JP2005191909A - 通信制御装置及び通信制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 特定の通信条件や状態に依存せず、CAN通信ノードの検出／故障検出を行うことができる通信制御装置及び通信制御方法を提供すること。
【解決手段】 CANネットワークへの接続し、CANネットワークへ接続した全ての機器（ノード）の状態を示す監視フレーム６を受信し、CANネットワークに接続された他の機器へ監視フレーム６を送信するCPU２で制御されるトランシーバ３及び抵抗４と、監視フレーム６に機器の状態を書き込むCPU２を備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、主に車両の搭載される装置のCANネットワークへの参加の検出と故障検出を行う通信制御装置及び通信制御方法の技術分野に属する。

従来の通信制御装置及び通信制御方法では、CANネットワーク上のCAN通信ノードの検出はシステム起動時である（例えば、特許文献１参照。）。

また、CANネットワーク上のCAN通信ノードの故障検出は、CAN通信ノードの間の通信周期を監視する事により行っている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２０００−２７８３５７号公報（第２−３頁、全図） 特開２００３−１４３１６４号公報（第２−５頁、全図）

しかしながら、従来の通信制御装置及び通信制御方法にあっては、CAN通信ノードの検出が、システム起動時にしか行われず、システム起動後にCAN通信ノードがネットワークに参加する場合には適用できなかった。
さらに、CAN通信ノードの故障検出は、CAN通信ノード間において周期的な通信が行われる事が前提になっており、また、個々のCAN通信ノード毎に判定基準が異なり、CAN通信ノードが追加される度にソフトウェアの追加が必要となっていた。

本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、
特定の通信条件や状態に依存せず、CAN通信ノードの検出／故障検出を行うことができる通信制御装置及び通信制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、CANネットワークへの接続手段と、CANネットワークへ接続した全ての機器の状態を示す監視データを受信する監視データ受信手段と、監視データに機器の状態を書き込むデータ変更手段と、CANネットワークに接続された他の機器へ監視データを送信する送信手段とを備え、CANネットワークで前記監視データを共有したことを特徴とする。

よって、本発明にあっては、特定の通信条件や状態に依存せず、CAN通信ノードの検出、故障検出を行うことができる。

以下、本発明の通信制御装置及び通信制御方法を実現する実施の形態を、請求項１，２，３，４に係る発明に対応する実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は実施例１の通信制御装置で用いる監視フレームの説明図である。図２は実施例１の通信制御装置が接続されたCANネットワークにおける監視フレームの送信順序を示す説明図である。図３は実施例１の通信制御装置の主要な構成を示すブロック図である。図４は実施例１の通信制御装置で実行される処理の大まかな流れを示すフローチャート図である。図５は実施例１の通信制御装置で実行される監視ネットワークへの参加処理の流れを示すフローチャート図である。図６は実施例１の通信制御装置で実行される監視処理の流れを示すフローチャート図である。図７は実施例１の通信制御装置が接続されるCANネットワークの正常な監視状態を示す説明図である。図８は実施例１の通信制御装置が接続されるCANネットワークの故障検出状態を示す説明図である。図９は実施例１の通信制御装置が接続されるCANネットワークのノード検出状態を示す説明図である。

実施例１の通信制御装置１は、図３に示すように、CPU２、トランシーバ３、抵抗４を主な構成としている。
CPU２は、内部に一時的にデータを保存するRAM２１と予めデータ等が保存されているROM２２を備え、トランシーバ３へ送受信するデータの入出力を行う。
このCPU２は、各機器の必要に応じて、他の機器へのデータを送信、他の機器からのデータの受信を行う。

トランシーバ３は、CPU２からのデータを変換してCAN通信線５へ抵抗４を介して出力するとともに、受信信号をCPU２で入力できるデータへ変換してCPU２へ出力する。
図１に示すのは、実施例１の通信制御装置１が複数接続されて構成されるCANネットワークで共有する監視フレーム６のデータ構造である。
監視フレーム６は、送信先ノード番号部分６１と、送信元ノード番号部分６２と、ノード監視情報部分６３を主な構成としている。
送信先ノード番号部分６１は、送信先の機器のノード番号を示す。
送信元ノード番号部分６２は、送信元の機器のノード番号を示す。

