JP2017188794A - 通信制御用コントローラ - Google Patents

Abstract

【課題】調停負けにより待機状態の続くデータフレームを通信路に送信した際のトラフィックの増加を抑制できる通信制御用コントローラを提供する。
【解決手段】通信制御用コントローラは、一のデータフレームと他のデータフレームとの夫々の調停領域における優先順位に基づいて通信路に対するデータフレームの送信権を調停する送信調停部と、一のデータフレームが調停負けした場合、送信を待機させる送信待機部と、待機が開始されてから許容遅延時間が経過したか否か判断する待機時間判断部と、許容遅延時間が経過したと判断される場合に、通信プロトコルをCANよりも高速なプロトコルに切り替える通信プロトコル切替部と、一のデータフレームの調停領域における優先順位を高速プロトコルに準拠した高優先のものに変更した変更フレームを作成する変更フレーム作成部と、変更フレームを、通信プロトコル切替部により高速プロトコルに切り替えた後、通信路を介して送信する変更フレーム送信部とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、通信路上に接続された一の通信ノードであり、通信路上に接続された他の通信ノードとの間で通信プロトコルにCAN(Controller Area Network)を用いて、優先順位を示す調停領域が設けられたデータフレームの送受信を行う通信制御用コントローラに関するものである。

従来、自動車に搭載される車載通信システムにおいて、バスに接続された通信ノードと、各通信ノード間の通信を中継する通信ノード中継装置とを備えた車載通信システムが開示されている。

この種の車載通信システムでは、バスごとに規定された通信プロトコルに例えばCANを用いて、優先順位を示す調停領域が設けられたデータフレームによるデータ通信が行われている。CANにおいて、優先順位を示す調停領域は、データフレームのヘッダ領域に設けられている。この種の車載通信システムの調停制御では、ヘッダ領域に設定された優先順位が最も高いデータフレームを送信した通信ノードがバスに対する送信権を取得する。

このような調停制御では、一の通信ノードから送信されるデータフレームに設定された優先順位が他の通信ノードよりも低いと、一の通信ノードは他のノードとの調停に負け続ける結果、調停負けの続くデータフレームがバスに送信されるまでの待機時間が長期化する問題がある。

このような問題を解決すべく、バスに対する送信権を得られないデータフレームの待機時間が所定時間を超えた場合、そのデータフレームの優先順位を全てのデータフレームの中で最も高いものに書き換えることによりバスに送信できるように制御する車載制御装置が開示されている（特許文献１参照）。

特開２０１５−１５４１８５号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された車載制御装置は、調停負けにより待機状態の続くデータフレームを強制的にバスに送信するものであるため、当該データフレームの送信によりバスのトラフィックが増加する事態が起こる。

そこで、この発明の目的は、調停負けにより待機状態の続くデータフレームを通信路に送信した際のトラフィックの増加を抑制できる通信制御用コントローラを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る通信制御用コントローラは、通信路上に接続された一の通信ノードであり、通信路上に接続された他の通信ノードとの間で通信プロトコルにCAN(Controller Area Network)を用いて、優先順位を示す調停領域が設けられたデータフレームの送受信を行う通信制御用コントローラであって、一の通信ノードより送信する一のデータフレームと他の通信ノードから送信される他のデータフレームとの夫々の調停領域における優先順位に基づいて通信路に対するデータフレームの送信権を調停する送信調停部と、送信調停部において一のデータフレームが調停負けした場合、一のデータフレームの通信路に対する送信を待機させる送信待機部と、送信待機部による待機が開始されてから予め定められた許容遅延時間が経過したか否か判断する待機時間判断部と、待機時間判断部により許容遅延時間が経過したと判断される場合に、通信プロトコルをCANからCANと物理層が共通し且つCANよりも高速なデータ通信を実行可能とする高速プロトコルに切り替える通信プロトコル切替部と、一のデータフレームの調停領域における優先順位を高速プロトコルに準拠した高優先のものに変更した変更フレームを作成する変更フレーム作成部と、変更フレーム作成部により作成した変更フレームを、通信プロトコル切替部により高速プロトコルに切り替えた後、通信路を介して送信する変更フレーム送信部と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る通信制御用コントローラでは、調停負けが続くことにより許容遅延時間を超えても通信路を介して送信出来ない一のデータフレームを、調停領域における優先順位をより高優先の変更フレームに変更して送信権を取得することで、通信路を介して送信できる。しかも本発明では、通信プロトコルがCANよりも高速なデータ通信を実行可能とする高速プロトコルに変更され、変更フレームが当該高速プロトコルに準拠した形で作成される。その結果、本発明では、上記変更フレームを強制的に通信路を介して伝送することで、通信路におけるトラフィックが一時的に増加したとしても、変更フレームの高速な送信を実現することができるので、トラフィック増加を好適に抑制することができる。

