JP2016509442A - ２つのｃａｎバス間でフレームを送信するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

第１のＣＡＮバス（２）から受信されたデータフレームを第２のＣＡＮバス（３）に送信するためにＣＡＮ−ＣＡＮ相互接続装置（５）は、各データフレームに与えられた優先順位に関する１１ビットでコード化されたアービトレーション識別子を各データフレームが含む第１種データフレームを受信するとともに、２９ビットでコード化された識別子を有していて優先順位が低い第２種データフレームを受信し、第１種データフレームはＭＰＦＯタイプのＲＡＭメモリ（５１）に記憶し、第２種データフレームはＦＩＦＯタイプのＲＡＭメモリ（５２）に記憶し、ＭＰＦＯタイプのＲＡＭメモリ（５１）が空でない限り、第１種データフレームを優先順位順に第２のＣＡＮバス（３）に送信し、ＭＰＦＯタイプのＲＡＭメモリ（５１）が空である場合には第２種データフレームを到着順に第２のＣＡＮバス（３）に送信する。【選択図】 図５

Description

本発明は、ＣＡＮ−ＣＡＮ相互接続装置によって相互にリンクされた２つのＣＡＮバス間でなされるデータ送信の管理に関する。

本発明の分野は、限定されないが、特に、自動車分野に関する。

今日、自動車両は、一般に、いくつものコンピュータ同士が相互に通信することを可能にするいくつものＣＡＮネットワークを備えている。ＣＡＮネットワークは、Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ（コントローラ・エリア・ネットワーク）の略である。第１のＣＡＮネットワークのコンピュータから第２のＣＡＮネットワークのコンピュータにデータを送信する際には、必ず、両方のＣＡＮネットワークのＣＡＮバスを相互接続するＣＡＮ−ＣＡＮブリッジを経由して、データ送信がなされるようになっている。

ゲートウェイと対比して、ＣＡＮ−ＣＡＮブリッジの役割は、第１のバスから受信されたフレームを第２のバスへ、この第２のバスがデータを受信できるようになり次第、変更なしでコピーすることである。図１に、第１のＣＡＮバス２と第２のＣＡＮバス３とを相互接続する双方向ＣＡＮ−ＣＡＮ相互接続ブリッジ１の従来の構造を、図式的に簡略化して示す。第１のバス２から第２のバス３へのＣＡＮフレームの送信では、ＣＡＮ−ＣＡＮブリッジ１は、一般に、ＭＰＦＯタイプ（Ｍｏｓｔ Ｐｒｉｏｒｉｔｙ Ｆｉｒｓｔ Ｏｕｔ（最優先先出し）を表す頭字語）のＲＡＭメモリ１０を含み、ＭＰＦＯタイプのＲＡＭメモリ１０の役割は、第２のバス３が使用中である間は第２のバス３から受信されたＣＡＮフレームを記憶し、第２のバス３が空き次第、記憶されたフレームを、各フレームの優先順位を考慮しながら再度送信することである。簡素化のために、優先順位の管理を可能にするブリッジ１の要素は表現されていない。ＣＡＮ−ＣＡＮブリッジ１は、逆方向へのフレームの送信のための、同じタイプのＲＡＭメモリ１１も含む。

ＩＳＯ１１８９８規格によれば、すべてのＣＡＮデータフレームは、図２に概略的に示す同じ構造を有する。より正確には、ＣＡＮデータフレーム４は、従来、以下の７つの異なるフィールドを含む。
一般に１ビットからなるフレーム開始フィールドまたはＳＯＦフィールド４０、
１１ビットまたは２９ビットからなるフレーム識別子ＩＤを含む、１２ビットまたは３２ビットのアービトレーションフィールド４１、
６ビットからなる検査フィールド４２、
０〜６４ビットからなるデータフィールド４３、
１６ビットからなる冗長検査フィールドまたはＣＲＣフィールド４４（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ（巡回冗長検査）を表す頭字語）、
２ビットからなる受信確認フィールド４５、
一般に７ビットからなるフレーム終了フィールドまたはＥＯＦフィールド４６。

