JP2018011214A - 演算装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】演算装置は、通信データを送受信する演算装置であって、通信データの内容を示す識別子を含む通信データを送受信する通信部と、識別子の規定の順番が記された監視条件が格納される格納部と、通信の異常を検出する検出部とを備え、検出部は、通信部が送受信した複数の通信データの通信順序と、監視条件に記された識別子の規定の順番とに基づき、通信の異常を検出する。
【選択図】図3
Description
図1は本発明にかかる第1ECU100が接続される車載ネットワーク2の構成を示す図である。車載ネットワーク2は、車両1に搭載される。車載ネットワーク2には、第1ECU100と、第2ECU200と、第3ECU300と、第4ECU400とが接続される。車載ネットワーク2には、不図示の他の装置も接続される。車載ネットワーク2は、通信プロトコルにCAN(Controller Area Network)を使用する、いわゆるCANネットワークである。第1ECU100、第2ECU200、第3ECU300、および第4ECU400は、CANの通信規約に沿った通信を行う。
第1ECU100、第2ECU200、第3ECU300、および第4ECU400はそれぞれ、CANに対応する通信インタフェースと、CPUと、RAMと、ROMとを備える。CPUはROMに格納された不図示のプログラムをRAMに展開して実行し、後述する動作を行う。
前述の図1を用いて第1ECU100の動作の概要を説明する。第1ECU100には、ECU同士の通信の順番が予め記憶されている。その順番とはたとえば以下のようなものである。まず第1ECU100から第2ECU200および第3ECU300宛ての通信が行われる(図1の“1”)。次に第2ECU200から第1ECU100宛ての通信が行われる(図1の“2”)。次に第3ECU300から第1ECU100宛ての通信が行われる(図1の“3”)。最後に第1ECU100から他の装置宛ての通信が行われる(図1の“4”)。
図3は第1ECU100の構成を示すブロック図である。第1ECU100は、その機能として、通信部110と、抽出部120と、格納部130と、検出部140と、出力部150と、制御演算部160を備える。
通信部110は、CANに対応する通信インタフェースであり、車載ネットワーク2へのデータフレームの送信、および車載ネットワーク2からのデータフレームの受信を行う。通信部110が送信または受信したデータフレームの情報は、抽出部120および制御演算部160に出力される。
抽出部120は、通信部110から入力されたデータフレームの情報からCAN−IDを抽出し、抽出したCAN−IDを検出部140に出力する。
制御演算部160は、あらかじめ定められた手順にしたがって、他のECUや他の装置と通信を行うためのデータフレームを生成し、通信部110に送信させる。たとえば制御演算部160は、あらかじめ定められた時間の周期でデータフレームを生成して通信部110に送信させる。また制御演算部160は、受信したデータフレームのペイロードを用いて演算を行い、演算結果をペイロードに含むデータフレームを生成して通信部110に送信させる。なお抽出部120、格納部130、および検出部140は連携して動作するが、これらと制御演算部160の動作は独立している。
図4は、監視条件テーブル500の一例を示す図である。監視条件テーブル500は、2以上のレコードから構成される。監視条件テーブル500の各レコードは、順序、前提フラグ、条件、タイムアウト、および成立時フラグの5つのフィールドを有する。
順序のフィールドには、この監視条件テーブル500において条件が成立する順番、換言すると正常な通信の順序を示す情報が格納される。順序のフィールドには、たとえば1以上の整数が格納され、少なくとも「1」と「2」が格納される。図4に示す例では4つのレコードにそれぞれ異なる値が格納されているので、4つの条件が1つずつ順番に成立するのが正常であることがわかる。
条件のフィールドには、当該レコードにおいて評価される条件が格納される。本実施の形態における条件は、検知したデータフレームのCAN−IDが特定の値と一致することである。たとえば図4の1番目のレコードの条件は、通信部110が送信または受信したデータフレームのCAN−IDが「0x01」であることを示している。