また、本発明に係る通信制御用コントローラでは、変更フレームの待機時間が許容遅延時間に至る前に、変更フレームが変更フレーム作成部により予め作成されるので、変更フレーム送信部は、待機時間が許容遅延時間を超えた時点で即座に、変更フレームを通信路に送信することができる。そのため、本発明では、待機時間が許容遅延時間を超えた時点で変更フレームの作成を開始する場合と比べて、一層迅速な変更フレームの送信処理を実現できる。

また、本発明に係る通信制御用コントローラでは、通信プロトコル切替部は、変更フレーム送信部による変更フレームの送信が完了した後、通信プロトコルを高速プロトコルからCANに戻すので、変更フレーム送信部による変更フレームの送信が完了した後も通信プロトコルに高速プロトコルを適用した場合のように通信速度が上がることによる消費電力の増加を最低限に抑えることができる。

また、本発明に係る通信制御用コントローラでは、高速プロトコルはOSI参照モデルの物理層がCANと互換性のあるCAN FD (Controller Area Network With Flexible Data Rate)であるので、インターフェースやバスなどのハードウェア構成を追加／変更することなく、ソフトウェアの切り替え処理だけで簡単に通信プロトコルの変更が可能になる。

本発明の第１実施形態に係る通信制御用コントローラの構成を示すブロック図である。 CANにおける標準フォーマットのデータフレームの構造例を示す図である。 通信制御用コントローラが実行する送信処理の一例を示すフローチャートである。 CAN FD （Controller Area Network With Flexible Data Rate）の規格に準拠した変更フレームの構造例を示す図である。 本実施形態に係る通信制御用コントローラの送信動作の一例を示すタイミングチャートである。 第２実施形態に係る通信制御用コントローラが実行する送信処理の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を示す図面を参照して本発明を説明する。

以下では、本発明の第１実施形態に係る通信制御用コントローラについて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る通信制御用コントローラの構成を示すブロック図である。通信制御用コントローラ２０Ａは、一本の通信路１０上に接続された一の通信ノードであり、通信路１０上に接続された他の通信ノードとの間で通信プロトコルにCANを用いて、優先順位を示す調停領域が設けられたデータフレームの送受信を行うように構成されている。

この実施例における通信路１０は、バス状の通信路としているが、本発明のような通信制御を行えるのであれば、スター状の通信路やリング状の通信路を採用しても良い。

通信路１０上に接続された他の通信ノードには、複数の、この例では２つの通信制御用コントローラ２０Ｂ、２０Ｃおよび１つの通信ノード中継装置５０が含まれる。

この実施例での通信制御用コントローラ２０Ａ、２０Ｂ、２０ＣはECU（Electronic Control Unit）としているが、本発明のような通信制御を行えるのであれば、通信制御用コントローラ２０Ａ、２０Ｂ、２０ＣはECUでなくとも良い。

この実施例での通信ノード中継装置５０は、ゲートウェイＧＷとされているが、本発明のような通信制御を行えるのであれば、ＧＷでなくとも良い。勿論、通信ノード中継装置５０として、他種類の通信ノード中継装置を採用しても良い。

通信路１０における通信プロトコルには、CAN又はCANと物理層が共通し且つCANよりも高速なデータ通信を実行可能とする高速プロトコルが用いられる。この実施例での高速プロトコルとは、CAN FDである。

