JP2020082953A - Network system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両等に搭載されるネットワークシステムに関する。 The present invention relates to a network system mounted on a vehicle or the like.
車両には、複数のバスを含むネットワークシステムが搭載されている。各バスにはそれぞれ1つ以上のECU(Electronic Control Unit)と呼ばれる車載機器が接続されている。また、各バスはゲートウェイ装置に接続され、バス間でのデータの中継がゲートウェイ装置によって行われる。各ECUは、典型的にはプロセッサを備え、互いにバスを介してデータを送受信したり、車両が備えるセンサから情報を取得したりして、センサや車両が備えるアクチュエータの制御を行って、車両の各機能を分担して実行する。 A vehicle is equipped with a network system including a plurality of buses. One or more in-vehicle devices called ECUs (Electronic Control Units) are connected to each bus. Each bus is connected to a gateway device, and the gateway device relays data between the buses. Each ECU typically includes a processor, transmits and receives data to and from each other via a bus, obtains information from a sensor included in the vehicle, and controls an actuator included in the vehicle to control the sensor included in the vehicle. Each function is shared and executed.
このようなネットワークシステムにおいて処理負荷を低減することが提案されている。特許文献1は、車載ネットワークシステムにおいて、現在の車両の状態に基づいて優先度の低いデータフレームを特定し、優先度の低いデータフレームの伝送処理やゲートウェイによる中継処理を抑制することを開示している。また、特許文献2は、車載ネットワーク装置において、現在の車両の状態に基づいて優先度の高いデータフレームを特定し、優先度の低いデータフレームに対する不正データ検知処理を抑制することを開示している。 It has been proposed to reduce the processing load in such a network system. Patent Document 1 discloses that in a vehicle-mounted network system, a low-priority data frame is specified based on the current vehicle state, and transmission processing of the low-priority data frame and relay processing by a gateway are suppressed. There is. Further, Patent Document 2 discloses that in a vehicle-mounted network device, a high-priority data frame is specified based on the current vehicle state, and the illegal data detection process for the low-priority data frame is suppressed. ..
複数のECUが分担して実行していた車両の制御のための複数の処理を、1つの中央処理ECUに集約、統合することで、機能の高度化および多様化を推進し、また、機能の更新、追加を容易にすることが検討されている。中央処理ECUの処理負荷の抑制に、上述の特許文献の方法を適用することができるが、すべての処理対象のデータに優先度が付けられるとは限らず、効果に限度がある。また、複数のECUで処理を分担する場合は処理負荷のばらつきも分散され、平常時と高負荷時との処理負荷の差は限定的であるが、中央処理ECUに処理を集約すると平常時と高負荷時との処理負荷の差が大きくなる。そのため、中央処理ECUに処理を集約する場合は、高負荷時の対策がとくに重要であり、さらなる処理負荷の抑制方法が望まれる。 By consolidating and integrating multiple processes for vehicle control that were shared by multiple ECUs and executed in one central processing ECU, it is possible to promote the sophistication and diversification of functions, and It is being considered to facilitate updating and addition. The method of the above-mentioned patent document can be applied to suppress the processing load of the central processing ECU, but not all data to be processed are given priority, and the effect is limited. Further, when the processing is shared by a plurality of ECUs, the dispersion of the processing load is dispersed, and the difference in the processing load between the normal time and the high load is limited. The difference in processing load from that under high load becomes large. Therefore, when processing is centralized in the central processing ECU, measures against a high load are particularly important, and a method of further suppressing the processing load is desired.
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、車両の制御のための複数の処理を実行する中央処理ECUの処理負荷増を抑制したネットワークシステムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a network system that suppresses an increase in the processing load of a central processing ECU that executes a plurality of processes for controlling a vehicle.
