JP2018174451A - 通信システム、バス負荷監視装置、バス負荷監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い精度でバスの負荷を監視すること。【解決手段】バス負荷監視装置は、バス負荷監視装置がバスオフ状態又は通常状態のどちらであるかを判定する判定回路１２３と、バス負荷監視装置が通常状態にあるときに、バスの負荷を監視する監視回路１２１と、バス負荷監視装置がバスオフ状態にあるときに、バスの負荷を監視する監視回路１２２と、判定回路１２３の判定結果を基に、バスの負荷を監視する監視回路を、監視回路１２１又は監視回路１２２に切り替える切替回路１２４と、を備える。【選択図】図９

Description

本発明は、通信システム、バス負荷監視装置、バス負荷監視方法に関し、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）バスの負荷を監視するバス負荷監視装置に好適に利用できるものである。

自動車に搭載される車載ＬＡＮ（Local Area Network）の１つとして、ＣＡＮが知られている。ＣＡＮでは、エンジン系、ハンドル・ブレーキ系等の複数の系統をそれぞれ制御する複数のＥＣＵ（Electronic Control Unit）がＣＡＮバスに接続される。また、ＣＡＮバス同士は、ＧＷ（Gateway）を介して互いに接続される。

近年、自動車では、セキュリティへの対応が求められており、セキュリティの一環として、ＣＡＮバスの負荷を監視するニーズが高まっている。

ＣＡＮバスの負荷を監視する関連技術としては、例えば、特許文献１に開示された技術が挙げられる。特許文献１によれば、ＧＷがＣＡＮバスの負荷を監視する。

特開２００６−２８７７３８号公報

ところで、ＣＡＮでは、ＥＣＵやＧＷがバスオフ状態になることがある。バスオフ状態とは、ＣＡＮバスの通信に参加できない状態のことである。
しかし、特許文献１に記載の技術では、ＧＷは、自身がバスオフ状態であるか否かを区別することなく、ＣＡＮバスの負荷を監視しているため、高い精度でＣＡＮバスの負荷を監視することができないという問題があった。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

一実施の形態によれば、バス負荷監視装置は、バス負荷監視装置が通常状態にあるときに、バスの負荷を監視する第１監視回路と、バス負荷監視装置がバスオフ状態にあるときに、バスの負荷を監視する第２監視回路と、を備える。そして、バス負荷監視装置は、バス負荷監視装置がバスオフ状態又は通常状態のどちらであるかを判定し、その判定結果を基に、バスの負荷を監視する監視回路を、第１監視回路又は第２監視回路に切り替える。

前記一実施の形態によれば、上述した課題の解決に貢献することができる。

実施の形態１に係る通信システムの全体構成例を示す図である。 実施の形態１に係るＧＷの構成例を示す図である。 ＣＡＮバスに送信された信号を時系列に並べた例を示す図である。 ＣＡＮバスに送信された信号を時系列に並べた他の例を示す図である。 比較例に係るＧＷ内のバス負荷監視部によるカウント動作の一例を示す図である。 比較例に係るＧＷ内のバス負荷監視部の構成例を示す図である。 比較例に係るＧＷ内のバス負荷監視部によるカウント動作の他の例を示す図である。 実施の形態１に係るＧＷ内のバス負荷監視部がＣＡＮ ＩＰから取得する情報の例を示す図である。 実施の形態１に係るＧＷ内のバス負荷監視部の構成例を示す図である。 実施の形態１に係るＧＷ内の監視回路の構成例を示す図である。 実施の形態１に係るＧＷ内のバス負荷監視部によるカウント動作の例を示す図である。 図１１の時刻ｔ３から時刻ｔ４までの時間のカウント動作を詳細に示す図である。 実施の形態１に係るＧＷの処理フローの例を示すフローチャートである。 実施の形態２に係るＥＣＵの構成例を示す図である。 実施の形態２に係るＥＣＵ内のバス負荷監視部の構成例を示す図である。 実施の形態３に係るＧＷ内のバス負荷監視部の構成例を示す図である。 実施の形態３に係るＧＷの処理フローの例を示すフローチャートである。

以下、実施の形態について説明する。なお、以下の記載及び図面は、説明の明確化のため、適宜、省略及び簡略化がなされている。また、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

（１）実施の形態１
＜実施の形態１に係る通信システムの全体構成＞
本実施の形態１に係る通信システムは、ＣＡＮを利用した車載システムとして自動車に搭載されることを想定している。

まず、図１を参照して、本実施の形態１に係る通信システムの全体構成例について説明する。図１に示されるように、本実施の形態１に係る通信システムは、ＧＷ１０と、ＣＡＮバス２０Ａ，２０Ｂと、ＥＣＵ３０Ａ−１〜３０Ａ−５，３０Ｂ−１〜３０Ｂ−５と、を備えている。以下、どのＥＣＵ３０Ａ−１〜３０Ａ−５であるかを特定しない場合は、ＥＣＵ３０Ａと適宜称する。また、どのＥＣＵ３０Ｂ−１〜３０Ｂ−５であるかを特定しない場合は、ＥＣＵ３０Ｂと適宜称する。また、図１では、２つのＣＡＮバス２０Ａ，２０Ｂを備えているが、ＣＡＮバスの数はこれに限定されず、２つ以上であれば良い。また、また、５つのＥＣＵ３０Ａを備えているが、ＥＣＵ３０Ａの数はこれに限定されず、１つ以上であれば良い。また、５つのＥＣＵ３０Ｂを備えているが、ＥＣＵ３０Ｂの数はこれに限定されず、１つ以上であれば良い。

ＥＣＵ３０Ａ，３０Ｂは、エンジン系、ハンドル・ブレーキ系等の系統をそれぞれ制御するＥＣＵである。ＥＣＵ３０Ａは、ＣＡＮバス２０Ａに接続されたＥＣＵであり、ＥＣＵ３０Ｂは、ＣＡＮバス２０Ｂに接続されたＥＣＵである。
ＧＷ１０は、ＣＡＮバス２０Ａ，２０Ｂ同士を接続すると共に、ＣＡＮバス２０Ａ，２０Ｂの負荷を監視するＧＷである。ＧＷ１０は、バス負荷監視装置又は第１バス負荷監視装置の一例である。

＜実施の形態１に係るＧＷ１０の構成＞
続いて、図２を参照して、本実施の形態１に係るＧＷ１０の構成例について説明する。図２に示されるように、ＧＷ１０は、ＣＡＮ ＩＰ（Intellectual Property）１１Ａ，１１Ｂと、バス負荷監視部１２Ａ，１２Ｂと、制御部１３と、を備えている。

ＣＡＮ ＩＰ１１Ａは、ＣＡＮバス２０Ａの通信に参加するために必要なモジュールである。なお、ＥＣＵ３０Ａも、ＣＡＮバス２０Ａの通信に参加するためには、ＣＡＮ ＩＰを備える必要がある。本実施の形態１では、５つのＥＣＵ３０Ａは、ＣＡＮバス２０Ａの通信に参加することを前提とし、ＣＡＮ ＩＰを備えているものとする。

バス負荷監視部１２Ａは、ＣＡＮ ＩＰ１１Ａから取得した情報を用いて、ＣＡＮバス２０Ａの負荷を監視するモジュールである。

ＣＡＮ ＩＰ１１Ｂは、ＣＡＮバス２０Ｂの通信に参加するために必要なモジュールである。なお、ＥＣＵ３０Ｂも、ＣＡＮバス２０Ｂの通信に参加するためには、ＣＡＮ ＩＰを備える必要がある。本実施の形態１では、５つのＥＣＵ３０Ｂは、ＣＡＮバス２０Ｂの通信に参加することを前提とし、ＣＡＮ ＩＰを備えているものとする。

バス負荷監視部１２Ｂは、ＣＡＮ ＩＰ１１Ｂから取得した情報を用いて、ＣＡＮバス２０Ｂの負荷を監視するモジュールである。
制御部１３は、ＣＡＮ ＩＰ１１Ａ，１１Ｂ及びバス負荷監視部１２Ａ，１２Ｂの制御を行うモジュールである。

本実施の形態１では、例えば、ＣＡＮバス２０Ａでは、５つのＥＣＵ３０Ａが通信に参加し、信号を送受信することが可能である。しかし、５つのＥＣＵ３０Ａのうちのいずれかが不正なＥＣＵ３０Ａである場合、不正なＥＣＵ３０Ａに起因して、ＣＡＮバス２０Ａの負荷が異常に増加する場合がある。その一例について図３を参照して説明する。図３は、ＣＡＮバス２０Ａに送信された信号を時系列に並べた例を示す図であり、例えば、図中の「Ａ１」は、ＥＣＵ３０Ａ−１からＣＡＮバス２０Ａに送信された信号を示している（図４において同じ）。図３の例では、ＥＣＵ３０Ａ−５が、不正なＥＣＵ３０Ａであり、ＣＡＮバス２０Ａに繰り返し妨害信号を送信している。そのため、ＣＡＮバス２０Ａの負荷が異常に増加している。なお、ＣＡＮバス２０Ｂでも、図３の例のように、不正なＥＣＵ３０Ｂに起因して、ＣＡＮバス２０Ｂの負荷が異常に増加することが起こり得る。

