JP2011142508A

JP2011142508A - ゲートウェイ装置

Info

Publication number: JP2011142508A
Application number: JP2010002157A
Authority: JP
Inventors: Kenji Mototani; 謙治本谷
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-01-07
Filing date: 2010-01-07
Publication date: 2011-07-21

Abstract

【課題】記憶領域を効率的に利用することができるゲートウェイ装置を提供する。
【解決手段】複数のチャネルＬｎが接続されたゲートウェイ処理部１であって、チャネルＬｎを介して受信された受信フレームが保存される受信バッファ３０ｎと、特定のチャネルを用いて送信される送信フレームが保存される送信バッファ３３ｎと、受信フレームに含まれるデータの一部又は全部を送信バッファ３３ｎの所定の格納位置に転送するルールが定義された転送テーブル３２と、転送テーブル３２を参照し、受信フレームに含まれるデータの一部又は全部を送信バッファ３３ｎへ転送する転送部３１と、を備え、転送テーブル３２は、送信フレームが１つのカテゴリの受信フレームに含まれるデータから構成されるように所定のカテゴリ別に定義される。
【選択図】図３

Description

本発明は、ゲートウェイ装置に関するものである。

従来、ゲートウェイ装置として、複数の通信ノード間のデータを中継するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載の装置は、通信ノードから受信した受信データを一時保存する受信バッファと、受信バッファ又は一時的に受信データを保存するメインバッファから受信データが転送される送信バッファと、各バッファ間のデータの転送を制御するデータコントローラとを備えている。受信バッファ及び送信バッファは、装置に接続された伝送路（チャネル）ごとに配置されている。

特開２００４−３５０１３８号公報

ところで、データコントローラによるバッファ間のデータ転送制御として、例えば、転送元や転送先を定義する転送ルールをゲートウェイの一時的な記憶領域にテーブルとして格納し、当該転送ルールを参照してデータの転送を行う制御が考えられる。ここで、従来のゲートウェイ装置では、装置に接続されるチャネル数が多くなるほど受信バッファ及び送信バッファが多く配置される。このため、従来のゲートウェイ装置にあっては、テーブルを用いて転送ルールを管理する場合には、チャネル数が多くなるほど転送ルールの数が増加するので、テーブルの容量が増大するおそれがある。

そこで、本発明はこのような技術課題を解決するためになされたものであって、記憶領域を効率的に利用することができるゲートウェイ装置を提供することを目的とする。

すなわち本発明に係るゲートウェイ装置は、複数のチャネルが接続されたゲートウェイ装置であって、前記チャネルを介して受信された受信フレームが保存される受信バッファと、特定の前記チャネルを用いて送信される送信フレームが保存される送信バッファと、前記受信フレームに含まれるデータの一部又は全部を前記送信バッファの所定の格納位置に転送するルールが定義された転送テーブルと、前記転送テーブルを参照し、前記受信フレームに含まれるデータの一部又は全部を前記送信バッファへ転送するデータ転送手段と、を備え、前記転送テーブルは、前記送信フレームが１つのカテゴリの前記受信フレームに含まれる前記データから構成されるように所定のカテゴリ別に定義されて構成される。

本発明に係るゲートウェイ装置では、受信バッファから送信バッファへの転送を定義する転送テーブルが、１つのカテゴリの受信フレームに含まれるデータから送信フレームが構成されるように、所定のカテゴリ別に定義されている。このように構成することで、同一のカテゴリに属する受信フレームのみを用いて、フレームを統合したり組み換えたりすることができる。このため、カテゴリの異なる受信フレームの統合・組み換えについては考慮する必要がないので、転送テーブルで管理すべきルールの数を減少させることが可能となる。よって、転送テーブルの容量を削減することができる。さらに、転送元や転送先を定義するためのデータ量も削減することが可能となる。したがって、記憶領域を効率的に利用することができる。

ここで、前記転送テーブルには、前記受信フレームに含まれるデータのうち前記送信バッファへ転送するデータのデータ長及び当該データが格納される格納先を示す転送元アドレスと、前記送信バッファの所定の格納位置を示す転送先アドレスとを関連付けする前記ルールが定義されてもよい。

