JP2010136286A - 車載通信ネットワークシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 複数のLINノード4,6が単一のLIN通信バス5により接続されたLINクラスタ50において、含まれるLINノードの2以上のものを、マスターノードとスレーブノード4との切替えが可能な属性切替可能型ノード6として構成し、それら属性切替可能型ノード6のいずれか1つをLINクラスタのマスターノードに、残余のものを該LINクラスタ50のスレーブノードに、それぞれ切替可能に設定する。
【選択図】 図1
Description
(1)上記調停を行なうための専用の通信線を上記CANノード間に設ける必要がある。それらCANノードが同一のCANクラスタ上にある場合でも、CANプロトコルに規定された調停方式は、CSMA/CA方式による、いわば早い者勝ちのバスアービトレーション方式が採用されているに過ぎず、特有のシーン到来に基づいて調停がなされるわけではないから、結局専用の通信線を設けるか、あるいは、設けない場合でも、LINマスターノード調停を行なうためのCAN通信ソフトウェアを別途搭載する必要が生じる。
(2)LINクラスタの物理層(通信線及びノード内のLINトランシーバ)を全て冗長化して設けなければならず、シングルワイヤ方式のLINのコストメリットが著しく阻害される。
・マスター権限委譲申出通知手段:マスターノードに設定されている状態にて切替条件が成立した場合に、スレーブノードに設定されている他の属性切替可能型ノードのうち、当該切替条件と対応付けて予め指定されているものにマスター権限委譲を申し出るためのマスター権限委譲申出通知を、LIN通信バスを介して行なう。この通知は、LINプロトコルに従い、該マスターノードからのヘッダ送信にてなされる。
・マスター切替制御手段:スレーブノードに設定されている状態にてマスター権限委譲申出通知を受けた場合に、当該マスター権限を受諾するか否かを判定し、その判定結果を返信する。この返信は、LINプロトコルに従い、該マスレーブノードからのレスポンス送信にてなされる。そして、権限を受諾する判定を行った場合に自身のノード設定をスレーブノードからマスターノードへ切り替える(スレーブノードでの内部処理である)。
・スレーブ切替制御手段:マスターノードに設定されている状態にて上記判定結果を受け、かつ、当該判定結果が権限受諾に関して肯定的であった場合に、自身のノード設定をマスターノードからスレーブノードに切り替える(マスターノードでの内部処理である)。
・ブレークフィールド(Synch Break):メッセージの開始を示す。すなわち、LINメッセージフレームの開始の通知を目的として、マスタータスクが送信する領域である。
・同期フィールド(Synch Field):時間補正用基準波形が組み込まれる。すなわち、クロック精度を必要とするスレーブノードが、クロック補正を行なうための領域である。
・識別子フィールド(Ident Field):通信先となるスレーブノードを特定する。すなわち、マスタータスクがレスポンス送信を行なうスレーブタスクを指定するための領域である。
・データフィールド(Data Field):ヘッダの識別子フィールドにより通信先として指定されるに伴ない、送信対象となるデータを組み込まれる。つまり、スレーブタスクが、マスタータスクに対してデータを通知するための領域である。
・エラーチェックフィールド(Check Sum):スレーブタスクのレスポンスの正常/異常を判定するための領域である。異常判定はチェックサムにより行なわれる。
・委譲フィールド:マスターノードとなる属性切替可能型ノードがマスター権限委譲を行なうか否かを特定する。つまり、マスターノードがマスターの権限をスレーブノードに委任する領域である(以下、「Delegation_1 Field」とも称する)。
・委譲承認フィールド:スレーブノードとなる属性切替可能型ノードが、ヘッダの委譲フィールドが示すマスター権限委譲を承認するか否かを特定する。例えば、マスターノードからのマスター権限委任に対するエラー応答内容を返す領域(Slave Error Field)として構成可能である。
・マスター委譲要求通知手段:スレーブノードに設定されている状態にて切替条件が成立した場合に、マスターノードに設定されている他の属性切替可能型ノードに、マスター権限委譲を要求するマスター権限委譲要求通知を、LIN通信バスを介して行なう。この通知は、LINプロトコルに従い、該スレーブノードからのレスポンス送信にてなされる。
