CN104641597A - 通信装置以及通信方法 - Google Patents

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Abstract

为了提供尽管是在总线负荷高时也能够降低对通信消息的发送带来的延迟的通信装置，数据发送模块(20)以能够发送接收通信消息的方式与传送通信消息的通信用总线(15)连接。数据发送模块(20)具备的总线监视部(21)将在通信用总线(15)中流着通信消息的定时检测一定的期间，并将其检测结果作为该期间的利用状况数据(210)获取。进而，数据发送模块(20)具备：利用状况预测部(22)，根据获取的检测期间的利用状况数据(210)，预测在通信用总线(15)中未流着通信消息的空闲定时；以及数据发送部(23)，在预测出的空闲定时将通信消息发送到通信用总线(15)。

Description

通信装置以及通信方法
技术领域
本发明涉及与车辆等的网络连接的通信装置、以及在该通信装置中使用的通信方法。
背景技术
众所周知，搭载于车辆的多个电子控制装置(ECU)通过分别相互网络连接而构成能够相互通信这些电子控制装置具有的信息(车辆信息)的通信系统的情况较多。另外，作为这样的车辆网络系统的一个，有控制器局域网络(CAN)。
在CAN中，在来自多个ECU的消息的发送重叠时，根据作为消息固有的ID的消息ID，执行与消息的发送有关的调停(仲裁)。然后，在发送重叠的消息中，仅针对优先级最高的消息许可发送，使其他消息的发送等待。即，在CAN中，如果流入总线的消息增加，则多个消息的发送重叠的情形变多，所以在消息的发送中产生延迟的忧虑变高。因此，以往提出了降低在消息的发送中产生的延迟的技术，在专利文献1中记载了其一个例子。
专利文献1记载的数据转送装置是在2个通信总线之间转送消息的装置。数据转送装置具备：第1帧控制模块，对第1通信总线进行消息的发送接收；第2帧控制模块，对第2通信总线进行消息的发送接收；以及微型计算机，与这些2个帧控制模块连接而能够相互交换消息。在微型计算机中，设置了测量第1通信总线、第2通信总线的总线负荷的通信总线负荷监视装置。另外，该数据转送装置具备：第1接收专用模块，将从第1通信总线接收的消息转送到第2帧控制模块；以及第2接收专用模块，将从第2通信总线接收的消息转送到第1帧控制模块。各接收专用模块具备接收选择寄存器，该接收选择寄存器从微型计算机被设定限制针对转送目的地的帧控制模块转送消息的屏蔽率。另外，在微型计算机中，如果第2通信总线的总线负荷成为50％以上，则对于优先级高的消息，将第1接收专用模块的接收选择寄存器的屏蔽率设定为低的屏蔽率，对于优先级低的消息，将第1接收专用模块的接收选择寄存器的屏蔽率设定为高的屏蔽率，降低优先级高的消息的延迟。
专利文献1：日本特开2009-135567号公报
发明内容
根据专利文献1记载的数据转送装置，虽然在总线负荷高时，优先级高的消息的延迟被降低，但毕竟总线负荷高，所以在发送中产生延迟的忧虑依然处于高的等级。另外，在该数据转送装置中，尚未考虑到在优先级低的消息中产生的发送的延迟。
本发明是鉴于这样的实情而完成的，其目的在于提供一种尽管是总线负荷高时也能够降低对通信消息的发送带来的延迟的通信装置、以及在该通信装置中使用的通信方法。
以下，记载用于解决上述课题的手段及其作用效果。
为了达成上述目的，本发明提供一种通信装置，以能够发送接收通信消息的方式连接于传送通信消息的通信线路，所述通信装置具备：检测部，将在所述通信线路中流着通信消息的定时检测一定的期间，将其检测结果作为该期间的利用状况数据获取；预测部，根据获取到的所述检测期间的利用状况数据，预测在所述通信线路中未流着通信消息的空闲定时；以及发送部，在预测出的所述空闲定时，将通信消息发送到所述通信线路。
为了达成上述目的，本发明提供一种通信方法，是以能够发送接收通信消息的方式连接于传送通信消息的通信线路的通信装置在通信消息的发送中使用的通信方法，所述通信方法具备：检测工序，将在所述通信线路中流着通信消息的定时检测一定的期间，将其检测结果作为该期间的利用状况数据获取；预测工序，根据获取到的所述检测期间的利用状况数据，预测在所述通信线路中未流着通信消息的空闲定时；以及发送工序，在预测出的所述空闲定时，将通信消息发送到所述通信线路。
根据这样的结构或者方法，通信装置能够针对通信线路，在对该通信线路预测的未发送通信消息的空闲定时，发送通信消息。通信装置在空闲定时发送通信消息，从而该通信消息的发送与来自其他通信装置的通信消息的发送重叠而延迟的担心被降低。
另外，在空闲定时发送的通信消息在与其他通信消息之间不产生调停(仲裁)。因此，无论设定的优先级的高低如何都会迅速地发送通信消息。
进而，通信装置不依赖于通信消息的发送周期而进行空闲定时的预测，所以还能够适宜对应于根据事态发送的非周期性的消息的发送、周期错开的消息的发送。
另外，通过在空闲定时发送通信消息，从而减轻对现有发送消息造成的影响、例如发送被等待而产生延迟的现象。
作为优选的结构，所述预测部根据包括与最新的检测期间对应的利用状况数据的一个或者多个利用状况数据，预测与所述最新的检测期间连续的下一个检测期间的空闲定时。