また、前記転送テーブルは、フレームを受信する前記チャネル別に定義されてもよい。このように構成することで、送信フレームをチャネル別に再構成して保存することができる。また、前記転送テーブルは、前記受信フレームの周期別に定義されてもよい。このように構成することで、送信フレームを受信フレームの周期別に再構成して保存することができる。さらに、前記転送テーブルは、プロトコル別に定義されてもよい。このように構成することで、送信フレームをプロトコル別に再構成して保存することができる。

本発明によれば、記憶領域を効率的に利用することができる。

実施形態に係るゲートウェイ装置を備える車両の構成概要を示すブロック図である。実施形態に係るゲートウェイ装置の構成概要を示すブロック図である。実施形態に係るゲートウェイ装置の動作を示すフローチャートである。実施形態に係るゲートウェイ装置の動作を説明する概要図である。実施形態に係るゲートウェイ装置の動作を説明する概要図である。実施形態に係るゲートウェイ装置の動作を説明する概要図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態に係るゲートウェイ装置は、例えば複数のＥＣＵを備える車両に好適に採用されるものである。

最初に、本実施形態に係るゲートウェイ装置を備える車両の概要から説明する。図１は、本実施形態に係るゲートウェイ装置を備える車両の構成概要を示すブロック図である。図１に示すように、車両３は、例えば、統合ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０〜１２、ＥＣＵ２０〜２５及びチャネルＬ１〜Ｌ４を備えている。ＥＣＵは、電子制御する自動車デバイスのコンピュータであり、ＣＰＵ（CentralProcessing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリ、及び入出力インターフェイスなどを備えて構成されている。チャネルＬ１〜Ｌ４は、所定の通信プロトコルに従って通信を行う伝送路であり、ＥＣＵが用いる情報をフレームとして伝送する。

統合ＥＣＵ１０〜１２及びＥＣＵ２０〜２５は、通信により取得した情報等を用いてそれぞれが所定の車両機能を発揮する。図１に示す車両３では、チャネルＬ１には統合ＥＣＵ１０〜１２がそれぞれ接続され、チャネルＬ２には統合ＥＣＵ１０、ＥＣＵ２０，２１がそれぞれ接続され、チャネルＬ３には、統合ＥＣＵ１０，１１、ＥＣＵ２２，２３がそれぞれ接続され、チャネルＬ４には、統合ＥＣＵ１２、ＥＣＵ２４，２５がそれぞれ接続されている。統合ＥＣＵ１０〜１２及びＥＣＵ２０〜２５は、チャネルＬ１〜Ｌ４を介して情報を通信する。

ＥＣＵ２０〜２５としては、例えば、走行制御を行うパワートレイン系ＥＣＵ、走行の安全性を高めるシャーシ系ＥＣＵ、乗員とのインターフェイスを実現するマルチメディア系ＥＣＵ、車両設備の動作を実現するボディ系ＥＣＵ等が用いられる。パワートレイン系ＥＣＵとしては、エンジンＥＣＵ、ＡＢＳ（Anti-lock brake system）に関するＥＣＵ等が用いられる。また、シャーシ系ＥＣＵとしては、エアバックＥＣＵ、衝突センサに関するＥＣＵ等が用いられる。また、ボディ系ＥＣＵとしては、ドアＥＣＵ，シートＥＣＵ等が用いられる。また、マルチメディア系ＥＣＵとしては、ナビＥＣＵ，オーディオＥＣＵ等が用いられる。

チャネルＬ１〜Ｌ４の通信プロトコルとしては、例えば、ＣＡＮ（ControllerArea Network）、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）、ＦｌｅｘＲａｙ、ＭＯＳＴ（Media OrientedSystem Transport）、ＥｔｈｅｒＮｅｔ（登録商標）等が用いられる。チャネルＬ１〜Ｌ４の通信プロトコルは、接続するＥＣＵに合わせて決定される。例えば、統合ＥＣＵ１０〜１２を接続するチャネルＬ１は、ＣＡＮ等の通信プロトコルに従って通信を行う。また、パワートレイン系ＥＣＵを接続するチャネルは、ＣＡＮ，ＬＩＮ，ＦｌｅｘＲａｙ等の通信プロトコルに従って通信を行う。また、シャーシ系ＥＣＵを接続するチャネルは、ＦｌｅｘＲａｙ等の通信プロトコルに従って通信を行う。また、ボディ系ＥＣＵを接続するチャネルは、ＣＡＮ，ＬＩＮ等の通信プロトコルに従って通信を行う。また、マルチメディア系ＥＣＵを接続するチャネルは、ＣＡＮ，ＬＩＮ，ＭＯＳＴ等の通信プロトコルに従って通信を行う。

