JP2008227741A - On-vehicle communication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車載用通信システムに関し、詳しくは、異なる多重通信線に接続された電子制御ユニット(ECU)間で中継接続ユニットを介してメッセージフレームの送受信を行う車載用通信システムにおいて、前記中継接続ユニットはECUから送信したメッセージフレームを高速に中継するものである。 The present invention relates to an in-vehicle communication system, and more particularly, in an in-vehicle communication system that transmits and receives a message frame between electronic control units (ECUs) connected to different multiple communication lines via a relay connection unit. The unit relays message frames transmitted from the ECU at high speed.
近年、車両に搭載される電装品および電機装置の数は、車両の高機能化および高性能化に伴って急増しており、車両内の配線が複雑化すると共に大規模化している。
そこで、車両内の配線の本数増加を抑制すべく、車載電装品を制御するECUをシートやドアのボディ系、エンジンやスロットル等のパワートレイン系などに区分けしてグループ化し、グループ毎にグループ内に属するECUを多重通信線で接続すると共に、異なるECUに接続した多重通信線間に中継接続ユニット(ゲートウェイユニット)を介設し、該中継接続ユニットでグループ内のECU間の通信の中継を行う車載用通信システムが採用されている。
このように、車両に搭載した多数のECUをグループ別とし、かつ、各グループ内ではECUに接続した多重通信線を中継接続ユニットと接続するシステムとすることで、配線数の低減化を図ると共に、中継接続ユニットを介したECU間の通信の高速化を図っている。
前記した車載用通信システムにおいて、各グループ内では、例えば、第1多重通信線に接続されたECUからメッセージフレームが送信されると、中継接続ユニットは該メッセージフレームを受信し、該メッセージフレームの中継送信先である第2多重通信線にメッセージフレームを中継している。
In recent years, the number of electrical components and electrical devices mounted on a vehicle has increased rapidly as the functions and performance of the vehicle have increased, and the wiring in the vehicle has become more complex and larger.
Therefore, in order to suppress the increase in the number of wires in the vehicle, ECUs that control in-vehicle electrical components are divided into groups such as body systems for seats and doors, power train systems such as engines and throttles, and the like. ECUs belonging to the above are connected by multiple communication lines, and a relay connection unit (gateway unit) is interposed between multiple communication lines connected to different ECUs, and the relay connection unit relays communication between ECUs in the group. An in-vehicle communication system is employed.
In this way, a large number of ECUs mounted on the vehicle are classified into groups, and within each group, a multiplex communication line connected to the ECU is connected to the relay connection unit, thereby reducing the number of wires. The communication speed between the ECUs via the relay connection unit is increased.
In the above-described in-vehicle communication system, in each group, for example, when a message frame is transmitted from an ECU connected to the first multiplex communication line, the relay connection unit receives the message frame and relays the message frame. The message frame is relayed to the second multiplex communication line which is the transmission destination.
車載用通信システムの通信プロトコルとしてはCANが標準となりつつある。CANプロトコルでは、送受信されるメッセージフレームの仕様が予め規定されており、各メッセージフレームはメッセージを識別するためのメッセージ識別子が記載されるアービトレーションフィールドを備えている。 CAN is becoming a standard communication protocol for in-vehicle communication systems. In the CAN protocol, specifications of message frames to be transmitted and received are defined in advance, and each message frame has an arbitration field in which a message identifier for identifying a message is described.
前記メッセージ識別子を備えたメッセージフレームを受信する中継接続ユニットは、該受信したメッセージフレームのメッセージ識別子と中継送信する送信先のECUを接続した多重通信線との対応を記載したルーティングマップを備えている。
詳細には、中継接続ユニットはメッセージフレームを受信してアービトレーションフィールドのメッセージ識別子を読み込こむ。ついで、前記ルーティングマップを参照して該メッセージ識別子と対応する送信先の多重通信線を判別し、特定した送信先の多重通信線にメッセージフレームを送信している。
The relay connection unit that receives the message frame having the message identifier includes a routing map that describes the correspondence between the message identifier of the received message frame and the multiple communication line to which the transmission destination ECU for relay transmission is connected. .
Specifically, the relay connection unit receives the message frame and reads the message identifier in the arbitration field. Next, the destination communication multiplex communication line corresponding to the message identifier is determined with reference to the routing map, and the message frame is transmitted to the specified transmission destination multiplex communication line.
車両に搭載される電装品等が増加するに従って、これら電装品を制御するECUも増加し、ECU間で送受信するメッセージフレームが増加するため、中継接続ユニットにおける前記中継処理の負担が増加し、中継速度が遅延する問題がある。よって、通信の高速化を図るために、中継接続ユニットはできるだけメッセージフレームを高速に中継することが望まれている。 As the number of electrical components mounted on the vehicle increases, the number of ECUs that control these electrical components also increases, and the number of message frames transmitted and received between the ECUs increases. This increases the burden of the relay processing in the relay connection unit. There is a problem of slow speed. Therefore, in order to speed up communication, it is desired that the relay connection unit relays message frames as fast as possible.
前記中継接続ユニットの中継処理の方法として、例えば、特開平9−162917号公報(特許文献1)に記載されているように、ストア&フォワード方式及びカットスルー方式が知られている。 As a relay processing method of the relay connection unit, for example, a store-and-forward method and a cut-through method are known as described in JP-A-9-162917 (Patent Document 1).
ストア&フォワード方式は、中継接続ユニットがメッセージフレームを最後まで受信した後、アービトレーションフィールドからメッセージ識別子を読み出し、ルーティングマップを参照して該メッセージ識別子に対応する中継先の多重通信線を判別し、該多重通信線に送信を開始する方式である。
中継接続ユニットはメッセージフレームを全て受信しているので、受信したメッセージフレームにエラーが発生していた場合には、該エラーを検知してメッセージフレームの送信を中止することができる。しかし、メッセージフレームを最後まで受信してから他の多重通信線への送信を開始しているので、後述するカットスルー方式に比べてメッセージフレームの受信を開始してから送信を開始するまでの時間が長くなる。
In the store-and-forward method, after the relay connection unit has received the message frame to the end, the message identifier is read from the arbitration field, the routing communication map is referenced to determine the multiplex communication line of the relay destination corresponding to the message identifier, This is a method for starting transmission on a multiplex communication line.