また、ＣＡＮバス２０Ｂでも、５つのＥＣＵ３０Ｂが通信に参加し、信号を送受信することが可能である。しかし、５つのＥＣＵ３０Ｂのうちのいずれかが故障した場合、故障したＥＣＵ３０Ｂに起因して、ＣＡＮバス２０Ｂの負荷が異常に減少する場合がある。その一例について図４を参照して説明する。図４の例では、ＥＣＵ３０Ｂ−５が、故障したＥＣＵ３０Ｂであり、ＣＡＮバス２０Ｂに信号を送信することができない。そのため、ＣＡＮバス２０Ｂの負荷が異常に減少している。なお、ＣＡＮバス２０Ａでも、図４の例のように、故障したＥＣＵ３０Ａに起因して、ＣＡＮバス２０Ａの負荷が異常に減少することが起こり得る。

バス負荷監視部１２Ａは、上述のようなＣＡＮバス２０Ａの負荷の異常な増加や減少を監視する。また、バス負荷監視部１２Ｂは、上述のようなＣＡＮバス２０Ｂの負荷の異常な増加や減少を監視する。

以下、本実施の形態１に係るバス負荷監視部１２Ａ，１２Ｂについて詳細に説明する。ここでは、バス負荷監視部１２Ａ，１２Ｂの理解を容易とするために、最初に、本発明者等が検討した比較例に係るバス負荷監視部について説明する。

＜比較例に係るバス負荷監視部９００＞
比較例に係るバス負荷監視部９００は、バス負荷監視部１２Ａと同様に、ＣＡＮバス２０Ａの負荷を監視するものとする。

＜比較例に係るバス負荷監視部９００によるカウント動作＞
バス負荷監視部９００は、ＣＡＮ ＩＰ１１Ａから取得した送信中ステータス及び受信中ステータスを用いて、ＣＡＮバス２０ＡがＧＷ１０との間で信号を送信中又は受信中の状態である時間を、バス負荷カウンタ９０１（後述の図６参照）でカウントする。なお、送信中ステータスは、ＧＷ１０がＣＡＮバス２０Ａに信号を送信中であるか否かを示し、また、受信中ステータスは、ＧＷ１０がＣＡＮバス２０Ａから信号を受信中であるか否かを示している。

図５を参照して、比較例に係るバス負荷監視部９００によるカウント動作の一例について説明する。図５の例では、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間は、送信中ステータスは送信中であることを示す“１”になっている。そのため、バス負荷監視部９００は、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間を送信中時間（Ttrm）とし、バス負荷カウンタ９０１でカウントする。また、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの時間は、受信中ステータスは受信中であることを示す“１”になっている。そのため、バス負荷監視部９００は、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの時間を受信中時間（Trcv）とし、バス負荷カウンタ９０１でカウントする。

バス負荷カウンタ９０１でカウントした時間を用いると、全計測時間（Tall。図５では、時刻ｔ１から時刻ｔ６までの時間）に対する、ＣＡＮバス２０ＡがＧＷ１０との間で信号を送信中又は受信中の状態である時間の割合を示すバス負荷（Tbus）は、以下の計算式で計算することができる。
バス負荷（Tbus）＝（送信中時間（Ttrm）＋受信中時間（Trcv））／全計測時間（Tall）
＝バス負荷カウンタ／全計測時間（Tall）

＜比較例に係るバス負荷監視部９００の構成＞
続いて、図６を参照して、比較例に係るバス負荷監視部９００の構成例について説明する。図６に示されるように、比較例に係るバス負荷監視部９００は、バス負荷カウンタ９０１と、ＯＲ回路９０２と、を備えている。ＯＲ回路９０２は、ＣＡＮ ＩＰ１１Ａから取得した送信中ステータス及び受信中ステータスの少なくとも１つが“１”の場合に“１”を出力する。送信中ステータスは、“１”が送信中であることを示し、受信中ステータスは、“１”が受信中であることを示す。そのため、ＯＲ回路９０２は、送信中ステータスが送信中を示すか又は受信中ステータスが受信中を示している場合に、“１”を出力する。バス負荷カウンタ９０１は、ＯＲ回路９０２から“１”が出力されている時間を、すなわち、送信中ステータスが送信中を示すか又は受信中ステータスが受信中を示している時間を、カウントする。

このように、バス負荷監視部９００は、ＧＷ１０の送信中ステータス及び受信中ステータスの状態を用いて、ＣＡＮバス２０ＡがＧＷ１０との間で信号を送信中又は受信中の状態であるか否かを判断している。そのため、ＧＷ１０の状態とＣＡＮバス２０Ａの状態とが異なる場合、誤カウントが生じるおそれがある。その一例について図７を参照して説明する。図７の例では、時刻ｔ２から時刻ｔ４までの時間は、送信中ステータスが“１”になっている。そのため、バス負荷監視部９００は、時刻ｔ２から時刻ｔ４までの時間を送信中時間（Ttrm）とし、バス負荷カウンタ９０１でカウントする。しかし、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの時間は、実際には、ＧＷ１０がバスオフ状態になっている。そのため、ＧＷ１０は、ＣＡＮバス２０Ａの通信に参加できず、ＣＡＮバス２０Ａに信号を送信することができない。このとき、５つのＥＣＵ３０ＡのいずれでもＣＡＮバス２０Ａに信号を送信していなければ、ＣＡＮバス２０Ａはアイドル状態となる。このような場合、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの時間は、本来は、バス負荷カウンタ９０１のカウント対象外の時間となるが、バス負荷カウンタ９０１でカウントしてしまっており、誤カウントが生じている。

本実施の形態１に係るバス負荷監視部１２Ａ，１２Ｂによれば、上述のような課題を解決することができる。

＜実施の形態１に係るバス負荷監視部１２Ａ，１２Ｂ＞
以下、本実施の形態１に係るバス負荷監視部１２Ａ，１２Ｂについて説明する。なお、バス負荷監視部１２Ａ，１２Ｂは、監視対象のＣＡＮバスが異なるものの、構成は同様である。そのため、以下では、バス負荷監視部１２Ａの構成を例に挙げて説明し、バス負荷監視部１２Ｂの構成の説明は省略する。

＜実施の形態１に係るバス負荷監視部１２Ａの構成＞
まず、図８を参照して、本実施の形態１に係るバス負荷監視部１２Ａが、ＣＡＮバス２０Ａの負荷を監視するために、ＣＡＮ ＩＰ１１Ａから取得する情報の例について説明する。

図８に示されるように、バス負荷監視部１２Ａは、ＣＡＮ ＩＰ１１Ａから、信号＃１〜＃５及びレジスタ＃１によって情報を取得する。

信号＃１では、ＧＷ１０がＣＡＮバス２０Ａから受信した受信信号Ｒｘを取得する。信号＃２では、ＧＷ１０がバスオフ状態であるか否かを示すバスオフステータスを取得する。信号＃３では、ＧＷ１０がＣＡＮバス２０Ａに信号を送信中であるか否かを示す送信中ステータスを取得する。信号＃４では、ＧＷ１０がＣＡＮバス２０Ａから信号を受信中であるか否かを示す受信中ステータスを取得する。信号＃５では、ＣＡＮ用クロックを取得する。レジスタ＃１では、ＣＡＮ ＩＰ１１Ａが備えるビットレート設定レジスタ（不図示）に格納された情報を取得する。

バス負荷監視部１２Ａは、ＣＡＮ ＩＰ１１Ａから信号＃１〜＃５及びレジスタ＃１によって取得した情報を用いて、ＣＡＮバス２０Ａがアイドル状態である時間を、バス負荷カウンタ１２５（後述の図９参照）でカウントする。

続いて、図９を参照して、本実施の形態１に係るバス負荷監視部１２Ａの構成例について説明する。図９に示されるように、バス負荷監視部１２Ａは、監視回路１２１と、監視回路１２２と、判定回路１２３と、切替回路１２４と、バス負荷カウンタ１２５と、を備えている。なお、本実施の形態１では、ＧＷ１０がバスオフ状態でない状態を、通常状態と定義する。

監視回路１２１は、ＧＷ１０が通常状態であるときに、ＣＡＮバス２０Ａの負荷を監視する回路である。監視回路１２１は、第１監視回路の一例である。監視回路１２１は、ＮＯＲ回路１２１１を備えている。ＮＯＲ回路１２１１は、送信中ステータス及び受信中ステータスの双方が“０”の場合に“１”を出力する。ここで、送信中ステータスは、“１”が送信中を示し、受信中ステータスは、“１”が受信中を示す。そのため、監視回路１２１は、送信中ステータスが送信中を示しておらず、かつ、受信中ステータスが受信中を示していない場合に、ＣＡＮバス２０Ａがアイドル状態であると判断し、“１”を出力することになる。

