JP2011193227A - 通信ネットワークシステム、中継端末、マイクロコンピュータ、送受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第１の通信プロトコルを用いる上位ネットワークを介して、第２の通信プロトコルを用いる複数の下位ネットワークが接続された形態を有する通信ネットワークシステムにおいて、下位ネットワークの検査を簡易にできるようにする。
【解決手段】ＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）からなる上位ネットワークと、ＬＩＮからなる複数の下位ネットワークとからなり、下位ネットワークのそれぞれが、上位ネットワークに接続された端末（ＥＣＵ２，５）を中継端末として、中継端末を介して上位ネットワークに接続される。中継端末はＦｌｅｘＲａｙの動的セグメントの全体をパススルー期間とし、パススルー期間の間、上位ネットワークと下位ネットワークとを相互に接続して単一のネットワークを形成し、下位ネットワークに接続された端末（ＥＣＵ６，７）同士の通信を、上位ネットワークの通信プロトコルへの変換を行うことなく、下位ネットワークの通信プロトコルで行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、第１の通信プロトコルを用いる上位ネットワークを介して、第２の通信プロトコルを用いる複数の下位ネットワークが接続された形態を有する通信ネットワークシステム、及びその通信ネットワークシステムにおいて上位ネットワークと下位ネットワークとを接続する中継端末に関する。

従来、車載通信ネットワークシステムでは、通信プロトコルとしてＣＡＮ（Controller Area Network ），ＬＩＮ（Local Interconnect Network）が用いられてきた。また、通信速度の高速化やより高い信頼性への要求から、近年では、ＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）等も用いられている。

また、これらの複数の通信プロトコルが混在する車載通信ネットワークシステムも用いられており、この場合、通信プロトコルが異なるネットワーク同士をゲートウェイで接続し、ゲートウェイでプロトコル変換をするように構成されている（例えば、特許文献１参照）。

また、ＣＡＮネットワーク用に設計された既存の資産（ＥＣＵや制御プログラム）を有効利用するために、上述のゲートウェイと同様の機能をＥＣＵに組み込むことで、既存のＥＣＵをＦｌｅｘＲａｙネットワークに取り込むことも提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００９−０２７３５８号公報 特開２００５−３２８１１９号公報

これらの特許文献１，２に記載された従来システムでは、例えば、複数のＣＡＮネットワーク（または既存のＣＡＮ用ＥＣＵを取り込んだＥＣＵ）を、ＦｌｅｘＲａｙネットワークを介して接続するネットワーク構造を考えた場合、ＣＡＮネットワークに接続されたＥＣＵ（既存のＣＡＮ用ＥＣＵ）だけで使用され、ＦｌｅｘＲａｙネットワークでは転送されるだけの通信データであっても、全てプロトコル変換される。

このため、既存のＣＡＮ用ＥＣＵのデータ通信に問題が発生した場合、ＣＡＮの伝送信号の解析だけでは不十分であり、ＦｌｅｘＲａｙの伝送信号の解析や、ゲートウェイにてプロトコル変換を実行するソフトウェアの検査等も行う必要があり、原因究明のために多くの検査装置が必要となるだけでなく、原因究明に要する時間も増大するという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するために、第１の通信プロトコルを用いる上位ネットワークを介して、第２の通信プロトコルを用いる複数の下位ネットワークが接続された形態を有する通信ネットワークシステムにおいて、下位ネットワークの検査を簡易にできるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するためになされた発明である請求項１に記載の通信ネットワークシステムは、予め設定された第１の通信プロトコルを用いて通信を行う上位ネットワークと、第１の通信プロトコルとは異なる第２の通信プロトコルを用いて通信を行う複数の下位ネットワークとからなり、下位ネットワークのそれぞれが、上位ネットワークに接続された端末のいずれかを中継端末として、その中継端末を介して上位ネットワークに接続される構造を有する。

但し、第１の通信プロトコルには、一定長に設定された単位サイクル中に、上位ネットワークに接続された各端末に対して固定的に通信帯域が割り当てられる固定割当期間、及び該各端末に対して動的に通信帯域が割り当てられる動的割当期間が設けられている。

そして、中継端末は、動的割当期間の少なくとも一部をパススルー期間として、そのパススルー期間の間、上位ネットワークの伝送線と下位ネットワークの伝送線とを相互に接続し、このパススルー期間を用いて、互いに異なる下位ネットワークに接続された端末同士の通信を実行する。

このように構成された本発明の通信ネットワークシステムでは、上位ネットワークを介して接続された下位ネットワーク間で通信フレームを送受信する際に、その通信フレームは、上位ネットワーク上でもプロトコル変換されることなく伝送される。

従って、本発明の通信ネットワークシステムによれば、下位ネットワークのデータ通信に問題が発生した場合、下位ネットワーク用の検査装置だけで伝送信号の解析を行うことができ、しかも、プロトコル変換も行わないため、プロトコル変換用のソフトウェアを検査する必要もなく、原因究明のための検査が簡易なものとなり、原因究明に要する時間も大幅に短縮することができる。

また、請求項２に記載の中継端末は、予め設定された第１の通信プロトコルを用いて通信を行う上位ネットワークと、第１の通信プロトコルとは異なる第２の通信プロトコルを用いて通信を行う複数の下位ネットワークとからなる通信ネットワークにおいて、上位ネットワークと下位ネットワークの双方に接続される。