Since the relay connection unit has received all the message frames, if an error has occurred in the received message frame, the transmission of the message frame can be stopped by detecting the error. However, since the transmission to the other multiplex communication line has been started after the message frame is received to the end, the time from the start of the reception of the message frame to the start of transmission compared to the cut-through method described later Becomes longer.
一方、カットスルー方式は、中継接続ユニットが、メッセージフレームのうちメッセージ識別子が書き込まれたアービトレーションフィールドまでを受信した時点で、ルーティングマップを参照して該メッセージ識別子に対応する中継先の多重通信線を判別し、該多重通信線に送信を開始する方式である。
メッセージフレームにエラーが存在していても、中継接続ユニットはアービトレーションフィールドを受信した時点で、既に他の多重通信線への送信を開始しているので、該エラーのあるメッセージフレームの送信を中止することができない。
しかし、メッセージフレームを最後まで受信せずに多重通信線に送信を開始しているので、ストア&フォワード方式に比べてメッセージフレームの受信を開始してから送信を開始するまでの時間が短くなり、中継処理を高速化することができる。
On the other hand, in the cut-through method, when the relay connection unit receives up to the arbitration field in which the message identifier is written in the message frame, the relay communication unit refers to the routing map and determines the multiplex communication line of the relay destination corresponding to the message identifier. This is a method for determining and starting transmission to the multiplex communication line.
Even if an error exists in the message frame, the relay connection unit has already started transmission to another multiplex communication line when it receives the arbitration field, and therefore stops transmitting the message frame having the error. I can't.
However, since the transmission to the multiplex communication line is started without receiving the message frame to the end, the time from the start of the reception of the message frame to the transmission is shortened compared to the store & forward method, Relay processing can be speeded up.
しかし、前記ストア&フォワード方式と比較して中継の高速化を図れるカットスルー方式においても、メッセージ識別子を読み出すためにはメッセージフレームのアービトレーションフィールドを全て受信しなければならず、さらに、ルーティングマップを参照し、読み出したメッセージ識別子に対応した中継先の多重通信線を判別しなければならないため、中継処理時間を短縮化して中継の高速化を図るには改善の余地がある。 However, even in the cut-through method that can increase the speed of relay compared with the store and forward method, in order to read out the message identifier, all the arbitration fields of the message frame must be received, and further, refer to the routing map. However, since it is necessary to determine the relay destination multiplex communication line corresponding to the read message identifier, there is room for improvement in order to shorten the relay processing time and increase the speed of the relay.
本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、ECUが接続された多重通信線に中継接続ユニットを介設して、異なる多重通信線に接続されたECU間でメッセージフレームの送受信を行う車載用通信システムにおいて、中継接続ユニットで行う中継処理を従来のカットスルー方式よりも更に高速化することを課題としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an in-vehicle system that transmits and receives a message frame between ECUs connected to different multiplex communication lines by providing a relay connection unit in the multiplex communication line to which the ECU is connected. In the communication system for communication, it is an object to further increase the speed of the relay processing performed by the relay connection unit as compared with the conventional cut-through method.
前記課題を解決するため、本発明は、CAN通信線に接続された電子制御ユニットと、異なるCAN通信線に属する前記電子制御ユニット間で送受信するメッセージフレームを中継する中継接続ユニットとを備える車載用通信システムであって、
前記電子制御ユニットから送信するメッセージフレームは、アービトレーションフィールドの上位ビットに送信先CAN通信線を示すバス識別子を付与すると共に、該バス識別子に続く下位ビットにメッセージを識別するメッセージ識別子を付与しており、
前記中継接続ユニットは受信する前記メッセージフレームのアービトレーションフィールドのバス識別子を読み込んだ時点で送信先のCAN通信線に送信を開始することを特徴とする車載用通信システムを提供している。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an in-vehicle device that includes an electronic control unit connected to a CAN communication line and a relay connection unit that relays message frames transmitted and received between the electronic control units belonging to different CAN communication lines. A communication system,
In the message frame transmitted from the electronic control unit, a bus identifier indicating the transmission destination CAN communication line is given to the upper bits of the arbitration field, and a message identifier for identifying the message is given to the lower bits following the bus identifier. ,
The relay connection unit provides an in-vehicle communication system characterized by starting transmission to a destination CAN communication line at the time of reading a bus identifier in an arbitration field of the received message frame.
前記のように、本発明では、電子制御ユニット(ECU)から送信されるメッセージフレームは、そのアービトレーションフィールドの上位ビットを送信先のバス識別子として用い、残りの下位ビットをメッセージ識別子として用いている。これにより、中継接続ユニットがECUからメッセージフレームを受信すると、まず、アービトレーションフィールドの上位ビットのバス識別子を読み込み、読み込んだ時点でバス識別子で識別されたCAN通信線(バス)へ送信を開始できるようにして、中継接続ユニットでの中継処理時間の短縮化を図り、中継を高速化している。 As described above, in the present invention, the message frame transmitted from the electronic control unit (ECU) uses the upper bits of the arbitration field as the destination bus identifier and the remaining lower bits as the message identifier. As a result, when the relay connection unit receives the message frame from the ECU, it first reads the bus identifier of the upper bits of the arbitration field, and at the time of reading, it can start transmission to the CAN communication line (bus) identified by the bus identifier. Thus, the relay processing time in the relay connection unit is shortened, and the relay is speeded up.
即ち、各ECUはメッセージフレームを送信する際に、自メッセージフレームが中継送信される送信先のCAN通信線を示したバス識別子をアービトレーションフィールドに付与している。
中継接続ユニットは各ECUからメッセージフレームを受信すると、メッセージフレームのうちアービトレーションフィールドの上位ビットのバス識別子を受信した時点で、メッセージフレームを中継する送信先のCAN通信線をバス識別子から判別し、該送信先のCAN通信線に送信を開始している。
That is, when each message frame is transmitted, each ECU assigns a bus identifier indicating the destination CAN communication line to which the message frame is relayed to the arbitration field.
When the relay connection unit receives a message frame from each ECU, when it receives the bus identifier of the upper bit of the arbitration field in the message frame, it determines the CAN communication line of the transmission destination that relays the message frame from the bus identifier, Transmission to the destination CAN communication line is started.
