JP3227309U - コントローラ・エリア・ネットワーク・バスでのエラー記録メカニズムのためのシステムおよび方法 - Google Patents

コントローラ・エリア・ネットワーク・バスでのエラー記録メカニズムのためのシステムおよび方法 Download PDF

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Abstract

【課題】回路を構築するコストを大幅に低減できるエラー記録システムを提供する。【解決手段】イーサネットネットワーク内のコントローラ・エリア・ネットワーク(CAN)バスで動作するエラー記録メカニズム用のシステムであって、第1のCANバスで発生する第1のエラー状態を示す第1の割り込み要求は、第1のCANバスに接続されている第1のCANコントローラからイーサネットブリッジで受信され、第1のCANコントローラの第1のエラーレジスタから第1のエラー状態に関する情報を取得することによって処理される。第1のエラー状態に関する情報は、時間的制約のあるアプリケーション用の第2層トランスポートプロトコルに従って第1のフレームにカプセル化される。カプセル化された第1のフレームは、イーサネットスイッチを経由して、第1のCANバスから離れた場所に設置されたエラー記録装置に送信される。【選択図】図1

Description

[関連出願の相互参照]
本開示は、その全体が参照により本明細書に組み入れられる2017年2月17日に出願された米国仮特許出願第62/460,546号、および2018年2月20日に出願された米国特許出願第15/900,236号について、35米国特許法§119(e)に基づく利益を主張する。
本開示は、ネットワーク装置におけるエラー処理に関し、具体的には、コントローラ・エリア・ネットワーク(CAN)バス用のエラー記録メカニズムのためのシステムおよび方法に関する。
本明細書で提供される背景の説明は、一般に本開示の背景を提示することを目的としている。この背景技術の項に記載されている限りにおいて、本考案の発明者らの成果は、出願時における先行技術として適格ではない本明細書の態様と同様に、明示的にも暗示的にも本開示に対する先行技術と認められない。
CANはシリアル・メッセージ・ベースの通信プロトコルであり、マイクロコンピュータおよび装置がホストコンピュータなしでアプリケーション内において互いに通信できるようにする。CANバスは通常、システム内の複数の装置を接続する堅牢な物理バスであり、中央アービトレーションなしでメッセージベースのプロトコルに従って複数の装置間においてメッセージを送信するように構成されている。CANバス内では、メッセージはバス上のすべてのノードにブロードキャストされる。例えば、CANバスは、サブシステム内またはサブシステム間で様々な電子制御ユニット(ECU)、装置または他の構成要素を接続するために自動車システムにおいて使用され得る。
CANバスは通常、CANバスを介して送信されるメッセージで検出されたエラーを監視して対処することができるように、内蔵のエラー処理機構を備えている。従来、CANバスのエラーを監視する診断装置またはエラー記録装置は、CANバスに物理的に接続されていた。しかしながら、CANバスがイーサネット(登録商標)ネットワークを介してメッセージを送信するように構成されている場合、診断装置またはデータ記録装置は送信メッセージのエラーを検出するためにネットワークの別の部分に接続され、CANバスに物理的に接続されない可能性がある。さらに、各CANバスが診断装置またはエラー記録装置と接続される必要がある場合、多数のCANバスを有する複雑なシステムで必要とされるエラー記録装置の数はかなりのものとなり、回路を構築するためのコストを大幅に増加させる。
本明細書に記載の実施形態は、イーサネットネットワーク内のコントローラ・エリア・ネットワーク(CAN)バスで動作するエラー記録メカニズムのための方法を提供する。第1のCANバスで発生する第1のエラー状態を示す第1の割り込み要求は、第1のCANバスに接続されている第1のCANコントローラからイーサネットブリッジで受信される。第1の割り込み要求に応答して、第1の割り込み要求は、第1のCANコントローラの第1のエラーレジスタから第1のエラー状態に関する情報を取得することによって処理される。第1のエラー状態に関する情報は、時間的制約のあるアプリケーション用の第2層トランスポートプロトコルに従って第1のフレームにカプセル化される。カプセル化された第1のフレームは、イーサネットスイッチを経由して、第1のCANバスから離れた場所に設置されたエラー記録装置に送信される。