根据这样的结构，通信装置能够根据在检测期间中得到的最新的利用状况数据来预测空闲定时。
作为优选的结构，所述检测期间包括周期性地连续的多个判定期间，所述检测部针对每个所述判定期间，反复检测在所述通信线路中流着通信消息的定时，所述预测部针对每个所述判定期间，预测下一个所述检测期间的空闲定时。
根据这样的结构，根据检测期间和判定期间的设定，进行空闲定时的预测，所以空闲定时的预测变得容易。
作为优选的结构，所述预测部根据所述利用状况数据中包含的判定期间中的一个判定期间的检测结果，预测与该一个判定期间对应的下一个所述检测期间的空闲定时。
根据这样的结构，根据从利用状况数据得到的该一个判定期间的检测结果，预测下一个检测期间中的与该一个判定期间对应的空闲定时，所以期待适当地预测空闲定时。
作为优选的结构，所述预测部从所述一个或者多个利用状况数据中的作为对象的判定期间，获取一个或者多个检测结果，将根据该获取的一个或者多个检测结果来计算出的未流着通信消息的比例与阈值进行比较，预测与作为所述对象的判定期间对应的下一个所述检测期间的空闲定时。
根据这样的结构，能够根据阈值与一个或者多个利用状况数据的针对一个判定期间的检测结果的比较，计算空闲定时。即，能够灵活地进行预测的处理。
另外，在使用了多个利用状况数据时，即使在多个利用状况数据各自的检测结果中有差异，也期待根据未流着通信消息的比例适当地预测空闲定时。
作为优选的结构，所述预测部每当针对所述最新的检测期间的各判定期间得到检测结果时，预测与得到了所述检测结果的判定期间对应的下一个所述检测期间的空闲定时。
根据这样的结构，根据在最新的检测期间的利用状况数据中获取到判定期间的检测结果的情况，预测下一个检测期间的空闲定时，所以针对接着最新的检测期间开始的下一个检测期间，在空闲定时的预测中确保时间上的富余。
作为优选的结构，所述预测部考虑基于在所述利用状况数据中设定的有用性的权重来预测所述空闲定时。
根据这样的结构，进行考虑了利用状况数据的有用性的空闲定时的预测。
作为优选的结构，关于所述权重，针对所述最新的检测期间的利用状况数据设定得最高，利用状况数据越是过去的数据，设定得越低。
根据这样的结构，越接近预测空闲定时的下一个检测期间，权重被设定得越高，越远离，权重被设定得越低。由此，能够进行重视了新的利用状况数据的预测。
作为优选的结构，所述检测部在获取的所述利用状况数据中不包括从所述发送部发送的通信消息。
根据这样的结构，空闲定时的预测不会由于自身发送的通信消息受到影响，所以在想要在连续的检测期间发送通信消息时，能够适合地预测空闲定时。
作为优选的结构，所述检测期间以100ms至10s的期间被周期性地设定。
根据这样的结构，在检测期间中包括大量的周期消息，所以期待预测精度的提高。
作为优选的结构，所述检测期间是与发送周期长的通信消息的周期相匹配地设定的。
根据这样的结构，在检测期间中包括大量的周期消息的发送周期，所以期待预测精度的提高。
作为优选的结构，所述检测期间是与成为多个通信消息的发送周期的最小公倍数的周期相匹配地设定的。
根据这样的结构，检测期间适合于作为对象的多个周期消息的发送周期，所以期待预测精度的提高。
作为优选的结构，关于所述通信线路，该通信线路的一部分或者全部搭载于车辆，所述通信消息是基于CAN协议的通信消息。
根据这样的结构，尽管是在通信用总线中产生在车载LAN中采用的情形较多的CAN协议的通信消息的总线负荷高时，也会减轻在通信消息中产生的延迟。在车载LAN中，包括与车辆的行驶有关的重要的消息，所以这样的重要的消息由于重要度低的消息的影响而延迟等的担心减少。
附图说明
图1是针对将具备本发明的通信装置的通信系统进行了具体化的第1实施方式，示出其概略结构的框图。
图2是示意地示出在图1所示的通信系统中获取的利用状况数据的示意图。
图3是示意地示出在图1所示的通信系统中预测的预测数据的示意图。
图4是示出在图1所示的通信系统中根据利用状况数据预测预测数据的样式的示意图。
图5是针对将具备本发明的通信装置的通信系统进行了具体化的第2实施方式，示出根据其利用状况数据预测预测数据的样式的示意图。
图6是示出图5所示的预测数据的计算方法的示意图。
图7是针对将具备本发明的通信装置的通信系统进行了具体化的其他实施方式，示出计算其预测数据的方法的示意图。
(符号说明)
10：车辆；11～13：第1～第3电子控制装置(ECU)；15：通信用总线；20：数据发送模块；21：总线监视部；22：利用状况预测部；23：数据发送部；30：维修用设备；31：用户设备；210～212：利用状况数据；221：预测数据；Δt：判定期间；Tc：检测期间。
具体实施方式
(第1实施方式)
依照图1～4，说明对具备本发明的通信装置的通信系统进行了具体化的第1实施方式。
如图1所示，车辆10具备作为通信系统的车载网络系统。车载网络系统具备第1～第3电子控制装置(ECU)11～13、数据发送模块20、和通信用总线15，该通信用总线15是连接第1～第3ECU11～13以及数据发送模块20的通信线路。第1～第3ECU11～13以及数据发送模块20能够经由通信用总线15相互交换(发送接收)在控制等中使用的各种信息。
