JP2009232254A - 車載用の中継接続ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】中継要否判断時間を短縮する。
【解決手段】電子制御ユニット３０を接続した通信線間に介設され、異なる通信線３１に属する電子制御ユニット間で送受信するメッセージｍを中継する中継接続ユニット１０であって、中継接続ユニット１０は、送受信部２１，２２と、記憶部２７と、処理部２４，２５を備え、記憶部は、受信するメッセージｍのＩＤと該メッセージｍの送信先とをＩＤの大小順に並べて記憶したルーティングテーブルＴ１と、大小順に並べたＩＤを複数のグループに区分けすると共に区分けしたグループの最小または最大のＩＤを参照ＩＤとして記憶したグループ検索テーブルＴ２を備え、処理部は、受信したメッセージｍのＩＤをグループ検索テーブルＴ２の参照ＩＤと比較して所属するグループを特定し、ルーティングテーブルＴ１の特定したグループ内でバイナリサーチ法を用いて中継を行うか否かを判断している。
【選択図】図１

Description

本発明は、車載用の中継接続ユニットに関し、詳しくは、中継接続ユニットの中継処理に要する時間を短縮するものである。

従来、車両に搭載される機器を制御する電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：以下ＥＣＵと称す）を多重通信用のバス同士を中継接続ユニット（ゲートウェイ）を介して接続してネットワークを構築し、異なるバスに属するＥＣＵ間で送受信されるメッセージを該中継接続ユニットで中継する車載用通信システムが採用されている。

車載用通信システムのプロトコルとしては、非特許文献１に示すＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）が標準となりつつある。ＣＡＮをプロトコルとする車載用通信システムにおいては、送受信される各メッセージ毎にＩＤ（識別子）を備えていると共に、中継接続ユニットはメッセージのＩＤと中継送信先バスとの関係を示すルーティングテーブルを備えている。中継接続ユニットは、メッセージのうちＩＤ部までをバス１から受信すると，該メッセージのＩＤがルーティングテーブルに記載されているかを判断する。記載されている場合にはルーティングテーブルから中継送信先バスを判別して、該中継送信先バスにメッセージを中継している。

メッセージのＩＤがルーティングテーブルに記載されているか否かを判断するために、バイナリサーチ法（２分探索法）が用いられることが多い。バイナリサーチ法は、データが大きい順または小さい順にソートされたリスト内に検索対象のデータが存在するか否かを判断するものである。
詳細には、図７及び図８に示すように、リストの中央に位置する値（リストの数が偶数の場合には、中央に最も近い位置の値）と検索対象データとの大小を比較し、検索データがリストの中央値より小さければ、検索対象データは中央値より前にあると判断し、検索データがリストの中央値より大きければ、検索対象データは中央値より後ろにあると判断する。中央値より前または後ろの範囲で再び中央値を定め、検索対象データとの大小を比較する。このように、中央値と検索対象データを比較してリストの検索範囲を狭めていき、検索対象データがリストに存在するか否かを判断している。
図８の場合においては、リスト数が１２の場合に図８（Ａ）〜（Ｄ）の４回の比較演算を行うことで、検索対象データがリストに存在することを判断している。

一方、近年では、自動車の高機能化および高性能化に伴い、自動車に搭載される電装機器および該電装機器を制御するＥＣＵの数は急増しており、中継接続ユニットにおいて中継されるメッセージの数及びルーティングテーブルに記載されるメッセージＩＤの数も増加している。このため、中継接続ユニットは高速に中継処理を行うことが求められている。
しかし、受信したメッセージのＩＤがルーティングテーブルに記載されているか否かの判断にバイナリサーチ法を用いた場合、ルーティングテーブルに記載されたメッセージＩＤの数が多くなると、より多くの比較演算処理が必要となる。このため、図９に示すように，受信元バスからメッセージのＩＤを受信してから中継送信先バスに該メッセージの中継を開始するまでの中継要否判断時間ｔが長くなり，この結果，中継接続ユニットが受信元バスからメッセージを受信してから中継送信先のバスにメッセージを送信するまでに要する中継遅延時間も長くなる。