上記課題を解決するために、本発明の一局面は、車両に搭載されたネットワークシステムであって、車両の制御のための複数の処理を実行する中央処理ECUと、中央処理ECUからデータを受信して、データに基づいて、車両が備えるセンサまたはアクチュエータの制御をそれぞれ実行する複数の周辺処理ECUとを備え、中央処理ECUは、複数の処理を実行する実行部と、実行部の処理負荷を算出する負荷算出部と、負荷算出部が算出した処理負荷が一定値を超える場合、実行部が実行している処理の一部について、周辺処理ECUに実行させるとともに、実行部による実行を停止させる実行切替部とを備える、ネットワークシステムである。 In order to solve the above problems, one aspect of the present invention is a network system mounted on a vehicle, which receives a data from the central processing ECU that executes a plurality of processes for controlling the vehicle. Then, the central processing ECU includes a plurality of peripheral processing ECUs that respectively execute control of a sensor or an actuator included in the vehicle based on the data, and the central processing ECU determines an execution unit that executes a plurality of processes and a processing load of the execution unit. When the load calculation unit to be calculated and the processing load calculated by the load calculation unit exceed a certain value, the peripheral processing ECU is caused to execute a part of the processing executed by the execution unit, and the execution unit stops the execution. A network system including an execution switching unit.
以上のように、本発明によれば、車両の制御のための複数の処理を実行する中央処理ECUの処理負荷増を抑制したネットワークシステムを提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a network system that suppresses an increase in the processing load of the central processing ECU that executes a plurality of processes for controlling the vehicle.
本発明に係るネットワークシステムにおいては、中央処理ECUが車両制御のための複数の機能を実現するための処理を実行する。中央処理ECUが通常実行する処理のうち所定の処理については、中央ECUの処理負荷が高くなる場合は、中央処理ECU以外のECUである周辺処理ECUで実行して、中央ECUの処理負荷増大を抑制する。 In the network system according to the present invention, the central processing ECU executes processing for realizing a plurality of functions for vehicle control. When the processing load of the central ECU becomes high, the predetermined processing among the processing that is normally executed by the central processing ECU is executed by peripheral processing ECUs other than the central processing ECU to increase the processing load of the central ECU. Suppress.
(実施形態)
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
(Embodiment)
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<構成>
図1に、本実施形態に係るネットワークシステム1の構成を示す。ネットワークシステム1は、車両に搭載され、ECUとして中央処理ECU10と、1つ以上の周辺処理ECU21、22、23、…とを備える。中央処理ECU10と周辺処理ECU21、22、23、…は、バス50を介して接続されている。周辺処理ECU21には、1つ以上のセンサ31と1つ以上のアクチュエータ41とが接続されている。同様に、周辺処理ECU22には、1つ以上のセンサ32と1つ以上のアクチュエータ42とが接続されている。また、周辺処理ECU23には、1つ以上のセンサ33と1つ以上のアクチュエータ43とが接続されている。周辺処理ECUの数は限定されない。また、中央処理ECU10には、車載通信モジュールであるDCM(Data Communication Module)60が接続されており車外の特定のサーバー等と通信を行うことができる。
<Structure>