但し、第１の通信プロトコルには、一定長に設定された単位サイクル中に、上位ネットワークに接続された各端末に対して固定的な通信帯域が割り当てられる固定割当期間、及び該各端末に対して動的に通信帯域が割り当てられる動的割当期間が設けられている。

そして、本発明の中継端末では、接続手段が、動的割当期間の少なくとも一部をパススルー期間として、そのパススルー期間の間、上位ネットワークの伝送線と下位ネットワークの伝送線とを相互に接続すると共に、要求送信手段が、互いに異なる下位ネットワークに接続された端末間の通信に用いる通信フレームの送信を促す要求フレームを、パススルー期間に同期したタイミングで下位ネットワークに送出する。

なお、下位ネットワークに接続された端末は、要求フレームを受信すると、その受信タイミングから特定されるパススルー期間内に、上位ネットワークを介して接続された他の下位ネットワーク宛の通信フレームを送信する。

このパススルー期間内に下位ネットワーク内で送信された通信フレームは、中継端末の接続手段によって、そのまま上位ネットワークに送出され、更に、他の中継端末の接続手段によって、そのまま他の下位ネットワークに送出される。

このように、本発明の中継端末によれば、請求項１に通信ネットワークシステムを構築する際に、好適に用いることができる。
ところで、パススルー期間の設定に応じて、パススルー期間外に送信するように構成してもよいし、パススルー期間内に送信するように構成してもよい。

具体的には、パススルー期間を、そのパススルー期間中での送信が許容される最大数の通信フレームを全て送信可能な長さに設定した場合、要求送信手段は、例えば、要求フレームを、その要求フレームの送信終了タイミングがパススルー期間の開始タイミングと一致するように送信するように構成することが考えられる。

また、パススルー期間を、そのパススルー期間中での送信が許容される最大数の通信フレーム及び要求フレームを全て送信可能な長さに設定した場合、要求送信手段は、例えば、要求フレームを、パススルー期間の開始タイミングで送信するように構成することが考えられる。

また、第１の通信プロトコルとして、具体的には、例えばＦｌｅｘＲａｙを用いることが考えられる。この場合、固定割当期間は静的セグメント、動的割当期間は動的セグメントとすればよい。

また、第２の通信プロトコルとして、具体的には、例えばＣＡＮ（Controller Area Network ）またはＬＩＮ（Local Interconnect Network）を用いることが考えられる。
次に、請求項７に記載の発明は、予め設定された第１の通信プロトコルを用いて通信を行う上位ネットワークに接続される第１ポート、及び第１の通信プロトコルとは異なる第２の通信プロトコルを用いて通信を行う下位ネットワークに接続される第２ポートを備えたマイクロコンピュータであって、予め設定された制御信号に従って、前記第１ポートと第２ポートとを、互いに接続された状態、又は互いに切り離された状態のいずれかに設定する伝送路接続回路を内蔵することを特徴とする。

また、請求項８に記載の発明は、通信ネットワークの送受信端に接続される送受信装置であって、それぞれが異なる通信ネットワークに接続される第１及び第２の伝送線と、外部より入力される制御信号に従って、前記第１及び第２の伝送線を、互いに接続された状態または互いに切り離された状態のいずれかに設定する伝送路接続回路と、前記第１及び第２の伝送線のうち、少なくとも一方の伝送線の前記通信ネットワークに接続される側の端部に設けられたドライバ／レシーバとを備えることを特徴とする。つまり、送受信装置は、伝送路接続回路を内蔵した通信ドライバ／レシーバとも言える。

これら請求項７記載のマイクロコンピュータ及び請求項８記載の送受信装置は、上述の中継端末を構成する際に好適に用いることができる。

車載通信ネットワークシステムの構成を示すブロック図。 中継端末の構成を示す回路図を含んだブロック図。 中継端末のマイクロコンピュータが実行するメイン処理の内容を示すフローチャート。 中継端末のマイクロコンピュータが実行する基準タイミング割込処理の内容を示すフローチャート。 中継端末のマイクロコンピュータが実行するタイマー割込処理１，２の内容を示すフローチャート。 下位ネットワークに接続された端末のマイクロコンピュータが実行するフレーム受信割込処理の内容を示すフローチャート。 車載通信ネットワークシステムの動作を示すタイミング図。 中継端末の他の構成を示すブロック図。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
＜全体構成＞
図１は、本発明が適用された車載通信ネットワークシステム１の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、車載通信ネットワークシステム１は、左前輪のブレーキ制御を実行する電子制御装置であるＦＬブレーキＥＣＵ２と、右前輪のブレーキ制御を実行する電子制御装置であるＦＲブレーキＥＣＵ３と、左後輪のブレーキ制御を実行する電子制御装置であるＲＬブレーキＥＣＵ４と、右後輪のブレーキ制御を実行する電子制御装置であるＲＲブレーキＥＣＵ５と、車両のフロント部分に配置されたボデー系装置（ドアロック、パワーウェインドウ、メータ、空調等）の制御を実行する電子制御装置であるフロントボデーＥＣＵ６と、車両のリア部分に配置されたボデー系装置の制御を実行する電子制御装置であるリアボデーＥＣＵ７とを備えている。