通信制御用コントローラ２０Ａは、送信調停部２０Ｂａと、送信待機部２０Ｃａと、待機時間判断部２０Ｄａと、通信プロトコル切替部２０Ｅａと、変更フレーム作成部２０Ｆａと、変更フレーム送信部２０Ｇａと、これら各部を統括制御する制御部２０Ｈａとを備える。

送信調停部２０Ｂａは、一の通信ノードである通信制御用コントローラ２０Ａより送信する一のデータフレームと他の通信ノードである通信制御用コントローラ２０Ｂ、２０Ｃから送信される他のデータフレームとの夫々の調停領域における優先順位に基づいて通信路１０に対するデータフレームの送信権を調停する。

送信待機部２０Ｃａは、送信調停部２０Ｂａにおいて一のデータフレームが調停負けした場合、一のデータフレームの通信路１０に対する送信を待機させる。

待機時間判断部２０Ｄａは、送信待機部２０Ｃａによる待機が開始されてから予め定められた許容遅延時間が経過したか否か判断する。

通信プロトコル切替部２０Ｅａは、待機時間判断部２０Ｄａにより許容遅延時間が経過したと判断される場合に、通信プロトコルをCANからCAN FDに切り替える。

変更フレーム作成部２０Ｆａは、一のデータフレームの調停領域における優先順位をCAN FDに準拠した高優先のものに変更した変更フレームを作成する。

変更フレーム送信部２０Ｇａは、変更フレーム作成部２０Ｆａにより作成した変更フレームを、通信プロトコル切替部２０ＥａによりCAN FDに切り替えた後、通信路１０を介して送信する。

制御部２０Ｈａは、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ等を少なくとも備えた周知のマイクロコンピュータを中心に構成される。

通信制御用コントローラ２０Ｂ、２０Ｃの各構成については、通信制御用コントローラ２０Ａと同じであるので、通信制御用コントローラ２０Ａの各構成要素の末尾に付加した添文字「ａ」に代えて添文字「ｂ」、「ｃ」を通信制御用コントローラ２０Ｂ、２０Ｃの各構成要素の末尾に付加することとして、通信制御用コントローラ２０Ｂ、２０Ｃの各構成要素の説明を省略する。

通信ノード中継装置５０は、通信路１０に接続されている通信制御用コントローラ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃと、他の通信路（図示省略）に接続された通信ノードとの間の通信を中継するゲートウェイ機能を有した装置である。

この通信ノード中継装置５０は、通信部５２と、記憶部５４と、これら各部の制御を司る制御部５６とを備えている。通信部５２は、通信路１０と他の通信路との間で送受信されるデータフレームの通信を行う。記憶部５４は、電源オフ時にも記憶内容が保持され、且つ、記憶内容を書き換え可能な不揮発性メモリである。制御部５６は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ等を少なくとも備えた周知のマイクロコンピュータを中心に構成されている。

次に、CANのプロトコルの概要について説明する。

図２は、CANにおける標準フォーマットのデータフレームの構造例を示す図である。図中の数値はフィールドごとのビット数を示している。

CANのデータフレームは、標準および拡張のいずれでもＳＯＦ（Start Of Frame）から始まり、データの内容を識別するために用いられる標準ＩＤが１１ビット続く。

標準フォーマットでは、その後、データ要求なのかデータが載せられているのかを区別するためのＲＴＲ（Remote Transmission Request）ビットが続く。標準ＩＤおよびＲＴＲビットは、通信路１０に対する送信権の優先順位を決めるアービトレーション・フィールドとして使用される。

アービトレーション・フィールドの後ろには、夫々１ビットからなるＲＢ１、ＲＢ０、４ビットからなるデータ長コードが続く。ＲＢ１、ＲＢ０およびデータ長コードは、コントロールフィールドとして使用される。

コントロール・フィールドの後ろには、数値情報又は真偽情報などを含むデータを載せるデータ・フィールドが続く。データ・フィールド、即ちデータを載せるためのビット数は可変である。データ・フィールドの後ろに誤り検出のためのＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）・フィールドが１５ビット、受信確認のためのＡＣＫ（Acknowledge）・フィールドが２ビット、そして７ビットのＥＯＦ（End of Frame）が続く。

次に、通信制御用コントローラ２０Ａが実行する送信処理について説明する。図３は、当該送信処理の一例を示すフローチャートである。この例では、初期状態において、通信路１０全体の通信プロトコルはCANに設定されているものとする。