FIG. 1 shows the configuration of a network system 1 according to this embodiment. The network system 1 is mounted on a vehicle and includes a
中央処理ECU10は、周辺処理ECU21、22、23、…から受信したデータ等に基づいて、車両の各機能を実現するための複数の処理を実行し、周辺処理ECU21、22、23、…に処理結果を表すデータを送信する。各機能とは、例えば、ナビゲーション、交通情報、オーディオ、ビデオ等のインフォテインメントと呼ばれるユーザーへの情報提示機能、ADASと呼ばれる先進運転支援機能、自動運転機能、車外との無線通信を用いた車外連携サービス機能、車外との無線通信によって受信した更新データによる中央処理ECU10あるいは周辺処理ECU21、22、23、…のプログラムの更新(OTAソフト更新)機能、ユーザー(ドライバ)の視線方向や注意レベル等を監視するドライバ監視機能等である。
The
各周辺処理ECU21、22、23、…は、それぞれに接続されたセンサから情報を取得して、これに基づいて中央処理ECU10にデータを送信したり、中央処理ECU10から受信したデータに基づいて、それぞれに接続されているセンサやアクチュエータを制御したりすることができる。センサは例えば、車速センサ、カメラ、レーダー、スイッチ等であり、車両やその周囲の各種状態や、ユーザーによる入力等を取得する。アクチュエータは例えば、エンジン、ブレーキ、変速機、パワーステアリング、エアコン、ナビゲーション装置等のような、力、エネルギー、情報等の出力装置である。なお、周辺処理ECUは、その機能に応じて、センサのみ備えてもよいし、アクチュエータのみ備えてもよい。また、周辺処理ECUとセンサ、アクチュエータとの接続の態様は限定されず、図1に示すようにローカルなバスを用いてもよいし、センサごと、アクチュエータごとに個別の信号線を用いてもよい。また、ローカルなバスと個別の信号線との両方が用いられてもよい。
Each
また、本実施形態では、中央処理ECU10は、DCM60を用いた車外との通信において、車両の機能に支障をもたらすような、不正なデータを受信した場合にこれを検知する、通信監視機能を実行することができる。DCM60から受信する全データが中央処理ECU10を経由するので、中央処理ECU10が通信監視機能を有することで、監視対象となるデータの漏れのない総合的な監視が可能である。本実施形態では、各周辺処理ECU21、22、23、…も、自装置がバス50から受け取るデータや、自装置と自装置に接続されたセンサ、アクチュエータとの間のデータの監視を行うことができる。各周辺処理ECU21、22、23、…がこのように自装置周辺の通信監視機能を有することで、中央処理ECU10による通信監視機能が動作していなくても、漏れのない監視が全体として可能となる。本実施形態では、後述するように、中央処理ECU10の起動時や負荷が所定値以下であるような場合は、中央処理ECU10が通信監視機能のための処理を実行し、所定値を超える場合は、周辺処理ECU21、22、23、…が通信監視機能のための処理を実行する。
Further, in the present embodiment, the
中央処理ECU10は、上述の各機能のための処理を実行する実行部11と、後述する負荷の算出を行う負荷算出部12および負荷低減のための処理を実行する実行切替部13とを備える。これらの各部は、例えばCPUとメモリとを備えるコンピュータによって実現される。
The
<処理>
図2は、本実施形態の一例に係る中央処理ECU10の処理を表すフローチャートである。図2を参照して、処理を説明する。本処理は、例えばネットワークシステム1が起動し、中央処理ECU10の実行部11が通信監視機能を実行開始した時に開始される。実行部11は、中央処理ECU10の動作中、周辺処理ECU21、22、23、…から受信するデータ等に基づいて、複数の機能のための処理を実行する。また、実行部11は、周辺処理ECU21、22、23、…から受信するデータ等に基づいて、中央ECU10の通信監視機能以外の各機能のうち、非動作状態の機能のいずれを動作状態(オン)にし、動作状態の機能のいずれを非動作状態(オフ)とするかを決定する。
<Process>
FIG. 2 is a flowchart showing the processing of the
(ステップS101):実行部11は、上述した決定の結果、各機能のオン/オフに変化が発生すれば、ステップS102に進む。各機能のオン/オフに変化が発生しなければ、本ステップS101を繰り返す。 (Step S101): The execution unit 11 proceeds to step S102 if the on/off state of each function changes as a result of the above determination. If there is no change in ON/OFF of each function, this step S101 is repeated.
(ステップS102):実行部11は、オンからオフに変化した機能があれば、その機能のための処理の実行を停止する。なお、オフからオンに変化した機能があっても、本ステップでは、その機能のための処理の実行を開始しない。 (Step S102): If there is a function changed from ON to OFF, the execution unit 11 stops the execution of the process for that function. Even if there is a function that has changed from off to on, in this step, execution of processing for that function is not started.
