通信回路又は第２の通信回路を使用した通信のみが中止されることで、故障していない通信回路を使用して通信を継続することができる。
【0109】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態は、通信用半導体装置１を車内ＬＡＮプロトコルの一つであるＣＡＮ Ｉ／Ｆとして使用した場合の例である。
第３の実施形態は、通信用半導体装置１を車内ＬＡＮプロトコルの一つであるＣＡＮ Ｉ／Ｆとして使用した場合の例である。
【0110】
［第１のＩＣと第２のＩＣが異なるＣＡＮバスに接続］
図１７は、第３の実施形態に係る通信用半導体装置１をＣＡＮ Ｉ／Ｆとして使用したシステムにおいて、第１のＩＣと第２のＩＣが異なるＣＡＮバスに接続されている場合の例を示す図である。
図１７は、第３の実施形態に係る通信用半導体装置１をＣＡＮ Ｉ／Ｆとして使用したシステムにおいて、第１のＩＣと第２のＩＣが異なるＣＡＮバスに接続されている場合の例を示す図である。
【0111】
図示する通信用半導体装置１の第１の切替機能部４は、上位のコンピューターであるマイコン７と接続している。マイコン７と通信用半導体装置１とは、第１の通信系統（通信信号線１１ａ～１１ｂ）及び第２の通信系統（通信信号線１２ａ～１２ｂ）を使用した通信が可能である。マイコン７と通信用半導体装置１は、同一のＥＣＵ１００に搭載されている。例えば、マイコン７と通信用半導体装置１のそれぞれがＥＣＵに該当し、ＥＣＵ１００は統合ＥＣＵに相当する。
【0112】
マイコン７は、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ、及び通信回路を備えたコンピューターである。本明細書に記載したマイコン７の機能は、プロセッサが、それぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。該当プログラムやテーブル等の情報は、メモリなどの記録媒体に置くことができる。
【0113】
また、通信用半導体装置１の第２の切替機能部５は、ＣＡＮバス１０Ａを介して第１のＩＣ８と接続すると共に、ＣＡＮバス１０Ｂを介して第２のＩＣ９と接続している。通信用半導体装置１と第１のＩＣ８とは、第１の通信系統（通信信号線１１ｃ～１１ｄ、ＣＡＮバス１０Ｂ）を使用した通信が可能である。また、通信用半導体装置１と第２のＩＣ９とは、第１の通信系統（通信信号線１１ｃ～１１ｄ、ＣＡＮバス１０Ｂ）を使用した通信が可能である。第１のＩＣ８及び第２のＩＣ９はそれぞれ、車載のセンサ等に相当する。
【0114】
図１７に示す本実施形態における通信用半導体装置１は、第２の実施形態における通信用半導体装置１と同じ構成、同じ動作である。マイコン７は、通信用半導体装置１を介して、第１のＩＣ８及び第２のＩＣ９と通信を行う。
【0115】
例えば、非冗長モード、かつ第１の通信回路２と第２の通信回路３の優先度が等しい場合、マイコン７と第１のＩＣ８間の通信は、第１の通信回路２を用いて行う。また、マイコン７と第２のＩＣ９間の通信は、第２の通信回路３を用いて行う。図１７に示す通信用半導体装置１は、第２の実施形態における各通信回路の優先度が同じ場合と同じ動作を行う。
【0116】
また、非冗長モード、かつ第１の通信回路２の優先度が第２の通信回路３の優先度よりも高い場合、第１の通信回路２が故障した際は、通信を停止しないよう第１の切替機能部４及び第２の切替機能部５のスイッチＳ１～Ｓ６を切り替える。そして、第２の通信回路３を用いてマイコン７と第１のＩＣ８の通信を行い、第２の実施形態において第１の通信回路２の優先度が高い場合と同じ動作を行う。
【0117】
［第１のＩＣと第２のＩＣが同じＣＡＮバスに接続］
図１８は、第３の実施形態に係る通信用半導体装置１ＢをＣＡＮ Ｉ／Ｆとして使用したシステムにおいて、第１のＩＣと第２のＩＣが同じＣＡＮバスに接続されている場合の例を示す図である。