このように、中継接続ユニットはアービトレーションフィールドの上位のバス識別子までを受信した時点で他のCAN通信線へメッセージフレームの送信を開始できるので、アービトレーションフィールドを全て受信した後にメッセージフレームの送信を開始する従来のカットスルー方式よりも中継処理を高速に行うことができる。
また、カットスルー方式では読み込んだメッセージ識別子に基づいてルーティングマップを参照して送信先のCAN通信線を判別していたが、本発明ではバス識別子に送信先のCAN通信線が記載されているので、ルーティングマップを参照する処理がなくより高速に中継処理を行うことができる。
さらに、中継接続ユニットのメモリにルーティングマップを記録する必要がないため、メモリ容量を小さくすることができる。
As described above, since the relay connection unit can start transmitting the message frame to another CAN communication line at the time of receiving up to the upper bus identifier in the arbitration field, the relay connection unit starts transmitting the message frame after receiving all the arbitration fields. Relay processing can be performed faster than the conventional cut-through method.
In the cut-through method, the destination CAN communication line is determined by referring to the routing map based on the read message identifier. However, in the present invention, the destination CAN communication line is described in the bus identifier. The relay process can be performed at a higher speed without the process of referring to the routing map.
Furthermore, since it is not necessary to record the routing map in the memory of the relay connection unit, the memory capacity can be reduced.
また、従来の前記ストア&フォワード方式またはカットスルー方式のどちらの方式においても、中継接続ユニットにルーティングマップを備えて中継するCAN通信線を判別しているので、車載用通信システムに新たなECUが接続されてメッセージフレームを送信する場合や、既存のECUが送信するメッセージフレームであってもメッセージ識別子が変更になった場合には、その度に中継接続ユニットのルーティングマップを変更しなくてはならず、車載用通信システムの設計の変更が困難である。
さらに、更に車載用通信システムに接続されるECUは車種毎に異なるため、車種毎に異なるルーティングマップを中継接続ユニットに設定しなければならず、中継接続ユニットの品番が増加する。
In both the conventional store-and-forward method and the cut-through method, the relay connection unit is provided with a routing map to determine the CAN communication line to be relayed. When a message frame is transmitted while connected, or when a message identifier is changed even in a message frame transmitted by an existing ECU, the routing map of the relay connection unit must be changed each time. Therefore, it is difficult to change the design of the in-vehicle communication system.
Furthermore, since the ECU connected to the in-vehicle communication system is different for each vehicle type, a different routing map for each vehicle type must be set in the relay connection unit, and the part number of the relay connection unit increases.
しかし、本発明によれば、各ECUから送信するメッセージフレームに送信先のCAN通信線を記載したバス識別子を付して送信しているため、中継接続ユニットはルーティングマップを持つ必要がなくなり、車載用通信システムの設計の変更を容易に行うことができる。また、車種ごとに車載用通信システムに接続されるECUが異なっていても、車種毎のルーティングマップの設定が不要であるため、中継接続ユニットを共用化することができる。 However, according to the present invention, since the message frame transmitted from each ECU is attached with the bus identifier describing the CAN communication line of the transmission destination, the relay connection unit does not need to have a routing map. The communication system design can be easily changed. Even if the ECU connected to the in-vehicle communication system is different for each vehicle type, it is not necessary to set a routing map for each vehicle type, so the relay connection unit can be shared.
前記メッセージフレームのアービトレーションフィールドのバス識別子を付与するビット数は、前記中継接続ユニットに接続したCAN通信線の個数に応じて設定していることが好ましい。
即ち、CAN通信線の個数が少なければビット数を少なくでき、CAN通信線の個数が増加するとビット数は多くなるが、バス識別子を付与するビット数は4ビット以下とすることが好ましい。
これはバス識別子のビット数を5ビット以上とすると、中継接続ユニットがアービトレーションフィールドのバス識別子までを受信するのに時間がかかるため、中継処理を高速に行うことができないからである。
かつ、バス識別子を5ビット以上とすると、CANの標準フォーマットはアービトレーションフィールドが11ビットであるため、メッセージ識別用のメッセージ識別子に6ビット以下しか取れなくなる。メッセージ識別子はCAN通信線上に送信されるメッセージ毎に異なる値としなければならず、CAN通信線で扱うことのできるメッセージ数が少なくなってしまうからである。
The number of bits to which the bus identifier in the arbitration field of the message frame is preferably set according to the number of CAN communication lines connected to the relay connection unit.
That is, if the number of CAN communication lines is small, the number of bits can be reduced. If the number of CAN communication lines increases, the number of bits increases, but the number of bits to which a bus identifier is assigned is preferably 4 bits or less.
This is because if the number of bits of the bus identifier is 5 bits or more, it takes time for the relay connection unit to receive the bus identifier in the arbitration field, and therefore the relay processing cannot be performed at high speed.
If the bus identifier is 5 bits or more, since the arbitration field is 11 bits in the CAN standard format, the message identifier for message identification can take only 6 bits or less. This is because the message identifier must have a different value for each message transmitted on the CAN communication line, and the number of messages that can be handled on the CAN communication line is reduced.
具体的には、前記バス識別子はビット毎に夫々CAN通信線を予め特定し、かつ、特定したCAN通信線に中継が必要な場合「0」、中継不要の場合は「1」で表している。
前記構成とすることで、中継接続ユニットはバス識別子のビットごとに「0(ドミナント)」か「1(リセッシブ)」を判断し、「0」ビットに対応したCAN通信線にメッセージフレームを送信することができる。このため、中継接続ユニットはルーティングマップを参照して送信先を判別する必要がなく、高速に中継処理を行うことができる。
Specifically, the bus identifier specifies a CAN communication line in advance for each bit, and represents “0” when relaying is necessary for the specified CAN communication line, and “1” when relaying is not necessary. .
With the above configuration, the relay connection unit determines “0 (dominant)” or “1 (recessive)” for each bit of the bus identifier, and transmits a message frame to the CAN communication line corresponding to the “0” bit. be able to. Therefore, the relay connection unit does not need to determine the transmission destination with reference to the routing map, and can perform relay processing at high speed.