成立時フラグのフィールドには、当該レコードの条件のフィールドに記載された条件が成立した際に設定されるフラグが格納される。たとえば図4の1番目のレコードに記載の条件が成立すると、「CD1」のフラグが設定される。
図5は、検証テーブル600の一例を示す図である。検証テーブル600は、1以上のレコードから構成される。検証テーブル600の各レコードは、テーブル番号、成立時刻、監視番号、の3つのフィールドを有する。検証テーブル600を構成するレコード数は、格納部130に格納される監視条件テーブル500の数と同一である。検証テーブル600は検出部140により編集される。
テーブル番号のフィールドには、それぞれの監視条件テーブルを識別する識別子、すなわちテーブル番号が格納される。成立時刻のフィールドには、最新の条件が成立した時刻が格納される。監視番号のフィールドには、現在有効なレコードの「順序」を表す番号が格納される。監視番号のフィールドの初期値は「1」である。
図5に例示した検証テーブル600の監視番号のフィールドが「2」なので、監視条件テーブル500の順序が「2」のレコードが有効である。また成立時刻のフィールドに格納された「0:01:23.456」に最新の条件が成立した、すなわち順序が「1」のレコードの条件が成立したことが示されている。換言すると通信部110が0x01のCAN−IDをヘッダに含むデータフレームを送信または受信した時刻が「0:01:23.456」である。
検出部140は、通信部110が送信または受信したデータフレームのCAN−IDが抽出部120から入力されると、検証テーブル600を参照してそれぞれの監視条件テーブル500における監視番号、すなわち有効なレコードの順序の値を特定する。次に検出部140は、格納部130に格納される監視条件テーブル500を参照し、OK判断IDとNG判断IDを特定する。OK判断IDとは通信部110が次に送信または受信することが期待されるCAN−IDであり、有効なレコードにおいてトリガ条件のフィールドに記載されるCAN−IDである。NG判断IDとは通信部110が次回以降に送信または受信することが期待されるCAN−IDであり、監視条件テーブル500における有効なレコードの次以降のレコードにおいて条件のフィールドに記載されるCAN−IDである。
図6は検出部140が抽出部120からCAN−IDを入力された際の動作を表すフローチャートである。以下に説明する各ステップの実行主体は第1ECU100のCPUである。
ステップS11では、検証テーブル600の監視番号のフィールドの値、すなわち監視条件テーブル500における有効なレコードの番号を特定する。続くステップS12では、監視条件テーブル500における有効なレコード、および次以降のレコードを参照し、OK判断IDとNG判断IDを特定する。続くステップS13では、タイムアウトが発生しているか否かを判断する。タイムアウトが発生していると判断する場合はステップS18に進み、タイムアウトが発生していないと判断する場合はステップS14に進む。
ステップS15では、入力されたCAN−IDがNG判断IDと一致するか否かを判断する。NG判断IDと一致すると判断する場合はステップS16に進み、一致しないと判断する場合は図7のフローチャートを終了する。
ステップS16では、通信の順序が異なるという異常の検知を示す信号を出力部150に出力し、図6のフローチャートを終了する。ステップS17では、検証テーブル600を更新し、図6のフローチャートを終了する。ステップS18では、タイムアウトのエラー、すなわちタイムアウトが発生したという異常の検知を示す信号を出力部150に出力して、図6のフローチャートを終了する。
(1)演算装置、すなわち第1ECU100は、ヘッダに通信データの内容を示す識別子、すなわちCAN−IDを含む通信データを受信する通信部110と、識別子の規定の順番が記された監視条件テーブル500が格納される格納部130と、通信の異常を検出する検出部140とを備える。検出部140は、通信部110が送受信した複数の通信データの通信順序と、監視条件テーブル500に記された識別子の規定の順番とに基づき、通信の異常を検出する。
第1ECU100は、データフレームのヘッダに格納されるCAN−IDに着目し、送受信するデータフレームの通信順序に応じたCAN−IDの順番が監視条件テーブル500に記された識別子の順番と一致しない場合に通信の異常を検出する。そのため第1ECU100は、周期的でない通信でも通信の異常を検出することができる。
上述した実施の形態における検出部140の動作を以下のように変更してもよい。