このうち、各ブレーキ系ＥＣＵ２〜５は、伝送線８を介して相互に接続され、通信プロトコルとしてＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）を用いる上位ネットワークを構成する。
また、フロントボデーＥＣＵ６とＦＬブレーキＥＣＵ２は、伝送線９１を介して相互に接続され、リアボデーＥＣＵ７とＲＲブレーキＥＣＵ５は、伝送線９２を介して相互に接続されており、それぞれが通信プロトコルとしてＬＩＮを用いる下位ネットワークを構成する。

但し、これら下位ネットワークでは、それぞれが独立したネットワークとして動作する時は、ブレーキ系ＥＣＵ２，５がマスタノード、ボデー系ＥＣＵ６，７がスレーブノードとなり、後述するパススルー期間に、単一のネットワークとして動作する時は、フロントボデーＥＣＵ６がマスタノード、リアボデーＥＣＵ７，及びＦＬブレーキＥＣＵ２，ＲＲブレーキＥＣＵ５がスレーブノードとなって動作する。

ここで、上位（ＦｌｅｘＲａｙ）ネットワークで使用される通信フレームは、各端末に固定的に割り当てる固定長スロットで構成される静的セグメント、各端末に動的に割り当てる可変長スロットで構成される動的セグメント、スタートアップ時やウェイクアップ時等にオプションとして使用されるシンボルウィンド、クロック同期のオフセットや伝送速度の計算、エラー訂正等に使用されるネットワークアイドル時間からなる周知のものである（図７参照）。

また、下位（ＬＩＮ）ネットワークで使用される通信フレームは、マスタノードが出力するヘッダ、データを送信するノードがヘッダに続けて出力するレスポンスからなる周知のものである。

なお、以下では、上位ネットワーク及び下位ネットワークの双方に接続されたＦＬブレーキＥＣＵ２及びＲＲブレーキＥＣＵ５を中継端末、上位ネットワークだけに接続されたＦＲブレーキＥＣＵ３及びＲＬブレーキＥＣＵ４を上位接続端末、下位ネットワークだけに接続されたフロントボデーＥＣＵ６及びリアボデーＥＣＵ７を下位接続端末とも言う。

＜中継端末＞
図２は、中継端末となるＦＬブレーキＥＣＵ２の主要部の構成を示す説明図である。
なお、ＲＲブレーキＥＣＵ５は、ＦＬブレーキＥＣＵ２と同様の構成を有しているため、ここでは説明を省略する。

ＦＬブレーキＥＣＵ２は、上位ネットワークの伝送線８を介して通信フレームを送受信する通信ドライバ／レシーバ１１と、下位ネットワークの伝送線９を介して通信フレームを送受信する通信ドライバ／レシーバ２１と、上位ネットワークの伝送線８と下位ネットワークの伝送線９との接続状態を切り替える伝送路接続回路１２と、伝送路接続回路１２の動作を制御するための制御ポートＰｃ、上位ネットワーク用の通信フレームを送受信するための上位ポートＰｕ、下位ネットワーク用の通信フレームを送受信するための下位ポートＰｌを備え、制御ポートＰｃを操作すると共に、上位ポートＰｕ及び下位ポートＰｌを介して送受信される通信フレームに従って、当該ＥＣＵに割り当てられた機能を実現するための各種処理を実行するマイクロコンピュータ（以下「マイコン」という）１３とを備えている。

伝送路接続回路１２は、制御ポートＰｃの出力を反転させる反転（ＮＯＴ）回路１４と、ＮＯＴ回路１４の出力及び上位ポートＰｕの出力を入力とする論理積（ＡＮＤ）回路１５と、制御ポートＰｃの出力及び下位ネットワーク上の信号レベル（通信ドライバ／レシーバ２１からの受信入力又は下位ポートＰｌの出力）を入力とするＡＮＤ回路１６と、ＡＮＤ回路１５，１６の出力を入力とし、通信ドライバ／レシーバ１１を介して上位ネットワークに接続された論理和（ＯＲ）回路１７とを備えている。

また、伝送路接続回路１２は、ＮＯＴ回路１４の出力及び上位ネットワーク上の信号レベル（通信ドライバ／レシーバ１１からの受信入力）を入力とし、出力が上位ポートＰｕに接続されたＡＮＤ回路１５と、制御ポートＰｃの出力及び上位ネットワーク上の信号レベル（通信ドライバ／レシーバ１１からの受信入力）を入力とし、出力が下位ポートＰｌ及び通信ドライバ／レシーバ２１を介して下位ネットワークに接続されたＡＮＤ回路１６とを備えている。

つまり、制御ポートＰｃの出力がロウレベルの時には、上位ポートＰｕの出力が、ＡＮＤ回路１５，ＯＲ回路１７を介して通信ドライバ／レシーバ１１（ひいては上位ネットワーク）に供給されると共に、通信ドライバ／レシーバ１１からの受信入力（上位ネットワーク上の信号）が、ＡＮＤ回路１８を介して上位ポートＰｕに供給される。つまり、上位ネットワークと下位ネットワークとは切り離された状態となる。

また、制御ポートＰｃの出力がハイレベルの時には、下位ポートＰｌの出力または通信ドライバ／レシーバ２１からの受信入力（下位ネットワーク上の信号）が、ＡＮＤ回路１６，ＯＲ回路１７を介して通信ドライバ／レシーバ１１（ひいては上位ネットワーク）に供給されると共に、通信ドライバ／レシーバ１１からの受信入力（上位ネットワーク上の信号）が、ＡＮＤ回路１９を介して下位ポートＰｌ及び通信ドライバ／レシーバ２１（ひいては下位ネットワーク）に供給される。つまり、上位ネットワークと下位ネットワークとが接続された状態となる。