・スレーブ切替制御手段:マスターノードに設定されている状態にてマスター委譲要求通知を受けた場合に、要求されたマスター権限の委譲を受諾するか否かを判断し、その判断結果を返信する。この返信は、該マスターノードからのヘッダ送信にてなされる。そして、委譲受諾する場合に自身のノード設定をマスターノードからスレーブノードへ切り替える(マスターノードでの内部処理である)。
・マスター切替制御手段:スレーブノードに設定されている状態にて上記の判断結果を受け、かつ、当該判断結果がマスター権限の委譲に関して肯定的であった場合に、自身のノード設定をスレーブノードからマスターノードに切り替える(スレーブノードでの内部処理である)。
・委譲要求フィールド:マスターノードとなる属性切替可能型ノードに対しマスター権限委譲を要求するか否かを特定する。つまり、スレーブノードからマスターノードになるという要求を出す領域である(以下、「Delegation_2 Field」ともいう)。
・委譲要求承認フィールド:スレーブノードとなる属性切替可能型ノードがマスター権限委譲要求を承認するか否かを特定する。例えば、スレーブノードからのマスター権限委任要求に対するエラー応答内容を返す領域(Master Error Field)として構成可能である。
図1は、本発明の車載通信ネットワークシステムの一構成例を示すブロック図である。この車載通信ネットワークシステム1は、複数のLINノード4(A)〜4(D),6(A),6(B)が単一のLIN通信バス5により接続されたLINクラスタ50を含む。LINクラスタ50をなすLINノード4(A)〜4(D)、6(A),6(B)の2以上のもの、すなわち、本実施形態においては、ノード6(A),6(B)の2つが、マスターノードとスレーブノードとの切り替えが可能な属性切替可能型ノード6(A),6(B)とされている。これら属性切替可能型ノード6(A),6(B)のいずれか1つがLINクラスタ50のマスターノードに、残余のものが該LINクラスタ50のスレーブノードに、それぞれ切り替え可能に設定される。
・CANドライバ610:CAN通信を実現するためのソフトウェア。マイコン内のCANコントローラを制御して通信を行なう。
・エラー・ハンドラ608:エラー制御を司る。LINドライバ609、CANドライバ610、又は、ゲートウェイ自身からのエラーを含むエラー処理を行なう。
・メッセージ・スケジューラ607:タイミング制御を司り、各メッセージ・バッファ604,605に問い合わせるためのタイミング機能を提供する。また、LINメッセージ・バッファ604又はCANメッセージ・バッファ605から送受信要求を取得し、送受信データをLINドライバ609やCANドライバ610に引き渡す。
・ユーザ・アプリケーション601:後述のごとく、シーンに応じたマスター/スレーブの切替指令ならびに各スレーブノードでの上位制御指令とを司る。
・委譲型移転パターン:現在マスターノードとなっているゲートウェイノード(図4では走行系ECU6(B))が現在スレーブノードとなっているゲートウェイノード(図4ではボデー系ECU6(A)’)に対し、自分からマスターノード権限の委譲を申し出る。
・要求型移転パターン:現在スレーブノードとなっているゲートウェイノード(図4ではボデー系ECU6(A)’)が、現在マスターノードとなっているゲートウェイノード(図4では走行系ECU6(B))にマスターノード権限の明け渡しを要求する。いずれの場合も、委譲ないし要求を行なう相手のノードの了解を得た後、実際のマスターノード権限の移転が行なわれる形となる。
・ブレークフィールド(Synch Break):LINメッセージフレームの開始の通知を目的として、マスタータスクが送信する領域である。
・同期フィールド(Synch Field):クロック精度を必要とするスレーブノードが、クロック補正を行なうための領域である。
・識別子フィールド(Ident Field):マスタータスクが、レスポンス送信を行なうスレーブタスクを指定するための領域である。
・委譲フィールド(Delegation_1 Field):マスターノードとなるゲートウェイノードがマスター権限委譲を行なうか否かを特定する。つまり、マスターノードがマスターの権限をスレーブノードに委任する領域である。
・委譲要求承認フィールド(Master Error Field):スレーブノードとなる属性切替可能型ノードがマスター権限委譲要求を承認するか否かを特定する。スレーブノードからのマスター権限委任要求に対するエラー応答内容を返す領域として構成される。