図7は、変形例1における検出部140の動作を表すフローチャートである。図6と同一の動作を行う処理ステップには同一のステップ番号を付している。以下に説明する各ステップの実行主体は第1ECU100のCPUである。
第1ECU100のCPUは、図7のフローチャートの実行が終了すると、再び図7のフローチャートを実行する。
監視条件テーブル500が図4に示すものである場合に、「0x02」と「0x03」のCAN−IDの通信の順番が入れ替わり、通信部110が送受信したデータフレームのCAN−IDの順番が「0x01,0x03,0x02,0x04」である場合に以下のようにエラーが検出される。
(1)検出部140は、監視部(図7のS17,S11,S12A,S14A,S13)と監視開始部(図7のS21)と監視終了部(図7のS22)とを含む。監視部は、監視条件テーブル500に記された第1識別子を含む通信データが通信部110により送受信されると、既定のタイムアウト時間までに監視条件テーブル500における第1識別子の次に記載された第2識別子を含む通信データが通信部110により送受信されない場合に通信の異常を検出したと判断する。監視開始部は、監視条件テーブル500に記された先頭の識別子を含む通信データが通信部110により送受信されると監視部の動作を開始させる。監視終了部は、監視条件テーブル500に記された末尾の識別子を含む通信データが通信部110により送受信されると監視部の動作を終了させる。
なお検出部140は、実施の形態に示した手法と変形例1における方法とのいずれの方法を採用するかを選択可能であってもよい。検出部140は、処理負荷が高い点を許容し迅速に異常を検出することを重視する場合は実施の形態に示した手法を選択し、異常検出に時間を要する点を許容し処理負荷が低いことを重視する場合は変形例1に示した手法を選択する。
監視条件テーブル500の複数のレコードに、同一の順序が付与されてもよい。
図8は、複数のレコードに同一の順序が付された監視条件テーブル500の一例を示す図である。図8に示す例では、2番目と3番目のレコードに同一の「2」の順序が付されている。検出部140に「0x11」のCAN−IDが入力されると、「CD5」のフラグが成立するので、2番目と3番目のレコードが有効となる。そして「0x12」のCAN−IDが入力されると「CD6」のフラグが設定され、「0x13」のCAN−IDが入力されると「CD7」のフラグが設定される。
図8の4番目のレコードはトリガ設定が「CD6+CD7」なので、これら2つのフラグが両方とも設定されている場合に4番目のレコードが有効となる。なおこの2つのフラグはどちらが先に有効にされてもかまわない。
図9は、付加的なフィールドを有する検証テーブル600Aの一例を示す図である。検証テーブル600Aは、テーブル番号、成立時刻、監視番号に加えて、オプションパラメータのフィールドを有する。オプションパラメータのフィールドには、監視番号のフィールドの記載から複数のレコードが特定される場合に、成立済みのフラグを示す情報が格納される。たとえば図8に示すように同一の順序を有する2つのレコードがあり、それぞれのレコードの条件が成立するとCD2のフラグとCD3のフラグが設定される場合に、オプションパラメータのフィールドには以下の値が格納される。すなわち、いずれのフラグも設定されていない場合は「0x0000」が格納され、CD2のフラグのみが設定されると「0x0002」が格納され、さらにCD3のフラグも設定されると次のフィールドが有効になるので「0x0000」が格納される。
この変形例2によれば、通信の順序の入れ替わりを許容する柔軟な監視条件を設定することができる。
監視条件テーブル500のトリガ条件のフィールドには、CAN−IDの値に加えてペイロードに含まれる値の条件が含まれてもよい。データフラグのペイロードには各種の値、たとえばエンジン回転数や排気ガスの温度が含まれる。それらの値はそれぞれ通常とりうる値の範囲が想定されるので、その範囲を条件としてトリガ条件のフィールドに含める。たとえばCAN−IDが「0x30」のデータフラグのペイロードにはエンジン回転数Rの情報が格納され、その値がR1からR2の間であることを条件とする場合にトリガ条件のフィールドには「CAN−ID=0x30、R1<R<R2」という情報が格納される。
(1)監視条件テーブル500には、識別子と通信データのペイロードに格納される値の条件と識別子との組み合わせも記載される。検出部140は、通信データのペイロードに格納される値が、当該通信データに含まれる識別子と組み合わせて監視条件テーブル500に記載される条件を満たさない場合に通信の異常を検出したと判断する。