通信制御用コントローラ２０Ａが他の通信制御用コントローラ２０Ｂ，Ｃに対するデータフレームの送信処理を実行すると、制御部２０Ｈａは、通信路１０に対する一のデータフレームの送信を開始する（ステップＳ１）。

続いて、送信調停部２０Ｂａは、通信路１０に対する送信権を取得したか否かを判定する（ステップＳ２）。即ち、送信調停部２０Ｂａは、通信路１０に対するデータフレームの送信を実行した通信ノードが、自機（通信制御用コントローラ２０Ａ）のみであれば、通信路１０に対する送信権を取得したものと判定する。ただし、送信調停部２０Ｂａは、通信路１０上に、通信制御用コントローラ２０Ａが送信する一のデータフレームと同時に、通信制御用コントローラ２０Ｂ、２０Ｃから送信される他のデータフレームがある場合、上記一のデータフレームにおける標準ＩＤの論理値と、他のデータフレームにおける論理値との大小関係の比較により送信権を取得したか否かを判定する。そして、送信調停部２０Ｂａは、上記一のデータフレームの論理値が他のデータフレームよりも小さい場合、通信路１０に対する送信権を取得したものと判定する（ステップＳ２におけるＹｅｓ）。一方、送信調停部２０Ｂａは、ステップＳ２にて一のデータフレームにおける標準ＩＤの論理値が、他のデータフレームにおける論理値よりも大きい場合には、通信路１０に対する送信権を取得できなかったものと判定する（ステップＳ２におけるＮо）。

次いで、ステップＳ２にて、通信路１０に対する送信権を取得することができたものと判定された場合には（ステップＳ２におけるＹｅｓ）、制御部２０Ｈａは、通信路１０を介して一のデータフレームを送信し（ステップＳ３）、これをもって通信制御用コントローラ２０Ａは送信処理を終了する。

一方、ステップＳ２での判定の結果、通信路１０に対する送信権を取得することができなかった場合（ステップＳ２におけるＮо）、送信待機部２０Ｃａは、一のデータフレームの通信路１０に対する送信を待機させる（ステップＳ４）。次いで、ステップＳ５において、待機時間判断部２０Ｄａは、送信待機部２０Ｃａによる待機が開始されてから予め定められた許容遅延時間が経過したか否かを判定する。

ステップＳ５での判定の結果、待機時間が許容遅延時間以下であると判定されれば（ステップＳ５におけるＮо）、制御部２０Ｈａは送信処理をステップＳ２へ戻す。

一方、待機時間判断部２０ＤａがステップＳ５にて、待機時間が許容遅延時間よりも長いと判定されれば（ステップＳ５におけるＹｅｓ）、制御部２０Ｈａは送信処理をステップＳ６へ進める。このステップＳ６において、通信プロトコル切替部２０Ｅａは、通信プロトコルをCANからCAN FDに切り替える。勿論、ここでは、通信制御用コントローラ２０Ａのみならず、通信制御用コントローラ２０Ｂ、２０Ｃを含んだ通信路１０全体がCAN FDに切り替わる。このような切り替えは、通信制御用コントローラ２０Ａが、通信制御用コントローラ２０Ｂ、２０Ｃとの間でマスター・スレーブ方式の通信を行なうことによって実現可能である。制御部２０Ｈａは、その後、送信処理をステップＳ７に移行させる。

ステップＳ７において、変更フレーム作成部２０Ｆａは、一のデータフレームの調停領域における優先順位をCAN FDに準拠した高優先のものに変更した変更フレームを作成する。

この実施例における変更フレームは、CAN FDに準拠した形で作成される。図４は、CAN FDに準拠した形で作成された変更フレームの構造例を示す図である。なお、CAN FDはCANを拡張したプロトコルであるから、以下では図２に示したCANにおける標準フォーマットのデータフレームとの相違点のみを説明する。