監視回路１２２は、ＧＷ１０がバスオフ状態であるときに、ＣＡＮバス２０Ａの負荷を監視する回路である。監視回路１２２は、第２監視回路の一例である。監視回路１２２は、ＧＷ１０がＣＡＮバス２０Ａから受信した受信信号Ｒｘにて１１ビット以上のレセシブビット（“１”のビット）を検出した場合に、“１”を出力する。ＣＡＮでは、ＣＡＮバスにレセシブビットが１１ビット連続した後、アイドル状態であることが規格で定められている。そのため、受信信号Ｒｘにて１１ビット以上のレセシブビットを検出した後、ＣＡＮバス２０Ａがアイドル状態となる。そのため、監視回路１２２は、受信信号Ｒｘにて１１ビット以上のレセシブビットを検出した場合に、ＣＡＮバス２０Ａがアイドル状態であると判断し、“１”を出力することになる。

判定回路１２３は、バスオフステータスを基に、ＧＷ１０がバスオフ状態又は通常状態のどちらであるかを判定する回路である。ここで、バスオフステータスは、“１”がバスオフ状態を示し、“０”が通常状態を示す。そのため、バスオフステータスが“１”であれば、ＧＷ１０がバスオフ状態と判定し、バスオフステータスが“０”であれば、ＧＷ１０が通常状態と判定することができる。本実施の形態１では、判定回路１２３は、バスオフステータスをそのままスルーして出力する。ただし、これには限定されず、判定回路１２３は、バスオフステータスを基にＧＷ１０がバスオフ状態又は通常状態のどちらであるかを判定し、その判定結果を示す信号を新たに生成し、新たに生成した信号を出力しても良い。

切替回路１２４は、判定回路１２３の出力を基に、ＣＡＮバス２０Ａの負荷を監視する監視回路を、監視回路１２１又は監視回路１２２のいずれかに切り替える回路である。切替回路１２４は、セレクタ１２４１を備えている。セレクタ１２４１は、判定回路１２３の出力が“１”であれば、監視回路１２２の出力を選択して出力し、判定回路１２３の出力が“０”であれば、監視回路１２１の出力を選択して出力する。ここで、判定回路１２３の出力は、“１”がバスオフ状態を示し、“０”が通常状態を示す。また、監視回路１２１及び監視回路１２２の出力は共に、“１”がＣＡＮバス２０Ａをアイドル状態と判断していることを示す。そのため、切替回路１２４は、ＧＷ１０がバスオフ状態のときには、監視回路１２２がＣＡＮバス２０Ａをアイドル状態と判断している場合に、“１”を出力し、ＧＷ１０が通常状態のときには、監視回路１２１がＣＡＮバス２０Ａをアイドル状態と判断している場合に、“１”を出力することになる。

バス負荷カウンタ１２５は、ＣＡＮ用クロックに同期して、切替回路１２４のセレクタ１２４１から“１”が出力されている時間をカウントする。バス負荷カウンタ１２５は、第１バス負荷カウンタの一例である。そのため、バス負荷カウンタ１２５は、ＧＷ１０がバスオフ状態のときには、監視回路１２２がＣＡＮバス２０Ａをアイドル状態と判断している時間をカウントし、ＧＷ１０が通常状態のときには、監視回路１２１がＣＡＮバス２０Ａをアイドル状態と判断している時間をカウントすることになる。

＜実施の形態１に係る監視回路１２２の構成＞
続いて、図１０を参照して、本実施の形態１に係る監視回路１２２の構成例について説明する。図１０に示されるように、監視回路１２２は、プリスケーラ１２２１と、ノミナル設定回路１２２２と、フリーカウンタ１２２３と、コンペア回路１２２４と、ＮＯＴ回路１２２５，１２２６と、を備えている。

プリスケーラ１２２１は、ＣＡＮ ＩＰ１１Ａが備えるビットレート設定レジスタ（不図示）に格納されたＢＲＰ（Baud Rate Prescaler）値に“１”を加算した値で、ＣＡＮ用クロックを分周することで、ＴＱ（Time Quanta）を生成する。プリスケーラ１２２１は、生成したＴＱをノミナル設定回路１２２２及びフリーカウンタ１２２３に出力する。

ノミナル設定回路１２２２は、ＣＡＮ ＩＰ１１Ａが備えるビットレート設定レジスタ（不図示）に格納されたＴＳＥＧ（Time Segment）１及びＴＳＥＧ２を基に、１ビットのＴＱ数に１１を乗算して、１１ビットのノミナル値を設定する。ノミナル設定回路１２２２は、１１ビットのノミナル値をコンペア回路１２２４に出力する。

フリーカウンタ１２２３は、プリスケーラ１２２１から出力され、ｃｌｋ端子に入力されたＴＱが“１”になる度にカウント値をカウントアップし、そのカウント値をｃｎｔ端子からコンペア回路１２２４に出力する。

コンペア回路１２２４は、フリーカウンタ１２２３のｃｎｔ端子から出力され、Ｄａｔａ＿ａ端子から入力されたカウント値と、ノミナル設定回路１２２２から出力され、Ｄａｔａ＿ｂ端子から入力された１１ビットのノミナル値と、を比較する。コンペア回路１２２４は、Ｄａｔａ＿ａ端子から入力されたカウント値が、Ｄａｔａ＿ｂ端子から入力された１１ビットのノミナル値以上になれば、“１”を出力する。コンペア回路１２２４の出力が監視回路１２２の出力となる。

ＮＯＴ回路１２２５は、ＧＷ１０がＣＡＮバス２０Ａから受信した受信信号Ｒｘを反転する。そのため、ＮＯＴ回路１２２５の出力は、受信信号Ｒｘの立下りエッジを検出すると、“１”になる。ＮＯＴ回路１２２５は、反転した信号をフリーカウンタ１２２３に出力する。

ＮＯＴ回路１２２６は、コンペア回路１２２４の出力を反転する。そのため、ＮＯＴ回路１２２６の出力は、フリーカウンタ１２２３でカウントされたカウント値が１１ビットのノミナル値以上になると、“０”になる。ＮＯＴ回路１２２６は、反転した信号をフリーカウンタ１２２３に出力する。

フリーカウンタ１２２３は、ＮＯＴ回路１２２５から出力され、ｃｌｒ端子から入力された信号が“１”になったとき、すなわち、受信信号Ｒｘの立下りエッジを検出したときに、カウント値をクリアする。

また、フリーカウンタ１２２３は、ＮＯＴ回路１２２６から出力され、ｅｎ端子から入力された信号が“０”になったとき、すなわち、フリーカウンタ１２２３でカウントされたカウント値が１１ビットのノミナル値以上になったときに、カウント動作を停止する。

このように、監視回路１２２は、ＧＷ１０がＣＡＮバス２０Ａから受信した受信信号Ｒｘにて１１ビットのレセシブビットを検出した場合に、“１”を出力し、以降、受信信号Ｒｘの立下りエッジを検出するまで、出力“１”を維持する。このようにして、監視回路１２２は、受信信号Ｒｘにて１１ビット以上のレセシブビットを検出した場合に、“１”を出力している。

＜実施の形態１に係るバス負荷監視部１２Ａによるカウント動作＞
続いて、図１１を参照して、本実施の形態１に係るバス負荷監視部１２Ａによるカウント動作の一例について説明する。図１１の例では、時刻ｔ２から時刻ｔ４までの時間は、送信中ステータスは送信中であることを示す“１”になっている。ただし、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの時間は、バスオフステータスはバスオフ状態であることを示す“１”になっている。また、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの時間は、受信中ステータスは受信中であることを示す“１”になっている。

そのため、バス負荷監視部１２Ａでは、ＧＷ１０がバスオフ状態である時刻ｔ３から時刻ｔ４までの時間は、監視回路１２２がＣＡＮバス２０Ａの負荷を監視する。一方、ＧＷ１０が通常状態である、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの時間、時刻ｔ４から時刻ｔ７までの時間は、監視回路１２１がＣＡＮバス２０Ａの負荷を監視する。

まず、ＧＷ１０が通常状態である場合のカウント動作について説明する。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの時間、時刻ｔ６から時刻ｔ７までの時間は、送信中ステータスは送信中である“１”を示しておらず、かつ、受信中ステータスも受信中である“１”を示していない。そのため、監視回路１２１は、これらの時間をＣＡＮバス２０Ａがアイドル状態と判断し、バス負荷カウンタ１２５は、これらの時間をカウントする。