本实施方式的车载网络系统构成为作为通信协议应用CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)协议的CAN网络。即，通信用总线15是例如双绞线电缆。另外，第1～第3ECU11～13以及数据发送模块20分别具备针对通信用总线15进行基于CAN协议的通信消息的发送接收的CAN控制器。另外，第1～第3ECU11～13以及数据发送模块20根据基于CAN协议的通信消息的发送接收，相互交换在控制等中使用的各种信息。
第1～第3ECU11～13分别是在车辆10的各种控制中使用的控制装置，是以例如驱动系、行驶系、车体系、信息设备系等为控制对象的ECU。例如，作为以驱动系为控制对象的ECU，可以举出发动机用ECU，作为以行驶系为控制对象的ECU，可以举出转向用ECU、制动用ECU，作为控制车体系的ECU，可以举出灯用ECU、窗户用ECU，作为以信息设备系为控制对象的ECU，可以举出车辆导航用ECU。
数据发送模块20是在抑制对在车载网络系统中传送的、在车辆10的控制中使用的重要性高的通信消息的传送造成的影响的同时向通信用总线15转送从外部设备输入的通信消息的模块。数据发送模块20具备能够连接外部设备的数据链路连接器(DLC)。数据发送模块20从与DLC连接的外部设备输入包括各种信息的通信消息，将该输入的通信消息根据需要转送到通信用总线15。另外，将从通信用总线15接收的通信消息转送到外部设备。即，对于数据发送模块20，以能够交换通信消息的方式，连接有维修用设备30、用户设备31作为外部设备。
维修用设备30是对制造商、汽车经销商等准备的标准的通信装置，例如是利用车载式故障诊断系统、所谓OBD(车载诊断)系统来进行故障诊断的故障诊断设备(测试仪)等。
用户设备31是用户独自准备的非标准的通信装置，是例如非标准的测试仪、智能手机等。用户设备31根据由用户等制作出的程序，发送通信消息。因此，用户设备31无法排除不考虑通信用总线15的总线负荷而想要发送通信消息、或者由于程序错误、恶意等而想要发送大量的通信消息的担心。另外，用户设备31也可以与外部的系统、公共通信线路(因特网等)连接。因此，用户设备31还有由于经由因特网等的非法的访问、攻击等而想要向通信用总线15发送大量的通信消息的担心。
数据发送模块20构成为包括具有运算装置(CPU)和ROM、RAM等非易失性、易失性的存储装置等的微型计算机。在数据发送模块20的非易失性的存储装置中，保持进行各种处理的控制程序以及在各种处理中使用的各种参数。运算装置根据需要执行在存储装置中保持的控制程序，并且在控制程序的执行处理时根据需要参照各种参数。另外，在本实施方式中，控制程序包括：总线监视程序，检测在通信用总线15中是否流着通信消息，将其检测结果作为利用状况数据获取；以及利用状况预测程序，根据所获取的利用状况数据，预测在通信用总线15中产生的、作为未流着通信消息的定时的空闲定时。另外，控制程序包括在预测的空闲定时时指示通信消息的发送的发送指示程序。另外，也可以将这些程序作为个别的程序保持于数据发送模块20，按程序执行。
在各种参数中，包括作为监视通信用总线15的一定的期间的检测期间Tc和作为比检测期间Tc短的期间的判定期间Δt。
如图2所示，在1个检测期间Tc中包括多个判定期间Δt，通过“检测期间Tc(时间n)”/“判定期间Δt”，求出检测期间Tc中包含的判定期间Δt的个数m。
检测期间Tc是反复(周期性地)监视有无在通信用总线15中流着的通信消息时的一个周期的长度。检测期间Tc具有从基准时间(时间T＝0)至结束时间(T＝n)为止的长度的时间。关于检测期间Tc，优选在其期间内包括大量的通信消息的通信周期，作为适合于通信用总线15的监视的期间，设定例如100毫秒(ms)～10秒(s)的值。另外，关于检测期间Tc，既可以比100毫秒短，也可以比10秒长。另外，检测期间Tc是特别希望监视的通信消息的通信周期或其倍数、或者周期最长的通信消息的通信周期或其倍数、或者多个通信消息的通信周期的最小公倍数等公倍数。
判定期间Δt是用于判定在通信用总线15上是否流着通信消息(是否有数据)的期间。判定期间Δt优选为是与最短的通信消息相同或者其以上的长度，作为适合于判定是否流着通信消息的期间，例如设定500微秒(μs)～1毫秒。另外，关于判定期间Δt，既可以设定比最短的通信消息短的时间，也可以小于500微秒，相反也可以比1毫秒长。
数据发送模块20具备：作为检测部的总线监视部21，获取通信用总线15的利用状况数据；作为预测部的利用状况预测部22，根据利用状况数据，预测通信用总线15的空闲定时；以及作为发送部的数据发送部23，根据预测的空闲定时，向通信用总线15发送通信消息。另外，总线监视部21、利用状况预测部22以及数据发送部23是通过在数据发送模块20的运算装置中执行上述控制程序来实现其功能的全部或者一部分。