・データフィールド(Data Field):ヘッダの識別子フィールドにより通信先として指定されるに伴ない、送信対象となるデータを組み込まれる。つまり、スレーブタスクが、マスタータスクに対してデータを通知するための領域である。
・エラーチェックフィールド(Check Sum):スレーブタスクのレスポンスの正常/異常を判定するための領域である。異常判定はチェックサムにより行なわれる。
・委譲承認フィールド(Slave Error Field):スレーブノードとなるゲートウェイノードが、ヘッダの委譲フィールドが示すマスター権限委譲を承認するか否かを特定する。マスターノードからのマスター権限委任に対するエラー応答内容を返す領域として構成される。
・委譲要求フィールド(Delegation_2 Field):マスターノードとなるゲートウェイノードに対しマスター権限委譲を要求するか否かを特定する。つまり、スレーブノードからマスターノードになるという要求を出す領域である。
2 CANノード
3 CAN通信バス
5 LIN通信バス
4 LINノード(スレーブノード)
6 ゲートウェイノード(属性切替可能型ノード)
HA 委譲先指定ヘッダ
RA 委譲承認レスポンス
RB 委譲先指定レスポンス
Claims (15)
- 複数のLINノードが単一のLIN通信バスにより接続されたLINクラスタを含む車載通信ネットワークシステムであって、
前記LINクラスタをなす前記LINノードの2以上のものが、マスターノードとスレーブノードとの切り替えが可能な属性切替可能型ノードとされ、それら属性切替可能型ノードのいずれか1つを前記LINクラスタのマスターノードに、残余のものを該LINクラスタのスレーブノードに、それぞれ切り替え可能に設定するマスター/スレーブ設定切替手段が設けられたことを特徴とする車載通信ネットワークシステム。 - LIN通信におけるデータ伝送に際してのメッセージフレーム構造が、マスタータスクとして送信されるヘッダと、スレーブタスクとして送信されるレスポンスとからなり、ヘッダ送受信とレスポンス送受信とを交互に繰り返す形で通信メッセージのやり取りがなされるとともに、
前記属性切替可能型ノードには、前記マスターノードとして作動する際に前記ヘッダを前記LIN通信バスに送出するヘッダ送出手段と、同じく前記レスポンスを受信するレスポンス受信手段と、前記スレーブノードとして作動する際に前記ヘッダを受信するヘッダ受信手段と、同じく前記レスポンスを前記通信バスに送出するレスポンス送出手段とが設けられている請求項1記載の車載通信ネットワークシステム。 - 前記属性切替可能型ノードには、
前記マスターノードに設定されている状態にて前記切替条件が成立した場合に、前記スレーブノードに設定されている他の前記属性切替可能型ノードのうち、当該切替条件と対応付けて予め指定されているものにマスター権限委譲を申し出るためのマスター権限委譲申出通知を、前記LIN通信バスを介して行なうマスター権限委譲申出通知手段と、
前記スレーブノードに設定されている状態にて前記マスター権限委譲申出通知を受けた場合に、当該マスター権限を受諾するか否かを判定し、その判定結果を返信するとともに、権限を受諾する判定を行った場合に自身のノード設定をスレーブノードから前記マスターノードへ切り替えるマスター切替制御手段と、
前記マスターノードに設定されている状態にて前記判定結果を受け、かつ、当該判定結果が前記権限受諾に関して肯定的であった場合に、自身のノード設定をマスターノードから前記スレーブノードに切り替えるスレーブ切替制御手段と、
を有する請求項1記載の車載通信ネットワークシステム。 - 前記ヘッダには、メッセージの開始を示すブレークフィールドと、時間補正用基準波形を組み込んだ同期フィールドと、通信先となるスレーブノードを特定する識別子フィールドと、前記マスターノードとなる属性切替可能型ノードが前記マスター権限委譲を行なうか否かを特定するための委譲フィールドとが組み込まれ、
他方、前記レスポンスには、前記ヘッダの前記識別子フィールドにより通信先として指定されるに伴ない、送信対象となるデータを組み込んだデータフィールドと、エラーチェックフィールドと、前記スレーブノードとなる属性切替可能型ノードが、前記ヘッダの前記委譲フィールドが示す前記マスター権限委譲を承認するか否かを特定する委譲承認フィールドとが組み込まれている請求項2記載の車載通信ネットワークシステム。 - 前記属性切替可能型ノードを含む複数の前記LINノードには、予め定められたポーリングサイクルを規定するための通信順位が一義的に付与されており、