ＣＡＮ入門 発行:２００３年１０月１日 発行者：ルネサステクノロジ インターネット(ＵＲＬ：http://www.renesas.com/jpn/products/mpumcu/specific/can_lin_mcu/candoc/rjj99z0001_entry_0400.pdf)

本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、中継接続ユニットにおいて中継要否判断時間を短縮することを課題としている。

前記課題を解決するため、本発明は、電子制御ユニットを接続した通信線間に介設され、異なる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を中継する中継接続ユニットであって、
前記中継接続ユニットは、送受信部と、記憶部と、処理部を備え、
前記記憶部は、受信するメッセージのＩＤと該メッセージの送信先とをＩＤの大小順に並べて記憶したルーティングテーブルと、前記大小順に並べたＩＤを複数のグループに区分けすると共に区分けしたグループの最小または最大のＩＤを参照ＩＤとして記憶したグループ検索テーブルを備え、
前記処理部は、受信したメッセージのＩＤを前記グループ検索テーブルの参照ＩＤと比較して所属するグループを特定し、前記ルーティングテーブルの前記特定したグループ内でバイナリサーチ法を用いて中継を行うか否かを判断していることを特徴とする車載用の中継接続ユニットを提供している。

前記構成によれば，中継接続ユニットが受信したメッセージの中継を行うか否かを判断する際に，まず，グループ検索テーブルの参照ＩＤと受信メッセージのＩＤを比較して，受信メッセージのＩＤがルーティングテーブルのどのグループに属するかを特定する。
次に，該特定したルーティングテーブルのグループを検索領域とし，該検索領域に受信メッセージのＩＤが記載されているかをバイナリサーチ法を用いて検索する。該ＩＤがルーティングテーブルに記載されている場合には，該メッセージは中継が必要であると判断する。

このように，受信したメッセージのＩＤがルーティングテーブルに記載されているか否かを、ルーティングテーブル全体を検索して判断するのではなく，ルーティングテーブル内のグループを特定し，該グループ内を検索領域として該ＩＤをバイナリサーチ法で検索しているため，検索領域を狭めてメッセージのＩＤがルーティングテーブルに記載されているか否かの判断に要する時間，即ち中継要否判断時間を短縮することができる。このため，中継接続ユニットの中継処理を高速化することができる。

ルーティングテーブルを区分けするグループの数は，ルーティングテーブル内のＩＤ数を２の乗数で示した場合、２以上２の乗数以下（ルーティングテーブルが１０２４ならば２以上１０以下）が好ましい。
以下に ルーティングテーブルを１０２４として説明する。
グループの数を２以下とすると，各グループに属するメッセージの数が多くなり，バイナリサーチ法による検索に時間を要するからである。また，グループの数を１１以上とするとバイナリサーチ法を実施する処理部の構成が複雑になるからである。

前記処理部は集積回路で形成していることが好ましい。
グループ検索テーブルと受信したメッセージのＩＤとの比較を１回のクロックで行うように処理部を集積回路からなるハードウェアで構成することで，グループ検索テーブルと該ＩＤとの比較にかかる時間を少なくすることができる。

前述したように、本発明の中継接続ユニットによれば、ルーティングテーブル内のグループを特定し，該グループ内を検索領域として該ＩＤをバイナリサーチ法で検索しているので，検索領域を狭めることができ，受信したメッセージのＩＤがルーティングテーブルに記載されているか否かの判断に要する時間を短縮することができる。

図１乃至図６に本発明の実施形態を示す。
車載用の中継接続ユニット１０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０を夫々接続しているバス３１間に介在させ、異なるバス３１に属する前記ＥＣＵ３０間で送受信するメッセージｍを中継している。
本実施形態では、中継接続ユニット１０を２本のバス３１Ａ、３１Ｂの間に介在させ、２本のバス３１Ａ、３１Ｂに夫々１つのＥＣＵ３０Ａ、３０Ｂを接続している。通信プロトコルはＣＡＮである。