总线监视部21经时地检测在通信用总线15中是否流着通信消息，并将其检测结果作为利用状况数据210获取。总线监视部21将所获取的利用状况数据210保持到易失性的存储装置等中。总线监视部21将检测期间Tc作为反复监视通信用总线15的1个单位。总线监视部21针对1次的检测期间Tc获取一个利用状况数据210，所以能获取到与每个检测期间Tc对应的利用状况数据。另外，在本实施方式中，总线监视部21与最新的检测期间Tc对应地，获取最新的利用状况数据210。另外，总线监视部21如果获取到最新的利用状况数据210，则将与上次的检测期间Tc对应的利用状况数据作为上次的利用状况数据211，将与上上次的检测期间Tc对应的利用状况数据作为上上次的利用状况数据212。
另外，总线监视部21针对每个判定期间Δt，判定在通信用总线15中是否流着通信消息。在判定期间Δt的全部期间或者一部分期间中包括发送通信消息的状态的情况下，总线监视部21判定为在该判定期间Δt中发送了通信消息。另一方面，在判定期间Δt的期间中完全不包括发送通信消息的状态的情况下，总线监视部21判定为在该判定期间Δt中未发送通信消息，即该判定期间Δt是空闲定时。然后，总线监视部21针对利用状况数据210中包含的各判定期间Δt，在判定为未发送通信消息的期间中设定“0”，在判定为发送通信消息的期间中设定“1”。另外，总线监视部21使得在利用状况数据210中不包括从数据发送部23发送的通信消息，此时在利用状况数据210中设定“0”。
利用状况预测部22针对作为在最新的检测期间Tc之后连续的检测期间Tc的“下一个检测期间Tc”，预测通信用总线15的空闲定时。即，利用状况预测部22针对从当前时刻来看成为将来的时刻的“下一个检测期间Tc”预测空闲定时。在利用状况数据210等中，针对每个判定期间Δt存储了空闲定时，所以针对每个判定期间Δt预测利用状况。另外，在本实施方式中，利用状况预测部22每当判定期间Δt的检测结果被追加到最新的检测期间Tc的利用状况数据210时，在下一个检测期间Tc中进行针对与该判定期间Δt对应的期间的预测。即，进行从当前的判定期间Δt起检测期间Tc之后的判定期间Δt的预测。另外，关于预测，既可以稍微延迟其开始，也可以集中多个进行。
利用状况预测部22根据一个或者多个利用状况数据(210等)，预测针对“下一个检测期间Tc”的空闲定时，将该预测的结果作为预测数据221，保持于易失性的存储装置等。利用状况预测部22例如根据总线监视部21获取的最新的利用状况数据210(参照图2)，预测针对“下一个检测期间Tc”的空闲定时，生成预测数据221(参照图3)。利用状况预测部22在例如仅根据最新的利用状况数据210针对每个判定期间Δt进行预测的情况下，针对“下一个检测期间Tc”的预测数据221与最新的利用状况数据210相同。例如，利用状况预测部22在最新的利用状况数据210的第1～9个判定期间Δt的保持内容是“110011000”的情况下，与预测数据221的第1～9个判定期间Δt对应的各期间的预测成为“110011000”。同样地，利用状况预测部22在最新的利用状况数据210的第m个判定期间Δt是“1”的情况下，与预测数据221的第m个判定期间Δt对应的期间的预测成为“1”。这是使用1个利用状况数据来预测空闲定时的例子。
数据发送部23包括所谓CAN收发器的发送部分，将基于CAN协议的通信消息依照CAN协议发送到通信用总线15。通信消息从与数据发送模块20连接的维修用设备30、用户设备31等外部设备输入到数据发送部23。数据发送部23将所输入的通信消息临时保管到数据发送模块20的易失性的存储装置等。然后，数据发送部23将从外部设备输入的通信消息发送即转送到通信用总线15。在本实施方式中，数据发送部23通过参照预测数据221，对自身指示以在该预测数据221中包含的空闲定时发送通信消息，并且根据该指示向通信用总线15发送通信消息。由此，数据发送部23在发送其他通信消息的可能性低的定时，向通信用总线15发送通信用消息，所以对利用相同的通信用总线15的其他通信消息的发送造成影响的担心被降低。
在本实施方式中，数据发送部23根据预先生成的预测数据221发送通信消息，所以无需为了当前进行的发送而实时地监视通信用总线15并生成预测数据221。即，在数据发送部23中，通信消息的发送受到利用状况预测部22等中的处理延迟的影响的担心小。另外，利用状况预测部22在数据发送部23利用之前生成预测数据221即可，所以与预测数据221的生成有关的时间上的自由度大。
如果假设在数据发送部23发送通信消息时想要实时地生成预测数据221，则不可避免发送通信消息的定时延迟预测数据221的生成所需的时间的情况。
接下来，说明数据发送模块20的动作。
首先，说明总线监视部21的动作。
如图2所示，总线监视部21将检测期间Tc(时间n)作为1个周期，反复检测通信总线的状况、即是否流着通信消息(有无数据)。然后，总线监视部21反复进行获取并保持检测结果而作为利用状况数据210的工序(检测工序)。另外，在图2中，仅图示1个周期的量，为便于说明，省略其他周期的图示。