いくつかの実装形態では、第1のエラー状態に関する情報は、エラー種別、第1のエラー状態が発生した時刻、および第1のエラー状態が発生した第1の装置を識別する送信元識別子のいずれかを含む。
いくつかの実装形態では、第1のエラー状態が発生したときにエラー種別が書き込まれ、第1のエラー状態が発生した第1の装置を識別する送信元識別子が、IEEE 1722aプロトコルによって定義されたフォーマットで第1フレームの対応するデータフィールドに書き込まれる。
いくつかの実装形態では、タイムスタンプパラメータは、IEEE802.1ASに基づく一般化高精度時刻プロトコル(generalized Precision Time Protocol:gPTP)の下で取り込まれる。タイムスタンプパラメータは、割り込み要求が処理された時刻を示す。タイムスタンプパラメータは第1のフレームに書き込まれる。
いくつかの実装形態では、エラー記録装置を識別する送信元アドレスが第1のフレームにカプセル化される。
いくつかの実装形態では、カプセル化されたフレームは、エラー記録装置によって受信および解析されて、エラー種別、第1のエラー状態が発生した時刻、および第1のエラー状態が発生した第1の装置を識別する送信元識別子のいずれかを含む情報が抽出される。
いくつかの実装形態では、エラー記録装置は、カプセル化された第1のフレームから抽出された情報を格納するエラー記録ファイルを生成するように構成されている。
いくつかの実装形態では、第2のCANバスで発生した第2のエラー状態を示す第2の割り込み要求が、第2のCANバスに接続されている第1のCANコントローラから同一のイーサネットブリッジで受信される。第2の割り込み要求に応答して、第2の割り込み要求は、同一のイーサネットブリッジによって、第1のCANコントローラの第2のエラーレジスタから第2のエラー状態に関する情報を取得することによって処理される。第2のエラー状態に関する情報は、時間的制約のあるアプリケーション用の第2層トランスポートプロトコルに従って第2のフレームにカプセル化されている。カプセル化された第2のフレームは、イーサネットスイッチを経由して、第1のCANバスから離れた場所に設置されているエラー記録装置に送信される。エラー記録装置は、エラー記録ファイルを作成して第2のエラー状態に関する情報を格納するように構成されている。
いくつかの実装形態では、第2のCANバスで発生する第2のエラー状態を示す第2の割り込み要求が、第2のCANバスに接続されている第2のCANコントローラから同一のイーサネットブリッジで受信される。第2の割り込み要求は、第2の割り込み要求に関するエラー情報を同一のエラー記録装置に送信するように処理される。
いくつかの実装形態では、第1の割り込み要求および第2の割り込み要求が同一のイーサネットブリッジで同時に受信されると、第1の割り込み要求および第2の割り込み要求は同一のイーサネットブリッジで同時に処理される。
本明細書に記載の実施形態は、イーサネットネットワーク内のCANバスで動作するエラー記録メカニズムのためのシステムを提供する。システムはイーサネットブリッジを含む。イーサネットブリッジは、第1のCANバスに接続されている第1のCANコントローラから、第1のCANバスで発生する第1のエラー状態を示す第1の割り込み要求を受信するように構成されている。イーサネットブリッジはさらに、第1の割り込み要求に応答して、第1のCANコントローラの第1のエラーレジスタから第1のエラー状態に関する情報を取得することによって第1の割り込み要求を処理するように構成されている。イーサネットブリッジはさらに、時間的制約のあるアプリケーション用の第2層トランスポートプロトコルに従って、第1のエラー状態に関する情報を第1のフレームにカプセル化するように構成されている。イーサネットブリッジはさらに、イーサネットスイッチを介して、カプセル化された第1のフレームを第1のCANバスから離れた場所に設置されたエラー記録装置に送信するように構成されている。
本開示のさらなる特徴、その性質および様々な利点は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を考慮することによって明らかになるであろう。図面において、同様の参照文字は全体を通して同様の部分を指す。