図１に示すように，中継接続ユニット１０は，同一基板上に、中継接続ユニット用ＬＳＩ４０と、ＥＥＰＲＯＭ１１と、電源１２と、ドライバ１３と、コネクタ１４を備えている。
中継接続ユニット用ＬＳＩ４０（Ｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）は集積回路（ＩＣ）であり、中継接続ユニット用に設計されたＡＳＩＣでハードウェアとして構成している。中継接続ユニット用ＬＳＩ４０はＥＥＰＲＯＭ１１と接続してパラメータを読み込むと共に，電源１２と接続してＬＳＩ駆動用電力を取得している。また，ドライバ１３と接続してメッセージｍの送受信を行っている。
ＥＥＰＲＯＭ１１は記憶部を構成し，中継接続ユニット１０が用いるルーティングテーブルＴ１やグループ検索テーブルＴ２などのパラメータを記憶している。
コネクタ１４は中継接続ユニット１０とバス３１を接続している。

中継接続ユニット用ＬＳＩ４０は，受信回路２１と，送信回路２２と，中継処理回路２３を備えている。
受信回路２１はドライバ１３Ａ，コネクタ１４を介してバス３１Ａと接続しており，バス３１Ａに接続されたＥＣＵ３０Ａが送信したメッセージｍを受信している。ＣＡＮプロトコルに準拠するメッセージｍは，図６（Ａ）（Ｂ）に示すように，メッセージｍの先頭にＩＤ部ｍ１を備えている。受信回路２１はメッセージｍをＩＤ部ｍ１まで受信すると，該ＩＤの値を中継処理回路２３に渡している。
また，受信回路２１はドライバ１３Ｂ，コネクタ１４を介してバス３１Ｂと接続しており，バス３１Ｂにメッセージｍを送信している。
なお，図１はバス３１Ａから受信したメッセージｍをバス３１Ｂに中継する場合の中継接続ユニット１０の構成を示した図であり，バス３１Ａに接続した送信回路やバス３１Ｂに接続した受信回路等は図示していない。

中継処理回路２３は処理部を構成しており，検索領域特定回路２４と，ルーティングテーブル検索回路２５と，処理回路２６と，記憶回路２７を備えている。
記憶回路２７はＲＡＭにより構成され，ＥＥＰＲＯＭ１１と接続しており，中継接続ユニット１０の起動時にＥＥＰＲＯＭ１１からルーティングテーブルＴ１とグループ検索テーブルＴ２を読み込んで記憶している。記憶回路２７はＥＥＰＲＯＭ１１と同様に記憶部を構成している。

図２はルーティングテーブルＴ１の例であり，中継接続ユニット１０が中継すべきメッセージｍのＩＤと該メッセージｍの中継送信先のバスを，ＩＤの小さい順に記載している。また，ルーティングテーブルＴ１をＩＤの小さい方から複数のグループに区分けしており，本実施形態ではルーティングテーブルＴ１をグループＡ?Ｄの４つに区分けしている。
なお，本実施形態ではバス３１Ａからバス３１Ｂにメッセージｍを中継する例を示しているため，中継送信先は全てバス３１Ｂとなっている。

図３はグループ検索テーブルＴ２の例であり，図２のルーティングテーブルＴ１の各グループにおいて，最もＩＤが小さい値を取り出して参照ＩＤとしてテーブルにしたものである。例えば，グループＢのメッセージｍのＩＤのうちＩＤの最も小さい値は「１００ｈ」，グループＣのＩＤの最も小さい値は「２５０ｈ」，グループＤのＩＤの最も小さい値は「３５０ｈ」であるため，これらの値を参照ＩＤとし，テーブルとしてＩＤの小さい順に記載している。