統合ＥＣＵ１０〜１２は、チャネルＬ１を介して互いに通信可能に構成されているとともに、チャネルＬ２〜Ｌ４を用いてＥＣＵ２０〜２５と通信可能に構成されている。統合ＥＣＵ１０〜１２は、例えば、通信可能なＥＣＵ２０〜２５の中で重複する機能を取りまとめて実行する機能を有している。また、統合ＥＣＵ１０〜１２は、例えば、通信可能なＥＣＵ２０〜２５の動作を制御する機能を有している。さらに、統合ＥＣＵ１０〜１２は、データを中継するゲートウェイ処理部（ゲートウェイ装置）を備えている。

統合ＥＣＵ１０が備えるゲートウェイ処理部の機能の概要について、図２を用いて説明する。図２は、図１の一部（図中２）を拡大した構成図である。図２では、例えば、チャネルＬ１がＣＡＮ通信、チャネルＬ２，Ｌ３がＦｌｅｘＲａｙ規格に準拠した通信を行うものとする。また、チャネルＬ１をグローバル、チャネルＬ２，Ｌ３をローカルとして説明する。図２に示すように、チャネルＬ２，Ｌ３は統合ＥＣＵ１０を介してチャネルＬ１に接続されている。ここで、ローカルのチャネルＬ２，Ｌ３に接続されたＥＣＵからチャネルＬ２，Ｌ３にフレーム（ローカルフレームＦ１，Ｆ２）が送信されたとする。この場合、ローカルフレームＦ１，Ｆ２は、ゲートウェイ処理部により中継されてチャネルＬ１に向けて伝送される。このとき、ゲートウェイ処理部は、チャネルＬ１の許容量限界を考慮して不要なデータを削除・間引きして新たなグローバルフレームＦｇ１を生成し、生成したグローバルフレームＦｇ１をチャネルＬ１に送信する。このように、ゲートウェイ処理部は、フレームの中継機能だけでなく、必要な情報を用いて新たなフレームを生成することで通信容量を制御する機能を備えている。

図３を用いて、ゲートウェイ処理部の構成の詳細を説明する。図３は、ゲートウェイ処理部１の構成概要を示すブロック図である。図３に示すように、ゲートウェイ処理部１は、複数のチャネルＬ１〜Ｌｎ（ｎ：自然数）が接続されており、複数の受信バッファ３０ｎ（ｎ：自然数）、転送部（データ転送手段）３１、転送テーブル３２及び複数の送信バッファ３３ｎ（ｎ：自然数）を備えている。

複数の受信バッファ３０ｎ及び複数の送信バッファ３３ｎは、チャネルＬｎに対応してそれぞれ設けられている。例えば、１つのチャネルに対してそれぞれ１つの受信バッファ及び送信バッファが設けられている。複数の受信バッファ３０ｎは、接続されたそれぞれのチャネルＬｎを介して受信されたフレーム（受信フレーム）を保存する機能を有している。例えば、受信バッファ３０１は、チャネルＬ１を介して受信した受信フレームを保存する。また、複数の送信バッファ３３ｎは、当該送信バッファに対応するチャネルを用いて送信されるフレーム（送信フレーム）を保存する機能を有している。例えば、送信バッファ３３１は、チャネルＬ１を介して送信される送信フレームを保存する。

転送部３１は、複数の受信バッファ３０ｎ及び複数の送信バッファ３３ｎに接続されており、複数の受信バッファ３０ｎに保存された受信フレームを特定の送信バッファへ転送する機能を有している。転送部３１は、例えば、転送テーブル３２を参照し、受信フレームに含まれるデータの一部又は全部を特定の送信バッファへ転送する機能を有している。この機能によって、図２を用いて説明した通信容量を制御する機能が実現される。