つまり、制御ポートＰｃの出力がハイレベルとなる期間（以下「パススルー期間」という）では、上位ネットワークの伝送線８を介して下位ネットワークの伝送線９（９ａ，９ｂ）同士が接続されることにより、単一のネットワークを形成するように構成されている。

なお、本実施形態では、上位ネットワークの通信フレームにおける動的セグメントの全体が、パススルー期間として設定される。
次に、マイコン１３は、設定された時間が経過すると割込信号を発生させる複数のタイマーを備えている。

また、マイコン１３は、上位ポートＰｕにて、上位ネットワークの通信フレームの予め設定された基準タイミング（本実施形態では、静的セグメントを構成する最終スロットの開始タイミング）を検出すると、基準タイミング割込を発生させると共に、下位ポートＰｌにて下位ネットワークの通信フレームの受信（マスタノードが送信するヘッダ部分）を検出すると、下位フレーム受信割込を発生させるように構成されている。

＜上位接続端末／下位接続端末＞
上位接続端末となるＦＲブレーキＥＣＵ３，ＲＬブレーキＥＣＵ４は、通信ドライバ／レシーバ１１と、上位ポートＰｕを有し、通信ドライバ／レシーバを介して上位ネットワークの通信フレームを送受信して、当該ＥＣＵに割り当てられた機能を実現するための各種処理を実行するマイコンとにより構成されている（図示せず）。

そして、マイコンでは、上位ネットワーク（静的セグメントを使用）を介して他のブレーキＥＣＵと通信を行い、その通信により得られたデータに基づいて、ブレーキを制御するブレーキ制御処理を実行する。

また、下位接続端末となるフロントボデーＥＣＵ６，リアボデーＥＣＵ７は、下位ポートＰｌを有し、下位ポートＰｌを介して下位ネットワークの通信フレームを送受信して、当該ＥＣＵに割り当てられた機能を実現するための各種処理を実行するマイコンにより構成されている（図示せず）。

＜中継端末での処理＞
中継端末を構成するマイコン１３が実行する処理について説明する。
<<メイン処理>>
まず、マイコン１３のメイン処理を、図３に示すフローチャートに沿って説明する。

本処理が起動すると、まず、Ｓ１１０では、マイコン１３の制御ポートＰｃをロウレベル、即ち、上位ネットワークと下位ネットワークを切り離した状態に初期化する。
Ｓ１２０では、マイコン１３を構成するＲＡＭの内容を初期化する。

Ｓ１３０では、上位ネットワークに関する初期化として、基準タイミング割込を許可し、Ｓ１４０では、下位ネットワークに関する初期化として、下位フレーム受信割込を許可する。

Ｓ１５０では、後述する処理で設定されるタイマー割込１，２を許可する。
これらＳ１１０〜Ｓ１５０の初期化処理が終了すると、Ｓ１６０では、上位ネットワークを介してデータを送受信したり、その送受信したデータに基づいてブレーキ制御を実行したりする処理等の通常処理を繰り返し実行する。

<<基準タイミング割込処理>>
次に、基準タイミング割込が発生した時に実行する割込処理を、図４に示すフローチャートに沿って説明する。

本処理が起動すると、Ｓ２１０では、パススルー期間（即ち、動的セグメント）の開始タイミングまで待機し、開始タイミングが到来すると、Ｓ２２０では、制御ポートＰｃをハイレベル、即ち、上位ネットワークと下位ネットワークとが接続された状態に設定する。

Ｓ２３０では、パススルー期間が完了する時刻を演算し、Ｓ２４０では、その演算された時刻でタイマー割込１（ＰＴ終了割込）が発生するようにタイマーを設定する。
Ｓ２５０では、下位接続端末（フロントボデーＥＣＵ６）に対して要求フレームを送信する時刻を演算し、Ｓ２６０では、その演算された時刻でタイマー割込２（開始要求割込）が発生するようにタイマーを設定して、本処理を終了する。

なお、要求フレームは、制御ポートＰｃがハイレベルである間、即ち、非パススルー期間の間に送信され、パススルー期間の直前に送信が終了するように設定される。
<<タイマー割込処理>>
次に、タイマー割込１，２の発生時に実行する割込処理を、図５に示すフローチャートを参照して説明する。

タイマー割込１処理が起動すると、Ｓ３１０では、制御ポートＰｃをロウレベル、即ち、上位ネットワークと下位ネットワークとが分離した状態に設定して、本処理を終了する。

また、タイマー割込２処理が起動すると、Ｓ４１０では、フロントボデーＥＣＵ６に対して開始要求フレームを送信して、本処理を終了する。
この開始要求フレームを受信したフロントボデーＥＣＵ６は、開始要求フレームの受信タイミングから、パススルー期間の開始タイミングを特定し、パススルー期間が開始されると、リアボデーＥＣＵ７に対する通信フレームを送信する。

＜下位接続端末／中継端末での処理＞
<<フレーム受信割込処理：ＬＩＮ>>
下位ネットワークに接続される下位接続端末，中継端末が、下位ネットワークの通信フレームを受信した場合に実行するフレーム受信割込処理を、図６に示すフローチャートに沿って説明する。

