JP2017063390A - 通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マスタノードの処理負荷を軽減することができる通信方法を提供する。
【解決手段】マスタノードは、全ての複数のスレーブノードから応答を要求する１つの要求信号を通信バスへ送信し、少なくとも１つのスレーブノードは、要求信号を受信した後に、応答フレームの先頭を示す情報を通信バスへ送信し、各スレーブノードは、応答フレームの先頭を示す情報が送信された後に、予め設定され互いに重複しない各送信タイミングで応答データを通信バスへ送信し、少なくとも１つのスレーブノードは、全ての複数のスレーブノードから応答データが送信された後に、応答フレームの終端を示す情報を通信バスへ送信する。マスタノードは、要求信号に対する応答として、応答フレームの先頭を示す情報と、応答データと、応答フレームの終端を示す情報とを、１つの応答フレームとして受信する。
【選択図】図３

Description

本発明は、マスタ／スレーブ通信における通信方法に関する。

図５は、従来の通信方法におけるマスタノード及びスレーブノードが送信する信号のタイミングチャートである。図５では、マスタノードは、第１のスレーブノードと第２のスレーブノードとの間でマスタ／スレーブ通信を行っている。

図５に示すように、従来の通信方法では、マスタノードが第１の要求信号を第１のスレーブノードへ送信すると、第１のスレーブノードは、フレーム情報、第１の応答データ、及びＣＲＣ値（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）から構成される応答信号をマスタノードへ送信する。フレーム情報は、例えばフレーム長などのフレームに関する情報である。また、フレーム情報は、応答信号の先頭を示す情報である。第１の応答データは、例えば第１のスレーブノードに対してユーザから指示された指示情報などである。ＣＲＣ値は、応答信号の巡回冗長検査の値である。また、ＣＲＣ値は、応答信号の終端を示す情報である。

また、マスタノードが第２の要求信号を第２のスレーブノードへ送信すると、第２のスレーブノードは、フレーム情報、第２の応答データ、及びＣＲＣ値から構成される応答信号をマスタノードへ送信する。第２の応答データは、例えば第２のスレーブノードに対してユーザから指示された指示情報などである。従来の通信方法は、例えば特許文献１に記載されている。

特開２００４−２８０３０４号公報

従来の通信方法では、マスタノードは、応答信号を受信する度に、応答信号の先頭を示す情報であるフレーム情報と、応答信号の終端を示す情報であるＣＲＣ値とを処理しなければならない。そのため、マスタノードに接続するスレーブノードの個数が増大した場合、マスタノードは、多数のフレーム情報とＣＲＣ値とを処理しなければならないため、マスタノードの処理不可が高くなる問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、マスタノードの処理負荷を軽減することができる通信方法を提供することを目的とする。

本発明は、マスタノードと通信バスを介して接続している複数のスレーブノードとを含み、マスタノードは、通信バスを介して指定したスレーブノードから応答フレームを受信するネットワークにおいて、マスタノードと複数のスレーブノードとが行う通信方法であって、マスタノードは、全ての複数のスレーブノードから応答を要求する１つの要求信号を通信バスへ送信し、各スレーブノードは、要求信号を受信し、少なくとも１つのスレーブノードは、要求信号を受信した後に、応答フレームの先頭を示す情報を通信バスへ送信し、各スレーブノードは、応答フレームの先頭を示す情報が送信された後に、予め設定され互いに重複しない各送信タイミングで応答データを通信バスへ送信し、少なくとも１つのスレーブノードは、全ての複数のスレーブノードから応答データが送信された後に、応答フレームの終端を示す情報を通信バスへ送信し、マスタノードは、要求信号に対する応答として、応答フレームの先頭を示す情報と、応答データと、応答フレームの終端を示す情報とを、１つの応答フレームとして受信する。

本発明では、マスタノードは、複数のスレーブノードから送信される応答フレームの先頭を示す情報を受信した後に、各スレーブノードの応答データを受信し、その後に、応答フレームの終端を示す情報を受信する。マスタノードは、接続するスレーブノードの個数が増大した場合でも、応答フレームを１回受信するだけで、各スレーブノードの応答データを取得することができる。このため、マスタノードが各スレーブノードから応答フレームを複数回受信する通信方法よりも、応答フレームの先頭を示す情報及び終端を示す情報を処理する回数が減少し、マスタノードの処理負荷が軽減する。

以上述べたように、本発明によれば、マスタノードの処理負荷を軽減することができる。

実施の形態に係る車載ネットワーク装置の概略構成図 実施の形態に係る通信方法におけるフレーム構造を模式的に示した図 実施の形態に係る通信方法における通信手順を説明するためのフローチャート 実施の形態に係る通信方法における通信手順を説明するためのタイミングチャート 従来の通信方法におけるタイミングチャート