上記構造においては、ＣＡＮフレームに与えられた優先順位を示すことを可能にし、それによって、ＣＡＮ−ＣＡＮブリッジ１が、そのＭＰＦＯメモリ１０およびＭＰＦＯメモリ１１に記憶されたフレームの相対的優先順位に従ったそれらのフレームのコピーを管理することを可能にするのは、アービトレーションフィールド４１に含まれる識別子ＩＤである。

今日、自動車分野においては、すべてのデータフレームは１１ビットでコード化された識別子を保有し、よって、２^１１通りの異なる識別子を有する可能性を与える。さらに、データフレームの上述の構造は、いわゆる診断フレームを巡回させるのにも使用され、車両の工場検査時に、またはディーラーもしくは整備工場による車両の整備時に特定の欠陥を検出することを可能にする。これらの診断フレームは、一時的に車両に接続された診断ツールの要求により巡回する。

診断フレームは、その他のフレームを妨害し、誤った欠陥を検出する危険を冒すことのないように、優先順位に従って処理されてはならない。したがって、２^１１通りの可能な識別子の中からある範囲の値の識別子が、それらに可能な限り低い優先順位を与えるように、診断フレームのために確保される。

低優先順位のために確保されたこの範囲は枯渇してきており、今後は、規格によって認められているように、これらの診断フレームについて、１１ビットではなく２９ビットでコード化された識別子に切り換えることが望ましい。

これがなされると、図１に示すようなＣＡＮ−ＣＡＮブリッジ１構造がもはや適合しなくなることが明らかになっている。第１の解決策は、ＭＰＦＯ ＲＡＭメモリ１０およびＭＰＦＯ ＲＡＭメモリ１１を、図３ａに概略的に示すように、デフォルトで２９ビットでコード化された識別子を有するフレームを記憶することができるような大きさとすることにあるはずである。この解決策は、コストオーバーヘッドを生み出す。さらに、これらのメモリは、データフレーム（１１ビットの識別子）と診断フレーム（２９ビットの識別子）を同時に記憶しなければならなくなり、ＭＰＦＯメモリの占有率は、図３ｂに概略的に示すように最適化されなくなるはずである（失われる空間がハッチング区画で表されている）。最後に、特に、図１のＣＡＮ−ＣＡＮブリッジ１による優先順位の管理は、実行する際にさらに一層複雑になる。というのは、１１ビットでコード化された識別子を２９ビットでコード化された識別子と比較しなければならないからである。

本発明の目的は、ＣＡＮフレームを送信するための適切な方法および適切なＣＡＮ−ＣＡＮ相互接続装置の構造を提案することによって、先行技術の限界を緩和することである。

したがって、本発明の第１の主題は、ＣＡＮ−ＣＡＮ相互接続装置を介した、第１のＣＡＮバスから第２のＣＡＮバスへのフレームの送信の方法であって、本方法は、
各データフレームに与えられた優先順位に関する１１ビットコードの識別子を含むアービトレーションフィールドを各データフレームが有する、第１種データフレームを第１のＣＡＮバス上に生成し、送信するステップと、
２９ビットコードの識別子を含むアービトレーションフィールド（４１）を各データフレームが含んでいて、第１種データフレームより優先順位が低い第２種データフレームを第１のＣＡＮバス上に生成し、送信するステップと、
第１種データフレームおよび第２種データフレームを、ＣＡＮ−ＣＡＮ相互接続装置（５）によって受信し、分離するステップと、
ＣＡＮ−ＣＡＮ相互接続装置におけるＭＰＦＯタイプのＲＡＭメモリに、受信された第１種データフレームを記憶するステップと、
ＣＡＮ−ＣＡＮ相互接続装置におけるＦＩＦＯタイプのＲＡＭメモリに、受信された第２種データフレームを記憶するステップと、
ＭＰＦＯタイプのＲＡＭメモリが空にならない限り、第１種データフレームを優先順位順に第２のＣＡＮバス（３）に送信するステップと、
ＭＰＦＯタイプのＲＡＭメモリが空である場合には、第２種データフレームを到着順に第２のＣＡＮバス（３）に送信するステップと
を有する。