なお、パススルー期間中にマスタノードとして動作する端末（ＥＣＵ６）には、規定数ＮＤとして、１回のパススルー期間中に送信可能な通信フレームの上限数（本実施形態ではＮＤ＝１）が割り当てられ、パススルー期間中にスレーブノードとして動作する端末（ＥＣＵ２，５，７）には、規定数ＮＤ＝０が割り当てられている。

本処理が起動すると、Ｓ５１０では、受信した通信フレームが開始要求フレームであるか否かを判断する。なお、開始要求フレームは、パススルー期間外（中継端末がマスタノード、下位接続端末がスレーブノードとして動作する）に中継端末から送信される。

そして、受信した通信フレームが開始要求フレームでなければ（Ｓ５１０：ＮＯ）、Ｓ６３０に進み、受信した通信フレームの内容に対応した処理を実行して、本処理を終了する。

マスタノードとして動作する端末の場合、受信する開始要求フレームではない通信フレームはない。
また、スレーブノードとして動作する端末の場合、受信する開始要求フレームではない通信フレームは、マスタノードから受信するフレームである。

また、中継端末の場合、受信する開始要求フレームではない通信フレームは、マスタノードからスレーブノードへの通信フレームである。
マスタノードからスレーブノードへの通信フレームは、パススルー期間内にフロントボデーＥＣＵ６（マスタノード）が出力するヘッダと、フロントボデーＥＣＵ６（マスタノード）またはリアボデーＥＣＵ７（スレーブノード）がヘッダに続けて出力するレスポンスからなる。

つまり、Ｓ６３０は、スレーブノードのみで実行され、ヘッダの指定が自端末であるスレーブノードは、既に用意したレスポンスのデータをヘッダに続けて出力する処理を実行し、ヘッダの指定が他端末であるスレーブノードは、ヘッダに続くレスポンスのデータを入力する処理を実行する。この入力データは、自端末にて別途実行される処理により、各種制御を実行するため等に使用される。なお、出力データは、自端末にて別途実行される処理によって用意される。

一方、受信した通信フレームが開始要求フレームであれば（Ｓ５１０：ＹＥＳ）、Ｓ５２０に進み、自端末に割り当てられた規定数ＮＤが０より大きいか否かを判断する。
そして、規定数ＮＤが０以下であれば（Ｓ５２０：ＮＯ）、自端末はパススルー期間中にスレーブノードとして動作する（ヘッダの送信が禁止されている）ものとして、そのまま本処理を終了する。一方、規定数ＮＤが０より大きければ（Ｓ５２０：ＹＥＳ）、自端末はパススルー期間中にマスタノードとして動作する（ヘッダの送信が許可されている）ものとして、Ｓ５３０に進み、開始要求フレームの受信タイミングから特定されるパススルー期間の開始タイミングまで待機する。

そして、パススルー期間の開始タイミングが到来すると、Ｓ５４０では、送信待ちになっている通信フレームの数を送信要求数ＮＲとして、送信要求数ＮＲが０より大きいか否かを判断し、送信要求数ＮＲが０以下であれば（Ｓ５４０：ＮＯ）、今回のパススルー期間中に送信すべき通信フレームは存在しないものとして本処理を終了する。一方、送信要求数ＮＲが０より大きければ（Ｓ５４０：ＹＥＳ）送信すべき通信フレームが存在するものとしてＳ５５０に進む。なお、送信要求数ＮＲは、自端末により別途実行される処理によって設定される。

Ｓ５５０では、送信要求数ＮＲが規定数ＮＤ以上であるか否かを判断し、送信要求数ＮＲが規定数ＮＤ以上であれば（Ｓ５５０：ＹＥＳ）、Ｓ５６０にて、今回のパススルー期間での許可送信数ｉに規定数ＮＤを代入してＳ５８０に進み、一方、送信要求数ＮＲが規定数ＮＤより小さければ（Ｓ５５０：ＮＯ）、Ｓ５７０にて許可送信数ｉに送信要求数ＮＲを代入してＳ５８０に進む。

Ｓ５８０では、今回のパススルー期間内での送信実行回数ｊを０クリアする。
Ｓ５９０では、マイコンの下位ポートＰｌを介して下位ネットワークに通信フレームヘッダを出力し、Ｓ６００では、送信実行回数ｊをインクリメント（ｊ←ｊ＋１）し、Ｓ６１０では、送信実行回数ｊが許可送信数ｉより大きいか否かを判断する。

なお、Ｓ５９０では、ヘッダに自端末（即ちマスタノード）を指定した場合には、既に用意したレスポンスのデータをヘッダに続けて出力する。この出力データは、自端末にて別途実行される処理によって用意される。

そして、送信実行回数ｊが許可送信数ｉより小さければ（Ｓ６１０：ＮＯ）、今回のパススルー期間中に許可された回数の送信が未だ終了していないものとして、Ｓ５９０に戻って、通信フレームの送信を繰り返し、一方、送信実行回数ｊが許可送信数ｉ以上であれば（Ｓ６１０：ＹＥＳ）、今回のパススルー期間中に許可された回数の送信は終了したものとして、Ｓ６２０に進み、送信要求数ＮＲから送信実行回数ｊだけ減算して（ＮＤ←ＮＤ−ｊ）、本処理を終了する。