本明細書に記載の実施形態による、CANバスから離れた場所に設置されたエラー記録装置を用いてエラー記録メカニズムを実施するように構成されている自動ブリッジイーサネット(auto−bridge Ethernet(登録商標):ABE)モジュールを含むネットワーク装置を示すブロックダイアグラムである。
本明細書に記載の一実施形態による、CANバスから離れた場所に設置されたエラー記録装置のCANバス上で発生したエラー状態を遠隔記録することを示す論理フローチャートの一例である。
本開示は、コントローラ・エリア・ネットワーク(CAN)バス用のエラー記録メカニズムのための方法およびシステムを説明する。具体的には、各CANバスに直接接続されているエラー記録装置を使用する代わりに、複数のCANバスからのエラー状態を記録するように構成できるエラー記録装置が遠隔設置される。例えば、エラー記録装置は、イーサネットネットワーク上のCANバスの場所から離れた場所に設置され得る。遠隔設置されたエラー記録装置が、エラー記録装置から離れているCANバスからエラー状態を受信して記録するために、CANバスからエラー情報を収集し、イーサネット接続を介してエラー記録装置に送信するべくIEEE 1722aフレームにエラー情報をカプセル化するために、中間ブリッジが用いられる。遠隔設置されたエラー記録装置は、イーサネット通信の一部としてIEEE 1722aフレームを受信し、受信したフレームからエラー情報を解析するように構成されてもよい。このようにして、遠隔設置されたエラー記録装置は、複数のCANバスからエラー情報を受信して記録することができる。
図1は、CANバスから離れた場所に設置されたエラー記録装置を用いてエラー記録メカニズムを実施するように構成されている自動ブリッジイーサネット(auto−bridge Ethernet:ABE)モジュールを含む、本明細書に記載の実施形態に基づくネットワーク装置を示すブロックダイアグラム100の一例である。ダイアグラム100は、一方が複数のCANバス101〜105に接続され、他方がイーサネットスイッチ120を介してイーサネットネットワークに接続されているネットワーク装置110を示す。具体的には、ネットワーク装置100は、複数のCANバス101〜105に接続されているCANコントローラ111を含む。CANバス101〜105の各々は、それぞれのCANバスを介して複数の装置間の直接通信を容易にするためにこれらの装置に接続されてもよい。例えば、ECUまたは他の装置であり得る装置101a〜101cは、CANバス101に接続されてもよく、CANバス101を介して互いにメッセージを交換してもよい。
いくつかの実施形態では、CANコントローラ111は、接続されているCANバス101〜105の各々の動作状態を監視するように構成されている。例えば、CANバス101にエラー状態が発生した場合、CANバスコントローラ111は、エラー状態が発生したことを検出し、次にCANプロトコルに従って反応するように構成される。CANバス101上で検出されたエラー状態に応答して、CANバスコントローラ111は、CANバス101に関するエラー状態を反映するようにCANコントローラ111内のエラーレジスタを更新するように構成される。
ネットワーク装置110は、CANコントローラ111からエラーレジスタを読み取り、エラーレジスタに格納されているエラー状態に反応するように構成されているABEモジュール112をさらに含んでいてもよい。例えば、ABEモジュール112は、エラー状態が検出されてCANコントローラ111に登録されるたびに、エラー状態をCANコントローラ111からの割り込み要求として解釈するように構成される。次いで、ABEモジュール112は、例えば、エラーが発生した送信元装置(例えば、101a〜101cのうちの1つまたは複数)、エラー種別などを含む情報についてCANバスコントローラ111からエラーレジスタを読み取ることによって、割り込み要求を処理することができる。ABEモジュール112はまた、IEEE802.1ASに基づく一般化高精度時刻プロトコル(gPTP)の下で割り込み要求が処理された時刻を示すタイムスタンプパラメータを取り込んでもよい。