另外，总线监视部21如果获取到与最新的检测期间Tc对应的新的利用状况数据21，则使过去获取的利用状况数据210等分别向过去偏移一次。另外，将利用状况数据保持了由利用状况预测部22实施的预测所需的次数量的情况下，每当追加新的数据时，丢弃超过预测所需的次数的过去的利用状况数据。
总线监视部21针对每个判定期间Δt，判定在通信用总线15中是否流着通信消息(有无数据)。然后，总线监视部21将其判定结果设定到利用状况数据210的对应的期间(判定期间Δt)。即，在通信用总线15中“有”数据时，在利用状况数据210的对应的期间(判定期间Δt)中设定“1”，在通信用总线15中“无”数据时，在利用状况数据210的对应的期间(判定期间Δt)中设定“0”。总线监视部21以包括1～m个判定结果(“0”或者“1”)的方式，制作与1个检测期间Tc对应的利用状况数据210。
另外，总线监视部21即使检测到从数据发送部23发送的通信消息，也检测为在通信用总线15中“无”数据。这是因为，从数据发送部23发送通信消息的定时是数据发送部23能够发送通信消息的定时，无需将该定时从针对下次的检测期间Tc预测的空闲定时排除。
接下来，说明利用状况预测部22的动作。
如图4所示，利用状况预测部22根据例如最新的利用状况数据210和上次的利用状况数据211，预测空闲定时(预测工序)。然后，利用状况预测部22生成包括预测的空闲定时的预测数据221。另外，在本实施方式中，每当判定结果被追加到最新的利用状况数据210时、即每当经过判定期间Δt时，预测在预测数据221中对应的期间的空闲定时。
利用状况预测部22参照最新的利用状况数据210和上次的利用状况数据211的相同的期间(个数)的判定结果(“0”或者“1”)，预测与该参照的期间(个数)对应的预测数据221的期间(个数)是否为空闲定时。利用状况预测部22在最新的利用状况数据210和上次的利用状况数据211的相同的期间的判定结果的组合是“0，0”时，将预测数据221的该期间预测为“是空闲定时”即“0”。另外，利用状况预测部22在最新的利用状况数据210和上次的利用状况数据211的相同的期间的判定结果的组合是“1，0”、或者“0，1”、或者“1，1”中的某一个时，将预测数据221的该期间预测为“非空闲定时”即“1”。这是使用2个利用状况数据来预测空闲定时的例子。
即，利用状况预测部22例如通过对判定结果的组合进行逻辑或(OR运算)，计算预测数据221的值。另外，关于预测数据221的值，不限于逻辑或，也可以通过逻辑与(AND运算)计算，也可以根据将组合内的“0”(或者“1”)的比例与规定的比例进行比较而决定为“0”或者“1”。
然后，说明数据发送部23的动作。
如图3所示，如果总线监视部21开始最新的检测期间Tc的下一个检测期间Tc，则数据发送部23参照预测数据221来使得在“0”的定时(判定期间Δt)发送通信消息(发送工序)。即，数据发送部23临时保管从外部设备输入的通信消息，如果成为空闲定时，则发送所保管的通信消息。另外，如果尽管是空闲定时但未保管有通信消息，则数据发送部23也可以不向通信用总线15发送通信消息。另外，数据发送部23在从外部设备输入了通信消息时，如果是空闲定时，则也可以不临时保管所输入的通信消息而原样地发送到通信用总线15。
由此，数据发送模块20能够在空闲定时，将从外部设备输入的通信消息发送到通信用总线15。即，数据发送模块20能够降低从外部设备输入的通信消息向通信用总线15的发送对从第1～第3ECU11～13发送的通信消息造成影响的现象。特别是，从与通信用总线15最初起就连接的第1～第3ECU11～13发送的通信消息包括重要的信息的可能性高，所以通过降低这样的通信消息的延迟，从而能够维持车辆10的可靠性。另一方面，通过在抑制对车辆10的恶劣影响的同时取入来自外部设备的信息，从而能够提高车辆10的便利性。
另外，数据发送模块20在通信用总线15的空闲定时发送通信消息，所以能够避免在发送该通信用消息时产生仲裁的现象。在仲裁中，优先发送消息ID小(优先级高)的通信消息，使消息ID大(优先级低)的通信消息的发送等待，所以发送等待的通信消息增加。因此，通信用总线15的总线负荷率上升，有无论优先级的高低如何通信消息的发送的延迟都增加的趋势。特别是，优先级低的通信消息有发送的延迟变大的趋势。但是，根据本实施方式，关于来自外部设备的通信消息不易产生仲裁，所以尽管是优先级低的通信消息也能够立即发送。即，根据本实施方式，抑制发送等待的通信消息的增加，所以包括优先级低的通信消息，通信消息的延迟降低。另外，关于来自外部设备的通信消息，直至发送开始为止的时间变短。
进而，数据发送模块20在空闲定时发送通信消息，所以即使总线负荷率高，也能够在抑制仲裁的发生的同时，发送通信消息。由此，相比于根据总线负荷率进行通信限制的情况，在通信消息的发送中产生的延迟更被抑制。即，直至从数据发送模块20开始发送通信消息为止的等待时间短。另外，通过利用空闲定时，提高通信用总线的利用率，实现总线频带的有效利用。另外，由于抑制仲裁的发生，所以抑制对与通信用总线15始终连接的ECU发送的通信消息的发送造成的影响、例如产生延迟等。