図４に示すように、CAN FDの拡張フォーマットでは、CANにおける標準フォーマットのＲＴＲビット以降が異なり、標準ＩＤの後ろはＳＲＲ（Substitute Remote Request）ビットおよびＩＤＥビットが夫々１ビットで続き、その後ろに拡張ＩＤが１８ビット、そしてＲＢ１が１ビットで続く。CAN FDの拡張フォーマットでは、１１ビットの標準ＩＤ、１ビットのＳＲＲ、１ビットのＩＤＥ、拡張ＩＤおよびＲＢ１がアービトレーション・フィールドとして使用される。ＲＢ１の後ろには、１ビットのＥＤＬ（Extended Data Length）、１ビットのＲＢ０、１ビットのＢＲＳ(Bit Rate Switch)、１ビットのＥＳＩ(Error State Indicator)、４ビットのデータ長コードからなるコントロール・フィールドが続く。その後のデータ・フィールド、ＣＲＣ・フィールド、ＡＣＫおよびＥＯＦはCANの標準フォーマットと同様である。

図３に示すステップＳ７では、変更フレーム作成部２０Ｆａは、変更フレームにおけるアービトレーション・フィールドのうち、標準ＩＤに対応する領域の論理値を最小値（即ち、「０００００００００００（２進数表記）」）とする。更に、ステップＳ７では、変更フレーム作成部２０Ｆａは、拡張ＩＤに対応する領域のうち、先頭から７ビット分のデータの論理値を「０」（即ち、信号レベルをロウレベル（ドミナント））に設定する。これと共に、ステップＳ７では、変更フレーム作成部２０Ｆａは、拡張ＩＤに対応する領域のうち、後端から１１ビット分のデータの論理値を、図３に示すステップＳ２において通信路１０に対する送信権を取得することができなかった一のデータフレームの標準ＩＤに対応する論理値に一致させる。

即ち、変更フレームは、標準ＩＤに対応する領域と、拡張ＩＤに対応する領域のうち先頭から７ビット分の領域との双方のデータの論理値を「０」とすると共に、拡張ＩＤに対応する領域のうち後端から１１ビット分のデータの論理値を、通信路１０に対する送信権を取得することができなかった一のデータフレームにおける標準ＩＤとしたものである。

制御部２０Ｈａは、その後、送信処理をステップＳ８へと移行させる。ステップＳ８では、変更フレーム送信部２０Ｇａは、変更フレーム作成部２０Ｆａにより作成した変更フレームを通信路１０を介して送信する。通信プロトコル切替部２０Ｅａは、変更フレーム送信部２０Ｇａによる変更フレームの送信が完了した後、通信プロトコルをCAN FD からCANに戻し（ステップＳ９）、これをもって通信制御用コントローラ２０Ａは送信処理を終了する。勿論、ここでは、通信制御用コントローラ２０Ａのみならず、通信制御用コントローラ２０Ｂ、２０Ｃを含んだ通信路１０全体がCANに切り替わる。

図５は、本実施形態に係る通信制御用コントローラの送信動作の一例を示すタイミングチャートである。

この例では、通信路１０は、通信制御用コントローラ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃからハイレベル（「１」）の信号とロウレベル（「０」）の信号が同時に出力された場合に、通信路１０上の信号レベルがハイレベル（「１」）となるように構成されている。つまり、通信路１０上の信号レベルは、ロウレベル（「０」）が劣性（レセッシブ）レベルであり、ハイレベル（「１」）が優性（ドミナント）レベルである。即ち、通信制御用コントローラ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃから同時にデータフレームが通信路１０に送信された場合には、データフレームにおけるアービトレーション・フィールドのうち、標準ＩＤに対応する領域の論理値「１」が立っているデータフレームが優先的に通信路１０に送信される。