次に、ABEモジュール112は、時間的制約のあるアプリケーション用の第2層トランスポートプロトコル、例えばIEEE 1722aに従って、タイムスタンプパラメータおよびエラー情報をフレームにカプセル化してもよい。そして、ABEモジュール112は、1722aフレームをイーサネットネットワークを介して、例えばイーサネットスイッチ120に送信してもよい。具体的には、ABEモジュール112は、1722aフレームのデータフィールド、例えば、仮想ローカルエリアネットワーク(VLAN)フィールド、宛先アドレス、送信元アドレス、ストリーム識別子、および/またはネットワークに遠隔で接続されている診断装置またはエラー記録装置130を指す1722aフレームのオーバーヘッド内の他のデータフィールドをプログラムし得る。このようにして、1722aフレームは、イーサネットスイッチ120を経由してエラー記録装置130にルーティングすることができる。
診断装置またはエラー記録装置130は、それぞれのCANバスでエラー状態が発生するたびにエラー記録装置がそれぞれのバスを介してエラー情報を直接受け取ることができるように、エラー記録装置が通常各CANバス101〜105に物理的に取り付けられる従来の方式とは対照的に、CANバス101〜105から遠隔に設置される。例えば、図1に示すように、エラー記録装置130は、CANバス101〜105およびCANコントローラ111から離れた場所に設置されてもよく、イーサネット接続を介してCANコントローラ111によってのみアクセス可能である。エラー記録装置130は、例えば1722aフレームのヘッダ内の宛先アドレスに基づいて、イーサネットスイッチ120によって転送された1722aフレームを受信するように構成される。したがって、エラー記録装置130は、これらに限定されるものではないが、エラー種別、エラーが発生した時刻、エラーが発生した装置の識別子、エラーが送信されたCANバスの識別子などといった、1722aフレームからのエラー情報を解析するように構成される。次いで、エラー記録装置130は、ログファイルを生成して、1722aフレームから受信したエラー情報を記録してもよい。このようにして、エラー記録装置130がCANバス101〜105から離れて配置されている場合でも、エラー情報を観察し、CANバス自体に直接記録することができる。
エラー記録装置130がCANバスから離れて配置されている場合、単一のエラー記録装置130を使用して、複数の異なるCANバスからエラー情報を受信して記録することができる。例えば、CANバス102〜105のいずれかにエラー状態が発生した場合、CANコントローラ111は、上記と同様の方法でABEモジュール112によってエラー情報を読み取ってカプセル化することができるようにエラー情報を検出してエラーレジスタ内に登録してよい。したがって、エラー記録装置130がCANバス101〜105から離れて配置されている場合、各CANバスにエラー記録装置がローカル接続される従来のメカニズムとは対照的に、ABEモジュール112を含むネットワークアーキテクチャにより、単一のエラー記録装置130が複数のCANバス101〜105からのエラー情報を記録することができる。
いくつかの実装形態では、複数の異なるCANバス101〜105から発生するエラー状態をCANコントローラ111が同時に検出した場合、ABEモジュール112は、エラー情報を処理して別々の1722aフレームにカプセル化し、イーサネットスイッチ120に並行して送信するように構成され得る。このように、ネットワークシステムが多数のCANバスを含む場合、エラー記録装置をCANバスから離れた場所に配置することによって、CANバスに関するエラー情報を記録するのに必要なエラー記録装置の数を減らすことができ、これにより、システムの製造コストおよび/または構成コストが削減される。