＜動作＞
次に、このように構成された車載通信ネットワークシステム１の動作を、図７に示すタイミング図に沿って説明する。

まず、中継端末のマイコンは、初期状態では制御ポートＰｃをロウレベルに設定することで、上位ネットワークと下位ネットワークとを分離された状態とする。
その後、上位ネットワークの通信フレームの送信が開始されると、中継端末では、基準タイミング（時刻Ｔ１）にて基準タイミング割込が発生する。

すると、中継端末のマイコンは、パススルー期間の開始タイミング（時刻Ｔ２）まで待機した後、制御ポートＰｃをハイレベルに設定して、上位ネットワークと下位ネットワークとを接続された状態にする。更に、パススルー期間の終了タイミング（時刻Ｔ３）でタイマー割込１が発生するようにタイマーを設定すると共に、次の通信フレーム（コミュニケーションサイクル）の開始要求フレームを送信するタイミング（時刻Ｔ４）でタイマー割込２が発生するようにタイマーを設定する。

その後、時刻Ｔ３でタイマー割込１が発生すると、中継端末のマイコンは、制御ポートＰｃをロウレベルに設定して、上位ネットワークと下位ネットワークとを分離された状態にする。

更に、また、時刻Ｔ４でタイマー割込２が発生すると、中継端末のマイコンは、下位ポートＰｌを介して、下位接続端末に対する開始要求フレームを送信する。
なお、時刻Ｔ４は、パススルー期間前に開始要求フレームの送信が完了するように設定されている。

この開始要求フレームを受信したフロントボデーＥＣＵ６（パススルー期間のマスタノード）は、開始要求フレームの受信終了後に到来するパススルー期間の開始タイミング（時刻Ｔ２）を特定し、その特定されたパススルー期間中のタイミング（時刻Ｔ５）で、下位ポートＰｌを介して、通信フレームのヘッダを出力する。そして、この通信フレームのヘッダにて指定された端末は、下位ポートＰｌを介して、通信フレームのヘッダに続けてレスポンスのデータを出力する。

なお、パススルー期間中は、上位ネットワーク及びその上位ネットワークを介して接続された二つの下位ネットワークは、下位ネットワークの通信プロトコル（ＬＩＮ）を用いて通信を行う単一のネットワークとして機能する。

＜効果＞
以上説明したように、車載通信ネットワークシステム１は、静的セグメントと動的セグメントとを有した通信プロトコル（ＦｌｅｘＲａｙ：登録商標）を用いる上位ネットワークと、上位ネットワークとは異なる通信プロトコル（ＬＩＮ）を用いる複数の下位ネットワークとで構成され、下位ネットワークのそれぞれが、上位ネットワークに接続された端末を中継端末（ＥＣＵ２，５）として、その中継端末を介して上位ネットワークに接続される構造を有している。

そして、中継端末は、動的セグメントの全体をパススルー期間として、そのパススルー期間の間、上位ネットワークと下位ネットワークとを相互に接続して単一のネットワークを形成し、この単一のネットワークを用いて、複数の下位ネットワークに接続された端末同士の通信を、下位ネットワークのプロトコルを使用して実行するように構成されている。つまり、パススルー期間に送受信される下位ネットワークの通信フレームは、上位ネットワーク上でもプロトコル変換されることなく伝送される。

従って、車載通信ネットワークシステム１によれば、下位ネットワークのデータ通信に問題が発生した場合、下位ネットワーク（ＬＩＮプロトコル）用の検査装置だけで伝送信号の解析を行うことができ、しかも、上位ネットワークを経由する際にプロトコル変換も行われないため、プロトコル変換用のソフトウェアを検査する必要もなく、原因究明のための検査が簡易なものとなり、原因究明に要する時間も大幅に短縮することができる。

なお、本実施形態において、伝送路接続回路１２が接続手段、タイマー割込２によって実行する処理（Ｓ４１０）が要求送信手段に相当する。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。

なお、本実施形態では、下位ネットワークの通信プロトコルとしてＣＡＮを使用する点、及び、フレーム受信割込処理の一部が第１実施形態とは異なっている。従って、以下では、この相違点を中心に説明する。

なお、本実施形態において、下位（ＣＡＮ）ネットワークで使用される通信フレームは、フレーム衝突時の調停に使用するアービトレーションフィールド、データ長等を指定するコントロールフィールド、データフィールド、エラーチェックに使用するＣＲＣフィールド等を有する周知のものである。

＜フレーム受信割込処理：ＣＡＮ＞
フレーム受信割込処理のフローチャートは、図６に示したものと同様である。
但し、下位ネットワークに接続された全ての下位接続端末，中継端末には、１回のパススルー期間中に個々の端末が送信可能な通信フレームの数が規定数ＮＤとして、端末毎に割り当てられている。また、各端末に割り当てられた規定数ＮＤの合計は、１回のパススルー期間中を最大限に使用した時に送信可能な通信フレームの上限数以下となるように設定されている。

なお、第１実施形態では、下位接続端末及び中継端末のうち、パススルー期間にマスタノードとなる端末だけが規定数ＮＤ＞０に設定されているが、本実施形態では、パススルー期間での通信フレームの送信を許可された全ての端末が規定数ＮＤ＞０に設定される。但し、本実施形態では、下位接続端末がＮＤ＝１、中継端末がＮＤ＝０であるものとする。

フレーム受信割込処理が起動すると、Ｓ５１０では、受信した通信フレームが開始要求フレームであるか否かを判断する。なお、開始要求フレームは、パススルー期間外に中継端末から送信される。