続いて、図１２を参照して、ＧＷ１０がバスオフ状態である場合のカウント動作について説明する。図１２は、図１１において、ＧＷ１０がバスオフ状態である時刻ｔ３から時刻ｔ４までの時間のカウント動作を詳細に示したものである。

ＧＷ１０は、バスオフ状態にある間は、ＣＡＮバス２０Ａの通信に参加できないが、その間、ＣＡＮバス２０Ａに接続されているＥＣＵ３０Ａは、ＣＡＮバス２０Ａに信号を送信することが可能である。そのため、ＧＷ１０は、バスオフ状態にある間も、ＥＣＵ３０ＡがＣＡＮバス２０Ａに送信した信号を、受信信号Ｒｘとして受信することは可能である。

そこで、監視回路１２２は、バスオフ状態にある間は、受信信号Ｒｘを用いて、ＣＡＮバス２０Ａの負荷を監視する。具体的には、ＣＡＮでは、ＣＡＮバスにレセシブビットが１１ビット連続した後、アイドル状態であることが規格で定められている。そのため、受信信号Ｒｘにて１１ビットのレセシブビットを検出した後、ＣＡＮバス２０Ａがアイドル状態となる。そこで、監視回路１２２は、受信信号Ｒｘにて１１ビットのレセシブビットを検出した場合、以降、受信信号Ｒｘの立下りエッジを検出するまでの時間を、ＣＡＮバス２０Ａがアイドル状態と判断し、バス負荷カウンタ１２５は、その時間をカウントする。

図１２の例は、監視回路１２２は、時刻ｔ３１において、受信信号Ｒｘにて１１ビットのレセシブビットを検出し、時刻ｔ３２において、受信信号Ｒｘの立下りエッジを検出した例である。そのため、監視回路１２２は、時刻ｔ３１から時刻ｔ３２までの時間を、ＣＡＮバス２０Ａがアイドル状態と判断し、バス負荷カウンタ１２５は、時刻ｔ３１から時刻ｔ３２までの時間をカウントする。同様に、監視回路１２２は、時刻ｔ３３から時刻ｔ３４までの時間を、ＣＡＮバス２０Ａがアイドル状態と判断し、バス負荷カウンタ１２５は、時刻ｔ３３から時刻ｔ３４までの時間をカウントする。

バス負荷カウンタ１２５でカウントした時間を用いると、全計測時間（Tall。図１１では、時刻ｔ１から時刻ｔ７までの時間）に対する、ＣＡＮバス２０ＡがＧＷ１０との間で信号を送信中又は受信中の状態である時間の割合を示すバス負荷（Tbus）は、以下の計算式で計算することができる。
バス負荷（Tbus）＝（全計測時間（Tall）−バス負荷カウンタ（Tidle））／全計測時間（Tall）

このように、本実施の形態１に係るバス負荷カウンタ１２５は、ＣＡＮバス２０Ａがアイドル状態である時間をカウントしているため、ＣＡＮバス２０ＡがＧＷ１０との間で信号を送信中又は受信中の状態である時間をカウントする比較例に係るバス負荷カウンタ９０１とは計算式が異なっている。

＜実施の形態１に係るＧＷ１０の処理フロー＞
続いて、図１３を参照して、本実施の形態１に係るＧＷ１０の処理フローの例について説明する。なお、図１３は、ＣＡＮバス２０Ａの負荷の監視結果を基に行う処理の処理フローを示している。

図１３に示されるように、制御部１３は、一定の計測時間（Tall）が経過したか否かを判断する（ステップＳ１０１）。計測時間（Tall）が経過していない場合（ステップＳ１０１のＮｏ）、ステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１０１において、計測時間（Tall）が経過している場合（ステップＳ１０１のＹｅｓ）、制御部１３は、その時点でバス負荷カウンタ１２５がカウントしている時間をTidleに設定し（ステップＳ１０２）、続いて、バス負荷カウンタ１２５がカウントしている時間をクリアする（ステップＳ１０３）。

続いて、制御部１３は、以下のようにして、全計測時間（Tall）に対する、ＣＡＮバス２０ＡがＧＷ１０との間で信号を送信中又は受信中の状態である時間の割合を示すバス負荷（Tbus）を計算する（ステップＳ１０４）。
バス負荷（Tbus）＝（全計測時間（Tall）−バス負荷カウンタ（Tidle））／全計測時間（Tall）

続いて、制御部１３は、バス負荷（Tbus）が所定範囲の上限値以上又は下限値以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０５）。バス負荷（Tbus）が上限値以上でもなく、かつ、下限値以下でもない場合（ステップＳ１０５のＮｏ）、ステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１０５において、バス負荷（Tbus）が上限値以上又は下限値以下である場合（ステップＳ１０５のＹｅｓ）、制御部１３は、ＣＡＮバス２０Ａの負荷が異常に増加又は減少していると判断し、所定のバス負荷異常処理を行う（ステップＳ１０６）。バス負荷異常処理の終了後は、ステップＳ１０１に戻る。制御部１３が行うバス負荷異常処理は、例えば、ＣＡＮバス２０Ａに接続されたＥＣＵ３０Ａにおける信号の送信量を制御して、ＣＡＮバス２０Ａの負荷を調整する処理やＧＷ１０とＥＣＵ３０Ａを診断する処理等である。

なお、本実施の形態１において、ＧＷ１０がＣＡＮバス２０Ｂの負荷の監視結果を基に行う処理の処理フローも、図１３に示したものと同様である。

＜本実施の形態１の効果＞
上述したように本実施の形態１によれば、ＧＷ１０のバス負荷監視部１２Ａは、ＧＷ１０が通常状態又はバスオフ状態のどちらであるかを判定する判定回路１２３と、ＧＷ１０が通常状態にあるときに、ＣＡＮバス２０Ａの負荷を監視する監視回路１２１と、ＧＷ１０がバスオフ状態にあるときに、ＣＡＮバス２０Ａの負荷を監視する監視回路１２２と、判定回路１２３の判定結果を基に、ＣＡＮバス２０Ａの負荷を監視する監視回路を、監視回路１２１又は監視回路１２２に切り替える切替回路１２４と、を備えている。

具体的には、監視回路１２１は、ＧＷ１０が通常状態にあるとき、送信中ステータスが送信中を示しておらず、かつ、受信中ステータスが受信中を示していない場合に、ＣＡＮバス２０Ａがアイドル状態であると判断する。また、監視回路１２２は、ＧＷ１０がバスオフ状態にあるときに、ＧＷ１０がＣＡＮバス２０Ａから受信した受信信号Ｒｘにて１１ビット以上のレセシブビットを検出した場合に、ＣＡＮバス２０Ａがアイドル状態であると判断する。

そのため、ＧＷ１０は、バスオフ状態になり、監視回路１２１でＣＡＮバス２０Ａの負荷を高い精度で監視することができない場合にも、監視回路１２２でＣＡＮバス２０Ａの負荷を高い精度で監視することができる。よって、ＣＡＮバス２０Ａの負荷を高い精度で監視することができる。
また、バス負荷監視部１２Ｂも、バス負荷監視部１２Ａと構成が同様であるため、ＣＡＮバス２０Ｂの負荷を高い精度で監視することができる。

（２）実施の形態２
実施の形態１では、ＥＣＵ３０Ａは、ＣＡＮバス２０Ａの通信に参加することを前提とし、ＣＡＮ ＩＰを備えていた。そのため、ＥＣＵ３０Ａは、実施の形態１に係るバス負荷監視部１２Ａと同様のバス負荷監視部を追加で備えることで、ＣＡＮバス２０Ａの負荷を監視することが可能になる。

しかし、ＥＣＵ３０Ａは、ＣＡＮバス２０Ａの通信に参加しないが、ＣＡＮバス２０Ａの負荷の監視は行いたい場合がある。この場合、ＥＣＵ３０Ａは、ＣＡＮバス２０Ａの通信に参加しないことから、ＣＡＮ ＩＰを備えていない。そのため、ＥＣＵ３０Ａは、実施の形態１に係るバス負荷監視部１２Ａと同様のバス負荷監視部を追加で備えたとしても、ＣＡＮバス２０Ａの負荷を監視することができない。

また、ＥＣＵ３０Ｂも、ＣＡＮ ＩＰを備えていない場合、実施の形態１に係るバス負荷監視部１２Ｂと同様のバス負荷監視部を追加で備えたとしても、ＣＡＮバス２０Ｂの負荷を監視することができない。

本実施の形態２は、ＣＡＮ ＩＰを備えていないＥＣＵ３０Ａが、ＣＡＮバス２０Ａの負荷を監視したり、ＣＡＮ ＩＰを備えていないＥＣＵ３０Ｂが、ＣＡＮバス２０Ｂを監視したりすることを可能とするものである。

そのため、本実施の形態２は、実施の形態１と比較して、ＥＣＵ３０Ａ，３０Ｂの構成が異なり、通信システムの全体構成やＧＷ１０の構成は同様である。そのため、以下では、通信システム及びＧＷ１０の構成の説明を省略する。