図2は、本明細書に記載の実施形態による、CANバス上で発生したエラー状態をCANバスから離れた場所に設置されたエラー記録装置において遠隔記録することを示す論理フローチャート200の一例である。202において、第1のCANバス(例えば、図1のCANバス101を参照)に接続されているCANコントローラ(例えば、図1の111)からイーサネットブリッジ(例えば、図1のABEモジュール112を参照)で割り込み要求が受信される。割り込み要求は、第1のCANバスで発生した第1のエラー状態を示す。204において、割り込み要求に応答して、CANコントローラ(例えば、図1の111を参照)のエラーレジスタから第1のエラー状態に関する情報を取得することによって割り込み要求が処理される。例えば、第1のエラー状態に関する情報は、エラー種別、エラー状態の時間、エラー状態の送信元アドレスなどを含むが、これらに限定されない。206において、第1のエラー状態に関する情報は、例えば図1のABEモジュール112により、時間的制約のあるアプリケーション用の第2層トランスポートプロトコル、例えばIEEE1722aに従ってフレームにカプセル化される。例えば、カプセル化されたフレームは、そのフレームが意図されている遠隔エラー記録装置(例えば、図1の130)に関する宛先アドレスを含む。208において、カプセル化されたフレームは、イーサネットスイッチ(例えば、図1の120を参照)を経由して、第1のCANバスから離れた場所に設置されたエラー記録装置(例えば、図1の130を参照)に送信される。次に、エラー記録装置はフレームを解析して、エラー種別、エラー状態の時間、エラー状態の送信元アドレスなどのエラー情報を抽出して、第1のCANバスで発生したエラー状態を格納するログファイルを作成する。
図1〜図2に関連して説明した様々な実施形態は、限定されるものではないが、集積回路、特定用途向け集積回路(ASIC)、DSPなどの1つまたは複数の電子回路の様々な電子部品によって実行される。CANバス(例えば、図1の101〜105)、CANコントローラ(例えば、図1の111)、ABEモジュール(例えば、図1の112)、および/または同様のものなど、これらに限定されないが、本開示を通して論じられる様々な構成要素は、一組の電子回路構成要素を含み、1つまたは複数の電子回路上で通信可能に動作するように構成される。各電子回路は、論理ゲート、メモリセル、増幅器、フィルタなどのいずれかを含むがこれらに限定されない。本明細書に開示される様々な実施形態および構成要素は、1つまたは複数の一時的または非一時的プロセッサ可読媒体に格納されたプロセッサ実行可能命令によって少なくとも部分的に動作および/または実装されるように構成される。
本開示の様々な実施形態が本明細書に示され説明されてきたが、そのような実施形態は例としてのみ提供されている。本明細書に記載の実施形態に関する多数の変形形態、変更形態、および代替形態が、本開示から逸脱することなく適用可能である。本明細書に記載された本開示の実施形態に対する様々な代替形態が本開示を実施する際に採用され得ることに留意されたい。添付の特許請求の範囲が本開示の範囲を定義し、これらの特許請求の範囲内の方法および構造ならびにそれらの均等物がそれによって包含されることが意図されている。
動作は特定の順序で図面に描かれているが、これは、そのような動作が示された特定の順序または順次に実行されること、または望ましい結果を達成するためにすべての図示の動作が実行されることを要求すると解釈されるべきではない。
本明細書の主題は特定の態様に関して説明されているが、他の態様も実施することができ、以下の実用新案登録請求の範囲の範囲内にある。例えば、実用新案登録請求の範囲に記載された動作は異なる順序で実行されてもなお望ましい結果を達成することができる。一例として、図2に示されるプロセスは、望ましい結果を達成するために、示された特定の順序、または一連の順序で行われることを必ずしも必要としない。特定の実装形態では、マルチタスク処理および並列処理が有利であり得る。他の変形は以下の実用新案登録請求の範囲内にある。

Claims (10)

  1. イーサネットネットワーク内のコントローラ・エリア・ネットワーク(CAN)バスで動作するエラー記録メカニズム用のシステムであって、
    第1のCANバスに接続されている第1のCANコントローラから、前記第1のCANバスで発生した第1のエラー状態を示す第1の割り込み要求を受信し、
    前記第1の割り込み要求に応答して、前記第1のCANコントローラの第1のエラーレジスタから前記第1のエラー状態に関する情報を取得することによって前記第1の割り込み要求を処理し、
    時間的制約のあるアプリケーション用の第2層トランスポートプロトコルに従って前記第1のエラー状態に関する前記情報を第1のフレームにカプセル化し、
    イーサネットスイッチを介して、カプセル化された前記第1のフレームを前記第1のCANバスから離れた場所に設置されたエラー記録装置に送信する