他の追加の、または組み合わされる可能な特定の特徴によれば、
第１のＣＡＮバスおよび第２のＣＡＮバスは、各々、自動車車両のＣＡＮネットワークへ統合されており、第１種データフレームは、ＣＡＮネットワーク間で交換可能な応用データに関するものであり、第２種データフレームは、第２のＣＡＮバスに接続された外部診断ツールから要求可能な診断データに関するものであり、
分離のステップは、受信された各フレームのアービトレーションフィールドに含まれるビット数の抽出を含む。

一変形として、分離のステップは、受信された各フレームの識別子を抽出し、、抽出された識別子を、第２のタイプのデータフレームのために確保されている識別子のリストとの間で比較するステップを含む。

また本発明の対象は、第１のＣＡＮバスから受信されたデータフレームを第２のＣＡＮバスへ送信可能なＣＡＮ−ＣＡＮ相互接続装置でもあり、受信されたデータフレームは、各データフレームに与えられた優先順位に関する１１ビットコードの識別子を含むアービトレーションフィールドを各データフレームが含む第１種データフレームであるか、または２９ビットコードの識別子を含むアービトレーションフィールドを各データフレームが含んでいて、優先順位が第１種データフレームより低い第２種データフレームのいずれかであり、本装置は、
第１のバスから受信されたデータフレームを、第１種データフレームと第２種データフレームとに分離可能に、分離するフレーム分離モジュールと、
フレーム分離モジュールから得られた第１種データフレームを記憶可能なＭＰＦＯタイプのＲＡＭメモリと、
フレーム分離モジュールから得られた第２種データフレームを記憶可能なＦＩＦＯタイプのＲＡＭメモリと、
入力部がＭＰＦＯタイプのＲＡＭメモリ出力およびＦＩＦＯタイプのＲＡＭメモリ出力とに接続されている多重化モジュールであって、ＭＰＦＯタイプのＲＡＭメモリが空でない限り、第１種データフレームを優先順位順に第２のＣＡＮバスに送信し、ＭＰＦＯタイプのＲＡＭメモリが空である場合には第２種データフレームを到着順に第２のＣＡＮバスへ送信可能な多重化モジュールとを備える。

有利には、ＭＰＦＯタイプのＲＡＭメモリは、装置に含まれるＭＰＦＯタイプの第１のＣＡＮ−ＣＡＮブリッジの一部を形成してよく、同様に、ＦＩＦＯタイプのＲＡＭメモリは、装置に含まれるＦＩＦＯタイプの第２のＣＡＮ−ＣＡＮブリッジの一部を形成してよい。

本発明やその利点は、添付図面を参照してなされる、本発明の非限定的な例示的実施形態に関する以下の説明から十分に理解されるであろう。

既述の、公知の双方向ＣＡＮ−ＣＡＮブリッジの構造を概略的に表す図である。 既述の、ＣＡＮデータフレームの標準化された構造を表す図である。 既述の、異なる数のビットでコード化された識別子を有するフレームを記憶するＭＰＦＯタイプのメモリの例を示す図である。 既述の、異なる数のビットでコード化された識別子を有するフレームを記憶するＭＰＦＯタイプのメモリの例を示す図である。 ＣＡＮ−ＣＡＮブリッジを介した、２つのＣＡＮバス間でのデータフレームと診断フレームとの送信のフレームワーク内で、本発明に従って実装されるべき様々なステップを示す図である。 図４による本方法の実装に使用することができる単方向ＣＡＮ−ＣＡＮ相互接続装置の可能な実施形態を概略的に表す図である。 図５のＣＡＮ−ＣＡＮ相互接続装置において使用されるメモリの占有の一例を概略的に示す図である。

