JP4032779B2 - CAN communication system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、CANバスを介して互いに接続された複数のノード間の通信を行わせるCAN通信方法およびシステムに係り、特に、特定のノード間のデータ通信を同期化させるうえで好適なCAN通信方法およびシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、例えば特開2001−142794号公報に開示される如く、CANバスを介して互いに接続され、それぞれCANコントローラユニットを有する複数のノード間においてデータ通信を行うCAN通信システムが知られている。CAN通信は、差動のシリアルバスを介して双方向のシリアル通信を行うプロトコルである。
【0003】
かかるCAN通信システムにおいて、各ノードは、自己のノードの識別IDコードを付したデータをCANバスに向けて送り出す。データが送信される際にCANバスが他のノードによるデータに専有されていない場合には、ノードから送り出されるデータはCANバスを流れて他のノードに受信される。一方、CANバスが他のノードによるデータに専有されている場合には、ノードから送り出されるべきデータはCANコントローラユニットに待機される。そして、データが待機するノードが唯一つの場合には、CANバスが空いた際に、そのデータがCANバスを流れる。一方、データが待機するノードが複数存在する場合には、それらのノードのうちIDコードに基づく優先順位の最も高いノードのデータが他の待機データよりも先にCANバスを流れる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、CANバスを介して互いに接続された複数のノードの中には、他のノードによるデータを所望のタイミングで受信したいノードが存在する。例えば、車両の旋回挙動を適切に制御するうえでは、短い周期でそれぞれの時点で車両に実際に生じているヨーレートや加速度,車両舵角を検出することが必要となるので、旋回挙動やトラクション,車輪ロック等を制御する各種制御ユニット及びヨーレートや加速度,舵角等の各種センサがCAN通信システムにより構成される車両においては、旋回挙動を制御する制御ユニットが、車両のヨーレート等を所望のタイミングで受信したいノードとなる。
【0005】
しかしながら、CAN通信においては、CANバスに接続するノードのうちIDコードに基づく優先順位の高いノードのデータがCANバスを流れ易く、優先順位の低いノードのデータがCANバスを流れ難いため、一のノードに他のノードによるデータが受信されても、その受信データが最新のものでないおそれがある。この点、CAN通信における各ノード間のデータ通信は非同期であり、従って、一のノードが所望のタイミングで他のノードによる最新のデータを受信したくても、かかるデータが受信されないことがあり、このため、その一のノードにおける制御応答性が悪化するおそれがある。
【0006】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、複数のノードのうち特定のノード間におけるデータ通信を同期化させることが可能なCAN通信方法およびシステムを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記の目的は、請求項1に記載する如く、CANバスを介して互いに接続され、それぞれCANコントローラを有する複数のノードを備えるCAN通信システムであって、
第1のノードは、少なくとも一の第2のノードによるデータを必要とする場合に、データの送信を行うべきトリガフレームを前記CANバスに向けて送信し、かつ、
前記第2のノードは、前記第1のノードからの前記トリガフレームを受信した場合に、該トリガフレームの受信時点でデータのサンプリングを行い、その結果得られるデータを送信すべきデータとして前記CANバスに向けて送信するCAN通信システムにより達成される。
【0009】
本発明において、第1のノードは、少なくとも一の第2のノードによるデータを必要とする場合にトリガフレームをCANバスに向けて送信し、また、その第2のノードは、第1のノードからのトリガフレームを受信した場合に、そのトリガフレームの受信時点でデータのサンプリングを行い、その結果獲られるデータを送信すべきデータとしてCANバスに向けて送信する。かかる構成によれば、第1のノードによるフレーム送信をトリガとして第2のノードがデータを送信するので、それらの特定のノード間におけるデータ通信を同期化させることができる。
【0012】
ところで、上記した第2のノードが第1のノードによるトリガフレームを受信した場合に限りデータを送信するものとすると、トリガフレームが受信されない場合には、当該第2のノードがデータを送信しないこととなるので、第1のノードを含んでそのデータを必要とするノードが第2のノードによるデータを受信できない事態が生じ、システムに悪影響が及ぶ。
【0013】