なお，グループＡのメッセージｍのＩＤのうちＩＤの最も小さい値である「０００ｈ」は，本実施形態では参照ＩＤとしていない。これは，検索領域特定回路２４でメッセージｍのＩＤとグループ検索テーブルＴ２の各参照ＩＤとの値の大きさを比較してメッセージｍのＩＤがどのグループに属するかを判断する際に，メッセージｍのＩＤがグループＢの参照ＩＤよりも小さければ，メッセージｍのＩＤはグループＡに属することが明らかであるためである。

検索領域特定回路２４は，受信回路２１と接続して該受信回路２１からメッセージｍを受け取ると共に，記憶回路２７と接続してグループ検索テーブルＴ２を読み込んでいる。メッセージｍのＩＤとグループ検索テーブルＴ２の各参照ＩＤとの値の大きさを比較し，メッセージｍのＩＤがルーティングテーブルＴ１のどのグループに属するかを特定している。
グループ検索テーブルＴ２と受信したメッセージｍのＩＤとの比較を１回のクロックで行っている。

ルーティングテーブル検索回路２５は検索領域特定回路２４及び処理回路２６と接続しており，検索領域特定回路２４で特定したルーティングテーブルＴ１のグループ内の検索領域に受信したメッセージｍのＩＤが記載されているか否かを，従来技術と同様のバイナリサーチ法を用いて判断し，判断結果を処理回路２６に渡す。グループ内に記載されている場合には中継送信先のバス３１の情報も処理回路２６に渡す。

処理回路２６は，ルーティングテーブル検索回路２５から得た判断結果に基づき所定の処理を行う。即ち，ルーティングテーブルＴ１にメッセージｍのＩＤが記載されている場合には，中継送信先のバス３１にメッセージｍを送信する。また，ルーティングテーブルＴ１にメッセージｍのＩＤが記載されていない場合には，該メッセージｍを破棄する。
なお，本発明の中継接続ユニット１０は，メッセージｍのＩＤ部ｍ１までを受信するとメッセージｍを最後まで受信していなくても該メッセージｍの中継送信先を判断する，所謂カットスルー方式としている。

次に，本発明の中継接続ユニット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。
ステップＳ１１では，中継接続ユニット１０の電源１２をオンにしている。
次に，ステップＳ１２では，中継接続ユニット１０の初期化処理を行っている。具体的には，中継接続ユニット用ＬＳＩ４０の記憶回路２７であるＲＡＭ故障をチェックする処理に加え，ＥＥＰＲＯＭ１１からルーティングテーブルＴ１を読み込んで記憶回路２７に記憶する処理や，参照ＩＤからなるグループ検索テーブルＴ２を読みこんで記憶回路２７に記憶する処理を行う。

以下，中継接続ユニット１０の中継処理の動作を示している。
ステップＳ１３では，中継接続ユニット１０がバス３１Ａからメッセージｍを受信している。受信回路２１がメッセージｍのＩＤ部ｍ１まで受信するとＩＤの値を検索領域特定回路２４に渡す。
ステップＳ１４では，検索領域特定回路２４がメッセージｍのＩＤとグループ検索テーブルＴ２の参照ＩＤと比較している。

例えば，受信したメッセージｍのＩＤが「４００ｈ」であった場合，「４００ｈ」を図３の参照ＩＤとそれぞれ比較すると，グループＤの参照ＩＤである「３５０ｈ」より大きい。このため，図５（Ａ）に示すように，検索領域特定回路２４はグループＤを検索領域として特定する。なお，図５（Ｂ）は比較例として従来方式であるルーティングテーブルＴ１全体を検索領域とした場合を示している。
また，受信したメッセージｍのＩＤが「３００ｈ」であった場合，該ＩＤは，グループＣの参照ＩＤである「２５０ｈ」より大きく，グループＤの参照ＩＤである「３５０ｈ」より小さいため，グループＣが検索領域であると特定する。