另外，数据发送模块20针对空闲定时，仅将检测期间Tc和判定期间Δt作为条件，生成预测数据221。因此，在预测数据221的生成中，不需要在通信用总线15中流着的通信消息的消息ID、各通信消息的发送周期的信息等。由此，省去管理消息ID等信息的工夫等，数据发送模块20的结构变得简单。
进而，数据发送模块20能够适当地管理占有通信用总线15的总线频带那样的通信消息、例如用于重新编程的通信消息、由于DoS攻击引起的通信消息等的发送。
例如，数据发送模块20能够不占有通信用总线15的总线频带、并且尽可能迅速地发送用于重新编程的通信消息。即，即使执行了重新编程，也会抑制对其他通信消息的通信产生的影响。另外，通过寻找空闲定时来发送通信消息，从而抑制仲裁的发生，并且，避免不确切的发送顺序等待，迅速地实施重新编程。
另外，例如，即使从用户设备31进行了DoS攻击，即使是想要占有总线频带的攻击用的通信消息，由于仅在空闲定时发送，所以也能够抑制对其他通信消息的通信产生的影响。
如以上说明，根据本实施方式的通信装置，得到以下列举那样的效果。
(1)数据发送模块20针对通信用总线15，在对该通信用总线15预测的未发送着通信消息的空闲定时，发送通信消息。数据发送模块20在空闲定时发送通信消息，从而降低该通信消息的发送与来自其他ECU的通信消息的发送重叠而延迟的担心。
另外，在空闲定时发送的通信消息不会在与其他通信消息之间产生调停(仲裁)。因此，无论设定的优先级的高低如何都迅速地发送通信消息。
进而，数据发送模块20不依赖于通信消息的发送周期而预测空闲定时，所以还能够适宜对应于根据事态发送的非周期性的消息的发送、周期错开的消息的发送。
另外，通过在空闲定时发送通信消息，减轻对现有发送消息造成的影响、例如使发送等待而产生延迟的现象。
(2)数据发送模块20能够根据在检测期间Tc中得到的最新的利用状况数据210，预测空闲定时。
(3)根据检测期间Tc和判定期间Δt的设定，预测空闲定时，所以空闲定时的预测变得容易。
(4)根据从利用状况数据210得到的该一个判定期间Δt的检测结果，预测预测数据221中的与该一个判定期间Δt对应的空闲定时，所以期待适当地预测空闲定时。
(5)根据在最新的检测期间Tc的利用状况数据210中获取判定期间Δt的检测结果的情况，预测下一个检测期间Tc的空闲定时，所以针对接着最新的检测期间Tc而开始的下一个检测期间Tc，在空闲定时的预测中确保时间上的富余。
(6)关于数据发送部23发送的通信消息，通过设为在通信用总线15中“无”数据，能够避免由于自身(数据发送部23)发送的通信消息而对空闲定时的预测造成影响。由此，在想要在连续的检测期间Tc中发送通信消息时，能够适当地预测空闲定时。
(7)通过将检测期间Tc周期性地设定为从100ms到10s之间，使得能够在检测期间Tc中包括大量的周期消息，所以期待预测精度的提高。另外，即使与发送周期长的通信消息的周期相匹配地设定检测期间Tc，由于在检测期间Tc中包括大量的周期消息的发送周期，所以期待预测精度的提高。另外，如果与成为多个通信消息的发送周期的最小公倍数的周期相匹配地设定，则适合于将检测期间Tc作为对象的多个周期消息的发送周期，所以期待预测精度的提高。
(8)尽管是在车载LAN中采用的情况较多的CAN协议的通信消息对通信用总线15产生的总线负荷高时，也会减轻对通信消息产生的延迟。在车载LAN中，包括与车辆10的行驶有关的重要的消息，所以降低这样的重要的消息由于重要度比其低的消息的影响而延迟等的担心。
(第2实施方式)
接下来，参照图5以及图6，说明具备本发明的通信装置的通信系统的第2实施方式。
在本实施方式中，由利用状况预测部22生成预测数据221的生成方法与第1实施方式中的方法不同，但其以外的结构是相同的。因此，以下，说明与第1实施方式不同的结构，为便于说明，关于同样的结构附加相同符号，省略其详细的说明。
如图5所示，利用状况预测部22参照最新的利用状况数据210、上次的利用状况数据211、以及上上次的利用状况数据212的相同的期间(个数)的判定结果(“0”或者“1”)。然后，利用状况预测部22根据从3个数据的相同的期间得到的3个判定结果，预测与该期间(个数)对应的预测数据221的期间(个数)是否为空闲定时。
如图6所示，利用状况预测部22在最新的利用状况数据210、上次的利用状况数据211、以及上上次的利用状况数据212的相同的期间的判定结果的组合是“0，0，0”时，将预测数据221的该期间预测为“是空闲定时”即“0”。另外，利用状况预测部22在最新的利用状况数据210、上次的利用状况数据211、以及上上次的利用状况数据212的相同的期间的判定结果的组合是“0，0，1”、“0，1，0”以及“1，0，0”中的某一个时，将预测数据221的该期间预测为“是空闲定时”即“0”。另一方面，利用状况预测部22在最新的利用状况数据210、上次的利用状况数据211、以及上上次的利用状况数据212的相同的期间的判定结果的组合是“0，1，1”、“1，1，0”、“1，0，1”以及“1，1，1”中的某一个时，将预测数据221的该期间预测为“非空闲定时”即“1”。