そして、受信した通信フレームが開始要求フレームでなければ（Ｓ５１０：ＮＯ）、Ｓ６３０に進み、受信した通信フレームの内容に対応した処理を実行して、本処理を終了する。

一方、受信した通信フレームが開始要求フレームであれば（Ｓ５１０：ＹＥＳ）、Ｓ５２０に進み、自端末に割り当てられた規定数ＮＤが０より大きいか否かを判断する。
そして、規定数ＮＤが０以下であれば（Ｓ５２０：ＮＯ）、パススルー期間中の通信フレームの送信が禁止されている）ものとして、そのまま本処理を終了する。一方、規定数ＮＤが０より大きければ（Ｓ５２０：ＹＥＳ）、パススルー期間中に通信フレームの送信が許可されているものとして、Ｓ５３０に進み、開始要求フレームの受信タイミングから特定されるパススルー期間の開始タイミングまで待機する。

そして、パススルー期間の開始タイミングが到来すると、Ｓ５４０では、送信待ちになっている通信フレームの数を送信要求数ＮＲとして、送信要求数ＮＲが０より大きいか否かを判断し、送信要求数ＮＲが０以下であれば（Ｓ５４０：ＮＯ）、今回のパススルー期間中に送信すべき通信フレームは存在しないものとして本処理を終了する。一方、送信要求数ＮＲが０より大きければ（Ｓ５４０：ＹＥＳ）送信すべき通信フレームが存在するものとしてＳ５５０に進む。なお、送信要求数ＮＲは、自端末にて別途実行される処理によって、送信すべきデータが生成される毎にインクリメントされる。

Ｓ５５０では、送信要求数ＮＲが規定数ＮＤ以上であるか否かを判断し、送信要求数ＮＲが規定数ＮＤ以上であれば（Ｓ５５０：ＹＥＳ）、Ｓ５６０にて、今回のパススルー期間での許可送信数ｉに規定数ＮＤを代入してＳ５８０に進み、一方、送信要求数ＮＲが規定数ＮＤより小さければ（Ｓ５５０：ＮＯ）、Ｓ５７０にて許可送信数ｉに送信要求数ＮＲを代入してＳ５８０に進む。

Ｓ５８０では、今回のパススルー期間内での送信実行回数ｊを０クリアする。
Ｓ５９０では、マイコンの下位ポートＰｌを介して下位ネットワークに通信フレーム（ＣＡＮプロトコルのフレーム）を送信し、Ｓ６００では、送信実行回数ｊをインクリメント（ｊ←ｊ＋１）し、Ｓ６１０では、送信実行回数ｊが許可送信数ｉより大きいか否かを判断する。

そして、送信実行回数ｊが許可送信数ｉより小さければ（Ｓ６１０：ＮＯ）、今回のパススルー期間中に許可された回数の送信が未だ終了していないものとして、Ｓ５９０に戻って、通信フレームの送信を繰り返し、一方、送信実行回数ｊが許可送信数ｉ以上であれば（Ｓ６１０：ＹＥＳ）、今回のパススルー期間中に許可された回数の送信は終了したものとして、Ｓ６２０に進み、送信要求数ＮＲから送信実行回数ｊだけ減算して（ＮＤ←ＮＤ−ｊ）、本処理を終了する。

なお、本実施形態では、規定数ＮＤが１以上かつ送信要求数ＮＲが１以上の端末が複数存在する場合、それらの端末から同時に通信フレームが出力されることになるが、ＣＡＮプロトコルの調停機能によって、最も優先度の高い通信フレームだけが送信に成功する。この調停を繰り返すことによって、結局、通信フレームは優先度の高い順に送信されることになる。

また、本実施形態では、開始要求フレームを、パススルー期間外に送信しているが、パススルー期間を十分に確保できる場合は、開始要求フレームをパススルー期間中に送信するように構成してもよい。

［他の実施形態］
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において様々な態様にて実施可能である。

例えば、上記実施形態では、パススルー期間として、動的セグメントの全体を使用しているが、動的セグメントの一部を使用するように構成してもよい。
また、上記実施形態では、基準タイミングを、静的セグメントの最終スロットの開始タイミングとしたが、これに限るものではなく、上位ネットワークのフレームに同期したタイミングであれば任意に設定することが可能である。

例えば、基準タイミングを、パススルー期間の開始タイミングに設定してもよく、この場合、基準タイミング割込処理では、Ｓ２１０を省略することができる。
また、例えば、静的セグメントの期間が開始要求フレームより十分に長い場合、基準タイミングを開始要求フレームの送信タイミングより早いタイミング（例えば、静的セグメントの開始タイミング）に設定し、Ｓ２６０のタイマー割込２の設定、即ち、開始要求フレームの送信タイミングの設定を、次フレームではなく現フレーム内に設定するように構成してもよい。

上記実施形態では、通信ドライバ／レシーバ１１，２１と、伝送路接続回路１２と、マイコン１３とによって中継端末（ＦＬブレーキＥＣＵ２，ＲＲブレーキＥＣＵ５）を構成した例について示したが、図８（ａ）に示すように、マイコン１２と同様に構成されたマイコン本体２３ａと、伝送路接続回路１２と同様に構成された伝送路接続回路２３ｂとを一体に構成した伝送路接続回路内蔵型のマイコン２３（請求項７のマイクロコンピュータに相当）を用いて中継端末を構成してもよい。この場合、マイコン２３の通信ドライバ／レシーバ１１との接続端が第１ポート、通信ドライバ／レシーバ２１との接続端が第２のポートに相当する。