以下、図１−図４を参照しながら、実施の形態について詳細に説明する。

［概要］
本実施の形態に係る通信方法は、マスタ／スレーブ通信における通信方法である。本実施の形態に係る通信方法では、マスタノードが、接続する全てのスレーブノードの応答データを含む応答フレームを１回受信する。このため、マスタノードが、応答データを含む応答フレームをそれぞれのスレーブノードから複数回受信する通信方法よりも、応答フレームの先頭を示す情報及び終端を示す情報を処理する回数が減少し、マスタノードの処理負荷が軽減する。

［車載ネットワーク装置の概略］
以下では、本実施の形態に係る通信方法を車両に適用した場合について説明する。本実施の形態に係る通信方法は、マスタ／スレーブ通信における通信方法である。最初に、マスタ／スレーブ通信が適用された車載ネットワーク装置の概略について説明する。図１は、本実施の形態に係る車載ネットワーク装置１の概略構成図である。

車載ネットワーク装置１は、マスタノード２０（以下、単に「マスタ」という）と、複数のスレーブノード４０＿１〜４０＿ｎ（以下、単に「スレーブ」という）とで構成されている。マスタ２０は、例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの上層ネットワーク１０に接続されている。さらに、マスタ２０には、マスタ２０を介して上層ネットワーク１０と接続する下層ネットワーク３０が接続されている。下層ネットワーク３０は、例えばＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やＣＸＰＩ（Ｃｌｏｃｋ Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）である。複数のスレーブ４０＿１〜４０＿ｎは、下層ネットワーク３０に接続している。なお、図１では、上層ネットワーク１０に接続しているマスタの個数を１個としているが、２個以上であっても良い。

マスタ２０は、下層ネットワーク３０を介して複数のスレーブ４０＿１〜４０＿ｎとマスタ／スレーブ通信を行う。上層ネットワーク１０にマスタが複数接続している場合に、マスタ２０は、上層ネットワーク１０を介して複数のスレーブ４０＿１〜４０＿ｎから受信した情報を他のマスタへ送信することができる。

［フレーム構造］
次に、本実施の形態に係る通信方法においてデータ伝送の単位であるフレームについて説明する。図２は、本実施の形態に係る通信方法におけるフレーム構造を模式的に示した図である。

図２に示すように、フレームはヘッダと応答フレームから構成されている。ヘッダは、マスタ２０から送信され、応答フレームは複数のスレーブ４０＿１〜４０＿ｎから送信される。ヘッダは、フレームの先頭となる制御情報である。ヘッダには、送信先である複数のスレーブ４０＿１〜４０＿ｎのアドレスなどの情報が格納されている。また、ヘッダは、後述する要求信号である。ヘッダのデータ長は、例えば１Ｂｙｔｅである。

応答フレームは、図２に示すように、フレーム情報、第１〜第ｎの応答データ、及びＣＲＣ値から構成される。フレーム情報は、例えばフレーム長などのフレームに関する情報である。また、フレーム情報は、応答フレームの先頭を示す情報である。第１の応答データ〜第ｎの応答データは、それぞれ第１のスレーブ４０＿１〜第ｎのスレーブ４０＿ｎから送信されたデータである。応答データは、対応する各スレーブに対する制御に関する情報であり、例えばユーザから指示された指示情報などである。ＣＲＣ値は、応答フレームの巡回冗長検査の値である。また、ＣＲＣ値は、応答フレームの終端を示す情報である。フレーム情報、第１〜第ｎの応答データ、及びＣＲＣ値の各データ長は、例えば１Ｂｙｔｅである。

また、要求信号とフレーム情報との送信間隔、フレーム情報と第１の応答データとの送信間隔、各応答データ間の送信間隔、及び第ｎの応答データとＣＲＣ値との送信間隔は、所定のＩＢＳ（Ｉｎｔｅｒ Ｂｙｔｅ Ｓｐａｃｅ）に設定されている。ＩＢＳは、要求信号、フレーム情報、応答データ、及びＣＲＣ値の送信タイミングが重複しないように適宜設定される固定時間である。第ｎの応答データとＣＲＣ値との送信間隔以外のＩＢＳは、フレーム長を短くするために、出来るだけ短い時間であることが好ましい。一方、第ｎの応答データとＣＲＣ値との送信間隔のＩＢＳは、巡回冗長検査の時間が確保された時間であることが好ましい。

［マスタ及びスレーブの構成／機能］
次に、マスタ及びスレーブの構成／機能について説明する。

マスタ２０は、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）であり、車両の各異なる制御分野が対応付けられている。マスタ２０は、例えば、上層ネットワーク１０に接続する他のマスタから複数のスレーブ４０＿１〜４０＿ｎの応答データを要求された場合に、全てのスレーブ４０＿１〜４０＿ｎから応答を要求する要求信号を通信バスへ送信する。また、マスタ２０は、複数のスレーブ４０＿１〜４０＿ｎの各々が通信バスへ情報を送信する際のタイミングである送信タイミングを、各スレーブに対して設定する。送信タイミングの詳細については、後述する。