ステップＳ１５では，ルーティングテーブル検索回路２５は，検索領域特定回路２４で特定されたルーティングテーブルＴ１の検索領域内で，受信したメッセージｍのＩＤが記載されているか否かをバイナリサーチ法で判断している。
例えば，受信したメッセージｍのＩＤが「４００ｈ」であった場合，グループＤの検索領域のみを検索する。グループＤの検索領域のみを検索しているので，図６（Ａ）に示すように，図６（Ｂ）の従来方式に比べて中継要否判断時間ｔが短くなる。
ルーティングテーブル検索回路２５が，受信したメッセージｍのＩＤはルーティングテーブルＴ１に記載されていると判断した場合には，ルーティングテーブルＴ１から該メッセージｍの中継送信先のバス３１を読み出している。
ステップＳ１６では，処理回路２６は該メッセージｍを中継送信先のバス３１に送信している。

なお，ルーティングテーブル検索回路２５において，ルーティングテーブルＴ１に受信したメッセージｍのＩＤが記載されていないと判断された場合には，処理回路２６は該メッセージｍを破棄している。

本発明によれば，中継接続ユニット１０が受信したメッセージｍのＩＤがルーティングテーブルＴ１に記載されているか否かを判断する際に，まず，グループ検索テーブルＴ２の参照ＩＤと受信メッセージｍのＩＤを比較して，ルーティングテーブルＴ１を区分けしたグループのうち，受信メッセージｍのＩＤがどのグループに属するかを特定する。次に，該特定したルーティングテーブルＴ１のグループの検索領域内で，受信メッセージｍのＩＤが記載されているかをバイナリサーチ法を用いて検索し，記載されている場合には中継送信先の通信線を特定する。

このように，受信したメッセージｍのＩＤが記載されているか否かを，ルーティングテーブルＴ１全体を検索して判断するのではなく，まずルーティングテーブルＴ１内のグループを特定し，該グループ内で該ＩＤをバイナリサーチ法で検索しているので，検索領域を狭めることができ，受信したメッセージｍのＩＤがルーティングテーブルＴ１に記載されているか否かの判断に要する時間を短縮することができる。

本発明の中継接続ユニットの構成図である。 ルーティングテーブルの例である。 グループ検索テーブルの例である。 中継接続ユニットの動作を示すフローチャートである。 ルーティングテーブルの検索領域の説明図であり，（Ａ）は本発明の中継接続ユニット，（Ｂ）は従来方式の中継接続ユニットである。 中継要否判断時間の説明図であり，（Ａ）は本発明の中継接続ユニット，（Ｂ）は従来方式の中継接続ユニットである。 バイナリサーチ法のフローチャートである。 バイナリサーチ法の例である。 中継要否判断時間と中継遅延時間の説明図である。

符号の説明

１０ 中継接続ユニット
１１ ＥＥＰＲＯＭ
２１ 受信回路
２２ 送信回路
２３ 中継処理回路
２４ 検索領域特定回路
２５ ルーティングテーブル検索回路
２６ 処理回路
２７ 記憶回路
３０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
３１ バス
ｍ メッセージ
Ｔ１ ルーティングテーブル
Ｔ２ グループ検索テーブル

Claims (1)

1. 電子制御ユニットを接続した通信線間に介設され、異なる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を中継する中継接続ユニットであって、
   前記中継接続ユニットは、送受信部と、記憶部と、処理部を備え、
   前記記憶部は、受信するメッセージのＩＤと該メッセージの送信先とをＩＤの大小順に並べて記憶したルーティングテーブルと、前記大小順に並べたＩＤを複数のグループに区分けすると共に区分けしたグループの最小または最大のＩＤを参照ＩＤとして記憶したグループ検索テーブルを備え、
   前記処理部は、受信したメッセージのＩＤを前記グループ検索テーブルの参照ＩＤと比較して所属するグループを特定し、前記ルーティングテーブルの前記特定したグループ内でバイナリサーチ法を用いて中継を行うか否かを判断していることを特徴とする車載用の中継接続ユニット。

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