また、図８（ｂ）に示すように、通信ドライバ／レシーバ１１と同様に構成されたドライバ／レシーバ本体２４ａと、伝送路接続回路１２と同様に構成された伝送路接続回路２４ｂとを一体に構成した伝送路接続回路内蔵型の通信ドライバ／レシーバ２４（請求項８の送受信装置に相当）を用いて中継端末を構成してもよい。

１…車載通信ネットワークシステム ２…ＦＬブレーキＥＣＵ ３…ＦＲブレーキＥＣＵ ４…ＲＬブレーキＥＣＵ ５…ＲＲブレーキＥＣＵ ６…フロントボデーＥＣＵ ７…リアボデーＥＣＵ ８，９（９１，９２）…伝送線 １１，２１，２４…通信ドライバ／レシーバ １２…伝送路接続回路 １３，２３…マイクロコンピュータ（マイコン） １４…反転（ＮＯＴ）回路 １５，１６，１８，１９…論理積（ＡＮＤ）回路 １７…論理和（ＯＲ）回路 Ｐｃ…制御ポート Ｐｌ…下位ポート Ｐｕ…上位ポート

Claims (8)

1. 予め設定された第１の通信プロトコルを用いて通信を行う上位ネットワークと、第１の通信プロトコルとは異なる第２の通信プロトコルを用いて通信を行う複数の下位ネットワークとからなり、前記下位ネットワークのそれぞれが、前記上位ネットワークに接続された端末のいずれかを中継端末として、該中継端末を介して前記上位ネットワークに接続される構造を有した通信ネットワークにおいて、
   前記第１の通信プロトコルには、一定長に設定された単位サイクル中に、前記上位ネットワークに接続された各端末に対して固定的に通信帯域が割り当てられる固定割当期間、及び該各端末に対して動的に通信帯域が割り当てられる動的割当期間が設けられ、
   前記中継端末は、前記動的割当期間の少なくとも一部をパススルー期間として、該パススルー期間の間、前記上位ネットワークの伝送線と前記下位ネットワークの伝送線とを相互に接続し、
   前記パススルー期間を用いて、互いに異なる前記下位ネットワークに接続された端末同士の通信を実行することを特徴とする通信ネットワーク。
2. 予め設定された第１の通信プロトコルを用いて通信を行う上位ネットワークと、第１の通信プロトコルとは異なる第２の通信プロトコルを用いて通信を行う複数の下位ネットワークとからなる通信ネットワークにおいて、前記上位ネットワークと前記下位ネットワークの双方に接続される中継端末であって、
   前記第１の通信プロトコルには、一定長に設定された単位サイクル中に、前記上位ネットワークに接続された各端末に対して固定的な通信帯域が割り当てられる固定割当期間、及び該各端末に対して動的に通信帯域が割り当てられる動的割当期間が設けられ、該動的割当期間の少なくとも一部をパススルー期間として、該パススルー期間の間、前記上位ネットワークの伝送線と前記下位ネットワークの伝送線とを相互に接続する接続手段と、
   互いに異なる前記下位ネットワークに接続された端末間の通信に用いる通信フレームの送信を促す要求フレームを、前記パススルー期間に同期したタイミングで前記下位ネットワークに送出する要求送信手段と、
   を備えることを特徴とする中継端末。
3. 前記パススルー期間は、該パススルー期間中での送信が許容される最大数の通信フレームを全て送信可能な長さに設定され、
   前記要求送信手段は、前記要求フレームを、該要求フレームの送信終了タイミングが前記パススルー期間の開始タイミングと一致するように送信することを特徴とする請求項２に記載の中継端末。
4. 前記パススルー期間は、該パススルー期間中での送信が許容される最大数の通信フレーム及び前記要求フレームを全て送信可能な長さに設定され、
   前記要求送信手段は、前記要求フレームを、前記パススルー期間の開始タイミングで送信することを特徴とする請求項２に記載の中継端末。
5. 前記第１の通信プロトコルはＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）であり、前記固定割当期間は静的セグメント、前記動的割当期間は動的セグメントであることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の中継端末。
6. 前記第２の通信プロトコルはＣＡＮ（Controller Area Network ）またはＬＩＮ（Local Interconnect Network）であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の中継端末。
7. 予め設定された第１の通信プロトコルを用いて通信を行う上位ネットワークに接続される第１ポート、及び第１の通信プロトコルとは異なる第２の通信プロトコルを用いて通信を行う下位ネットワークに接続される第２ポートを備えたマイクロコンピュータであって、
   予め設定された制御信号に従って、前記第１ポートと第２ポートとを、互いに接続された状態、又は互いに切り離された状態のいずれかに設定する伝送路接続回路を内蔵することを特徴とするマイクロコンピュータ。
8. 通信ネットワークの送受信端に接続される送受信装置であって、
   それぞれが異なる通信ネットワークに接続される第１及び第２の伝送線と、外部より入力される制御信号に従って、前記第１及び第２の伝送線を、互いに接続された状態または互いに切り離された状態のいずれかに設定する伝送路接続回路と、
   前記第１及び第２の伝送線のうち、少なくとも一方の伝送線の前記通信ネットワークに接続される側の端部に設けられたドライバ／レシーバと、
   を備えることを特徴とする送受信装置。

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