(ステップS103):負荷算出部12は、現在オンである機能に対応付けられた負荷値に基づいて、中央処理ECU10の処理負荷を算出する。負荷値とは例えば、各機能を実行するために、実行部11の処理を実行するCPUに要求されるクロック周波数やメモリ使用量である。負荷算出部12は、各機能とその負荷値を対応付けたテーブルを予め保持している。以下の表1に、テーブルの例を示す。負荷算出部12は、テーブルを参照して、オン状態の機能の負荷値を取得し、例えば負荷値の合計値を、中央処理ECU10の処理負荷として算出することができる。なお、このようなテーブルは、設計値に基づいて定めてもよいし、過去の動作中における学習値に基づいて定めてもよい。
(Step S103): The
(ステップS104):実行切替部13は、ステップS103で算出した最新の中央処理ECU10の処理負荷と、前回に算出した処理負荷とを比較する。比較の結果、処理負荷が所定の変化をした場合、ステップS105に進み、所定の変化をしていない場合、ステップS106に進む。所定の変化とは、前回の処理負荷が所定値以下であり、最新の処理負荷が所定値より大きくなり、処理負荷が許容範囲内から許容範囲外に増加したと考えることができる変化、あるいは、前回の処理負荷が所定値より大きく、最新の処理負荷が所定値以下となり、処理負荷が許容範囲外から許容範囲内に減少したと考えることができる変化である。なお、本処理開始後、最初に処理負荷を算出したときは、前回に算出した処理負荷が存在しないので、例えば、最新の処理負荷と初期値0とを比較すればよい。
(Step S104): The
なお、所定値として、第1所定値と、第1所定値より小さい第2所定値とを定め、前回の処理負荷が第1所定値以下であり、最新の処理負荷が第1所定値より大きい場合、および、前回の処理負荷が第2所定値より大きく、最新の処理負荷が第2所定値以下である場合に、所定の変化が発生したと判定してもよい。こうすれば、所定の変化が発生したと判定される頻度が低下して、つぎに説明するステップS105に進む頻度が低くなり、所定の処理を実行するECUの切り替えの発生頻度が低くなるため、ネットワークシステム1の動作が安定する。 As the predetermined value, a first predetermined value and a second predetermined value smaller than the first predetermined value are set, the previous processing load is less than or equal to the first predetermined value, and the latest processing load is larger than the first predetermined value. In this case, and when the previous processing load is greater than the second predetermined value and the latest processing load is less than or equal to the second predetermined value, it may be determined that the predetermined change has occurred. In this way, the frequency with which it is determined that the predetermined change has occurred decreases, the frequency with which the process proceeds to step S105 described below decreases, and the frequency with which the ECUs that execute the predetermined process are switched decreases. The operation of the network system 1 becomes stable.
(ステップS105):実行切替部13は、通信監視機能のための処理を実行するECUを、中央処理ECU10と周辺処理ECU21、22、23、…との間で切り替える。最新の処理負荷が前回の処理負荷より大きくなって本ステップに進んだ場合は、実行部11が、通信監視機能のための処理を実行している。実行切替部13は、周辺処理ECU21、22、23、…に、指示を表すデータを送信して通信監視機能のための処理の実行を開始させ、実行部11に、通信監視機能のための処理の実行を停止させる。これにより実行部11の処理負荷を抑制できる。
(Step S105): The
また、最新の処理負荷が前回の処理負荷より小さくなって本ステップに進んだ場合は、周辺処理ECU21、22、23、…が、通信監視機能のための処理を実行している。実行切替部13は、実行部11に、通信監視機能のための処理の実行を開始させ、周辺処理ECU21、22、23、…に、指示を表すデータを送信して通信監視機能のための処理の実行を停止させる。
Further, when the latest processing load becomes smaller than the previous processing load and the process proceeds to this step, the
(ステップS106):ステップS101で、オフからオンに変化した機能があれば、本ステップでは、その機能のための処理の実行を実際に開始する。実行部11が、ステップS102でオンからオフに変化した機能のための処理の実行を停止する場合や、ステップS105で通信監視機能のための処理の実行を停止する場合は、確実に実行停止して処理負荷を低下させてから、オフからオンに変化した機能のための処理の実行を開始することができる。この後ステップS101に進み、ステップS101〜S106の処理が繰り返される。 (Step S106): If there is a function changed from off to on in step S101, execution of the process for that function is actually started in this step. If the execution unit 11 stops the execution of the process for the function changed from ON to OFF in step S102, or stops the execution of the process for the communication monitoring function in step S105, it surely stops the execution. Then, the processing load is reduced to start the execution of the processing for the function changed from off to on. After this, the process proceeds to step S101, and the processes of steps S101 to S106 are repeated.