複数のスレーブ４０＿１〜４０＿ｎは、例えばＥＣＵである。複数のスレーブ４０＿１〜４０＿ｎの各々は、下層ネットワーク３０を構成する通信バスを流れている信号のビット位置及び信号値を常時監視している。これにより、複数のスレーブ４０＿１〜４０＿ｎの各々は、マスタ２０が割り当てた特定の送信タイミングで情報送信を行うことができる。ビット位置とは、現在通信バスを流れている信号は、応答フレームの先頭ビットから何ビット目にあたる信号かという情報である。信号値は、論理値「０」又は論理値「１」のどちらかの値である。

複数のスレーブ４０＿１〜４０＿ｎの各々は、マスタ２０から要求信号を受信した後に、フレーム情報、及びＣＲＣ値の各々を、予め定められた送信タイミングで通信バスへ送信する。また、複数のスレーブ４０＿１〜４０＿ｎの各々は、予め定められた自ノードの送信タイミングで応答データを通信バスへ送信し、他ノードにおける応答データの送信タイミングではレセッシブを通信バスへ送信する。フレーム情報は、各スレーブのメモリ部（図示省略）に予め格納されている。レセッシブは、劣性の値である。例えば、複数のスレーブ４０＿１〜４０＿ｎから同時に応答データ及びレセッシブが通信バスへ送信された場合、応答データがレセッシブよりも優先される。また、複数のスレーブ４０＿１〜４０＿ｎの各々は、前述したように通信バスを流れている信号の信号値を常時監視しているため、ＣＲＣ値を算出することができる。なお、ＣＲＣ値を算出する巡回冗長検査の方法は、特に限定されず、周知の方法を適用することができる。

複数のスレーブ４０＿１〜４０＿ｎの各々には、ＩＢＳが予め設定されている。ＩＢＳは、各スレーブにおいて同一となるように設定されている。ＩＢＳの設定は、例えばマスタ２０が行うことができる。

［通信手順］
次に、本実施の形態に係る通信方法における通信手順について説明する。図３は、本実施の形態に係る通信方法における通信手順を説明するためのフローチャートである。図４は、本実施の形態に係る通信方法における通信手順を説明するためのタイミングチャートである。

まず、ステップＳ１１において、マスタ２０は、全てのスレーブ４０＿１〜４０＿ｎから応答を要求する１つの要求信号を通信バスへ送信する。

続いて、ステップＳ１２において、複数のスレーブ４０＿１〜４０＿ｎの各々は、要求信号を受信してから所定のＩＢＳ経過後に、同一のフレーム情報を同時に通信バスへ送信する。

続いて、ステップＳ１３において、複数のスレーブ４０＿１〜４０＿ｎの各々は、予め設定され互いに重複しない各送信タイミングで応答データを通信バスへ送信する。

図４を参照しながら具体的に説明する。第１のスレーブ４０＿１には、フレーム情報を送信した後に応答データを送信するように、送信タイミングが予め設定されている。そのため、図４に示すように、第１のスレーブ４０＿１は、フレーム情報を送信してから所定のＩＢＳ経過後に第１の応答データを通信バスへ送信する。一方、第２のスレーブ４０＿２〜第ｎのスレーブ４０＿ｎには、フレーム情報を送信した後にレセッシブを送信するように、送信タイミングが予め設定されている。そのため、第２のスレーブ４０＿２〜第ｎのスレーブ４０＿ｎは、フレーム情報を送信してから所定のＩＢＳ経過後にレセッシブを通信バスへ送信する。ＩＢＳは、各スレーブにおいて同一である。通信バス上では、第１の応答データがレセッシブよりも優先されるため、第１の応答データが反映される。

また、第２のスレーブ４０＿２には、フレーム情報、レセッシブを送信した後に、第２の応答データを送信するように、送信タイミングが予め設定されている。そのため、第２のスレーブ４０＿２は、レセッシブを送信してから所定のＩＢＳ経過後に第２の応答データを通信バスへ送信する。一方、第１のスレーブ４０＿１には、第１の応答データを送信した後に、レセッシブを送信するように、送信タイミングが予め設定されている。また、第３のスレーブ４０＿３〜第ｎのスレーブ４０＿ｎには、フレーム情報、レセッシブを送信した後に、再度レセッシブを送信するように、送信タイミングが予め設定されている。そのため、図４に示すように、第１のスレーブ４０＿１は、第１の応答データを送信してから所定のＩＢＳ経過後にレセッシブを通信バスへ送信する。また、第３のスレーブ４０＿３〜第ｎのスレーブ４０＿ｎは、フレーム情報、レセッシブを送信してから所定のＩＢＳ経過後に再度レセッシブを通信バスへ送信する。ＩＢＳは、各スレーブにおいて同一である。通信バス上では、第２の応答データがレセッシブよりも優先されるため、第２の応答データが反映される。以下、第３のスレーブ４０＿３〜第ｎのスレーブ４０＿ｎについても同様に、各スレーブの応答データ送信タイミングが重複しないように応答データ送信がなされる。