図１８は、第３の実施形態に係る通信用半導体装置１ＢをＣＡＮ Ｉ／Ｆとして使用したシステムにおいて、第１のＩＣと第２のＩＣが同じＣＡＮバスに接続されている場合の例を示す図である。
【0118】
第１のＩＣ８と第２のＩＣ９は、同じＣＡＮバス１０に接続されている。通信用半導体装置１Ｂは、第１の通信回路２又は第２の通信回路３の故障時であっても、ＣＡＮバス１０にアクセスすることで第１のＩＣ８及び第２のＩＣ９と通信が可能であることから、図１８では第２の切替機能部５を省略している。その他の通信用半導体装置１Ｂの構成は、図１に示した通信用半導体装置１と同じである。図１８に示したような、第１のＩＣ８と第２のＩＣ９の２つのＩＣが同じＣＡＮバス１０に接続されている場合の通信用半導体装置１Ｂの動作を、図１９及び図２０を用いて説明する。
【0119】
図１９は、第３の実施形態に係る第１の切替機能部４の切替内容を記した切替内容テーブルＴ２の構成例を示す図である。
切替内容テーブルＴ２は、「切替機能部の種類」、「スイッチの種類」、及び「スイッチ設定（接続切替）」の各項目を有する。切替内容テーブルＴ２に記載された第１の切替機能部４の切替内容は、図６の切替内容テーブルＴ１に記載された第１の切替機能部４が備えるスイッチＳ１～Ｓ３のスイッチ設定“Ｎｏ．１”及び“Ｎｏ．２”と同じである。
切替内容テーブルＴ２は、「切替機能部の種類」、「スイッチの種類」、及び「スイッチ設定（接続切替）」の各項目を有する。切替内容テーブルＴ２に記載された第１の切替機能部４の切替内容は、図６の切替内容テーブルＴ１に記載された第１の切替機能部４が備えるスイッチＳ１～Ｓ３のスイッチ設定“Ｎｏ．１”及び“Ｎｏ．２”と同じである。
【0120】
［切替機能制御部の制御処理］
次に、第３の実施形態に係る制御回路６の切替機能制御部６２による第１の切替機能部４及び第２の切替機能部５の制御処理の手順について、図２０を参照して説明する。
次に、第３の実施形態に係る制御回路６の切替機能制御部６２による第１の切替機能部４及び第２の切替機能部５の制御処理の手順について、図２０を参照して説明する。
【0121】
図２０は、図１８に示した通信用半導体装置１において、制御回路６の切替機能制御部６２による第１の切替機能部４の制御処理の一例を示すフローチャートである。図２０に記載のスイッチ設定や異常通知の内容は、図１９及び図７を参照する。
【0122】
通信開始時、切替機能制御部６２は、図１９に示したスイッチ設定“Ｎｏ．１”のように第１の切替機能部４の切替制御を行うことで、第１の通信回路２は第１の通信系統（通信信号線１１ａ～１１ｄ）の通信を行い、第２の通信回路３は第２の通信系統（通信信号線１２ａ～１２ｄ）の通信を行う。切替機能制御部６２は、異常通知６６として“２’ｂ００”を出力する（Ｓ３００）。
【0123】
次に、切替機能制御部６２は、第１の診断回路２１の診断結果２３、及び第２の診断回路３１の診断結果３３がすべてＯＫであるか否かを判定する（Ｓ３０１）。ここで、各診断回路の診断結果２３，３３がすべてＯＫの場合（Ｓ３０１のＹＥＳ判定）、第１の通信回路２及び第２の通信回路３が正常に動作していることが判別可能である。
【0124】
次いで、切替機能制御部６２は、スイッチ設定が“Ｎｏ．１”、異常通知６６が“２’ｂ００”の状態で、通信が終了したか否かを判定する（Ｓ３０７）。そして、通信が終了していない場合には（Ｓ３０７のＮＯ判定）、切替機能制御部６２は、各診断回路の診断結果を確認するステップＳ３０１の判定処理に戻る。通信が終了した場合には（Ｓ３０７のＹＥＳ判定）、切替機能制御部６２は、本フローチャートの処理を終了する。
【0125】
一方、切替機能制御部６２は、各診断回路の診断結果２３，３３のいずれかがＮＧである場合（Ｓ３０１のＮＯ判定）、ステップＳ３０２に進む。そして、切替機能制御部６２は、第１の診断回路２１の診断結果２３のみＯＫであるか否かを判定する（Ｓ３０２）。
【0126】