次に、図４を参照して、ＣＡＮ−ＣＡＮ相互接続装置を介して、第１のＣＡＮバス２と第２のＣＡＮバス３との間でＣＡＮフレームを送信するための方法を説明する。例示のために、相互接続装置を介して、
一方では、多様な優先順位のいわゆる応用ＣＡＮデータフレームを、
他方では、その優先順位が、応用ＣＡＮデータフレームのどのデータフレームの優先順位よりも低い、診断ＣＡＮデータフレームを
送信することが求められる非限定的な自動車分野について考察する。

当然ながら、本発明による方法は、高優先順位のＣＡＮデータフレームおよび低優先順位のデータフレームを送信することが求められる任意の他の応用分野においても利益を得ることができる。

本方法によれば、ＣＡＮ−ＣＡＮ相互接続ブリッジを介した本来の送信に先立つステップは、各ＣＡＮデータフレームが応用データフレームであるか、それとも診断データフレームであるか（図５のステップ１００およびステップ１１０、これらのステップは交換可能である）に応じて、各ＣＡＮデータフレームのアービトレーションフィールド（図２の４１）が異なる数のビットでコード化されるＣＡＮデータフレームを生成することにある。優先的には、応用データフレームの識別子ＩＤは１１ビットでコード化され、診断データフレームの識別子ＩＤは２９ビットでコード化される。

ＣＡＮ−ＣＡＮ相互接続装置は、第１のバス２によって生成されたフレームを受信すると（ステップ１２０）、それらのフレームに受信されたフレームタイプに特有の処理を割り当てるように、それらのフレームを区別する。この区別のステップは、図５において１３０で示されており、例えば、受信された各フレームの識別子ＩＤを抽出し、この識別子のコーディングに使用されているビットの数を認識することによって、またはより単純に、アービトレーションフィールドに含まれているビットの数を抽出することによって行われる。一変形として、相互接続装置は、もっぱら診断のためだけに使用される識別子のリストを用い、受信されたフレームがこのリストに含まれる識別子を有するかどうか認識する。

上述したように、ＣＡＮ−ＣＡＮ相互接続装置は、受信するデータをそのままの状態でコピーし、第２のバスが利用可能になり次第、それらのデータを送信しなければならない。第２のバスが利用可能になるのを待つ間、これらのデータは、相互接続装置において記憶されなければならない。記憶装置は、受信されるデータフレームのタイプによって異なる。より正確には、その識別子ＩＤが１１ビットでコード化される応用データフレームは、ＭＰＦＯタイプのＲＡＭメモリに記憶される（ステップ１４０）。それと異なり、その識別子ＩＤが２９ビットでコード化される診断データフレームは、相互接続装置のＦＩＦＯタイプ（Ｆｉｒｓｔ Ｉｎ−Ｆｉｒｓｔ Ｏｕｔ（先入れ先出し）を表す頭字語）のＲＡＭメモリに記憶される（ステップ１５０）。

このように記憶されたデータフレームは、次いで、以下の規則に従って、ＣＡＮ−ＣＡＮ相互接続装置によって第２のバス３へ送信される（ステップ１６０）。
ＭＰＦＯタイプのＲＡＭメモリに記憶された応用データフレームは優先順位順で送信され、これはＭＰＦＯタイプのメモリが空でない限り行われる。
ＭＰＦＯタイプのメモリが空になり次第、ＦＩＦＯタイプのＲＡＭメモリに記憶された診断データフレームは、メモリにおける到着順で送信される。