＜本実施の形態２に係るＥＣＵ３０Ａ，３０Ｂ＞
以下、本実施の形態２に係るＥＣＵ３０Ａ，３０Ｂについて説明する。本実施の形態２では、ＥＣＵ３０Ａとして、ＣＡＮ ＩＰを備え、ＣＡＮバス２０Ａの通信に参加するＥＣＵ３０Ａと、ＣＡＮ ＩＰを備えず、ＣＡＮバス２０Ａの負荷の監視のみを行うＥＣＵ３０Ａと、が混在しているものとする。また、ＥＣＵ３０Ｂとして、ＣＡＮ ＩＰを備え、ＣＡＮバス２０Ｂの通信に参加するＥＣＵ３０Ｂと、ＣＡＮ ＩＰを備えず、ＣＡＮバス２０Ｂの負荷の監視のみを行うＥＣＵ３０Ｂと、が混在しているものとする。

以下では、ＣＡＮ ＩＰを備えず、ＣＡＮバス２０Ａの負荷の監視のみを行うＥＣＵ３０Ａと、ＣＡＮ ＩＰを備えず、ＣＡＮバス２０Ｂの負荷の監視のみを行うＥＣＵ３０Ｂと、について、その構成を説明する。

ただし、そのようなＥＣＵ３０Ａ，３０Ｂは、監視対象のＣＡＮバスが異なるものの、構成は同様である。そのため、以下では、ＥＣＵ３０Ａの構成を例に挙げて説明し、ＥＣＵ３０Ｂの構成の説明は省略する。

＜本実施の形態２に係るＥＣＵ３０Ａの構成＞
図１４を参照して、本実施の形態２に係るＥＣＵ３０Ａの構成例について説明する。図１４に示されるＥＣＵ３０Ａは、ＣＡＮ ＩＰを備えず、ＣＡＮバス２０Ｂの負荷の監視のみを行うＥＣＵであり、バス負荷監視部３１と、制御部３２と、を備えている。図１４に示されるＥＣＵ３０Ａは、第２バス負荷監視装置の一例である。

バス負荷監視部３１は、ＣＡＮバス２０Ａの負荷を監視するモジュールである。ＥＣＵ３０Ａは、ＣＡＮ ＩＰを備えていないため、ＣＡＮバス２０Ａの通信に参加することはできないが、ＣＡＮバス２０Ａに接続されている他のＥＣＵ３０ＡやＧＷ１０がＣＡＮバス２０Ａに送信した信号を、受信信号Ｒｘとして受信することは可能である。そこで、バス負荷監視部３１は、受信信号Ｒｘを用いて、ＣＡＮバス２０Ａの負荷を監視する。なお、バス負荷監視部３１は、ＣＡＮバス２０Ａから、信号＃１により受信信号Ｒｘを取得し、信号＃２によりＣＡＮ用クロックを取得するものとする。
制御部３２は、バス負荷監視部３１の制御を行うモジュールである。

＜本実施の形態２に係るバス負荷監視部３１の構成＞
続いて、図１５を参照して、本実施の形態２に係るバス負荷監視部３１の構成例について説明する。図１５に示されるように、本実施の形態２に係るバス負荷監視部３１は、プリスケーラ３１１と、ノミナル設定回路３１２と、フリーカウンタ３１３と、コンペア回路３１４と、ＮＯＴ回路３１５，３１６と、ビットレート設定レジスタ３１７と、バス負荷カウンタ３１８と、を備えている。このうち、プリスケーラ３１１、ノミナル設定回路３１２、フリーカウンタ３１３、コンペア回路３１４、及びＮＯＴ回路３１５，３１６で監視回路３１９を構成している。監視回路３１９は、第３監視回路の一例である。バス負荷カウンタ３１８は、第２バス負荷カウンタの一例である。

監視回路３１９は、実施の形態１に係る監視回路１２２と同様である。すなわち、プリスケーラ３１１、ノミナル設定回路３１２、フリーカウンタ３１３、コンペア回路３１４、及びＮＯＴ回路３１５，３１６は、実施の形態１にプリスケーラ１２２１、ノミナル設定回路１２２２、フリーカウンタ１２２３、コンペア回路１２２４、及びＮＯＴ回路１２２５，１２２６と、それぞれ、同様である。

ビットレート設定レジスタ３１７は、実施の形態１ではＣＡＮ ＩＰが備えていたものと同様である。本実施の形態２では、ＥＣＵ３０Ａは、ＣＡＮ ＩＰを備えていないため、バス負荷監視部３１がビットレート設定レジスタ３１７を備えている。

そのため、監視回路３１９（コンペア回路３１４）の出力は、実施の形態１に係る監視回路１２２（コンペア回路１２２４）の出力と同様である。すなわち、監視回路３１９の出力は、ＥＣＵ３０ＡがＣＡＮバス２０Ａから受信した受信信号Ｒｘにて１１ビット以上のレセシブビットを検出した場合に、“１”となる。

バス負荷カウンタ３１８は、ＣＡＮ用クロックに同期して、監視回路３１９から“１”が出力されている時間をカウントする。すなわち、バス負荷カウンタ３１８は、受信信号Ｒｘにて１１ビット以上のレセシブビットが検出されている時間を、ＣＡＮバス２０Ａをアイドル状態と判断し、カウントすることになる。

制御部３２は、バス負荷カウンタ３１８がカウントしている時間をTidleに設定することで、実施の形態１に係る制御部１３と同様に、全計測時間に対する、ＣＡＮバス２０Ａが自身のＥＣＵ３０Ａとの間で信号を送信中又は受信中の状態である時間の割合を示すバス負荷（Tbus）を計算することができる。

また、制御部３２は、実施の形態１に係る制御部１３と同様に、バス負荷（Tbus）が上限値以上又は下限値以下である場合に、所定のバス負荷異常処理を行うことができる。なお、制御部３２が行うバス負荷異常処理は、例えば、ＣＡＮバス２０Ａの負荷が異常であることを外部に通知する処理等である。

＜本実施の形態２の効果＞
上述したように本実施の形態２によれば、ＥＣＵ３０Ａのバス負荷監視部３１は、ＥＣＵ３０ＡがＣＡＮバス２０Ａから受信した受信信号Ｒｘにて１１ビット以上のレセシブビットを検出した場合に、ＣＡＮバス２０Ａがアイドル状態であると判断する。

そのため、ＥＣＵ３０Ａは、ＣＡＮ ＩＰを備えていなくても、ＣＡＮバス２０Ａの負荷を高い精度で監視することができる。
また、ＥＣＵ３０Ｂも、ＥＣＵ３０Ａと構成が同様であるため、ＣＡＮバス２０Ｂの負荷を高い精度で監視することができる。
その他の効果は、実施の形態１と同様である。

（３）実施の形態３
本実施の形態３は、ＧＷ１０が、監視したＣＡＮバス２０Ａ又は２０Ｂの負荷が異常に増加又は減少している場合に、その原因となった故障部位を特定することを可能とするものである。

そのため、本実施の形態３は、実施の形態１，２と比較して、ＧＷ１０の構成が異なり、通信システムの全体構成やＥＣＵ３０Ａ，３０Ｂの構成は同様である。そのため、以下では、通信システム及びＥＣＵ３０Ａ，３０Ｂの構成の説明を省略する。

また、本実施の形態３は、実施の形態１，２と比較して、ＧＷ１０の構成のうちバス負荷監視部１２Ａ，１２Ｂの構成のみが異なる。そのため、以下では、バス負荷監視部１２Ａ，１２Ｂの構成についてのみ説明する。また、バス負荷監視部１２Ａ，１２Ｂは、監視対象のＣＡＮバスが異なるものの、構成は同様である。そのため、以下では、バス負荷監視部１２Ａの構成を例に挙げて説明し、バス負荷監視部１２Ｂの構成の説明は省略する。

＜実施の形態３に係るバス負荷監視部１２Ａの構成＞
図１６を参照して、本実施の形態３に係るバス負荷監視部１２Ａの構成例について説明する。図１６に示されるように、バス負荷監視部１２Ａは、図９に示される実施の形態１に係る構成と比較して、セレクタ１２６及び送信負荷カウンタ１２７を追加で備えており、その他の構成は同様である。また、監視回路１２２の内部構成も、図１０に示される構成と同様である。

セレクタ１２６は、判定回路１２３の出力が“１”であれば、“０”を選択して出力し、判定回路１２３の出力が“０”であれば、送信中ステータスを選択して出力する。ここで、判定回路１２３の出力は、“１”がバスオフ状態を示し、“０”が通常状態を示す。また、送信中ステータスは、“１”が送信中を示す。そのため、セレクタ１２６は、ＧＷ１０が通常状態であるときに、送信中ステータスが送信中を示している場合に、“１”を出力することになる。