図５に示すように、通信制御用コントローラ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの夫々から送信されたデータフレームの標準ＩＤは、３００、２００、４００となっている。この例では、時刻０〜時刻ｔ１の期間においては、標準ＩＤ：２００のデータフレームにおけるアービトレーション・フィールドのうち、標準ＩＤに対応する領域の論理値「１」が立ち続けているため、標準ＩＤ：２００のデータフレームが調停に勝ち通信路１０に送信される。時刻ｔ２〜ｔ３の期間においては、標準ＩＤ：３００のデータフレームにおけるアービトレーション・フィールドのうち、標準ＩＤに対応する領域の論理値「１」が立ち続けているため、標準ＩＤ：３００のデータフレームが調停に勝ち通信路１０に送信される。時刻ｔ４〜ｔ５の期間においては、標準ＩＤ：２００のデータフレームにおけるアービトレーション・フィールドのうち、標準ＩＤに対応する領域の論理値「１」が立ち続けているため、標準ＩＤ：２００のデータフレームが調停に勝ち通信路１０に送信される。このように、通信路１０には、標準ＩＤ：２００のデータフレーム、標準ＩＤ：３００のデータフレーム、標準ＩＤ：２００のデータフレームが順次送信されるのに対し、標準ＩＤ：４００のデータフレームは調停負けにより待機状態が続く。

本実施形態では、図３のステップＳ７に示す通り、標準ＩＤ：４００のデータフレームの待機時間が許容遅延時間を超えた時点で（図中の時刻ｔ６）、変更フレーム作成部２０Ｆａは、標準ＩＤ：４００のデータフレームの調停領域における優先順位をCAN FDに準拠した高優先のものに変更した変更フレームを作成する。即ち、変更フレーム作成部２０Ｆａは、標準ＩＤ：４００のデータフレームにおけるアービトレーション・フィールドのうち、標準ＩＤに対応する領域を「標準ＩＤ：４００」から「標準ＩＤ：１００」に書き換える。この「標準ＩＤ：１００」は常に論理値「１」が立ち続けており、他の標準ＩＤと競合しても調停で勝てる標準ＩＤである。更に、変更フレーム作成部２０Ｆａは、標準ＩＤ：４００のデータフレームにおいて標準ＩＤに対応する領域に格納されていた「標準ＩＤ：４００」を拡張ＩＤに移動させる。このようにして変更フレーム作成部２０Ｆａにより作成された変更フレームは、図３のステップＳ８に示す通り、変更フレーム送信部２０Ｇａにより通信路１０を介して送信できる。なお、図５の最下段には変更前後のフレームフォーマットを示してある。最下段左側には、標準ＩＤ：４００のデータフレームのフレームフォーマットを示してある。最下段右側は、変更フレーム作成部２０Ｆａにより作成された変更フレームのフレームフォーマットを示してある。

[効果]
次に、本発明の第１実施形態に係る通信制御用コントローラの効果について説明する。

以上、第１実施形態に係る通信制御用コントローラでは、調停負けが続くことにより許容遅延時間を超えても通信路１０を介して送信出来ない一のデータフレームを、調停領域における優先順位をより高優先の変更フレームに変更して送信権を取得することで、通信路を介して送信できる。しかも第１実施形態に係る通信制御用コントローラでは、通信プロトコルがCANよりも高速なデータ通信を実行可能とするCAN FDに変更され、変更フレームが当該CAN FDに準拠した形で作成される。その結果、第１実施形態では、上記変更フレームを強制的に通信路１０を介して伝送することで、通信路１０におけるトラフィックが一時的に増加したとしても、変更フレームの高速な送信を実現することができるので、トラフィック増加を好適に抑制することができる。

また、第１実施形態に係る通信制御用コントローラでは、通信プロトコル切替部２０Ｅａは、変更フレーム送信部２０Ｇａによる変更フレームの送信が完了した後、通信プロトコルを高速プロトコルからCANに戻すので、変更フレーム送信部２０Ｇａによる変更フレームの送信が完了した後も通信プロトコルにCAN FDを適用した場合のように通信速度が上がることによる消費電力の増加を最低限に抑えることができる。

また、第１実施形態に係る通信制御用コントローラでは、高速プロトコルはOSI参照モデルの物理層がCANと互換性のあるCAN FD (Controller Area Network With Flexible Data Rate)であるので、インターフェースやバスなどのハードウェア構成を追加／変更することなく、ソフトウェアの切り替え処理だけで簡単に通信プロトコルの変更が可能になる。

次に、本発明の第２実施形態に係る通信制御用コントローラについて説明する。なお、第１実施形態に係る通信制御用コントローラで説明した要素と同一の要素については、詳細な説明を省略する。