また、メッセージフレームの送信元であるCAN通信線が特定されたビットも「0」としている。しかし、中継接続ユニットは、メッセージフレームの送信元であるCAN通信線にはメッセージフレームを送信しない。 The bit specifying the CAN communication line that is the message frame transmission source is also set to “0”. However, the relay connection unit does not transmit the message frame to the CAN communication line that is the transmission source of the message frame.
前記のように、バス識別子のビット毎に夫々CAN通信線を予め特定して、「0」「1」によりメッセージフレームの送信先および送信元のCAN通信線を表しているため、中継接続ユニットに接続された各CAN通信線から受信したメッセージフレームを他のどのCAN通信線に送信するかは、バス識別子の各ビットの「0」「1」の組み合わせで定めることができる。 As described above, the CAN communication line is specified in advance for each bit of the bus identifier, and the message frame transmission destination and the transmission source CAN communication line are represented by “0” and “1”. Which other CAN communication line the message frame received from each connected CAN communication line is transmitted to can be determined by a combination of “0” and “1” of each bit of the bus identifier.
中継接続ユニットの中継処理の動作確認テストを行う場合、従来技術では、受信したメッセージフレームの送信先はルーティングマップに記載されており、該ルーティングマップに記載された全てのメッセージフレームについて中継処理の動作確認を行わなくてはならない。メッセージフレームは各ECUから送信されるため中継処理の数は膨大であり、動作確認テストに手間がかかる。
一方、本発明の場合には、バス識別子の各ビットの「0」「1」の全ての組合せについて中継処理の動作確認を行えばよく、組合せの数は前記ルーティングマップに記載された中継処理の数に比べて大幅に少ないため、動作確認テストの工数を低減することができる。
When performing a relay processing operation check test of a relay connection unit, in the conventional technology, the destination of the received message frame is described in the routing map, and the relay processing operation is performed for all message frames described in the routing map. Confirmation must be done. Since the message frame is transmitted from each ECU, the number of relay processes is enormous, and it takes time to perform an operation check test.
On the other hand, in the case of the present invention, it is only necessary to confirm the operation of relay processing for all combinations of “0” and “1” of each bit of the bus identifier, and the number of combinations is the number of relay processing described in the routing map. Since the number is significantly smaller than the number, the number of man-hours for the operation check test can be reduced.
1本の前記CAN通信線に接続された複数の電子制御ユニットから、他のCAN通信線への中継が必要なメッセージと、他のCAN通信線への中継が不要なメッセージが送信された場合、前記メッセージを送信した各電子制御ユニットは、自電子制御ユニットが送信する前記メッセージフレームのアービトレーションフィールドの前記バス識別子と、前記CAN通信線の信号レベルをビットごとに比較して調停を行い、他のCAN通信線への中継が必要なメッセージフレームを優先して送信する。 When a message that needs to be relayed to another CAN communication line and a message that does not need to be relayed to another CAN communication line are transmitted from a plurality of electronic control units connected to one CAN communication line, Each electronic control unit that transmitted the message performs arbitration by comparing the bus identifier of the arbitration field of the message frame transmitted by the electronic control unit with the signal level of the CAN communication line bit by bit, A message frame that needs to be relayed to the CAN communication line is preferentially transmitted.
また、1本の前記CAN通信線に接続された前記電子制御ユニットが、他のCAN通信線への中継が不要なメッセージフレームを送信すると同時に、前記中継接続ユニットが、他のCAN通信線から受信したメッセージフレームを前記電子制御ユニットが接続されたCAN通信線に送信する場合に、前記各電子制御ユニットと前記中継接続ユニットは、自電子制御ユニットまたは自中継接続ユニットが送信する前記メッセージフレームのアービトレーションフィールドの前記バス識別子と、前記CAN通信線の信号レベルをビットごとに比較して調停を行い、前記中継接続ユニットが優先してメッセージフレームを送信する。 In addition, the electronic control unit connected to one CAN communication line transmits a message frame that does not need to be relayed to another CAN communication line, and at the same time, the relay connection unit receives from another CAN communication line. When the transmitted message frame is transmitted to the CAN communication line to which the electronic control unit is connected, each electronic control unit and the relay connection unit can arbitrate the message frame transmitted by the own electronic control unit or the own relay connection unit. The bus identifier in the field and the signal level of the CAN communication line are compared bit by bit to perform arbitration, and the relay connection unit preferentially transmits a message frame.
前述したように、前記バス識別子はビット毎に夫々CAN通信線を予め特定し、特定したCAN通信線に中継が必要な場合「0」、中継不要の場合は「1」で表し、メッセージフレームの送信元であるCAN通信線が特定されたビットも「0」としている。
このように設定することで、一本のCAN通信線に接続された複数の電子制御ユニットから、他のCAN通信線への中継が必要なメッセージフレームと他のCAN通信線への中継が不要なメッセージフレームが同時に送信された場合、各電子制御ユニットが調停を行うと、必ず他のCAN通信線への中継が必要なメッセージフレームを送信している電子制御ユニットが優先的にメッセージフレームを送信することができる。
As described above, the bus identifier specifies a CAN communication line for each bit in advance, and is represented by “0” when relaying is required for the specified CAN communication line, and “1” when relaying is not necessary. The bit specifying the CAN communication line as the transmission source is also set to “0”.
By setting in this way, message frames that need to be relayed to other CAN communication lines from a plurality of electronic control units connected to one CAN communication line, and relays to other CAN communication lines are unnecessary. When message frames are transmitted at the same time, when each electronic control unit performs arbitration, the electronic control unit that always transmits a message frame that needs to be relayed to another CAN communication line transmits the message frame preferentially. be able to.
同様に、1本の前記CAN通信線に接続された前記電子制御ユニットが、他のCAN通信線への中継が不要なメッセージフレームを送信すると同時に、前記中継接続ユニットが、他のCAN通信線から受信したメッセージフレームを前記電子制御ユニットが接続されたCAN通信線に送信した場合に、中継接続ユニットと電子制御ユニットが調停を行うと、中継接続ユニットは必ず優先的にメッセージフレームを送信することができる。 Similarly, the electronic control unit connected to one CAN communication line transmits a message frame that does not need to be relayed to another CAN communication line, and at the same time, the relay connection unit is connected from another CAN communication line. When the received message frame is transmitted to the CAN communication line to which the electronic control unit is connected, if the relay connection unit and the electronic control unit perform arbitration, the relay connection unit always transmits the message frame preferentially. it can.