即，利用状况预测部22在3个判定结果中的“0”的比例是作为阈值的“1/2”(50％)以上时，将预测数据221的该期间预测为“是空闲定时”即“0”。相反，利用状况预测部22在3个判定结果中的“0”的比例小于作为阈值的“1/2”(50％)时，将预测数据221的该期间预测为“非空闲定时”即“1”。
另外，利用状况预测部22也可以在“0”的比例是作为阈值的“2/3”(约66％)以上时，将预测数据221的该期间预测为“0”，在“0”的比例小于作为阈值的“2/3”(约66％)时，将预测数据221的该期间预测为“1”。由此，能够期待预测精度的提高。
另外，利用状况预测部22也可以在“0”的比例是作为阈值的“4/5”(80％)以上时，将预测数据221的该期间预测为“0”，在“0”的比例小于作为阈值的“4/5”(80％)时，将预测数据221的该期间预测为“1”。由此，能够期待预测精度的进一步提高。在该情况下，仅在“0，0，0”的组合时被预测为“0”，其以外的组合时被预测为“1”。
另外，关于预测数据221的值，不限于根据将组合内的“0”(或者“1”)的判定结果的比例与规定的比例进行比较而决定为“0”(或者“1”)，也可以通过逻辑或(OR运算)、逻辑与(AND运算)等来计算。
由此，根据3个利用状况数据210～212来预测预测数据221，所以期待更适当的预测。
如以上说明，根据本实施方式的通信装置，除了在前面的第1实施方式中记载的效果(1)～(8)以外，还得到以下列举那样的效果。
(9)能够根据阈值和一个或者多个利用状况数据210等的针对一个判定期间Δt的检测结果的比较，计算空闲定时。即，能够灵活地进行预测的处理。
另外，在使用了多个利用状况数据时，即使在多个利用状况数据各自的检测结果中有差异，也期待根据未流着通信消息的比例来适当地预测空闲定时。
(其他实施方式)
另外，上述各实施方式还能够按照以下的样式实施。
·进而，数据发送模块也可以根据转送的通信消息的频度，判定所转送的通信消息是否对通信用总线造成影响，并将其通知给用户等或者通知给其他ECU。另外，也可以中止将对通信用总线造成影响的通信消息转送到通信用总线。由此，能够降低从外部设备发送对通信用总线造成影响的通信消息的担心。由此，通信装置管理来自外部设备的通信消息的功能提高。另外，具备该通信装置的通信系统的可靠性提高。
·另外，进而，数据发送模块也可以在从通信用总线15检测出的空闲定时低于规定的比例时，判定为存在在通信用总线中流着非法的通信消息的担心，并将其通知给用户等或者通知给其他ECU。由此，通信装置管理来自外部设备的通信消息的功能提高。另外，具备该通信装置的通信系统的可靠性提高。
·在上述各实施方式中，例示了即使检测出数据发送部23发送的通信消息也设为在通信用总线15中“无”数据的情况。但是，不限于此，也可以在检测到数据发送部发送的通信消息的情况下，设为在通信用总线中“有”数据。例如，在隔开比在预测中使用的多个检测期间更长的间隔来发送通信消息的情况下，空闲定时的预测不会受到来自前面的通信消息的发送的影响。由此，该通信装置的设计自由度提高。
·在上述各实施方式中，例示了根据利用状况数据的判定结果“0”或者“1”来预测空闲定时的情况。但是，不限于此，也可以对利用状况数据的“0”或者“1”进行加权，考虑其权重来预测空闲定时。
如图7所示，例如，也可以将最新的利用状况数据210的判定结果的权重设为“m1”，将上次的利用状况数据211的判定结果的权重设为“m2”，将上上次的利用状况数据212的判定结果的权重设为“m3”。然后，利用状况预测部也可以根据对利用状况数据的判定结果乘以该权重的结果，预测空闲定时。即，计算将最新的利用状况数据210的判定结果与“m1”之积、上次的利用状况数据211的判定结果与“m2”之积、以及上上次的利用状况数据212的判定结果与“m3”之积进行了相加的值x。然后，也可以以该计算出的值x是规定的阈值以下为条件而预测为“是空闲定时”(“0”)，以大于规定的阈值为条件而预测为“非空闲定时”(“1”)。即，进行考虑了利用状况数据的有用性的空闲定时的预测。
例如，也可以以越接近预测空闲定时的下一个检测期间Tc，使权重越高，越远离，使权重越低的方式，将权重设为m1>m2>m3的关系。由此，最新的利用状况数据210的判定结果的“1”比上次的利用状况数据211的判定结果的“1”、上上次的利用状况数据212的判定结果的“1”高地被评价。即，通过重视了最新的利用状况数据210的预测，期待预测数据221的预测精度提高。由此，通信装置的设计自由度提高。
·在上述各实施方式中，例示了利用状况预测部22使用1个～3个利用状况数据来预测空闲定时的情况。但是，不限于此，只要能够预测空闲定时，则也可以利用比3个更多的利用状况数据来预测空闲定时。由此，通信装置的设计自由提高。
·在上述各实施方式中，例示了对数据发送模块20经由DLC连接外部设备的情况。但是，不限于此，只要能够将外部设备可通信地连接到数据发送模块，则也可以经由DLC以外的连接连接器等将外部设备连接到数据发送模块。由此，通信装置的设计自由度提高。