送信負荷カウンタ１２７は、ＣＡＮ用クロックに同期して、セレクタ１２６から“１”が出力されている時間をカウントする。すなわち、送信負荷カウンタ１２７は、ＧＷ１０が通常状態であるときに、送信中ステータスが送信中を示している時間をカウントすることになる。

＜実施の形態３に係るＧＷ１０の処理フロー＞
続いて、図１７を参照して、本実施の形態３に係るＧＷ１０の処理フローの例について説明する。なお、図１７は、ＣＡＮバス２０Ａの負荷の監視結果を基に行う処理の処理フローを示している。また、図１７では、ＣＡＮバス２０Ａ及びＣＡＮバス２０Ｂを、それぞれ、バスＡ及びバスＢと表記している。

図１７に示されるように、制御部１３は、一定の計測時間（Tall）が経過したか否かを判断する（ステップＳ２０１）。計測時間（Tall）が経過していない場合（ステップＳ２０１のＮｏ）、ステップＳ２０１に戻る。

ステップＳ２０１において、計測時間（Tall）が経過している場合（ステップＳ２０１のＹｅｓ）、制御部１３は、その時点でバス負荷監視部１２Ａのバス負荷カウンタ１２５がカウントしている時間をTidleAに設定し、その時点でバス負荷監視部１２Ｂのバス負荷カウンタ１２５がカウントしている時間をTidleBに設定する。また、制御部１３は、その時点でバス負荷監視部１２Ａの送信負荷カウンタ１２７がカウントしている時間をTtxAに設定し、その時点でバス負荷監視部１２Ｂの送信負荷カウンタ１２７がカウントしている時間をTtxBに設定する（ステップＳ２０２）。

続いて、制御部１３は、バス負荷監視部１２Ａ，１２Ｂの双方のバス負荷カウンタ１２５がカウントしている時間をクリアすると共に、バス負荷監視部１２Ａ，１２Ｂの双方の送信負荷カウンタ１２７がカウントしている時間をクリアする（ステップＳ２０３）。

続いて、制御部１３は、以下の計算を行う（ステップＳ２０４）。
まず、制御部１３は、以下のようにして、全計測時間（Tall）に対する、ＣＡＮバス２０ＡがＧＷ１０との間で信号を送信中又は受信中の状態である時間の割合を示す総負荷（TbusA）を計算する。また、制御部１３は、全計測時間（Tall）に対する、ＣＡＮバス２０ＢがＧＷ１０との間で信号を送信中又は受信中の状態である時間の割合を示す総負荷（TbusB）を計算する。
ＣＡＮバス２０Ａの総負荷（TbusA）＝（全計測時間（Tall）−バス負荷カウンタ（TidleA））／全計測時間（Tall）
ＣＡＮバス２０Ｂの総負荷（TbusB）＝（全計測時間（Tall）−バス負荷カウンタ（TidleB））／全計測時間（Tall）

続いて、制御部１３は、以下のようにして、全計測時間（Tall）に対する、ＧＷ１０がＣＡＮバス２０Ａに信号を送信中の状態である時間の割合を示す送信負荷（TtrmA）を計算する。また、制御部１３は、全計測時間（Tall）に対する、ＧＷ１０がＣＡＮバス２０Ｂに信号を送信中の状態である時間の割合を示す送信負荷（TtrmB）を計算する。
ＣＡＮバス２０Ａの送信負荷（TtrmA）＝送信負荷カウンタ（TtxA）／全計測時間（Tall）
ＣＡＮバス２０Ｂの送信負荷（TtrmB）＝送信負荷カウンタ（TtxB）／全計測時間（Tall）

続いて、制御部１３は、以下のようにして、全計測時間（Tall）に対する、ＧＷ１０がＣＡＮバス２０Ａから信号を受信中の状態である時間の割合を示す受信負荷（TrcvA）を計算する。また、制御部１３は、全計測時間（Tall）に対する、ＧＷ１０がＣＡＮバス２０Ｂから信号を受信中の状態である時間の割合を示す受信負荷（TrcvB）を計算する。
ＣＡＮバス２０Ａの受信負荷（TrcvA）＝ＣＡＮバス２０Ａの総負荷（TbusA）−ＣＡＮバス２０Ａの送信負荷（TtrmA）
ＣＡＮバス２０Ｂの受信負荷（TrcvB）＝ＣＡＮバス２０Ｂの総負荷（TbusB）−ＣＡＮバス２０Ｂの送信負荷（TtrmB）

続いて、制御部１３は、ＣＡＮバス２０Ａの総負荷（TbusA）が第１所定範囲の上限値以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０５）。

ステップＳ２０５において、ＣＡＮバス２０Ａの総負荷（TbusA）が上限値以上である場合（ステップＳ２０５のＹｅｓ）、制御部１３は、ＣＡＮバス２０Ａの負荷が異常に増加していると判断し、続いて、ＣＡＮバス２０Ａの送信負荷（TtrmA）が第２所定範囲（第１所定範囲よりも低い範囲）の上限値以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０６）。ＣＡＮバス２０Ａの送信負荷（TtrmA）が上限値以上でない場合（ステップＳ２０６のＮｏ）、制御部１３は、ＧＷ１０がＣＡＮバス２０Ａから受信した信号の受信量が過大であると判断する（ステップＳ２０７）。

ステップＳ２０６において、ＣＡＮバス２０Ａの送信負荷（TtrmA）が上限値以上である場合（ステップＳ２０６のＹｅｓ）、続いて、制御部１３は、ＣＡＮバス２０Ｂの受信負荷（TrcvB）が第３所定範囲（ＣＡＮバス２０Ｂの総負荷（TbusB）に係る第４所定範囲（第１所定範囲に相当）よりも低い範囲）の上限値以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０８）。ＣＡＮバス２０Ｂの受信負荷（TrcvB）が上限値以上でない場合（ステップＳ２０８のＮｏ）、制御部１３は、ＧＷ１０におけるＣＡＮバス２０Ａへの信号の送信機能が異常であると判断する（ステップＳ２０９）。ＣＡＮバス２０Ｂの受信負荷（TrcvB）が上限値以上である場合（ステップＳ２０８のＹｅｓ）、制御部１３は、ＧＷ１０がＣＡＮバス２０Ｂから受信した信号の受信量が過大であると判断する（ステップＳ２１０）。

ステップＳ２０５において、ＣＡＮバス２０Ａの総負荷（TbusA）が上限値以上でない場合（ステップＳ２０５のＮｏ）、続いて、制御部１３は、ＣＡＮバス２０Ａの総負荷（TbusA）が第１所定範囲の下限値以下であるか否かを判断する（ステップＳ２１１）。ＣＡＮバス２０Ａの総負荷（TbusA）が下限値以下でない場合（ステップＳ２１１のＮｏ）、ステップＳ２０１に戻る。

ステップＳ２１１において、ＣＡＮバス２０Ａの総負荷（TbusA）が下限値以下である場合（ステップＳ２１１のＹｅｓ）、制御部１３は、ＣＡＮバス２０Ａの負荷が異常に減少していると判断し、続いて、ＣＡＮバス２０Ａの送信負荷（TtrmA）が第２所定範囲の下限値以下であるか否かを判断する（ステップＳ２１２）。ＣＡＮバス２０Ａの送信負荷（TtrmA）が下限値以下でない場合（ステップＳ２１２のＮｏ）、制御部１３は、ＧＷ１０がＣＡＮバス２０Ａから受信した信号の受信量が過小であると判断する（ステップＳ２１３）。

ステップＳ２１２において、ＣＡＮバス２０Ａの送信負荷（TtrmA）が下限値以下である場合（ステップＳ２１２のＹｅｓ）、続いて、制御部１３は、ＣＡＮバス２０Ｂの受信負荷（TrcvB）が第３所定範囲の下限値以下であるか否かを判断する（ステップＳ２１４）。ＣＡＮバス２０Ｂの受信負荷（TrcvB）が下限値以下でない場合（ステップＳ２１４のＮｏ）、制御部１３は、ＧＷ１０におけるＣＡＮバス２０Ａへの信号の送信機能が異常であると判断する（ステップＳ２１５）。ＣＡＮバス２０Ｂの受信負荷（TrcvB）が下限値以下である場合（ステップＳ２１４のＹｅｓ）、制御部１３は、ＧＷ１０がＣＡＮバス２０Ｂから受信した信号の受信量が過小であると判断する（ステップＳ２１６）。