    ように構成されているイーサネットブリッジを備えるシステム。
  2. 前記第1のエラー状態に関する前記情報は、エラー種別、前記第1のエラー状態が発生した時刻、および前記第1のエラー状態が発生した第1の装置を識別する送信元識別子のいずれかを含む、請求項1に記載のシステム。
  3. 前記イーサネットブリッジは、時間的制約のあるアプリケーション用の第2層トランスポートプロトコルに従って前記第1のエラー状態に関する前記情報を第1のフレームにカプセル化するとき、さらに
    エラー種別、前記第1のエラー状態が発生した時刻、および前記第1のエラー状態が発生した第1の装置を識別する送信元識別子を、IEEE1722aプロトコルで定義されたフォーマットで、前記第1のフレームの対応するデータフィールドに書き込むように構成されている、請求項1または2に記載のシステム。
  4. 前記イーサネットブリッジは、時間的制約のあるアプリケーション用の第2層トランスポートプロトコルに従って前記第1のエラー状態に関する前記情報を第1のフレームにカプセル化するとき、さらに
    IEEE802.1ASに基づく一般化高精度時刻プロトコル(gPTP)の下で、タイムスタンプパラメータを取り込み、前記タイムスタンプパラメータを前記第1のフレームに書き込むように構成され、前記タイムスタンプパラメータは、前記第1の割り込み要求が処理される時刻を示す、請求項3に記載のシステム。
  5. 前記イーサネットブリッジは、時間的制約のあるアプリケーション用の第2層トランスポートプロトコルに従って前記第1のエラー状態に関する前記情報を第1のフレームにカプセル化するとき、さらに
    前記エラー記録装置を識別する送信元アドレスを前記第1のフレームにカプセル化するように構成されている、請求項3または4に記載のシステム。
  6. カプセル化された前記第1のフレームは、前記エラー記録装置によって受信および解析されて、エラー種別、前記第1のエラー状態が発生した時刻、および前記第1のエラー状態が発生した第1の装置を識別する送信元識別子のいずれかを含む情報が抽出される、請求項5に記載のシステム。
  7. 前記エラー記録装置は、カプセル化された前記第1のフレームから抽出された前記情報を格納するエラー記録ファイルを生成するように構成されている、請求項6に記載のシステム。
  8. 前記イーサネットブリッジはさらに、
    同一のイーサネットブリッジで、第2のCANバスに接続されている前記第1のCANコントローラから、前記第2のCANバスで発生した第2のエラー状態を示す第2の割り込み要求を受信し、
    前記第2の割り込み要求に応答して、同一の前記イーサネットブリッジが、前記第1のCANコントローラの第2のエラーレジスタから前記第2のエラー状態に関する情報を取得することによって前記第2の割り込み要求を処理し、
    時間的制約のあるアプリケーション用の第2層トランスポートプロトコルに従って前記第2のエラー状態に関する前記情報を第2のフレームにカプセル化し、
    前記イーサネットスイッチを介して、カプセル化された前記第2のフレームを前記第1のCANバスから離れた場所に設置された前記エラー記録装置に送信する
    ように構成され、前記エラー記録装置は、前記第2のエラー状態に関する前記情報を格納するためのエラー記録ファイルを作成するように構成されている、請求項1から7のいずれか一項に記載のシステム。
  9. 前記イーサネットブリッジはさらに、
    同一の前記イーサネットブリッジで、第2のCANバスに接続されている第2のCANコントローラから、前記第2のCANバスで発生した第2のエラー状態を示す第2の割り込み要求を受信し、
    前記第2の割り込み要求を処理して、同一のエラー記録装置に前記第2の割り込み要求に関連するエラー情報を送信する
    ように構成されている、請求項1から8のいずれか一項に記載のシステム。
  10. 前記イーサネットブリッジはさらに、
    前記第1の割り込み要求と前記第2の割り込み要求とが同一の前記イーサネットブリッジで同時に受信されたときに、同一の前記イーサネットブリッジで前記第1の割り込み要求と前記第2の割り込み要求とを同時に処理するように構成されている、請求項9に記載のシステム。
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