前述したように、本発明の車載用通信システムによれば、ECUが接続されたCAN通信線(多重通信線)に中継接続ユニットを介設して、異なるCAN通信線に接続されたECU間でメッセージフレームの送受信を行う車載用通信システムにおいて、ECUから送信するメッセージフレームには、そのアービトレーションフィールドの上位ビットにバス識別子を付しているため、中継接続ユニットはECUから受信するメッセージフレームのバス識別子を読み込んだ時点で送信先に指定されたCAN通信線へメッセージフレームの送信を開始することができる。このように、アービトレーションフィールドを全て受信した後にメッセージフレームの送信を開始する従来のカットスルー方式よりも中継処理を高速化することができる。 As described above, according to the in-vehicle communication system of the present invention, a relay connection unit is interposed in a CAN communication line (multiplex communication line) to which an ECU is connected, and between ECUs connected to different CAN communication lines. In an in-vehicle communication system that transmits and receives a message frame, the message frame transmitted from the ECU has a bus identifier attached to the upper bits of the arbitration field, so the relay connection unit receives the bus identifier of the message frame received from the ECU. The message frame transmission can be started to the CAN communication line designated as the transmission destination at the time of reading. As described above, the relay process can be speeded up compared to the conventional cut-through method in which the transmission of the message frame is started after receiving all the arbitration fields.
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図1乃至図6に本発明の第1実施形態を示す。
本発明の車載用通信システム10は、中継接続ユニット20にCANプロトコルに準拠する複数のCAN通信線11からなるバスを接続していると共に、CAN通信線11にはそれぞれ1または複数の電子制御ユニット(ECU)30を接続している。
本実施形態では図1に示すように、中継接続ユニット20に4本のCAN通信線11A〜11Dを接続し、CAN通信線11AにはECU30A−1、ECU30A−2を接続すると共にCAN通信線11B、11C、11Dにはそれぞれ1つのECU30B、30C、30Dを接続している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 6 show a first embodiment of the present invention.
In the in-
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, four CAN
前記ECU30が中継接続ユニット20を介して他のCAN通信線に送信するメッセージフレーム40には、そのアービトレーションフィールド42に送信先のCAN通信線11を示すバス識別子42aを備えている。中継接続ユニット20はECU30からメッセージフレーム40を受信すると、メッセージフレーム40のアービトレーションフィールド42の上位ビットに記載されているバス識別子42aを読み込むと、該バス識別子42aから送信先のCAN通信線11を判断し、特定したCAN通信線11にECU30から受信したメッセージフレーム40の送信を開始するものである。
The
前記ECU30から送信するバス識別子42aを備えたメッセージフレーム40について、図2を用いて説明する。
メッセージフレーム40は、上位ビットより、メッセージフレームの開始を示す1ビットのスタートオブフレーム(SOF)フィールド41と、バス識別子42aおよびメッセージ識別子42bを備えたアービトレーションフィールド42と、メッセージ長等の制御に関する情報を示すコントロールフィールド43と、送受信されるメッセージ内容を示すデータフィールド44とを備えている。
また、データフィールド44の後の下位ビットには、図示しないCRCフィールド、フレームのエンドオブフレーム(EOF)フィールド等を備えている。
The
The
The lower bits after the
アービトレーションフィールド42の識別子は11ビットで構成され、上位ビットに送信先CAN通信線11を示すバス識別子42aを付与していると共に、該バス識別子42aに続く下位ビットにメッセージを識別するメッセージ識別子42bを付与している。また、アービトレーションフィールド42の最下位ビットにはRTRビット42cを備えている。
The identifier of the
バス識別子42aを付与するビット数は、前記中継接続ユニット20に接続したCAN通信線11の個数に応じて設定している。本実施形態では4本のCAN通信線11を中継接続ユニット20に接続しているので、バス識別子42aは4ビットとし、残りの下位ビットをメッセージ識別子42bとしている。
さらに、4ビットのバス識別子42aに、ビット毎にそれぞれCAN通信線11を予め設定している。例えば、最上位の1ビット目をCAN通信線11Dと特定し、2ビット目をCAN通信線11Cと特定し、3ビット目をCAN通信線11B、4ビット目をCAN通信線11Aと特定している。
The number of bits to which the
Further, the
次に、バス識別子42aの設定方法について、中継接続ユニット20に4本のCAN通信線11が接続された本実施形態を例として説明する。
まず、各CAN通信線11のバスIDを図3(A)のように4ビットで設定する。CAN通信線11Aは最下位ビットを「0」、その他のビットを「1」としている。
CAN通信線11Bは上位から3ビット目を「0」、その他のビットを「1」とし、CAN通信線11Cは上位から2ビット目を「0」、その他のビットを「1」とし、CAN通信線11Dは最上位ビットを「0」、その他のビットを「1」としている。
Next, a method for setting the
First, the bus ID of each
In the
次に、バス識別子42aを、送信元のCAN通信線11のバスIDと、送信先のCAN通信線11のバスIDとの論理積(and)として設定する。
ここで、送信元のCAN通信線11とは、メッセージフレーム40を送信するECU30が接続されたCAN通信線11であり、中継接続ユニット20は該CAN通信線11からのメッセージフレーム40を受信する。また、送信先のCAN通信線11とは、中継接続ユニット20がメッセージフレーム40を送信するCAN通信線11であり、メッセージフレーム40を受信するECU30が接続されている。
Next, the
Here, the
バス識別子42aの設定例を図3(B)〜(D)に示す。
図示の縦欄は送信元のCAN通信線11を示し、横欄は送信先のCAN通信線11を示している。
図3(B)は中継接続ユニット20が1本のCAN通信線11に送信を行う場合のバス識別子42aを示す図である。例えば、送信元がCAN通信線11Aであり送信先がCAN通信線11Bである場合、バス識別子42aはCAN通信線11AとCAN通信線11BのバスIDの論理積(and)である「1100」となる。
図3(B)には送信先と送信元が同じCAN通信線11である場合も記載されており、この場合、バス識別子42aはCAN通信線11のバスIDと同じとなる。なお、送信先と送信元が同じCAN通信線11である場合には中継接続ユニット20は中継処理を行わない。