以上の処理は、機能ごとの負荷値が事前に予測できる場合に好適に実行可能である。以下に、機能ごとの負荷値の予測が困難である場合の好適な処理の例を示す。図3は、このような、本実施形態の他の例に係る中央処理ECU10の処理を表すフローチャートである。図3を参照して、処理を説明する。上述の処理と同様の事項については、説明を省略あるいは簡素化する。
The above processing can be suitably executed when the load value for each function can be predicted in advance. The following is an example of a suitable process when it is difficult to predict the load value for each function. FIG. 3 is a flowchart showing the processing of the
(ステップS201):実行部11は、上述のステップS101と同様、非動作状態の機能のいずれを動作状態(オン)にし、動作状態の機能のいずれを非動作状態(オフ)とするかを決定する。このような決定の結果、各機能のオン/オフに変化が発生すれば、ステップS202に進む。各機能のオン/オフに変化が発生しなければ、本ステップS201を繰り返す。 (Step S201): The execution unit 11 determines which of the non-operating functions is to be in the operating state (ON) and which is in the non-operating state is to be in the non-operating state (OFF), as in Step S101 described above. To do. As a result of the determination, if the ON/OFF of each function is changed, the process proceeds to step S202. If there is no change in ON/OFF of each function, this step S201 is repeated.
(ステップS202):実行部11は、上述のステップS102と同様、オンからオフに変化した機能があれば、その機能のための処理の実行を実際に停止する。 (Step S202): Similar to step S102 described above, if there is a function that has changed from ON to OFF, the execution unit 11 actually stops the execution of the process for that function.
(ステップS203):実行部11は、オフからオンに変化した機能があれば、その機能のための処理の実行を実際に開始する。 (Step S203): If there is a function that has changed from OFF to ON, the execution unit 11 actually starts execution of processing for that function.
(ステップS204):負荷算出部12は、現在の中央処理ECU10の処理負荷を算出する。本例では、処理負荷は、例えば実行部11の処理を実行するCPUが備える負荷等の各種の状態検出機能を用いて算出することができる。
(Step S204): The
(ステップS205):実行切替部13は、ステップS204で算出した最新の中央処理ECU10の処理負荷と、所定値とを比較する。処理負荷が所定値より大きい場合はステップS206に進み、処理負荷が所定値以下である場合はステップS207に進む。処理負荷が所定値より大きい場合は、処理負荷が許容範囲外であると考えることができる。処理負荷が所定値以下である場合は、処理負荷が許容範囲内であると考えることができる。
(Step S205): The
(ステップS206):実行切替部13は、通信監視機能のための処理を、周辺処理ECU21、22、23、…が実行している場合、本ステップではとくに処理を行わず、その状態を継続させる。実行切替部13は、通信監視機能のための処理を、実行部11が実行している場合、周辺処理ECU21、22、23、…に、指示を表すデータを送信して通信監視機能のための処理の実行を開始させ、実行部11に、通信監視機能のための処理の実行を停止させる。これにより実行部11の処理負荷を抑制できる。この後ステップS201に進み、ステップS201〜S207の処理が繰り返される。
(Step S206): When the
(ステップS207):実行切替部13は、通信監視機能のための処理を、実行部11が実行している場合、本ステップではとくに処理を行わず、その状態を継続させる。実行切替部13は、通信監視機能のための処理を、周辺処理ECU21、22、23、…が実行している場合、実行部11に、通信監視機能のための処理の実行を開始させ、周辺処理ECU21、22、23、…に、指示を表すデータを送信して通信監視機能のための処理の実行を停止させる。この後ステップS201に進み、ステップS201〜S207の処理が繰り返される。
(Step S207): When the execution unit 11 is executing the process for the communication monitoring function, the
本処理は、機能ごとの負荷値が事前に予測できない場合であっても好適に実行可能である。なお、上述したいずれの処理例においても、通信監視機能のための処理を実行するECUを、中央処理ECU10と周辺処理ECU21、22、23、…との間で切り替えることとしたが、これは一例であり、中央処理ECU10と周辺処理ECU21、22、23、…とのいずれも実行可能な処理であれば、通信監視機能の代わりに他の処理であってもよい。