各前記属性切替可能型ノードは、前記マスターノードに設定されている場合は、前記ヘッダ送出手段と前記レスポンス受信手段とに対し、前記LIN通信バス上への前記ヘッダの送信を、対応するスレーブノードからの前記レスポンスの受信と交替しつつ、通信先となるスレーブノードを前記ポーリングサイクルに従い順次変更しつつ繰り返し行なうものであり、
前記マスター権限の委譲元となるマスターノードを委譲元ノード、前記マスター権限の委譲先となるスレーブノードを委譲先ノードとして、
前記委譲元ノードは、前記ポーリングサイクルにおいて前記委譲先ノードの通信順位が到来するに伴ない、前記委譲フィールドに当該委譲先ノードをマスター権限委譲先として指定する内容を記述したヘッダを委譲先指定ヘッダとして送出し、
前記委譲先ノードは該委譲先指定ヘッダを受信して前記マスター権限の委譲を承認するか否かを判断し、承認する場合は該委譲先指定ヘッダに続くレスポンスを、前記委譲承認フィールドに前記マスター権限委譲を承認する内容を記述した委譲承認レスポンスとして送信するとともに自ノードをマスターノードに切替設定し、自ノードの次に通信順位が定められたスレーブノードから前記ポーリングサイクルを更新する形で前記ヘッダの送信を開始する一方、
前記委譲元ノードは前記委譲承認レスポンスを受信して自ノードをスレーブノードに切替設定する請求項4記載の車載通信ネットワークシステム。 - 前記委譲先ノードが前記委譲先指定ヘッダを受信した後、前記マスター権限の委譲を承認しない場合は前記委譲先指定ヘッダに続くレスポンスを、前記委譲承認フィールドに前記マスター権限委譲を承認しない内容を記述して委譲非承認レスポンスとして送信するとともに自ノードをスレーブノードに設定維持し、
前記委譲元ノードは前記委譲非承認レスポンスを受信して自ノードをマスターノードに設定維持しつつ、前記委譲先ノードの次順位のスレーブノードを指定するヘッダを送出する形で前記ポーリングサイクルを継続する請求項5記載の車載通信ネットワークシステム。 - 前記属性切替可能型ノードには、
前記スレーブノードに設定されている状態にて前記切替条件が成立した場合に、前記マスターノードに設定されている他の前記属性切替可能型ノードに、マスター権限委譲を要求するマスター権限委譲要求通知を、前記LIN通信バスを介して行なうマスター委譲要求通知手段と、
前記マスターノードに設定されている状態にて前記マスター委譲要求通知を受けた場合に、要求されたマスター権限の委譲を受諾するか否かを判断し、その判断結果を返信するとともに、委譲受諾する場合に自身のノード設定をマスターノードから前記スレーブノードへ切り替えるスレーブ切替制御手段と、
前記スレーブノードに設定されている状態にて前記判断結果を受け、かつ、当該判断結果が前記マスター権限の委譲に関して肯定的であった場合に、自身のノード設定をスレーブノードから前記マスターノードに切り替えるマスター切替制御手段と、
を有する請求項3ないし請求項6のいずれか1項に記載の車載通信ネットワークシステム。 - 請求項4に記載の要件を備え、
前記レスポンスには、前記マスターノードとなる属性切替可能型ノードに対し前記マスター権限委譲を要求するか否かを特定する委譲要求フィールドが組み込まれ、
前記ヘッダには、前記スレーブノードとなる属性切替可能型ノードが前記マスター権限委譲要求を承認するか否かを特定するための委譲要求承認フィールドが組み込まれている請求項7記載の車載通信ネットワークシステム。 - 前記属性切替可能型ノードを含む複数の前記LINノードには、予め定められたポーリングサイクルを規定するための通信順位が一義的に付与されており、
各前記属性切替可能型ノードは、前記マスターノードに設定されている場合は、前記ヘッダ送出手段と前記レスポンス受信手段とに対し、前記LIN通信バス上への前記ヘッダの送信を、対応するスレーブノードからの前記レスポンスの受信と交替しつつ、通信先となるスレーブノードを前記ポーリングサイクルに従い順次変更しつつ繰り返し行なうものであり、
前記委譲先ノードは、前記委譲要求フィールドに当該委譲先ノードをマスター権限委譲先とする要求を記述したレスポンスを委譲先指定レスポンスとして送出し、