An example of setting the
The vertical column in the figure indicates the
FIG. 3B is a diagram showing the
FIG. 3B also shows a case where the transmission destination and the transmission source are the same
図3(C)は送信先が2本のCAN通信線11である場合のバス識別子42aを示す図である。
例えば、送信元がCAN通信線11Aであり送信先がCAN通信線11B、CAN通信線11Cである場合、バス識別子42aはCAN通信線11A、CAN通信線11B、およびCAN通信線11CのバスIDの論理積(and)である「1000」となる。
なお、図3(C)には、送信先と送信元が異なる場合だけでなく、送信先が送信元のCAN通信線11を含めて2本である場合も記載されている。
図3(C)で送信元がCAN通信線11A、送信先がCAN通信線11A、CAN通信線11Bである場合のバス識別子42a「1100」は、図3(B)の送信元がCAN通信線11A、送信先がCAN通信線11Bである場合のバス識別子42a「1100」と同じである。
このように送信先のCAN通信線11が送信元のCAN通信線11を含む場合には、中継接続ユニット20は2本の送信先のCAN通信線11のうち、送信元と異なるCAN通信線11には中継処理を行うが、同じCAN通信線11には中継処理を行わない。
FIG. 3C is a diagram showing the
For example, when the transmission source is the
Note that FIG. 3C shows not only the case where the transmission destination and the transmission source are different, but also the case where there are two transmission destinations including the
In FIG. 3C, when the transmission source is the
When the transmission destination CAN
図3(D)は送信先が3本のCAN通信線11である場合のバス識別子42aを示す図である。
例えば、送信元がCAN通信線11Aであり送信先がCAN通信線11B、CAN通信線11C、CAN通信線11Dである場合、バス識別子42aはCAN通信線11A、CAN通信線11B、CAN通信線11C、およびCAN通信線11DのバスIDの論理積(and)である「0000」となる。
図3(D)にも、送信先と送信元が異なる場合だけでなく、送信先が送信元のCAN通信線11を含めて3本である場合も記載されており、中継接続ユニット20は3本の送信先のCAN通信線11のうち、送信元と異なるCAN通信線11には中継処理を行うが、同じCAN通信線11には中継処理を行わない。
FIG. 3D is a diagram showing the
For example, when the transmission source is the
3D shows not only the case where the transmission destination and the transmission source are different, but also the case where there are three transmission destinations including the
また、中継接続ユニット20が受信したメッセージフレーム40が他のCAN通信線11へ送信が不要な場合、すなわち他のCAN通信線へ中継されず、メッセージフレーム40を送信したECU30が接続されているCAN通信線11でのみ使用されるメッセージフレーム(ローカルフレームと称す)40の場合には、バス識別子42aは図3(A)に示す送信元のバスIDと同じとする。
なお、前記ローカルフレームに対して他のCAN通信線への中継を必要とするメッセージフレームをCANフレームと称す。
Further, when the
A message frame that needs to be relayed to another CAN communication line with respect to the local frame is referred to as a CAN frame.
前記の設定方法において設定するバス識別子42aは、すなわち、(1)該ECU30がメッセージフレーム40を送信する相手のECU30が接続されているCAN通信線11、すなわち中継接続ユニット20の中継の送信先であるCAN通信線11が特定されたビットは「0(ドミナント)」、(2)その他のビット、すなわち中継接続ユニット20が中継不要なCAN通信線11が特定されたビットは「1(リセッシブ)」、(3)自ECU30が接続されているCAN通信線11が特定されたビットは「0」、として設定されることになる。
バス識別子42aが取りうる「0」「1」の組み合わせは図3(A)〜(D)に示す組み合わせのいずれかとなる。
The
The combinations of “0” and “1” that can be taken by the
各CAN通信線11に接続されたECU30の構成について説明する。
ECU30は図1に示すように処理部31と送受信部32を備えており、処理部31はメッセージフレーム40のアービトレーションフィールド42のバス識別子42aに前述した設定方法に基づいて送信先を書き込み、送受信部32を介してメッセージフレーム40の送信を行っている。
また、送受信部32を介して他ECU30が送信したメッセージフレーム40を受信している。
さらに、同じCAN通信線11に接続された複数のECU30が同時にメッセージフレーム40を送信した場合に、後述するメッセージフレーム40の衝突の調停を行っている。
A configuration of the ECU 30 connected to each CAN
1, the ECU 30 includes a
Further, the
Further, when a plurality of ECUs 30 connected to the same
前記処理部31は例えばCPUとROMやRAMなどのメモリで構成され、メモリにはECU30がメッセージフレーム40をどのECU30またはCAN通信線11に送信するか予め記憶されており、CPUは該メモリを参照してバス識別子42aに割り当てた上位ビットに送信先を書き込んでいる。また、メモリに格納されたプログラムをCPUが読み込むことで、メッセージフレーム40の送受信等を行っている。
ECU30A−1、30A−2、30B,30C,30Dは全て同様の構成としている。
The
The
複数のCAN通信線11に接続された中継接続ユニット20は、図1に示すように中継処理部21と各CAN通信線11にそれぞれ接続した送受信部22A〜22Dを備えている。中継処理部21はECU30が送信したメッセージフレーム40をアービトレーションフィールド42のバス識別子42aまで受信すると、バス識別子42aから該メッセージフレーム40の送信先を読み取り、該当するCAN通信線11に送受信部32を介して該メッセージフレーム40を送信する。中継処理部21は例えばCPUとROMやRAMなどのメモリで構成される。
The
車載用通信システム10の動作について図4のフローチャートを用いて説明する。
例として、CAN通信線11Aに接続されたECU30A−1が、CAN通信線11Bに接続されたECU30B、CAN通信線11Cに接続されたECU30Cにメッセージフレーム40を送信する動作について説明する。
ステップS1では、ECU30A−1の処理部31は、送信するメッセージフレーム40の送信先であるCAN通信線11B、CAN通信線11Cを自ECU30のメモリから読み取り、アービトレーションフィールド42のバス識別子42aに割り当てた4ビットに書き込む。図3(C)に示すように、バス識別子42aは「1000」となる。
The operation of the in-
As an example, an operation in which the
In step S1, the
ステップS2では、ECU30A−1はメッセージフレーム40をCAN通信線11Aに送信する。