図６は、第２実施形態に係る通信制御用コントローラが実行する送信処理の一例を示すフローチャートである。なお、第１実施形態に係る通信制御用コントローラが実行する送信処理のステップＳ１〜Ｓ４と、本実施形態に係る送信処理の各ステップＴ１〜Ｔ４とは、夫々、同じものであるので、ここでは、ステップＴ５以降の送信処理についてのみ詳細な説明を行う。

ステップＴ４において送信待機部２０Ｃａが一のデータフレームの通信路１０に対する送信を待機させた後、制御部２０Ｈａは送信処理をステップＴ５へ移行させる。

次いで、ステップＴ５において、制御部２０Ｈａは、変更フレーム作成部２０Ｆａにより変更フレームが作成されたか否かを判定する。ステップＴ５にて、変更フレームが作成されたものと判定された場合には（ステップＴ５におけるＹｅｓ）、制御部２０Ｈａは、送信処理をステップＴ７へ進める。

一方、ステップＴ５での判定の結果、変更フレームが作成されていないものと判定された場合（ステップＴ５におけるＮо）、制御部２０Ｈａは、送信処理をステップＴ６へ進める。

次いで、ステップＴ６において、変更フレーム作成部２０Ｆａは、一のデータフレームの調停領域における優先順位をCAN FDに準拠した高優先のものに変更した変更フレームを作成する。制御部２０Ｈａは、その後、送信処理をステップＴ７に移行させる。

次いで、ステップＴ７において、待機時間判断部２０Ｄａは、送信待機部２０Ｃａによる待機が開始されてから予め定められた許容遅延時間が経過したか否かを判定する。

ステップＴ７にて、待機時間が許容遅延時間以下であると判定されれば（ステップＴ７におけるＮо）、制御部２０Ｈａは送信処理をステップＴ２へ戻す。このように、制御部２０Ｈａは、ステップＴ６で変更フレーム作成部２０Ｆａにより変更フレームが作成されても、その変更フレームをすぐに変更フレーム送信部２０Ｇａが送信するものではなく、ステップＴ７で待機時間判断部２０Ｄａにより待機時間が許容遅延時間以下であると判定されれば（ステップＴ７におけるＮо）、送信処理がステップＴ２に戻され、通信路１０に対する送信を調停する処理が繰り返される。この場合、制御部２０Ｈａは、ステップＴ２において、一のデータフレーム（即ち、ステップＴ６にて作成する変更フレームではなく、作成前の元のデータフレーム）に基づいて再度の調停処理を行い、通信路１０に対する送信権を取得出来た場合（ステップＴ２におけるＹｅｓ）、変更される前の一のデータフレームを通信路１０を介して送信する（ステップＴ３）。

一方、ステップＴ７にて、待機時間が許容遅延時間よりも長いと判定されれば（ステップＴ７におけるＹｅｓ）、制御部２０Ｈａは送信処理をステップＴ８へ進める。

次いで、ステップＴ８において、通信プロトコル切替部２０Ｅａは、通信プロトコルをCANからCAN FDに切り替える。勿論、ここでは、通信制御用コントローラ２０Ａのみならず、通信制御用コントローラ２０Ｂ、２０Ｃを含んだ通信路１０全体がCAN FDに切り替わる。制御部２０Ｈａは、その後、送信処理をステップＴ９に移行させる。

次いで、ステップＴ９において、変更フレーム送信部２０Ｇａは、変更フレームを通信路１０を介してCAN FDプロトコルにて送信する。

ステップＴ９にて変更フレームが送信された後、通信プロトコル切替部２０Ｅａは、通信プロトコルをCAN FD からCANに戻し（ステップＴ１０）、これをもって通信制御用コントローラ２０Ａは送信処理を終了する。勿論、ここでは、通信路１０全体がCANに切り替わる。

なお、ステップＴ８におけるCAN FDへの切り替え処理をステップＴ２〜Ｔ７のループ処理内で実行して、一層迅速に変更フレームの送信を完了させるように構成してもよい。ただし、この場合には、ステップＴ７にて、待機時間が許容遅延時間以下であると判定され（ステップＴ７におけるＮо）、且つ、ステップＴ２にて、通信路１０に対する送信権を取得することができたものと判定された場合には（ステップＴ２におけるＹｅｓ）、通信プロトコル切替部２０Ｅａにより通信プロトコルをCAN FDからCAN に戻す処理が生じる。