前記委譲元ノードは該委譲先指定レスポンスを受信して前記マスター権限の委譲を承認するか否かを判断し、承認する場合は、前記ポーリングサイクルを前記委譲先ノードから前記委譲先指定レスポンスを受けた段階で一旦打ち切るとともに、該委譲先指定レスポンスに続くヘッダを、前記委譲要求承認フィールドに前記マスター権限委譲要求を承認する内容を記述し、前記委譲フィールドに当該委譲先ノードをマスター権限委譲先として指定する内容を記述したヘッダを委譲先指定ヘッダとして、当該委譲先ノードから前記ポーリングサイクルを再開する形で送出し、
前記委譲先ノードは該委譲先指定ヘッダを受信して前記マスター権限の委譲を承認するか否かを判断し、承認する場合は該委譲先指定ヘッダに続くレスポンスを、前記委譲承認フィールドに前記マスター権限委譲を承認する内容を記述した委譲承認レスポンスとして送信するとともに自ノードをマスターノードに切替設定し、自ノードの次に通信順位が定められたスレーブノードから前記ポーリングサイクルを引き継ぐ形で前記ヘッダの送信を新たに開始する一方、
前記委譲元ノードは前記委譲承認レスポンスを受信して自ノードをスレーブノードに切替設定する請求項8記載の車載通信ネットワークシステム。 - 前記委譲元ノードが前記委譲先指定レスポンスを受信した後、前記マスター権限の委譲要求を拒否する場合は、前記委譲先指定レスポンスに続くヘッダを、前記委譲要求承認フィールドに前記マスター権限委譲要求を拒否する内容を記述した委譲要求拒否ヘッダとして送信するとともに自ノードを前記マスターノードに設定維持し、前記委譲先ノードの次順位のスレーブノードを指定するヘッダを送出する形で前記ポーリングサイクルを継続する請求項9記載の車載通信ネットワークシステム。
- 複数のCANノードがCAN通信バスにより接続されたCANクラスタと、複数の前記LINノードが単一の前記LIN通信バスにより接続され、前記CANノードをゲートウェイノードとして前記CANクラスタに接続された前記LINクラスタとからなる複合車載通信ネットワークシステムとして構成され、
複数の前記CANノードを前記ゲートウェイノードとしてとして、前記LINクラスタを構成する1つの前記LIN通信バスがそれら複数のゲートウェイノードに分配接続されるとともに、各ゲートウェイノードが前記属性切替可能型ノードとして構成されてなる請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の車載通信ネットワークシステム。 - 前記マスター/スレーブ設定切替手段は、前記CANクラスタ又は前記LINクラスタの通信状態を監視する通信状態監視手段を有し、監視中の通信状態において予め定められた切替条件が成立した場合に、複数の前記属性切替可能型ノードにおける前記マスターノード及び前記スレーブノードの設定切替を行なう請求項11記載の車載通信ネットワークシステム。
- 前記通信状態の予め定められた種別毎に、複数の前記属性切替可能型ノードについて前記マスターノードに設定するための優先順位が定められており、前記マスター/スレーブ設定切替手段は成立した通信状態に対応する該優先順位に基づいて、前記マスターノード及び前記スレーブノードの設定切替を行なう請求項12記載の車載通信ネットワークシステム。
- 前記LIN通信バスが分配接続される複数の前記ゲートウェイノードが、互いに異なる制御系をなす複数のCANクラスタに振り分けて設けられ、
前記通信状態監視手段は、各前記CANクラスタが前記CAN通信バスを介して取得する通信情報に基づき対応する前記制御系の制御状態を監視するものであり、前記マスター/スレーブ設定切替手段は、監視中の制御状態が予め定められた切替条件を成立した場合に、当該制御状態と対応付ける形で予め指定されたCANクラスタに属するゲートウェイノードを前記マスターノードに設定するものである請求項12又は請求項13に記載の車載通信ネットワークシステム。 - 前記LIN通信バスが分配接続される複数の前記ゲートウェイノードの一つが、前記LINクラスタの正規マスターノードとして定められる一方、残余のゲートウェイノードをなすスレーブノードが、前記正規マスターノードの機能の少なくとも一部を引継ぎ可能な代替マスターノード候補として定められ、
前記通信状態監視手段は、各前記CANクラスタが前記CAN通信バスを介して取得する通信情報に基づき前記正規マスターノードの動作状態を監視するものであり、前記マスター/スレーブ設定切替手段は、監視中の前記正規マスターノードの動作状態に予め定められた内容の異常が検出された場合に、前記代替マスターノード候補をなすスレーブノードを前記マスターノードに設定切り替えするものである請求項14記載の車載通信ネットワークシステム。
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