転送テーブル３２は、受信フレームに含まれるデータの一部又は全部を送信バッファの所定の格納位置に転送するルールを定義するものであり、例えば統合ＥＣＵ１０内のＲＯＭ等に格納される。転送テーブル３２には、例えば、受信フレームに含まれるデータのうち所定の送信バッファ３３ｎへ転送するデータのデータ長及び当該データが格納される格納先を示す転送元アドレスと、所定の送信バッファ３３ｎの所定の格納位置を示す転送先アドレスとを関連付けするルールが定義されている。また、この転送テーブルは、例えば、送信フレームが１つのカテゴリの受信フレームに含まれるデータから構成されるように所定のカテゴリ別に定義されて構成される。フレームのカテゴリは、例えば、受信フレームを受信したチャネルごと、受信フレームを受信したチャネルのプロトコルごと、又は受信フレームの周期ごとに分類してもよい。例えば、カテゴリとしてチャネルごとにフレームを分類する場合には、チャネルＬ１を介して受信された受信フレームに関しては、当該受信フレームに含まれるデータのみから送信フレームが構成され、チャネルＬ２を介して受信された受信フレームに関しては、当該受信フレームに含まれるデータのみから送信フレームが構成されるように、チャネル別に転送テーブルがそれぞれ定義される。

次に、本実施形態に係るゲートウェイ処理部１の動作について説明する。図４は、本実施形態に係るゲートウェイ処理部１のバッファ間転送動作を示すフローチャートである。図４に示す制御処理は、例えば車両がイグニッションオンされたタイミングから所定の間隔で繰り返し実行される。なお、説明理解の容易性を考慮して、チャネルごとにフレームを分類した場合の例を説明する。

図４に示すように、ゲートウェイ処理部１は、最初に受信フレーム入力処理から開始する（Ｓ１０）。Ｓ１０の処理では、転送部３１が、受信バッファ３０ｎに保存された受信フレームを受信したチャネル及び当該受信フレームのバンク番地を確認する。バンク番地は、メモリ上の格納位置を示すアドレスである。

Ｓ１０の処理について、図５を用いて詳細に説明する。図５は、ゲートウェイ処理部１の動作を説明する概要図である。なお、説明理解の容易性を考慮して、図５に示すゲートウェイ処理部１に接続されるチャネルは、チャネルＬ１，Ｌ２，Ｌ３とする。また、伝送されるフレーム又はチャネルごとにバンク番地が設定されているものとする。ここでは、チャネルＬ１で受信したフレームは、全て０ｘ０ＸＸＸ（Ｘ：０〜Ｆ）で標記されるバンク番地に格納されるものとする。そして、チャネルＬ１を介して受信フレームＦｒ１〜Ｆｒ４を順に受信し、チャネルＬ３を介して伝送するものとする。そして、アドレス０ｘ００００〜０ｘ０００７に受信フレームＦｒ１が格納され、アドレス０ｘ０００８〜０ｘ０００Ｆに受信フレームＦｒ２が格納され、アドレス０ｘ００１０〜０ｘ００１７に受信フレームＦｒ３が格納され、アドレス０ｘ００１８〜０ｘ００１Ｆに受信フレームＦｒ４が格納されるものとする。転送部３１は、受信バッファを確認して受信フレームＦｒ１〜Ｆｒ４のバンク番地をそれぞれ取得する。そして、転送部３１が、バンク番地に基づいて当該受信フレームＦｒ１〜Ｆｒ４を受信したチャネルＬ１を特定する。Ｓ１０の処理が終了すると、転送テーブル参照処理へ移行する（Ｓ１２）。

Ｓ１２の処理では、転送部３１が転送テーブル３２を参照する処理である。転送テーブル３２は、転送元アドレス（転送元バンク番地）、転送対象のデータ長、転送先アドレス（転送先バンク番地）が関連付けされたテーブルであり、ここではチャネルごとに定義されている。すなわち、転送部３１は、チャネルＬ１から受信した受信フレームを転送する場合には、チャネルＬ１に対応した転送テーブル３２を参照する。例えば、転送部３１は、以下の表１に示す転送テーブル３２を参照する。