This processing can be suitably executed even when the load value for each function cannot be predicted in advance. In each of the processing examples described above, the ECU that executes the processing for the communication monitoring function is switched between the
<効果>
以上のような処理により、本発明に係るネットワークシステム1においては、中央処理ECU10の処理負荷が高くなる場合は、中央処理ECU10が通常実行する処理のうち、通信監視機能のための処理のような所定の処理を、中央処理ECU10の代わりに周辺処理ECU21、22、23、…が実行する。これにより、中央ECUの処理負荷が高くなるのを抑制することができる。
<Effect>
With the above processing, in the network system 1 according to the present invention, when the processing load of the
本発明は、ネットワークシステムだけでなく、ネットワークシステムにおけるECUの処理負荷抑制方法、ECUのコンピュータが実行する処理負荷抑制プログラムおよびこれを記憶したコンピュータ読み取り可能な非一時的記憶媒体、ネットワークシステムを備えた車両等として捉えることが可能である。また、本発明は、車両に搭載されるネットワークシステム以外のネットワークシステムにも適用できる。 The present invention includes not only a network system but also a method for suppressing a processing load of an ECU in a network system, a processing load suppressing program executed by a computer of the ECU, a computer-readable non-transitory storage medium storing the program, and a network system. It can be regarded as a vehicle or the like. Further, the present invention can be applied to a network system other than the network system mounted on the vehicle.
本発明は、車両等に搭載されるネットワークシステムに有用である。 The present invention is useful for network systems installed in vehicles and the like.
1 ネットワークシステム
10 中央処理ECU
11 実行部
12 負荷算出部
13 実行切替部
21、22、23 周辺処理ECU
31、32、33 センサ
41、42、43 アクチュエータ
50 バス
60 DCM
1
11
31, 32, 33
Claims (1)
車両の制御のための複数の処理を実行する中央処理ECUと、前記中央処理ECUからデータを受信して、前記データに基づいて、車両が備えるセンサまたはアクチュエータの制御をそれぞれ実行する複数の周辺処理ECUとを備え、
前記中央処理ECUは、
前記複数の処理を実行する実行部と、
前記実行部の処理負荷を算出する負荷算出部と、
前記負荷算出部が算出した処理負荷が一定値を超える場合、前記実行部が実行している処理の一部について、前記周辺処理ECUに実行させるとともに、前記実行部による実行を停止させる実行切替部とを備える、ネットワークシステム。 A network system installed in a vehicle,
A central processing ECU that executes a plurality of processings for controlling a vehicle, and a plurality of peripheral processings that receive data from the central processing ECU and respectively control a sensor or an actuator included in the vehicle based on the data. And an ECU,
The central processing ECU is
An execution unit that executes the plurality of processes,
A load calculation unit that calculates the processing load of the execution unit;
When the processing load calculated by the load calculation unit exceeds a certain value, the execution switching unit that causes the peripheral processing ECU to execute a part of the processing executed by the execution unit and stops the execution by the execution unit. A network system comprising:
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