ステップS3では、中継接続ユニット20はCAN通信線11Aから該メッセージフレーム40を受信する。
ステップS4では、中継接続ユニット20の送受信部32がメッセージフレーム40のアービトレーションフィールド42のバス識別子42a「1000」までを読み込んだ時点で、中継処理部21は「0」を示しているビットに特定されたCAN通信線11A、11B、11Cを判別する。メッセージフレーム40はCAN通信線11Aから送信されているので、CAN通信線11Aを除いたCAN通信線11B、11Cにメッセージフレーム40を送信することを判別する。
In step S2,
In step S3, the
In step S4, when the transmission /
ステップS5では、中継接続ユニット20の中継処理部21は、送信先のCAN通信線11B、11Cにメッセージフレーム40の送信を開始する。なお、メッセージフレーム40の受信が最後まで完了していなくても、先頭のSOFフィールド41から送信を開始する。すなわち、メッセージフレーム40の受信を行うと共に送信も行う。
ステップS6では、送信先のCAN通信線11B、11Cに接続されたECU30B、30Cが該メッセージフレーム40を受信する。
In step S5, the
In step S6, the
次に、図5を参照して、中継接続ユニット20において、メッセージフレーム40の中継に要する時間について説明する。
図5(A)は本発明の中継接続ユニット20の中継の説明図であり、A時点は中継接続ユニット20がメッセージフレーム40の受信を開始した時点、B時点は送信先のCAN通信線11へメッセージフレーム40の送信を開始した時点である。
A時点からB時点の時間Tが短いほどメッセージフレーム40の中継が高速に行われたことになる。
Next, with reference to FIG. 5, the time required for relaying the
FIG. 5A is an explanatory diagram of the relay of the
The shorter the time T from time A to time B, the faster the
図5(A)中で、A時点においてメッセージフレーム40の受信を開始してから、メッセージフレーム40のうち1ビットのSOFフィールド41とアービトレーションフィールド42のバス識別子42aまでを受信したB時点でメッセージフレーム40の送信を開始している。本実施形態ではバス識別子42aは4ビットなので、合計5ビットを受信する時間がA点からB点までの時間T1となる。
中継接続ユニット20が5ビットを受信する時間T1は、CAN通信線11の伝送速度を500kbpsとすると、式(1)のようになる。
T1=5ビット×(1/500kbps)=10μsec ・・式(1)
In FIG. 5A, after receiving the
The time T1 at which the
T1 = 5 bits × (1/500 kbps) = 10 μsec (1)
図5(B)は従来のストア&フォワード方式による中継接続ユニット20の中継の説明図であり、メッセージフレーム40を全て受信したB時点でメッセージフレーム40の送信を開始している。
このため、メッセージフレーム40の総ビット数を受信する時間がA点からB点までの時間T2となる。メッセージフレーム40の総ビット数を111ビットとすると、時間T2は式(2)のようになる。
T2=111ビット×(1/500kbps)=222μsec ・・式(2)
FIG. 5B is an explanatory diagram of the relay of the
For this reason, the time for receiving the total number of bits of the
T2 = 111 bits × (1/500 kbps) = 222 μsec (2)
図5(C)は従来のカットスルー方式による中継接続ユニット20の中継の説明図であり、メッセージフレーム40のうちアービトレーションフィールド42の11ビットを受信したB時点でメッセージフレーム40の送信を開始している。
このため、SOFフィールド41の1ビットを加えた計12ビットを受信する時間がA点からB点までの時間T3となり、時間T3は式(2)のようになる。
T3=12ビット×(1/500kbps)=24μsec ・・式(3)
FIG. 5C is an explanatory diagram of the relay of the
For this reason, the time for receiving a total of 12 bits including 1 bit in the
T3 = 12 bits × (1/500 kbps) = 24 μsec (3)
前記のように、図5(B)のストア&フォワード方式では、A時点からB時点までの時間T2は222μsec、図5(C)のカットスルー方式では、A時点からB時点までの時間T3は24μsecである。これに対して、本発明の図5(A)では、A時点からB時点までの時間T1は10μsecであり、メッセージフレーム40の中継を高速に行うことができる。
As described above, in the store and forward method of FIG. 5B, the time T2 from time A to time B is 222 μsec, and in the cut-through method of FIG. 5C, time T3 from time A to time B is 24 μsec. In contrast, in FIG. 5A of the present invention, the time T1 from the time A to the time B is 10 μsec, and the
次に、1本のCAN通信線11に接続されたECU30から同時にメッセージフレーム40が送信された場合の動作について図6に説明する。
同一のCAN通信線へのメッセージフレームの送信が衝突した場合、衝突したメッセージフレーム40のうち、どのメッセージフレーム40をCAN通信線11に優先的に送信するかを各ECUが決定する調停が行われる。調停により優先が認められたメッセージフレーム40は優先的にCAN通信線11に送信され、優位性が劣るメッセージフレーム40は、優先メッセージフレーム40の送信完了後に改めて送信がなされる。
Next, the operation when the
When transmission of message frames to the same CAN communication line collides, arbitration is performed in which each ECU determines which
他のCAN通信線11への中継が必要なメッセージフレーム(CANフレーム)40と、他のCAN通信線11への中継が不要なメッセージフレーム(ローカルフレーム)40が同時に同じCAN通信線11に送信された場合、図3のようにアービトレーションフィールド42のバス識別子42aを設定することで、中継が必要なメッセージフレーム40は優先してCAN通信線11に送信される。
A message frame (CAN frame) 40 that needs to be relayed to another
前記1つのCAN通信線11に同時にメッセージフレーム40が送信された場合において、どのメッセージフレームを優先して送信するかの調停について説明する。
CAN通信線11Aに接続されたECU30A−1が、CAN通信線11Bへの中継が必要なCANフレーム40A−1を送信し、同じCAN通信線11Aに接続されたECU30A−2が他のCAN通信線11への中継が不要なローカルフレーム40A−2を送信した場合を説明例とする。
Arbitration of which message frame is preferentially transmitted when the
The
CAN通信線11Bへ中継が必要なCANフレーム40A−1のバス識別子42aは、図3(B)に示されるように「1100」である。
中継が不要なローカルフレーム40A−2のバス識別子42aは、前述したように図3(A)のバスIDと同じ「1110」である。
ECU30A−1、ECU30A−2の処理部31は、送受信部32を介してそれぞれCAN通信線のバスレベル(「0」もしくは「1」)を検知しており、該バスレベルと自メッセージフレーム40のバス識別子42aの値をビットごとに比較して、レベルが異なればメッセージフレーム40の送信を停止する。