図５に、ステップ１２０〜ステップ１６０の実装のためのＣＡＮ−ＣＡＮ相互接続装置５を概略的に示す。

装置５は、基本的には、
各フレームの識別子によって応用データフレームを診断データフレームと区別することができる、第１のバス２から受信されるフレームを分離するモジュール５０と、
１１ビットでコード化された識別子を有する応用データフレームを記憶するような大きさのＭＰＦＯタイプのＲＡＭメモリ５１と、
２９ビットでコード化された識別子を有する診断データフレームを記憶するような大きさのＦＩＦＯタイプのＲＡＭメモリ５２と、
その入力部がメモリ５１の出力とメモリ５２の出力とにリンクされている多重化モジュール５３であって、まず、応用データフレームをその優先順位順で第２のバス３へ、次いで、ＭＰＦＯタイプのＲＡＭメモリ５１が空であるときにのみ、診断データフレームを、相互接続装置における診断データフレームの到着順に従って送信することができる、多重化モジュール５３と
を含む。

図６に記載されている装置５が、以上のすべての要素を含むと共に、一方では、優先順位順でのメモリ５１に記憶されたデータの処理を、他方では、空のメモリ５１を有するという条件下での、到着順でのメモリ５２に記憶されたデータの処理を可能にする（図示されていない）様々なソフトウェアモジュールも含む特定の構成要素とすることができることに留意することは適切である。

一変形として、ＣＡＮ−ＣＡＮ相互接続装置５は、２つのすでに知られているＣＡＮ−ＣＡＮブリッジ、すなわち、
優先順位の管理を備え、図１を参照して説明したＣＡＮ−ＣＡＮブリッジと同一である第１のＣＡＮ−ＣＡＮブリッジ１と、
ＦＩＦＯ管理を備える第２のＣＡＮ−ＣＡＮブリッジ６と
を関連付け、
これらのブリッジが、受信されるフレームを分離するモジュール５０、多重化モジュール５３、および、上述の規則に従ってフレームを受け渡すことができるように多重化モジュール５３を管理するための（図示されていない）ソフトウェアモジュールを用いて補完されているもの
とみなすことができる。

すべての場合において、２つのメモリの占有を最適化しつつ、データフレームの優先順位およびデータフレームの種類に従ってデータフレームの送信の良好な管理が達成される。

当然ながら、相互接続装置は双方向とすることもでき、その場合、相互接続装置は、バス３からバス２への応用データフレームおよび診断データフレームの送信を可能にする類似した構造を含むことになる。

Claims (7)