表１に示す転送テーブル３２では、アドレス０ｘ０１から格納されたデータのうち１バイト分のデータをアドレス０ｘ００へ転送するルールが定義されている。また、アドレス０ｘ０９から２バイト分のデータをアドレス０ｘ０１へ転送されるルールが定義されている。ここで、表１中のアドレス０ｘ００は以下の表２に示すアドレス０ｘＹＺ００のＹＺで示す部分を省略して割り振られたアドレスである。

Ｙで示される部分は、例えば受信したチャネルごとに割り当てられるアドレスであって、例えばチャネルＬ１では０、チャネルＬ３では８である。また、Ｚで示される部分は、例えばバッファごとに割り当てられるアドレスであって、例えばチャネルＬ１に対応する受信バッファでは０、チャネルＬ３に対応する送信バッファは８である。チャネルＬ１を介して受信フレームＦｒ１〜Ｆｒ４を順に受信し、チャネルＬ３を介して伝送する場合には、ＹＺで示す部分は受信バッファ内では００、送信バッファ内では０８の定数となるので、表１に示すチャネルごとに定義された転送テーブル３２を用いることにより、転送テーブル３２のＹＺのアドレスを省略しても全ての受信フレームのバンク番地を指定することができる。すなわち、受信バッファにおいて、表１に示すアドレス０ｘ００と図５に示すアドレス０ｘ００００とは対応しており、表１に示すアドレス０ｘ０９と図５に示すアドレス０ｘ０００９とは対応している。また、送信バッファにおいて、表１に示すアドレス０ｘ００と図５に示すアドレス０ｘ０８００とは対応している。転送部３１は、表１の転送テーブル３２に基づいて、転送元アドレス及びデータ長を取得し、転送元データ及び転送先アドレスを特定する。なお、上記ではチャネルＬ１と対応する転送テーブルのみを説明したが、チャネルＬ２と対応する転送テーブルもほぼ同様に定義され、チャネルＬ１と対応する転送テーブルで定義されたバンク番地とは異なるバンク番地を有する点のみが相違する。Ｓ１２の処理が終了すると、バッファ間転送処理へ移行する（Ｓ１４）。

Ｓ１４の処理では、転送部３１がＳ１４の処理で特定された転送元データを転送先アドレスへ転送する処理である。これにより、図５に示すように、受信フレームＦｒ１，Ｆｒ２に含まれるデータがそれぞれバンク番地０ｘ０８００，０ｘ０８０１に送信されて、バンク番地０ｘ０８００〜０ｘ０８０７に送信フレームＦｓ１が生成される。Ｓ１４の処理が終了すると、図４に示す制御処理を終了する。

以上で図４に示す制御処理を終了する。図４に示す制御処理を実行することにより、受信するチャネルごとに異なる転送テーブル３２が参照され、異なるチャネル間でのフレームの統合及び組み替えが禁止される。例えば図６に示すように、チャネルＬ１で受信されたローカルフレームＦ１，Ｆ２は、チャネルＬ１と対応する転送テーブルに基づいて、チャネルＬ２で受信されたローカルフレームＦ３，Ｆ４とは統合・組み換えが行われることなく、ローカルフレームＦ１，Ｆ２に含まれるデータのみでグローバルフレームＦｇ１が生成される。同様に、チャネルＬ２で受信されたローカルフレームＦ３，Ｆ４は、チャネルＬ２と対応する転送テーブルに基づいて、チャネルＬ１で受信されたローカルフレームＦ１，Ｆ２とは統合・組み換えが行われることなく、ローカルフレームＦ３，Ｆ４に含まれるデータのみでグローバルフレームＦｇ２が生成される。これにより、異なるチャネル間でのフレームの統合及び組み替えを行うルールを管理する必要がないので、転送テーブル３２で管理すべきルールの数を減少させることが可能となる。さらに、異なるチャネル間でのフレームの統合及び組み替えを禁止することで、チャネルごとに特定されるアドレス部分を省略した転送テーブル３２を利用することが可能となる。例えば、ＥＣＵが採用するマイコンが１６ビットであれば転送元アドレスで１バイト、転送先アドレスで１バイトの計２バイトを省略することができる。あるいは、ＥＣＵが採用するマイコンが８ビットであれば転送元アドレスで３バイト、転送先アドレスで３バイトの計６バイトを省略することができる。よって、転送テーブル３２の容量を低減することが可能となる。