従って、請求項2に記載する如く、請求項1記載のCAN通信システムにおいて、前記第1のノードは、前記トリガフレームを所定周期で送信し、かつ、前記第2のノードは、前記トリガフレームが受信されない状態が前記所定周期を超えて継続する場合にも、送信すべきデータを前記CANバスに向けて送信することとすれば、第2のノードが第1のノードによるトリガフレームを受信しなくても確実にデータを送信するので、第2のノードによるデータを必要とするノードがかかるデータを受信できない事態が生ずることはなく、そのデータに基づく制御を確実に実行することができる。
【0014】
この場合、請求項3に記載する如く、請求項2記載のCAN通信システムにおいて、前記第2のノードは、前記トリガフレームが受信された場合と受信されない場合とで、両者を区別するトリガを付加したデータを前記CANバスに向けて送信することとすれば、第2のノードによるデータを必要とするノードに第2のノードの受信状態に応じた木目細かな制御を実行させることができる。
【0015】
また、上記の如く第1のノードと第2のノードとの間におけるデータ通信の同期化が図られているにもかかわらず、第1のノードにおいてトリガフレームの送信に対して第2のノードによるデータが受信されない状態が長期間継続する場合には、第2のノード或いは両者間の通信系に故障が生じていると判断できる。
【0016】
従って、請求項4に記載する如く、請求項1乃至3の何れか一項記載のCAN通信システムにおいて、前記第1のノードは、前記トリガフレームを前記CANバスに向けて送信した後、前記第2のノードからのデータが受信されない状態が所定時間継続する場合に、該第2のノード又は通信系に故障が生じていると判定することとしてもよい。
【0017】
尚、請求項5に記載する如く、請求項1乃至4の何れか一項記載のCAN通信システムにおいて、前記第1のノード及び前記第2のノードはそれぞれ、全ノードのうち前記CANバス上における優先順位が比較的高いノードであることとすれば、それらのノードによるデータがCANバスを流れ易くなるので、第1のノードと第2のノードとの間におけるデータ通信の同期を確実に確保することができる。
また、請求項6に記載する如く、請求項1乃至5の何れか一項記載のCAN通信システムにおいて、前記第1のノードが、車両の旋回挙動を制御する制御ユニットであり、かつ、前記第2のノードが、車両の旋回挙動を制御するうえで必要なパラメータを出力するセンサであることとすれば、旋回挙動の制御ユニットとセンサとの間におけるデータ通信が同期化されるので、CAN通信においても旋回挙動制御の応答性が悪化するのを確実に防止することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の一実施例であるCAN通信システムの構成図を示す。本実施例のCAN通信システムは、車両に搭載されたシステムである。車両においては、各種の車両制御がそれぞれ行われる。具体的には、車両の旋回挙動を安定化させる制御(以下、この制御をVSC(Vehicle Stability Control)制御(旋回挙動制御)と称す)、車両の加速性,直進性,旋回安定性を確保する制御(以下、この制御をTRC(Traction Control)制御と称す)、及び、車輪のロックを防止させる制御(以下、この制御をABS(Antilock Brake System)制御と称す)等が行われる。
【0019】
車両は、図1に示す如く、VSC制御を実行するVSC用電子制御ユニット(以下、旋回挙動ECUと称す)10、TRC制御を実行するTRC用電子制御ユニット(以下、トラクションECUと称す)12、及び、ABS制御を実行するABS用電子制御ユニット(以下、ロックECUと称す)14等を有している。また、車両は、各種車両制御を実現するためのセンサ、具体的には、車両の前後方向および車幅方向に生ずる加速度に応じた信号を出力するGセンサ18、車輪舵角に応じた信号を出力する舵角センサ20、車両重心の鉛直軸回りに生ずるヨーレートに応じた信号を出力するヨーレートセンサ22、及び、車輪ごとに設けられ、車輪速に応じた信号を出力する車輪速センサ24等を有している。
【0020】
旋回挙動ECU10は、Gセンサ18,舵角センサ20,ヨーレートセンサ22,車輪速センサ24等の各種センサの出力信号に基づいて車両の走行状態を検出し、その結果、車両に横滑り傾向が生じている場合に、その傾向が緩和されるように前輪又は後輪に制動力を付与し、車両のヨーイングを制御する。かかるVSC制御によれば、車両の旋回挙動の安定化が図られる。トラクションECU12は、スロットル開度等を検出し、その結果、発進時や加速時に過大なトルクが発生するおそれがある場合に、そのトルクが発生しないように駆動輪に制動力を付与し或いはエンジン出力若しくはジェネレータ出力を抑制する。かかるTRC制御によれば、低μ路等においてもその路面状況に応じた駆動力が確保される。また、ロックECU14は、車輪速やブレーキ操作の有無等を検出し、その結果、制動時に車輪がロック傾向にある場合に、車輪にロックが生じないように各車輪に生じ得る制動力をコントロールする。かかるABS制御によれば、車輪のロックが防止され、ブレーキ性能が十分に確保されるので、ハンドル操作性や車両安定性が確実に維持される。
【0021】