1. ＣＡＮ−ＣＡＮ相互接続装置（５）を介して、第１のＣＡＮバス（２）から第２のＣＡＮバス（３）へフレームを送信する方法であって、
   各データフレームに与えられた優先順位に関する１１ビットコードの識別子を含むアービトレーションフィールド（４１）を各データフレームが有する、第１種データフレームを前記第１のＣＡＮバス（２）上に生成（１００）し、送信するステップと、
   ２９ビットコードの識別子を含むアービトレーションフィールド（４１）を各データフレームが含む、第２種データフレームであって、前記第１種データフレームより優先順位が低い第２種データフレームを前記第１のＣＡＮバス（２）上に生成（１１０）し、送信するステップと、
   前記第１種データフレームおよび前記第２種データフレームを、前記ＣＡＮ−ＣＡＮ相互接続装置（５）によって受信（１２０）し、分離（１３０）するステップと、
   前記ＣＡＮ−ＣＡＮ相互接続装置（５）におけるＭＰＦＯタイプのＲＡＭメモリに、受信された前記第１種データフレームを記憶（１４０）するステップと、
   前記ＣＡＮ−ＣＡＮ相互接続装置（５）におけるＦＩＦＯタイプのＲＡＭメモリに、受信された前記第２種データフレームを記憶（１５０）するステップと、
   前記ＭＰＦＯタイプのＲＡＭメモリが空にならない限り、前記第１種データフレームを優先順位順に前記第２のＣＡＮバス（３）に送信するステップと、
   前記ＭＰＦＯタイプのＲＡＭメモリが空である場合には、前記第２種データフレームを到着順に前記第２のＣＡＮバス（３）に送信するステップと
   を有する送信の方法。
2. 前記第１のＣＡＮバスおよび前記第２のＣＡＮバスは、各々、自動車車両のＣＡＮネットワークに統合されており、前記第１種データフレームは、前記ＣＡＮネットワーク間で交換可能な応用データに関するものであり、前記第２種データフレームは、前記第２のＣＡＮバスに接続された外部診断ツールから要求可能な診断データに関するものであることを特徴とする、請求項１に記載の送信の方法。
3. 前記分離のステップ（１３０）は、受信された各フレームの前記アービトレーションフィールド（４１）に含まれるビット数を抽出するステップを有することを特徴とする、請求項１または２に記載の送信の方法。
4. 前記分離のステップ（１３０）は、受信された各フレームから前記識別子を抽出し、抽出された前記識別子を、前記第２種データフレームのために確保されている識別子のリストとの間で比較するステップを有することを特徴とする、請求項１または２に記載の送信の方法。
5. 第１のＣＡＮバス（２）から受信されたデータフレームを第２のＣＡＮバス（３）に送信可能なＣＡＮ−ＣＡＮ相互接続装置（５）であって、受信されたデータフレームは、各データフレームに与えられた優先順位に関する１１ビットコードの識別子を含むアービトレーションフィールド（４１）を各データフレームが有する第１種データフレームであるか、または２９ビットコードの識別子を含むアービトレーションフィールド（４１）を各データフレームが含んでいて、優先順位が前記第１種データフレームより低い第２種データフレームのいずれかであり、
   ＣＡＮ−ＣＡＮ相互接続装置（５）は、
   前記第１のバスから受信されたデータフレームを、前記第１種データフレームと前記第２種データフレームとに分離可能に、分離するフレーム分離モジュール（５０）と、
   前記フレーム分離モジュール（５０）から得られた前記第１種前記データフレームを記憶可能なＭＰＦＯタイプのＲＡＭメモリ（５１）と、
   前記フレーム分離モジュール（５０）から得られた前記第２種データフレームを記憶可能なＦＩＦＯタイプのＲＡＭメモリ（５２）と、
   入力部が、前記ＭＰＦＯタイプのＲＡＭメモリ（５１）出力および前記ＦＩＦＯタイプのＲＡＭメモリ（５２）出力に接続されている多重化モジュール（５３）であって、前記ＭＰＦＯタイプのＲＡＭメモリ（５１）が空でない限り、前記第１種データフレームを優先順位順に前記第２のＣＡＮバス（３）に送信し、前記ＭＰＦＯタイプのＲＡＭメモリが空である場合には前記第２種データフレームを到着順に前記第２のＣＡＮバス（３）に送信可能な多重化モジュール（５３）と
   を備えるＣＡＮ−ＣＡＮ相互接続装置（５）。
6. 前記第１種データフレームは、自動車車両の２つのＣＡＮネットワーク間で交換可能な応用データに関するものであり、前記第２種データフレームは、前記第２のＣＡＮバスに接続された外部診断ツールから要求可能な診断データに関するものであることを特徴とする、請求項５に記載のＣＡＮ−ＣＡＮ相互接続装置（５）。
7. ＭＰＦＯタイプの前記ＲＡＭメモリ（５１）は、ＣＡＮ−ＣＡＮ相互接続装置（５）に含まれるＭＰＦＯタイプの第１のＣＡＮ−ＣＡＮブリッジの一部を形成し、ＦＩＦＯタイプの前記ＲＡＭメモリ（５２）は、ＣＡＮ−ＣＡＮ相互接続装置（５）に含まれるＦＩＦＯタイプの第２のＣＡＮ−ＣＡＮブリッジの一部を形成することを特徴とする、請求項５または６に記載のＣＡＮ−ＣＡＮ相互接続装置（５）。

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