第１の診断回路２１の診断結果２３のみＯＫである場合（Ｓ３０２のＹＥＳ判定）、第２の通信回路３が故障していることが判別可能である。このため、切替機能制御部６２は、スイッチ設定を“Ｎｏ．１”としたまま、異常通知６６として“２’ｂ１０”を出力し（Ｓ３０３）、上位のコンピューター（例えば、マイコン７）の指示を受けて第２の通信系統（通信信号線１２ａ～１２ｄ）の通信を中止する。
【0127】
ステップＳ３０３の処理後、切替機能制御部６２は、ステップＳ３０７に進む。ステップＳ３０７において、切替機能制御部６２は、スイッチ設定が“Ｎｏ．１”、異常通知６６が“２’ｂ１０”の状態で、通信が終了したか否かを判定する。
【0128】
一方、切替機能制御部６２は、第１の診断回路２１の診断結果２３のみＯＫではない場合（Ｓ３０２のＮＯ判定）、ステップＳ３０４に進む。そして、切替機能制御部６２は、第２の診断回路３１の診断結果３３のみＯＫであるか否かを判定する（Ｓ３０４）。
【0129】
第２の診断回路３１の診断結果３３のみＯＫである場合（Ｓ３０４のＹＥＳ判定）、第１の通信回路２が故障していることが判別可能である。その際、切替機能制御部６２は、メモリ６２ｍに格納した第１の通信回路２と第２の通信回路３の優先度が等しい場合、スイッチ設定は“Ｎｏ．１”で変更せず、異常通知６６として“２‘ｂ０１”を出力する。そして、切替機能制御部６２は、上位のコンピューター（例えば、マイコン７）の指示を受けて第１の通信系統（通信信号線１１ａ～１１ｄ）の通信を中止する（Ｓ３０５）。
【0130】
他方、第１の通信回路２の優先度が高い場合、第１の通信系統の通信を継続するため、切替機能制御部６２は、図１９に示したスイッチ設定“Ｎｏ．２”のように切替制御を行い、異常通知６６として“２‘ｂ０１”を出力する（Ｓ３０５）。このとき、切り替えにより、第２の通信系統（通信信号線１２ａ～１２ｂ）の信号は、いずれの通信回路にも入出力されないため（図１６参照）、切替機能制御部６２は、第２の通信系統を使用した通信を中止する。あるいは、上位のコンピューター（例えば、マイコン７）の指示を受けてから、第２の通信系統の通信を中止するようにしてもよい。
【0131】
ステップＳ３０５の処理後、切替機能制御部６２は、ステップＳ３０７に進む。ステップＳ３０７において、切替機能制御部６２は、スイッチ設定が“Ｎｏ．１”又は“Ｎｏ．２”、異常通知６６が“２’ｂ０１”の状態で、通信が終了したか否かを判定する。
【0132】
一方、切替機能制御部６２は、第２の診断回路３１の診断結果３３のみＯＫではない場合（Ｓ３０４のＮＯ判定）、ステップＳ３０６に進む。この場合、第１の通信回路２及び第２の通信回路３共に故障が想定されるため、切替機能制御部６２は、第１の通信系統及び第２の通信系統の通信を中止し、異常通知６６として“２’ｂ１１”を出力する（Ｓ３０６）。ステップＳ３０６の処理後、切替機能制御部６２は、本フローチャートの処理を終了する。
【0133】
以上のとおり、第３の実施形態に係る通信用半導体装置１及び１Ｂは、ＣＡＮ Ｉ／Ｆとして使用可能であることから、車載にも適用可能である。さらに、通信用半導体装置１及び１Ｂにおいて、メインの通信回路（例えば、第１の通信回路２）に異常が生じた場合に、通信を途切れさせることなくサブの通信回路（例えば、第２の通信回路３）へ切り替えられるため、車載分野においても機能安全対応と信頼性向上に寄与できる。例えば、統合ＥＣＵに相当するＥＣＵ１００に搭載された通信用半導体装置１及び１Ｂが冗長機能を有することにより、ＥＣＵ１００の機能安全への対応と信頼性の向上が可能となる。
【0134】
＜第４の実施形態＞
次に、共通原因故障となり得る電気的破壊や破裂、燃焼を回避するための手段として、通信用半導体装置の第１の通信回路２及び第２の通信回路３の状態に従い、上流の電源回路に遮断要求をする例について説明する。なお、第１の通信回路２及び第２の通信回路３の状態の判別方法は、第１～第３の実施形態を参照する。