このように、制御部１３は、ＣＡＮバス２０Ａの総負荷（TbusA）を基に、ＣＡＮバス２０Ａの負荷が異常か（負荷が異常に増加又は減少しているか）否かを判断する。そして、ＣＡＮバス２０Ａの負荷が異常であると判断した場合、制御部１３は、ＣＡＮバス２０Ａの送信負荷（TtrmA）を基に、ＧＷ１０がＣＡＮバス２０Ａから受信した信号の受信量が異常か（受信量が過大又は過小か）否かを判断する。そして、ＧＷ１０がＣＡＮバス２０Ａから受信した信号の受信量が異常でないと判断した場合、制御部１３は、ＣＡＮバス２０Ｂの受信負荷（TrcvB）を基に、ＧＷ１０がＣＡＮバス２０Ｂから受信した信号の受信量が異常か（受信量が過大又は過小か）否かを判断する。そして、ＧＷ１０がＣＡＮバス２０Ｂから受信した信号の受信量が異常でないと判断した場合、制御部１３は、ＧＷ１０におけるＣＡＮバス２０Ａへの信号の送信機能が異常であると判断する。

なお、図１７において、第２所定範囲と第３所定範囲とは、同じ範囲としても良いし、異なる範囲としても良い。また、異なる範囲とする場合、第２所定範囲を第３所定範囲よりも高い範囲としても良いし、第３所定範囲を第２所定範囲よりも高い範囲としても良い。

また、ステップＳ２０４では、ＣＡＮバス２０Ａ，２０Ｂの総負荷、送信負荷、受信負荷を事前に計算しているが、これには限られない。例えば、ステップＳ２０４では、ＣＡＮバス２０Ａの総負荷のみを計算し、ステップＳ２０６，Ｓ２１２に進んだ時点で、ＣＡＮバス２０Ａの送信負荷を計算し、ステップＳ２０８，Ｓ２１４に進んだ時点で、ＣＡＮバス２０Ｂの受信負荷を計算しても良い。

なお、本実施の形態３において、ＧＷ１０がＣＡＮバス２０Ｂの負荷の監視結果を基に行う処理の処理フローも、図１３に示したものと同様である。

＜本実施の形態３の効果＞
上述したように本実施の形態３によれば、ＧＷ１０のバス負荷監視部１２Ａは、ＧＷ１０が通常状態であるときに、送信中ステータスが送信中を示している時間をカウントする送信負荷カウンタ１２７を追加で備えている。バス負荷監視部１２Ｂも、バス負荷監視部１２Ａと構成が同様である。

そのため、ＧＷ１０は、ＣＡＮバス２０Ａ，２０Ｂの総負荷、送信負荷、受信負荷を計算することができる。これにより、ＧＷ１０は、ＣＡＮバス２０Ａの総負荷を基に、ＣＡＮバス２０Ａの負荷が異常であると判断した場合、ＣＡＮバス２０Ａの送信負荷を基に、ＧＷ１０がＣＡＮバス２０Ａから受信した信号の受信量が異常か否かを判断することができる。また、ＧＷ１０は、ＣＡＮバス２０Ａから受信した信号の受信量が異常でないと判断した場合、ＣＡＮバス２０Ｂの受信負荷を基に、ＧＷ１０がＣＡＮバス２０Ｂから受信した信号の受信量が異常であるか否かを判断することができる。また、ＧＷ１０は、ＣＡＮバス２０Ｂから受信した信号の受信量が異常でないと判断した場合、ＧＷ１０におけるＣＡＮバス２０Ａへの信号の送信機能が異常であると判断することができる。このようにして、ＧＷ１０は、ＣＡＮバス２０Ａの負荷が異常である場合、その原因となった故障部位を特定することができる。

また、ＣＡＮバス２０Ｂの負荷が異常である場合にも、上記と同様の方法で、その原因となった故障部位を特定することができる。
その他の効果は、実施の形態１と同様である。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。例えば、上記の実施の形態１，２，３は、一部又は全部を相互に組み合わせて用いても良い。

また、上記の実施の形態１，２，３では、ＧＷ及びＥＣＵは、１１ビット以上のレセシブビットを検出した場合に、ＣＡＮバスがアイドル状態であると判断したが、これには限定されない。ＧＷ及びＥＣＵは、所定ビット長（１１ビットには限定されない）以上のレセシブビットを検出した場合に、ＣＡＮバスがアイドル状態であると判断して構わない。

また、上記の実施の形態３では、ＧＷは、通常状態のときに、送信中ステータスが送信中を示す時間をカウントする送信負荷カウンタを設け、バス負荷カウンタ及び送信負荷カウンタでそれぞれカウントした時間を基に、送信負荷、受信負荷を計算していたが、これには限定されない。例えば、送信負荷カウンタの代わりに、通常状態のときに、受信中ステータスが受信中を示す時間をカウントし、バスオフ状態のときに、第２監視回路（監視回路１２２）がＣＡＮバスをアイドル状態でないと判断している時間をカウントする受信負荷カウンタを設け、バス負荷カウンタ及び受信負荷カウンタでそれぞれカウントした時間を基に、送信負荷、受信負荷を計算しても良い。

また、上記の実施の形態１，２，３では、ＧＷ及びＥＣＵの機能ブロックをハードウェア的に実現していたが、ＧＷ及びＥＣＵの機能ブロックの全部又は一部を、メモリから読み出されたプログラム等によってソフトウェア的に実現しても良い。その場合、ＧＷ及びＥＣＵは、演算処理や制御処理等を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサ、プロセッサにより読み出されて実行されるプログラムや各種のデータを記憶するメモリ等を含むコンピュータで構成することができる。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによって色々な形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。

また、上記のプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えば、フレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば、光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（compact disc read only memory）、ＣＤ−Ｒ（compact disc recordable）、ＣＤ−Ｒ／Ｗ（compact disc rewritable）、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

また、上記の実施の形態１，２，３では、各実施の形態をＣＡＮバスに適用した場合の例について説明したが、これには限定されない。各実施の形態は、ＣＡＮバスに代表される、以下の機能を備えるバスに適用可能である。
（Ａ）バスに接続されたノードの通信状態として、バスオフ状態が定義されている。
バスオフ状態とは、バスから切り離されて、バスの通信に参加できない状態である。ＣＡＮ ＩＰは、送信及び受信のエラー数をそれぞれカウントするエラーカウンタを有しており、エラーカウント数が所定数（ＣＡＮバスの場合は２５６）以上となった場合にバスオフ状態となる。
（Ｂ）バスに接続されたノードの通信状態として、バスオフ状態以外に、以下の状態が定義されている。
・エラーアクティブ状態：バスに正常に接続されている状態。送信及び受信のエラーカウント数が０〜１２７（ＣＡＮバスの場合）の状態。
・エラーパッシブ状態：バスに正常に接続されているが、送信又は受信のエラーカウント数が１２８〜２５５（ＣＡＮバスの場合）で、エラーが発生しやすい状態。他のＣＡＮ ＩＰの通信を妨げないように、積極的なエラー通知ができない状態。
（Ｃ）バスの通信状態としてアイドル状態が定義されている。
アイドル状態とは、信号が送受信されていない状態である。
（Ｄ）バス上で論理値１のレセシブビット及び論理値０のドミナントビットが送受信される。

１０ ＧＷ
１１Ａ，１１Ｂ ＣＡＮ ＩＰ
１２Ａ，１２Ｂ バス負荷監視部
１２１ 監視回路
１２１１ ＮＯＲ回路
１２２ 監視回路
１２２１ プリスケーラ
１２２２ ノミナル設定回路
１２２３ フリーカウンタ
１２２４ コンペア回路
１２２５，１２２６ ＮＯＴ回路
１２３ 判定回路
１２４ 切替回路
１２４１ セレクタ
１２５ バス負荷カウンタ
１２６ セレクタ
１２７ 送信負荷カウンタ
１３ 制御部
２０Ａ，２０Ｂ ＣＡＮバス
３０Ａ−１〜３０Ａ−５，３０Ｂ−１〜３０Ｂ−５ ＥＣＵ
３１ バス負荷監視部
３１１ プリスケーラ
３１２ ノミナル設定回路
３１３ フリーカウンタ
３１４ コンペア回路
３１５，３１６ ＮＯＴ回路
３１７ ビットレート設定レジスタ
３１８ バス負荷カウンタ
３１９ 監視回路
３２ 制御部

Claims (20)