CAN通信線11Aのバスレベルは、ビットごとに、CAN通信線11Aに接続されたECU30Aのうち1つでも「0」のメッセージフレーム40を送信している場合は「0」である。即ち、バスレベルは各メッセージフレーム40のビットごとの論理積と同じである。
The
As described above, the
The
The bus level of the
図6に示すように、バス識別子42aの1ビット目のバスレベルは「1」であり、CANフレーム40A−1、ローカルフレーム40A−2ともに「1」であるため、ECU30A−1、ECU30A−2はフレームの送信を継続する。2ビット目についても同様である。
次に、3ビット目においては、バスレベルは「0」であり、ローカルフレーム40A−2は「1」である。このため、ECU30A−2はローカルフレーム40A−2の送信を停止する。一方、CANフレーム40A−1のレベルは「0」であるため、CANフレーム40A−1は調停で優位性が認められECU30A−1は送信を継続する。
As shown in FIG. 6, the bus level of the first bit of the
Next, in the third bit, the bus level is “0”, and the local frame 40A-2 is “1”. For this reason, ECU30A-2 stops transmission of local frame 40A-2. On the other hand, since the level of the CAN frame 40A-1 is “0”, the CAN frame 40A-1 is recognized as superior in arbitration, and the
同様に、他のCAN通信線11に中継されるCANフレーム40A−1が図3(B)〜(D)に示すどのバス識別子42aの値であっても、他のCAN通信線11に中継が不要なローカルフレーム40A−2との調停に優位性が認められ、優先的に送信されることとなる。
このように、他のCAN通信線11への中継が必要なメッセージフレーム40と、他のCAN通信線11への中継が不要なメッセージフレーム40が同時に同じCAN通信線11に送信された場合、中継が必要なメッセージフレーム40は常に優先して送信される。
なお、1本のCAN通信線11に接続されたECU30A−1、30A−2の両方から他のCAN通信線11への中継が必要なCANフレーム40が同時に送信された場合には、それぞれのバス識別子42aの設定の値により調停が行われ、どちらが優先されるか決定される。
Similarly, the CAN frame 40A-1 relayed to the other
As described above, when the
When CAN frames 40 that need to be relayed to other
また、一本のCAN通信線11に、該CAN通信線11に接続されたECU30から他のCAN通信線11への中継が不要なローカルフレーム40が送信されると同時に、他のCAN通信線11に接続されたECU30が送信したメッセージフレーム(CAN中継フレーム)40が中継接続ユニット20から該CAN通信線11に送信された場合にも、他のCAN通信線11から送信されて中継接続ユニット20が送信したメッセージフレーム40が優先的に送信される。
例えば、CAN通信線11Aに接続されたECU30A−2から他のCAN通信線11への中継が不要なローカルフレーム40A−2が送信され、同時に、ECU30Bが送信したCAN中継フレーム40Bを中継接続ユニット20がCAN通信線11通信線Aに送信した場合は、以下の調停となる。
In addition, a
For example, the
ローカルフレーム40A−2のバス識別子42aは図3(A)より「1110」である。
CAN中継フレーム40Bのバス識別子42aは、CAN中継フレーム40BがCAN通信線11C、11Dに送信されている可能性を考慮すると「1100」、「1000」「0100」「0000」のいずれかである。
このとき、ローカルフレーム40A−2とCAN中継フレーム40Bが同時にCAN通信線11Aに送信され、図6に示す調停が行われ、CAN中継フレーム40Bが前記いずれのバス識別子42aであっても調停で優位性が認められ、優先的にCAN通信線11Aに送信される。
The
Considering the possibility that the CAN relay frame 40B is transmitted to the
At this time, the local frame 40A-2 and the CAN relay frame 40B are simultaneously transmitted to the
他のCAN通信線11CまたはCAN通信線11DからCAN通信線11Aへ送信されたメッセージフレーム40についても同様に、他のCAN通信線11に中継が不要なCANフレーム40A−1との調停で優位性が認められ、他のCAN通信線11から中継されたメッセージフレーム40は、他のCAN通信線11に中継が不要なメッセージフレーム40よりも優先的にCAN通信線11に送信される。
Similarly, the
前記構成により、他のCAN通信線11への中継が必要なCANフレームおよび中継接続ユニットが中継するCAN中継フレームは、他のCAN通信線11への中継が不要なローカルフレームより優先的に中継を行うことができる。
With the above configuration, a CAN frame that needs to be relayed to another
10 車載用通信システム
11(11A〜11D) CAN通信線
20 中継接続ユニット
30(30A〜30D) 電子制御ユニット(ECU)
40 メッセージフレーム
42 アービトレーションフィールド
42a バス識別子
42b メッセージ識別子
43 コントロールフィールド
44 データフィールド
DESCRIPTION OF
40
Claims (6)
前記電子制御ユニットから送信するメッセージフレームは、アービトレーションフィールドの上位ビットに送信先CAN通信線を示すバス識別子を付与すると共に、該バス識別子に続く下位ビットにメッセージを識別するメッセージ識別子を付与しており、
前記中継接続ユニットは、受信する前記メッセージフレームのアービトレーションフィールドのバス識別子を読み込んだ時点で送信先のCAN通信線に送信を開始することを特徴とする車載用通信システム。 An in-vehicle communication system comprising an electronic control unit connected to a CAN communication line and a relay connection unit that relays message frames transmitted and received between the electronic control units belonging to different CAN communication lines,
In the message frame transmitted from the electronic control unit, a bus identifier indicating the transmission destination CAN communication line is given to the upper bits of the arbitration field, and a message identifier for identifying the message is given to the lower bits following the bus identifier. ,
The in-vehicle communication system, wherein the relay connection unit starts transmission to a destination CAN communication line at the time of reading a bus identifier in an arbitration field of the received message frame.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20100511 |