·在上述实施方式中，例示了对数据发送模块20有线地连接外部设备的情况。但是，不限于此，也可以对数据发送模块通过无线通信方式连接外部设备。例如，也可以在数据发送模块中设置无线通信部，在外部设备中也设置对应的无线通信部，使数据发送模块和外部设备进行无线通信。由此，能够扩大通信装置的应用范围。
·在上述各实施方式中，例示了数据发送模块20将从外部设备输入的信息转送到通信用总线15的情况。但是，不限于此，数据发送模块也可以在将从其他ECU输入的信息转送到通信用总线、或者将自身输出的信息发送到通信用总线时使用。另外，也可以在ECU中包括数据发送模块。由此，能够抑制对其他通信造成的影响而将车辆的内部设备(ECU等)输出的通信消息输出到通信用总线。由此，能够扩大该通信装置的应用范围。
·在上述实施方式中，例示了通信系统是基于CAN协议的系统的情况。但是，不限于此，该通信系统的协议是产生在通信线路中不流通信消息的状态的通信协议即可。即，在通信系统中应用的通信协议也可以是例如以太网(注册商标)、车载网络(注册商标)等除了CAN协议以外的通信协议。而且，也可以预测这样的通信协议具有的空闲定时，在该空闲定时发送通信消息。由此，提高通信装置的设计自由度并且扩大应用范围。
·在上述实施方式中，例示了通信系统搭载于车辆10的情况。但是，不限于此，也可以将通信系统的一部分或者全部设置于车辆以外。由此，对于包括车辆以外的由CAN构成的通信系统也能够应用通信装置。
·在上述实施方式中，例示了通信系统搭载于车辆10的情况。但是，不限于此，通信系统也可以设置于车辆以外的移动体、例如船舶、铁路、工业机械、机器人等。由此，扩大通信装置的应用范围。

Claims (14)

1.一种通信装置，以能够发送接收通信消息的方式连接于传送通信消息的通信线路，其特征在于，所述通信装置具备：
检测部，将在所述通信线路中流过通信消息的定时检测一定的期间，将其检测结果作为该期间的利用状况数据获取；
预测部，根据获取到的所述检测期间的利用状况数据，预测在所述通信线路中未流过通信消息的空闲定时；以及
发送部，在预测出的所述空闲定时，将通信消息发送到所述通信线路。
2.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，
所述预测部根据包括与最新的检测期间对应的利用状况数据的一个或者多个利用状况数据，预测与所述最新的检测期间连续的下一个检测期间的空闲定时。
3.根据权利要求2所述的通信装置，其特征在于，
所述检测期间包括周期性地连续的多个判定期间，
所述检测部针对每个所述判定期间，反复检测在所述通信线路中流过通信消息的定时，
所述预测部针对每个所述判定期间，预测所述下一个检测期间的空闲定时。
4.根据权利要求3所述的通信装置，其特征在于，
所述预测部根据所述利用状况数据所包含的判定期间中的一个判定期间的检测结果，预测与该一个判定期间对应的所述下一个检测期间的空闲定时。
5.根据权利要求4所述的通信装置，其特征在于，
所述预测部从所述一个或者多个利用状况数据中的作为对象的判定期间，获取一个或者多个检测结果，将根据获取到的该一个或者多个检测结果计算的通信消息未流过的比例与阈值进行比较，预测与所述作为对象的判定期间对应的所述下一个检测期间的空闲定时。
6.根据权利要求3～5中的任意一项所述的通信装置，其特征在于，
所述预测部每当针对所述最新的检测期间的各判定期间得到检测结果时，预测与得到了所述检测结果的判定期间对应的所述下一个检测期间的空闲定时。
7.根据权利要求2～6中的任意一项所述的通信装置，其特征在于，
所述预测部考虑基于所述利用状况数据中设定的有用性的权重来预测所述空闲定时。
8.根据权利要求7所述的通信装置，其特征在于，
针对所述最新的检测期间的利用状况数据，所述权重被设定得最高，利用状况数据越是过去的数据，所述权重被设定得越低。
9.根据权利要求1～8中的任意一项所述的通信装置，其特征在于，
所述检测部不将从所述发送部发送的通信消息包含于获取的所述利用状况数据中。
10.根据权利要求1～9中的任意一项所述的通信装置，其特征在于，
所述检测期间在100ms至10s的期间被周期性地设定。
11.根据权利要求1～10中的任意一项所述的通信装置，其特征在于，
所述检测期间是与发送周期长的通信消息的周期相匹配地设定的。
12.根据权利要求1～10中的任意一项所述的通信装置，其特征在于，
所述检测期间是与成为多个通信消息的发送周期的最小公倍数的周期相匹配地设定的。
13.根据权利要求1～12中的任意一项所述的通信装置，其特征在于，
关于所述通信线路，该通信线路的一部分或者全部搭载于车辆，
所述通信消息是基于CAN协议的通信消息。
14.一种通信方法，是以能够发送接收通信消息的方式连接于传送通信消息的通信线路的通信装置在通信消息的发送中使用的通信方法，其特征在于，所述通信方法具备：
将在所述通信线路中流过通信消息的定时检测一定的期间，将其检测结果作为该期间的利用状况数据获取；
根据获取到的所述检测期间的利用状况数据，预测在所述通信线路中未流过通信消息的空闲定时；以及
在预测出的所述空闲定时，将通信消息发送到所述通信线路。
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