以上、本実施形態に係るゲートウェイ処理部１によれば、受信バッファ３０ｎから送信バッファ３３ｎへの転送を定義する転送テーブル３２が、１つのカテゴリの受信フレームに含まれるデータから送信フレームが構成されるように、所定のカテゴリ別に定義されている。このように構成することで、同一のカテゴリに属する受信フレームのみを用いて、フレームを統合したり組み換えたりすることができる。このため、カテゴリの異なる受信フレームの統合・組み換えについては考慮する必要がないので、転送テーブルで管理すべきルールの数を減少させることが可能となる。よって、転送テーブルの容量を削減することができる。さらに、転送元や転送先を定義するためのデータ量も削減することが可能となる。したがって、ゲートウェイ処理部１が利用するＲＯＭ等の記憶領域を効率的に利用することができる。

なお、上述した実施形態は本発明に係るゲートウェイ装置の一例を示すものである。本発明に係るゲートウェイ装置は、実施形態に係るゲートウェイ処理部１に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、実施形態に係るゲートウェイ装置を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

例えば、上述した実施形態では、転送テーブルはチャネル別に定義される例を説明したが、プロトコル別に定義されてもよいし、受信フレームの周期別に定義されてもよい。例えば、ＣＡＮ、ＦｌｅｘＲａｙでカテゴリ分けし、それぞれのカテゴリ別に転送テーブル３２のバンク番地を切替えてもよい。また、例えば、受信フレームの周期が周期１０ｍｓ以下、１０〜１００ｍｓ、１００〜１０００ｍｓ、１０００ｍｓ以上でカテゴリ分けし、それぞれのカテゴリ別に転送テーブル３２のアドレス番地を切替えてもよい。

また、上述した実施形態では、１つのチャネルに対して１つの受信バッファ及び送信バッファが備わる例を説明したが、複数のチャネルに対して１つの受信バッファ及び送信バッファが備わってもよいし、１つのチャネルに対して複数の受信バッファ及び送信バッファが備わってもよい。

１…ゲートウェイ装置、２…ＥＣＵ、３…車両、３０ｎ…受信バッファ、３１…転送部（データ転送手段）、３２…転送テーブル、３３ｎ…送信バッファ、Ｌｎ…チャネル。

Claims

複数のチャネルが接続されたゲートウェイ装置であって、
前記チャネルを介して受信された受信フレームが保存される受信バッファと、
特定の前記チャネルを用いて送信される送信フレームが保存される送信バッファと、
前記受信フレームに含まれるデータの一部又は全部を前記送信バッファの所定の格納位置に転送するルールが定義された転送テーブルと、
前記転送テーブルを参照し、前記受信フレームに含まれるデータの一部又は全部を前記送信バッファへ転送するデータ転送手段と、
を備え、
前記転送テーブルは、前記送信フレームが１つのカテゴリの前記受信フレームに含まれる前記データから構成されるように所定のカテゴリ別に定義されること、
を特徴とするゲートウェイ装置。
前記転送テーブルには、前記受信フレームに含まれるデータのうち前記送信バッファへ転送するデータのデータ長及び当該データが格納される格納先を示す転送元アドレスと、前記送信バッファの所定の格納位置を示す転送先アドレスとを関連付けする前記ルールが定義される請求項１に記載のゲートウェイ装置。
前記転送テーブルは、フレームを受信する前記チャネル別に定義される請求項１又は２に記載のゲートウェイ装置。
前記転送テーブルは、前記受信フレームの周期別に定義される請求項１又は２に記載のゲートウェイ装置。
前記転送テーブルは、プロトコル別に定義される請求項１又は２に記載のゲートウェイ装置。