ノード監視情報部分６３は、複数を順に設けられたノードN情報ビットからなり、それぞれのノード情報ビットは、０の場合には、そのノードが未接続であることを示し、１の場合には、そのノードが接続中であることを示す。
実施例１の通信制御装置１は、図２に示すようにCAN通信線にバス型に複数が接続される。

次に、作用を説明する。

［全体処理］
図４に示すのは、実施例１の通信制御装置１で実行される処理全体のおおまかな流れを示すフローチャート図である。

ステップＳ１１では、監視ネットワークへの参加処理を行う。

ステップＳ１２では、通常監視処理により、自ノードが監視ネットワークから外れたかどうかを判断し、監視ネットワークから外れたならばステップＳ１１に移行し、監視ネットワークから外れないならばステップＳ１２へ移行し待つようにする。

［監視ネットワークへの参加処理］
図５に示すのは、実施例１の通信制御装置１で実行される監視ネットワークへの参加処理の流れを示すフローチャート図である。

ステップＳ２１では、監視フレーム６の送信元ノード番号部分６２を自機器のノードとする監視フレーム６を生成して送信する。

ステップＳ２２では、監視フレーム送信周期T1の計測を開始する。

ステップＳ２３では、監視フレーム送信周期T1が経過したかどうかを判断し、経過したならばステップＳ２１に移行し、経過していないならばステップＳ２４に移行する。

ステップＳ２４では、監視フレーム６を受信したかどうかを判断し、受信したならばステップＳ２５に移行し、受信していないならばステップＳ２３に移行する。

ステップＳ２５では、受信した監視フレーム６のノード監視情報部分６３が、自機器のノードを検出したことを示しているかどうかを判断し、検出されているならば監視ネットワークへの参加処理を終了する。

［通常監視処理］
図６に示すのは、実施例１の通信制御装置１で実行される通常監視処理の流れを示すフローチャート図である。

ステップＳ３１では、監視フレーム６を受信したかどうかを判断し、受信したならばステップＳ３２に移行し、受信しないならばステップＳ３９に移行する。

ステップＳ３２では、受信した監視フレーム６のノード監視情報部分６３が自記器のノードを検出したことを示しているかどうかを判断し、検出されているならばステップＳ３３に移行し、検出されない場合には通常監視処理を終了する。

ステップＳ３３では、送信元のノードはネットワークに参加済みかどうかを判断し、参加済みであるならばステップＳ３４に移行し、参加済みでないならばステップＳ３８に移行する。

ステップＳ３４では、監視フレーム６のノード監視情報部分６３から監視情報を取得して監視情報を更新する。

ステップＳ３５では、次順ノードを次回送信ノードに設定する。

ステップＳ３６では、故障判定時間T2の計測を開始する。

ステップＳ３７では、監視フレーム送信周期T1の計測を開始し、ステップＳ３１へ移行する。

ステップＳ３８では、送信元のノードをネットワークに参加させて監視情報を更新し、ステップＳ３１へ移行する。

ステップＳ３９では、故障判定時間T2が経過したかどうかを判断し、T2が経過したならばステップＳ４０に移行し、T2が経過しないならばステップＳ４１に移行する。

ステップＳ４０では、監視フレーム６を送信しなかったノードを故障と判定し、監視情報を更新し、ステップＳ３５に移行する。

ステップＳ４１では、監視フレーム送信周期T1が経過したかどうかを判断し、T1が経過したならばステップＳ４２に移行し、経過しないならばステップＳ３１へ移行する。

ステップＳ４２では、今回送信する送信先が自ノードであるかどうかを判断し、自ノードであるならばステップＳ４３に移行し、自ノードでないならばステップＳ３１に移行する。

ステップＳ４３では、監視フレーム６送信し、ステップＳ３５に移行する。

［ネットワークの監視作用］
〈1〉正常状態
実施例１の通信制御装置１では、図２に示すように、CAN通信線５にバス型に接続された複数のノード１ａ〜１ｅによって、監視フレーム６を順にノードＮ１→ノードＮ２→ノードＮ３→ノードＮ４→ノードＮ５→ノードＮ１へ受け渡す。
よって、この監視フレーム６の受け渡しのみを考えた場合には、図７に示すようにリング状のネットワーク構成となる。
図７の状態では、ノードＮ１〜ノードＮ５までがCANネットワークに参加しているので、監視フレーム６のノード監視情報部分６３は、図７に示すように１１１１１ｂとなる。もしくは１１１１１０００・・・となる。