そのため、ペイロードに格納された値も監視対象とすることができる。
格納部130には、複数の監視条件テーブル500が備えられてもよい。この場合、検出部140の検証テーブル600は、監視条件テーブル500と同数のレコードを有する。検出部140の動作における第1の実施の形態との相違点を図6のステップ番号ごとに説明する。
上述した第1の実施の形態をさらに以下のように変形してもよい。
(1)第1ECU100は、制御演算部160を備えなくてもよい。すなわち第1ECU100は、監視のみを行うECUでもよい。
(2)検出部140は、タイムアウトによるエラーと、受信したCAN−IDが規定されていた順番ではないためのエラーとを区別せずに出力してもよい。
(3)第1ECU100はエラーが検出された際の対応を行うフォルトモードを備え、検出部140が順序のエラーを出力した場合(図6のステップS16)に、フォルトモードを有効にしてもよい。
(5)本発明を通信プロトコルにCAN以外を使用するネットワークに適用してもよい。たとえば通信プロトコルにFlexRayを使用するネットワークに適用してもよい。その場合は、FlexRayにおけるデータフレームIDがCANにおけるCAN−IDに相当する。
(6)格納部130に格納される監視条件の情報は、図4や図8に示したようなテーブル形式のものに限らない。また、検出部140に格納される検証のための情報も、図5や図9に示したようなテーブル形式のものに限らない。検出部140の処理において必要な情報が適切に表されていれば、格納部130や検出部140にどのような形式の情報を格納してもよい。
上述した実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
100 … 第1ECU
110 … 通信部
120 … 抽出部
130 … 格納部
140 … 検出部
150 … 出力部
500 … 監視条件テーブル
Claims (6)
- 通信データを送受信する演算装置であって、
前記通信データの内容を示す識別子を含む前記通信データを送受信する通信部と、
前記識別子の規定の順番が記された監視条件が格納される格納部と、
通信の異常を検出する検出部とを備え、
前記検出部は、前記通信部が送受信した複数の前記通信データの通信順序と、前記監視条件に記された前記識別子の規定の順番とに基づき、通信の異常を検出する演算装置。 - 請求項1に記載の演算装置において、
前記検出部は、前記識別子をそれぞれ含む複数の前記通信データが、前記規定の順番とは異なる通信順序で前記通信部に送受信された場合に通信の異常を検出したと判断する演算装置。 - 請求項2に記載の演算装置において、
前記識別子は、第1識別子と、前記規定の順番が前記第1識別子の次である第2識別子とを含み、
前記検出部は、前記第1識別子を含む前記通信データが前記通信部により送受信されると、前記第2識別子を含む前記通信データが既定のタイムアウト時間までに前記通信部により送受信されない場合に通信の異常を検出したと判断する演算装置。 - 請求項1に記載の演算装置において、
前記検出部は、監視部と監視開始部と監視終了部とを含み、
前記識別子は、第1識別子と、前記規定の順番が前記第1識別子の次である第2識別子とを含み、
前記監視部は、前記第1識別子を含む前記通信データが前記通信部により送受信されると、前記第2識別子を含む前記通信データが既定のタイムアウト時間までに前記通信部により送受信されない場合に通信の異常を検出したと判断し、
前記監視開始部は、前記規定の順番が先頭の前記識別子を含む前記通信データが前記通信部により送受信されると前記監視部の動作を開始させ、
前記監視終了部は、前記規定の順番が末尾の前記識別子を含む前記通信データが前記通信部により送受信されると前記監視部の動作を終了させる演算装置。 - 請求項1に記載の演算装置において、
前記監視条件には、前記識別子と前記通信データのペイロードに格納される値の条件との組み合わせも記載され、
前記検出部は、前記通信データのペイロードに格納される値が、当該通信データに含まれる前記識別子と組み合わせて前記監視条件に記載される前記条件を満たさない場合に通信の異常を検出したと判断する演算装置。 - 請求項1に記載の演算装置において、
前記通信データはCANプロトコルにしたがったデータフレームであり、
前記識別子はCAN−IDである演算装置。
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