次に、共通原因故障となり得る電気的破壊や破裂、燃焼を回避するための手段として、通信用半導体装置の第１の通信回路２及び第２の通信回路３の状態に従い、上流の電源回路に遮断要求をする例について説明する。なお、第１の通信回路２及び第２の通信回路３の状態の判別方法は、第１～第３の実施形態を参照する。
【0135】
図２１は、第４の実施形態に係る通信用半導体装置１Ｃの構成例を示すブロック図である。
本実施形態における通信用半導体装置１Ｃの基本的な構成は、第１の実施形態に係る通信用半導体装置１（図１）の構成と同じである。ただし、通信用半導体装置１Ｃには、図１の通信用半導体装置１に対して、第１の通信回路２の第１電源２２、第２の通信回路３の第２電源３２、第１電源２２の遮断要求６７（第１電源遮断要求）、及び第２電源３２の遮断要求６８（第２電源遮断要求）が追加されている。これらの詳細は図２２を参照して説明する。
本実施形態における通信用半導体装置１Ｃの基本的な構成は、第１の実施形態に係る通信用半導体装置１（図１）の構成と同じである。ただし、通信用半導体装置１Ｃには、図１の通信用半導体装置１に対して、第１の通信回路２の第１電源２２、第２の通信回路３の第２電源３２、第１電源２２の遮断要求６７（第１電源遮断要求）、及び第２電源３２の遮断要求６８（第２電源遮断要求）が追加されている。これらの詳細は図２２を参照して説明する。
【0136】
図２２は、上位の電源回路（図示略）に対する遮断要求の例を示す図である。
なお、本実施形態では、遮断要求６７，６８は１ビットの信号であり、図２２に示した“１’ｂ０”は遮断要求無効、“１’ｂ１”は遮断要求有効を意味する。通信用半導体装置１Ｃは、各通信回路の状態に基づき、第１の切替機能部４及び第２の切替機能部５の切替制御と並行して、電源遮断要求を実行する。
なお、本実施形態では、遮断要求６７，６８は１ビットの信号であり、図２２に示した“１’ｂ０”は遮断要求無効、“１’ｂ１”は遮断要求有効を意味する。通信用半導体装置１Ｃは、各通信回路の状態に基づき、第１の切替機能部４及び第２の切替機能部５の切替制御と並行して、電源遮断要求を実行する。
【0137】
第１の通信回路２及び第２の通信回路３が共に正常である場合、第１電源２２の遮断要求６７及び第２電源３２の遮断要求６８は“１’ｂ０”を出力し、双方の通信回路とも電源を遮断しない。
【0138】
第１の通信回路２のみ故障した場合、第１電源２２の遮断要求６７のみ“１’ｂ１”を出力し、第１電源２２の遮断要求６７を受信した上流の電源回路は、第１電源２２を遮断する。
【0139】
第２の通信回路３のみ故障した場合、第２電源３２の遮断要求６８のみ“１’ｂ１”を出力し、第２電源３２の遮断要求６８を受信した上流の電源回路は、第２電源３２を遮断する。
【0140】
第１の通信回路２及び第２の通信回路３が共に故障した場合、第１電源２２の遮断要求６７及び第２電源３２の遮断要求６８は“１’ｂ１”を出力する。そして、第１電源２２の遮断要求６７及び第２電源３２の遮断要求６８を受信した上流の電源回路は、第１電源２２及び第２電源３２を遮断する。その他の通信用半導体装置１Ｃの構成及び動作は、第１～第３の実施形態を参照する。
【0141】
以上のとおり、第４の実施形態に係る通信用半導体装置では、切替機能制御部は、第１の通信回路及び第２の通信回路の各診断回路（第１の診断回路２１、第２の診断回路３１）で故障が検出されたときには、当該通信用半導体装置に電源を供給する電源回路に遮断要求を行うように構成されている。
【0142】
上記のように構成された第４の実施形態に係る通信用半導体装置は、各通信回路の故障の際、電源回路に遮断要求を行って電源を遮断することで、共通原因故障を回避することが可能となる。通信用半導体装置が備える任意の部品の故障時に電源を遮断することで、２つの通信回路による冗長構成からなる機能を集積回路化した場合の課題である共通原因故障を回避できる。
【0143】
なお、本発明は上述した第１～第４の実施形態に限られるものではなく、請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、その他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。