[効果]
次に、本発明の第２実施形態に係る通信制御用コントローラの効果について説明する。

以上、第２実施形態に係る通信制御用コントローラによれば、変更フレームの待機時間が許容遅延時間に至る前に、全てのデータフレームの中で最も高い優先順位が与えられたもの、即ち調停で勝てる変更フレームが変更フレーム作成部２０Ｆａにより予め作成されるので、変更フレーム送信部２０Ｇａは、待機時間が許容遅延時間を超えた時点で即座に、変更フレームを通信路１０に送信することができる。そのため、本実施形態では、待機時間が許容遅延時間を超えた時点で変更フレームの作成を開始する場合と比べて、一層迅速な変更フレームの送信処理を実現できる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものではないことは言うまでもない。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示される。さらに発明の趣旨を逸脱しない限り、特許請求の範囲の発明の構成の変更も含まれる。

例えば、本発明は、通信プロトコルにCAN又はCAN FDを用いて相互にデータ通信を行うものであれば、車載機器およびこれ以外にも適用できる。CAN FDの他にも、例えば、自動車用のISO11898-xや、車載向けシリアル制御及び通信ネットワーク用のSAEJ1939等を挙げることができる。

１０ 通信路
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ 通信制御用コントローラ
２０Ｂａ、２０Ｂｂ、２０Ｂｃ 送信調停部
２０Ｃａ、２０Ｃｂ、２０Ｃｃ 送信待機部
２０Ｄａ、２０Ｄｂ、２０Ｄｃ 待機時間判断部
２０Ｅａ、２０Ｅｂ、２０Ｅｃ 通信プロトコル切替部
２０Ｆａ、２０Ｆｂ、２０Ｆｃ 変更フレーム作成部
２０Ｇａ、２０Ｇｂ、２０Ｇｃ 変更フレーム送信部
５０ 通信ノード中継装置

Claims (4)

1. 通信路上に接続された一の通信ノードであり、前記通信路上に接続された他の通信ノードとの間で通信プロトコルにCAN(Controller Area Network)を用いて、優先順位を示す調停領域が設けられたデータフレームの送受信を行う通信制御用コントローラであって、
   前記一の通信ノードより送信する一のデータフレームと前記他の通信ノードから送信される他のデータフレームとの夫々の前記調停領域における優先順位に基づいて前記通信路に対するデータフレームの送信権を調停する送信調停部と、
   前記送信調停部において前記一のデータフレームが調停負けした場合、前記一のデータフレームの前記通信路に対する送信を待機させる送信待機部と、
   前記送信待機部による待機が開始されてから予め定められた許容遅延時間が経過したか否か判断する待機時間判断部と、
   前記待機時間判断部により前記許容遅延時間が経過したと判断される場合に、通信プロトコルを前記CANから前記CANと物理層が共通し且つ前記CANよりも高速なデータ通信を実行可能とする高速プロトコルに切り替える通信プロトコル切替部と、
   前記一のデータフレームの調停領域における優先順位を前記高速プロトコルに準拠した高優先のものに変更した変更フレームを作成する変更フレーム作成部と、
   前記変更フレーム作成部により作成した前記変更フレームを、前記通信プロトコル切替部により前記高速プロトコルに切り替えた後、前記通信路を介して送信する変更フレーム送信部と、を備えることを特徴とする通信制御用コントローラ。
2. 請求項１に記載の通信制御用コントローラであって、
   前記変更フレーム作成部は、
   前記送信待機部により前記送信を待機させる間に前記変更フレームを作成することを特徴とする通信制御用コントローラ。
3. 請求項１又は請求項２に記載の通信制御用コントローラであって、
   前記通信プロトコル切替部は、
   前記変更フレーム送信部による前記変更フレームの送信が完了した後、前記通信プロトコルを前記高速プロトコルから前記CANに戻すことを特徴とする通信制御用コントローラ。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の通信制御用コントローラであって、
   前記高速プロトコルはCAN FD (Controller Area Network With Flexible Data Rate)であることを特徴とする通信制御用コントローラ。