このように、監視フレーム６を順に受け渡すことにより、同じ監視情報をCANネットワーク全体で共有できる。
よって、CANネットワークにおける各機器（ノード）の協調した制御を容易に行える。

<2>故障ノードがある場合
CANネットワークが、図７に示すようにノードＮ１〜ノードＮ５で確立されている際に、ノードＮ３が故障した場合、ステップＳ３５、Ｓ３６の処理により故障判定時間T2の計測を開始して監視フレーム６がノードＮ２からノードＮ３へ送られる。しかし、ノードＮ３は故障しているため、監視フレーム６はノードＮ３からノードＮ４に送られない。そのため、監視フレーム６がノード間を回ってノードＮ２に帰ってくることがなく、故障判定時間T2が経過する（図８(a)参照）。

このことは、ステップＳ３９の処理で検知され、ノードＮ３がネットワークから外れたことを示すように、監視フレーム６のノード監視情報部分６３を１１０１１ｂへ更新し、ステップＳ３５の処理によりノードＮ２からノードＮ４へ監視フレーム６を送信する（図８(b)参照）。
この監視フレーム６は、ノードＮ３を除くノードＮ１〜Ｎ５を順に受け渡されていくので、ノードＮ３の故障状態を示す監視フレーム６をネットワーク全体で共有することになる。
なお、この故障検出は、監視フレーム６というデータのやりとりで行うため、通信周期等の特定の通信条件に左右されない。

<3>ネットワークへの参加がある場合
CANネットワークが図９(a)に示すように、ノードＮ１，Ｎ２，Ｎ４，Ｎ５で構成され、ノードＮ３がCANネットワークに参加していない状態で、ノードＮ３がCANネットワークに接続されると、ノードＮ３は、ノードＮ２が送信した監視フレーム６を受信する。但し、この監視フレーム６のノード監視情報部分６３にはノードＮ３がCANネットワークに接続されていない情報を書き込まれている（１１０１１ｂ）。すると、ノードＮ３はステップＳ２１の処理により、自ノードがCANネットワークに参加したことを示す監視フレーム６（１１１１１ｂ）を生成し、送信する。よって、更新された監視フレーム６が回ることになる。

ノードＮ３は、送信周期T1が経過するまでに、自ノードが送信した監視フレーム６を受信し、その監視フレーム６に自ノードが接続されたことが示されているかどうかを確認する（図９(b)参照）。よって、この監視フレーム６を用いて、CANネットワークへ途中で参加した場合であっても、その参加したことを示す情報が共有されることで、各ノードがノードＮ３の参加を認識し、協調した制御などに生かすことができ、複数の機器がほぼ同時にノードＮ３からの情報を生かすことができる。
なお、実施例１の通信制御装置１では、１つの監視フレーム６が受け渡されて回される状態で説明しているが、この受け渡しは、ネットワーク全体で複数の監視フレームが回送されるようにしてもよい。

次に、効果を説明する。
実施例１の通信制御装置及び通信制御方法にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1)CANネットワークへ接続し、CANネットワークへ接続した全ての機器（ノード）の状態を示す監視フレーム６を受信し、CANネットワークへ接続された他の機器へ監視フレーム６を送信するCPU２で制御されるトランシーバ３及び抵抗４と、監視フレーム６に機器の状態を書き込むCPU２を備え、CANネットワークで監視フレーム６を共有したため、特定の通信条件や状態に依存せず、CAN通信ノードの検出、故障検出を行うことができる。
また、監視フレーム６はCANネットワークに接続される機器で共有されるデータであり、個別の機器で異なるものではない。よって、新たな機器が接続されることで、ソフトウェアを追加するような必要は生じない。

(2)順序づけされたノード番号を保持するRAM２１を備え、CPU２で制御されたトランシーバ３が、次のノード番号の機器へ監視フレーム６を送信し、且つ次のノード番号の機器へ送信が故障判定時間T2内に完了しない場合には、さらにその次のノード番号の機器へ監視フレームを送信し、且つCPU２が、次のノードが故障であることを監視フレーム６に書き込み、機器の故障又は非接続の情報をCANネットワークで共有したため、故障の情報を共有できるため、ネットワークに接続した各機器が協調した制御を行うことができる。
これは、CANネットワークの場合、各機器がそれぞれ通信を行うため、協調した制御ができることには、非常に効果がある。つまり、各機器で行う制御が矛盾を生じるような制御とならないことや、各機器の効果が協調して行うことにより増幅されることである。