例えば、上述した各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために通信用半導体装置の構成を詳細かつ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成要素を備えるものに限定されない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成要素に置き換えることが可能である。また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成要素を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成要素の追加又は置換、削除をすることも可能である。
例えば、上述した各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために通信用半導体装置の構成を詳細かつ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成要素を備えるものに限定されない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成要素に置き換えることが可能である。また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成要素を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成要素の追加又は置換、削除をすることも可能である。
【0144】
また、上記の各構成、機能、処理部等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計するなどによりハードウェアで実現してもよい。ハードウェアとして、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの広義のプロセッサデバイスを用いてもよい。
【0145】
【0146】
また、上述した実施形態において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成要素が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【0147】
１，１Ｂ，１Ｃ…通信用半導体装置、１１ａ～１１ｄ…通信信号線（第１の通信系統）、１２ａ～１２ｄ…通信信号線（第２の通信系統）、２…第１の通信回路、２ａ～２ｄ…通信信号線、２１…第１の診断回路、２３…第１の診断回路の診断結果、２４…トランスミッタ、２５…レシーバ、２１１…診断用レシーバ、２１２，２１３…比較器、２１４…論理和回路、２１５…診断用レシーバの出力、２ａ～２ｄ…第１の通信回路の通信信号線、３…第２の通信回路、３１…第２の診断回路、３３…第２の診断回路の診断結果、３ａ～３ｄ…第２の通信回路の通信信号線、４…第１の切替機能部、５…第２の切替機能部、６…制御回路、６１…相互診断回路、６２…切替機能制御部、６２ｍ…メモリ、６３…冗長／非冗長モード切替信号、６４…第１の切替機能部の制御信号、６５…第２の切替機能部の制御信号、６６…異常通知、６７…第１電源遮断要求、６８…第２電源遮断要求、６１１，６１２…比較器、６１３…論理和回路、６１４…比較器の出力、６１５…比較器の出力、６１６…相互診断回路の出力、７…マイコン、８…第１のＩＣ、９…第２のＩＣ、１００…ＥＣＵ、Ｓ１…第１スイッチ、Ｓ２…第２スイッチ、Ｓ３…第３スイッチ、Ｓ４…第４スイッチ、Ｓ５…第５スイッチ、Ｓ６…第６スイッチ、Ｔ１，Ｔ２…切替内容テーブル
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】