複数のスレーブ４０＿１〜４０＿ｎの応答データ送信が終了すると、ステップＳ１４において、複数のスレーブ４０＿１〜４０＿ｎの各々は、所定のＩＢＳ期間中に、通信バスを流れていた信号の信号値に基づいてＣＲＣ値を算出する。そして、複数のスレーブ４０＿１〜４０＿ｎの各々は、算出したＣＲＣ値をそれぞれ通信バスへ同時に送信する。以上のようにして、マスタ２０は、１つの要求信号に対する応答として、フレーム情報と、複数のスレーブ４０＿１〜４０＿ｎの各応答データと、ＣＲＣ値とを含む応答フレームを１回受信する

［実施の形態の効果］
本実施の形態では、マスタ２０は、複数のスレーブ４０＿１〜４０＿ｎから送信された応答フレームの先頭を示すフレーム情報を受信した後に、複数のスレーブ４０＿１〜４０＿ｎの各応答データを受信し、その後に、応答フレームの終端を示すＣＲＣ値を受信する。マスタ２０は、接続するスレーブの個数が増大した場合でも、応答フレームを１回受信するだけで各スレーブの応答データを取得することができる。このため、マスタ２０が各スレーブから応答フレームを複数回受信する通信方法よりも、応答フレームの先頭を示すフレーム情報及び終端を示すＣＲＣ値を処理する回数が減少し、マスタの処理負荷が軽減する。

また、マスタ２０がネットワーク間をつなぐゲートウェイの場合、マスタ２０の処理負荷が低減することにより、ネットワーク間でデータ形式を変換する際の処理時間が短くなるため、応答性が向上する。

また、マスタ２０に接続している全てのスレーブがＣＲＣ値を算出して、マスタ２０へ送信するため、スレーブが送信する応答データの信頼性が向上する。

また、全てのスレーブにおいてＩＢＳを同一としているので、各スレーブは、同一のタイミングでフレーム情報、応答データ、レセッシブ、及びＣＲＣ値の各々を送信することができる。そのため、送信エラーの発生を抑制することができる。

また、各スレーブが同一のフレーム情報を送信するため、フレーム情報相違によるエラーを防止することができる。

［変形例］
実施の形態では、要求信号を受信した複数のスレーブ４０＿１〜４０＿ｎの各々が、同一のフレーム情報を同時に通信バスへ送信したが、マスタ２０に接続する全てのスレーブが、フレーム情報を送信しなくても良い。つまり、フレーム情報を送信するスレーブは、少なくとも１つあれば良い。同様に、ＣＲＣ値を送信するスレーブも、少なくとも１つあれば良い。これにより、フレーム情報相違による送信エラー、及びＣＲＣ値の送信エラーの発生を抑制することができる。

本発明は、マスタ／スレーブ通信における通信方法などに適用可能である。

１ 車載ネットワーク装置
１０ 上層ネットワーク
２０ マスタノード
３０ 下層ネットワーク
４０＿１ 第１のスレーブノード
４０＿２ 第２のスレーブノード
４０＿ｎ 第ｎのスレーブノード

Claims (1)

1. マスタノードと通信バスを介して接続している複数のスレーブノードとを含み、前記マスタノードは、前記通信バスを介して指定したスレーブノードから応答フレームを受信するネットワークにおいて、前記マスタノードと前記複数のスレーブノードとが行う通信方法であって、
   前記マスタノードは、全ての前記複数のスレーブノードから応答を要求する１つの要求信号を前記通信バスへ送信し、
   各前記スレーブノードは、前記要求信号を受信し、
   少なくとも１つの前記スレーブノードは、前記要求信号を受信した後に、応答フレームの先頭を示す情報を前記通信バスへ送信し、
   各前記スレーブノードは、前記応答フレームの先頭を示す情報が送信された後に、予め設定され互いに重複しない各送信タイミングで応答データを前記通信バスへ送信し、
   少なくとも１つの前記スレーブノードは、全ての前記複数のスレーブノードから前記応答データが送信された後に、応答フレームの終端を示す情報を前記通信バスへ送信し、
   前記マスタノードは、前記要求信号に対する応答として、前記応答フレームの先頭を示す情報と、前記応答データと、前記応答フレームの終端を示す情報とを、１つの応答フレームとして受信する、通信方法。

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