1. 通信状態として少なくともバスオフ状態が定義されたバスに接続された第１バス負荷監視装置を備え、
   前記第１バス負荷監視装置は、
   前記第１バス負荷監視装置が前記バスオフ状態又は前記バスオフ状態以外の通常状態のどちらであるかを判定する判定回路と、
   前記第１バス負荷監視装置が前記通常状態にあるときに、前記バスの負荷を監視する第１監視回路と、
   前記第１バス負荷監視装置が前記バスオフ状態にあるときに、前記バスの負荷を監視する第２監視回路と、
   前記判定回路の判定結果を基に、前記バスの負荷を監視する監視回路を、前記第１監視回路又は前記第２監視回路に切り替える切替回路と、を備える
   通信システム。
2. 前記第１監視回路は、
   前記第１バス負荷監視装置が前記通常状態にあるときに、前記第１バス負荷監視装置が前記バスに信号を送信中であるか否かを示す送信中ステータスが送信中を示しておらず、かつ、前記第１バス負荷監視装置が前記バスから信号を受信中であるか否かを示す受信中ステータスが受信中を示していない場合に、前記バスをアイドル状態と判断し、
   前記第２監視回路は、
   前記第１バス負荷監視装置が前記バスオフ状態にあるときに、前記第１バス負荷監視装置が前記バスから受信した信号にて所定ビット長以上のレセシブビットを検出した場合に、前記バスをアイドル状態と判断する、
   請求項１に記載の通信システム。
3. 前記第１バス負荷監視装置は、
   前記第１バス負荷監視装置が前記通常状態にあるときには、前記第１監視回路が前記バスをアイドル状態と判断している時間をカウントし、前記第１バス負荷監視装置が前記バスオフ状態にあるときには、前記第２監視回路が前記バスをアイドル状態と判断している時間をカウントする第１バス負荷カウンタをさらに備える、
   請求項２に記載の通信システム。
4. 前記第１バス負荷監視装置は、
   前記第１バス負荷カウンタでカウントされた時間を基に、前記バスの負荷が異常であるか否かを判断し、前記バスの負荷が異常である場合に、所定の処理を行う制御部をさらに備える、
   請求項３に記載の通信システム。
5. 前記第１バス負荷監視装置は、
   前記第１バス負荷監視装置が前記通常状態にあるときに、前記送信中ステータスが送信中を示している時間をカウントする送信負荷カウンタ、
   又は、
   前記第１バス負荷監視装置が前記通常状態にあるときに、前記受信中ステータスが受信中を示している時間をカウントし、前記バスオフ状態にあるときに、前記第２監視回路が前記バスをアイドル状態でないと判断している時間をカウントする受信負荷カウンタ
   をさらに備える、請求項３に記載の通信システム。
6. 前記第１バス負荷監視装置は、
   前記第１バス負荷カウンタでカウントされた時間を基に、前記バスの負荷が異常であるか否かを判断し、前記バスの負荷が異常である場合に、前記第１バス負荷カウンタと前記送信負荷カウンタ又は前記受信負荷カウンタとでそれぞれカウントされた時間を基に、前記第１バス負荷監視装置が前記バスから受信した信号の受信量が異常であるか否かを判断する制御部をさらに備える、
   請求項５に記載の通信システム。
7. 前記第１バス負荷監視装置は、
   前記バス以外の他のバスにも接続され、
   前記バス及び前記他のバス毎に、前記判定回路、前記第１監視回路、前記第２監視回路、前記切替回路、前記第１バス負荷カウンタ、及び、前記送信負荷カウンタ又は前記受信負荷カウンタを備えており、
   前記制御部は、
   前記第１バス負荷監視装置が前記バスから受信した信号の受信量が異常でない場合、前記バス及び前記他のバス毎の前記第１バス負荷カウンタと前記送信負荷カウンタ又は前記受信負荷カウンタとでそれぞれカウントされた時間を基に、前記第１バス負荷監視装置が前記他のバスから受信した信号の受信量が異常であるか否かを判断する、
   請求項６に記載の通信システム。
8. 前記制御部は、
   前記第１バス負荷監視装置が前記他のバスから受信した信号の受信量が異常でない場合、前記第１バス負荷監視装置における前記バスへ信号を送信する機能が異常であると判断する、
   請求項７に記載の通信システム。
9. 前記バスに接続された第２バス負荷監視装置をさらに備え、
   前記第２バス負荷監視装置は、
   前記第２バス負荷監視装置が前記バスから受信した信号にて所定ビット長以上のレセシブビットを検出した場合に、前記バスをアイドル状態と判断する第３監視回路を備える、
   請求項１に記載の通信システム。
10. 前記第２バス負荷監視装置は、
    前記第３監視回路が前記バスをアイドル状態と判断している時間をカウントする第２バス負荷カウンタをさらに備える、
    請求項９に記載の通信システム。
11. 前記バスはＣＡＮバスである、
    請求項１に記載の通信システム。
12. 通信状態として少なくともバスオフ状態が定義されたバスに接続されたバス負荷監視装置であって、
    前記バス負荷監視装置が前記バスオフ状態又は前記バスオフ状態以外の通常状態のどちらであるかを判定する判定回路と、
    前記バス負荷監視装置が前記通常状態にあるときに、前記バスの負荷を監視する第１監視回路と、
    前記バス負荷監視装置が前記バスオフ状態にあるときに、前記バスの負荷を監視する第２監視回路と、
    前記判定回路の判定結果を基に、前記バスの負荷を監視する監視回路を、前記第１監視回路又は前記第２監視回路に切り替える切替回路と、を備える
    バス負荷監視装置。
13. 前記第１監視回路は、
    前記バス負荷監視装置が前記通常状態にあるときに、前記バス負荷監視装置が前記バスに信号を送信中であるか否かを示す送信中ステータスが送信中を示しておらず、かつ、前記バス負荷監視装置が前記バスから信号を受信中であるか否かを示す受信中ステータスが受信中を示していない場合に、前記バスをアイドル状態と判断し、
    前記第２監視回路は、
    前記バス負荷監視装置が前記バスオフ状態にあるときに、前記バス負荷監視装置が前記バスから受信した信号にて所定ビット長以上のレセシブビットを検出した場合に、前記バスをアイドル状態と判断する、
    請求項１２に記載のバス負荷監視装置。
14. 前記バス負荷監視装置が前記通常状態にあるときには、前記第１監視回路が前記バスをアイドル状態と判断している時間をカウントし、前記バス負荷監視装置が前記バスオフ状態にあるときには、前記第２監視回路が前記バスをアイドル状態と判断している時間をカウントするバス負荷カウンタをさらに備える、
    請求項１３に記載のバス負荷監視装置。
15. 前記バス負荷カウンタでカウントされた時間を基に、前記バスの負荷が異常であるか否かを判断し、前記バスの負荷が異常である場合に、所定の処理を行う制御部をさらに備える、
    請求項１４に記載のバス負荷監視装置。
16. 前記バス負荷監視装置が前記通常状態にあるときに、前記送信中ステータスが送信中を示している時間をカウントする送信負荷カウンタ、
    又は、
    前記バス負荷監視装置が前記通常状態にあるときに、前記受信中ステータスが受信中を示している時間をカウントし、前記バスオフ状態にあるときに、前記第２監視回路が前記バスをアイドル状態でないと判断している時間をカウントする受信負荷カウンタ
    をさらに備える、請求項１４に記載のバス負荷監視装置。
17. 前記バス負荷カウンタでカウントされた時間を基に、前記バスの負荷が異常であるか否かを判断し、前記バスの負荷が異常である場合に、前記バス負荷カウンタと前記送信負荷カウンタ又は前記受信負荷カウンタとでそれぞれカウントされた時間を基に、前記バス負荷監視装置が前記バスから受信した信号の受信量が異常であるか否かを判断する制御部をさらに備える、
    請求項１６に記載のバス負荷監視装置。
18. 前記バス負荷監視装置は、
    前記バス以外の他のバスにも接続され、
    前記バス及び前記他のバス毎に、前記判定回路、前記第１監視回路、前記第２監視回路、前記切替回路、前記バス負荷カウンタ、及び、前記送信負荷カウンタ又は前記受信負荷カウンタを備えており、
    前記制御部は、
    前記バス負荷監視装置が前記バスから受信した信号の受信量が異常でない場合、前記バス及び前記他のバス毎の前記バス負荷カウンタと前記送信負荷カウンタ又は前記受信負荷カウンタとでそれぞれカウントされた時間を基に、前記バス負荷監視装置が前記他のバスから受信した信号の受信量が異常であるか否かを判断する、
    請求項１７に記載のバス負荷監視装置。
19. 前記制御部は、
    前記バス負荷監視装置が前記他のバスから受信した信号の受信量が異常でない場合、前記バス負荷監視装置における前記バスへ信号を送信する機能が異常であると判断する、
    請求項１８に記載のバス負荷監視装置。
20. 通信状態として少なくともバスオフ状態が定義されたバスに接続されたバス負荷監視装置によるバス負荷監視方法であって、
    前記バス負荷監視装置は、
    前記バス負荷監視装置が前記バスオフ状態以外の通常状態にあるときに、前記バスの負荷を監視する第１監視回路と、
    前記バス負荷監視装置が前記バスオフ状態にあるときに、前記バスの負荷を監視する第２監視回路と、を備えるものであり、
    前記バス負荷監視装置が前記バスオフ状態又は前記通常状態のどちらであるかを判定し、
    前記判定した結果を基に、前記バスの負荷を監視する監視回路を、前記第１監視回路又は前記第２監視回路に切り替える、
    バス負荷監視方法。

Images