(3)CPU２で制御されたトランシーバ３が、故障と判断された機器に対しても、監視フレーム６を送信することにより、故障又は非接続の状態からCANネットワークへの参加を検出できるようにしたため、CANネットワークへの途中接続、途中非接続を行うことができ、効率的なネットワークにすることができる。

(4)CANネットワークに接続される複数のノードが、全てのノードの状態を示す監視データを受信し、そのノードの状態を監視データに書き込んで、次のノードに送るようにして、CANネットワークで前記監視データを共有し、ノードの故障、接続、非接続の情報を共有するため、特定の通信条件や状態に依存せず、CAN通信ノードの検出、故障検出を行うことができる。

以上、本発明の通信制御装置及び通信制御方法を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
例えば、実施例１では、新たなノードがCANネットワークに参加した際に、参加したノードが更新した監視フレームを送信するようにしていたが、図１０に示すように、ネットワーク参加信号を各ノードに送信するようにし、監視フレームが更新されていないことを検知したノードが監視フレームを更新するようにして、ネットワークへのノードの参加と監視フレームの更新に時間差が生じないようにして、より早くネットワークに参加したノードを有効に利用できるようにしてもよい。

実施例１の通信制御装置で用いる監視フレームの説明図である。 実施例１の通信制御装置が接続されたCANネットワークにおける送信順序を示す説明図である。 実施例１の通信制御装置の主要な構成を示すブロック図である。 実施例１の通信制御装置で実行される処理の大まかな流れを示すフローチャート図である。 実施例１の通信制御装置で実行される監視ネットワークへの参加処理の流れを示すフローチャート図である。 実施例１の通信制御装置で実行される監視処理の流れを示すフローチャート図である。 実施例１の通信制御装置が接続されるCANネットワークの正常な監視状態を示す説明図である。 実施例１の通信制御装置が接続されるCANネットワークの故障検出状態を示す説明図である。 実施例１の通信制御装置が接続されるCANネットワークのノード検出状態を示す説明図である。 実施例１の通信制御装置が接続されるCANネットワークのノード検出状態の別の例を示す説明図である。

符号の説明

１ 通信制御装置
２ CPU
２１ RAM
２２ ROM
３ トランシーバ
４ 抵抗
５ CAN通信線
６ 監視フレーム
６１ 送信先ノード番号部分
６２ 送信元ノード番号部分
６３ ノード監視情報部分

Claims (4)

1. CANネットワークへの接続手段と、
   CANネットワークへ接続した全ての機器の状態を示す監視データを受信する監視データ受信手段と、
   前記監視データに機器の状態を書き込むデータ変更手段と、
   CANネットワークに接続された他の機器へ前記監視データを送信する送信手段と、
   を備え、
   CANネットワークで前記監視データを共有した、
   ことを特徴とする通信制御装置。
2. 請求項１に記載の通信制御装置において、
   順序づけされたノード番号を保持する保持手段を備え、
   前記送信手段が、
   次のノード番号の機器へ前記監視データを送信し、且つ次のノード番号の機器へ送信が所定時間内に完了しない場合には、さらにその次のノード番号の機器へ前記監視データを送信し、
   且つ前記データ変更手段が、
   次のノード番号の機器への送信が所定時間内に完了しない場合に、次のノードが故障又は非接続であることを監視データに書き込み、
   機器の故障又は非接続の情報をCANネットワークで共有した、
   ことを特徴とする通信制御装置。
3. 請求項２に記載の通信制御装置において、
   前記送信手段が、
   故障又は非接続と判断された機器に対しても、監視データを送信することにより、故障又は非接続の状態からCANネットワークへの参加を検出できるようにした、
   ことを特徴とする通信制御装置。
4. CANネットワークに接続される複数のノードが、全てのノードの状態を示す監視データを受信し、
   そのノードの状態を監視データに書き込んで、次のノードに送るようにして、CANネットワークで前記監視データを共有し、ノードの故障、接続、非接続の情報を共有することを特徴とする通信制御方法。

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