車両が有する旋回挙動ECU10、トラクションECU12、及びロックECU14等の制御ユニット、並びに、Gセンサ18、舵角センサ20、ヨーレートセンサ22、及び車輪速センサ24は、通信バス26を介して互いに接続されている。通信バス26は、2本の通信線を有し、差動のシリアル通信を行うためのバスである。各種制御ユニットは、対応する車両制御を実行するためのコントローラ、RAM、及びROMと共に、コントローラエリアネットワーク(以下、CANと称す)コントローラ30を内蔵している。また、各種センサも、対応する物理量等に応じたアナログデータを出力する検出部、検出部による信号をディジタルデータに変換するための回路と共に、CANコントローラ30を内蔵している。
【0022】
以下、通信バス26をCANバス26と称し、CANバス26を介して互いに接続される各種制御ユニットおよび各種センサを総称する場合はノードと称す。各ノードは、他のノードと通信を行う際、CANコントローラ30の有するドライバを介して送信データを送信する。すなわち、かかる構成において、ノードは、CANコントローラ30およびCANバス26を介して他のノードと双方向でデータの授受を行う。
【0023】
図2は、本実施例のCAN通信システムを構成する各ノードが送信する1フレームのデータ内容を表した図を示す。各ノードがデータとして送信する1フレームは、例えば図2に示す如く、自己のノードの識別番号を格納するIDフィールドと、データフィールドのデータ長を格納するコントロールフィールドと、0〜8バイトで可変する送信すべきデータを格納するデータフィールドと、巡回符号冗長検査を行うためのデータを格納するCRCフィールドと、により構成されている。各ノードは、例えば500kbpsの伝送速度を有しており、データフィールドのデータ長が8バイトである場合には120ビット程度の1フレームデータを250μs程度で送受信することが可能となっている。
【0024】
1フレームデータのIDフィールドは、送信するデータの上位に設けられており、その上位ビット(例えば11ビット)は自己のノードの識別番号(例えば3桁16進の番号)を(11桁の)2進データに変換して表している。尚、各ノードのIDフィールドにおける識別番号は、他のノードの識別番号とは互いに異なる番号となっている。
【0025】
図3は、CAN通信システムの送信原理を表した図を示す。CAN通信は、複数のノード間でのデータ通信をシリアルなCANバス26を介して行うものであるので、一時期にCANバス26を流れ得るデータは、それら複数のノードのうち唯一つのノードのデータとなる。従って、CAN通信において、複数のノードがそれぞれデータ送信を行うべき場合には、各ノードからランダムにCANバス26に送り出されるデータがそれぞれ重畳してCANバス26を流れることがないように、すなわち、唯一つのノードのデータがCANバス26を流れるように、CANバス26を流れるデータについて調停を行う必要がある。
【0026】
上記の如く、各ノードが送信するデータには、自己の識別番号が付されている。そこで、CAN通信においては、各ノードが送信するデータの上位に付される識別番号を基にCANバス26を流れるデータが決定される。すなわち、識別番号が小さいほど、IDフィールドの上位ビットから現れるローレベル“0”の数が多くなる一方、識別番号が大きいほど、上位ビットにハイレベル“1”が現れ易くなるため、識別番号の小さいノードによるデータの方がより上位側にローレベル“0”を有する。各ノードのCANコントローラ30はそれぞれ、CANバス26を介して、ローレベル“0”の供給を受けたか否かを判別すると共に、自己のデータを送信すべき状況下においては、自己の識別番号と他のノードからの識別番号とを比較する。そして、受信に係る他のノードの識別番号が自己のものよりも大きい場合には自己のデータ送信を継続する一方、小さい場合には自己のデータ送信を中断し待機させる処理を実行する。
【0027】
例えば、図3に示す如く、あるノードから送信されたデータAが時刻t1においてCANバス26を流れ始め、そのデータAの送信が完了する前に、別のノードがCANバス26に向けてデータBを送り出すべきタイミングにある場合(時刻t2)、そのデータBは自己のノードのCANコントローラ30において待機される。そして、時刻t3においてデータAの送信が完了すると、その別のノードから送信が待機されていたデータBがCANバス26を流れ始める。
【0028】
かかる状況下、データBの送信が完了する前に、CANバス26に向けてデータCおよびデータDが送信されるべきタイミングにある場合(時刻t4およびt5)、そのデータC,DはそれぞれのノードのCANコントローラ30において待機される。そして、時刻t6においてデータBの送信が完了すると、データCおよびデータDがCANバス26を流れ始めるが、データC,Dを送信するノードのうち識別番号の大きいノードは、識別番号の小さいノードによるデータD又はCを受信した場合に、自己のデータC又はDの送信を中断し待機させる。このため、データDを送信するノードの識別番号がデータCを送信するノードのものに比して小さい場合には、データBの送信が完了した後、両データC,Dのうち識別番号の小さいノードによるデータDがデータCよりも先にCANバス26を流れ始め、各ノードに受信される。そして、時刻t7においてデータDの送信が完了すると、待機されていたデータCがCANバス26を流れ始める。
【0029】
このように、各ノードが有するCANコントローラ30の調停機能によれば、各ノードが送信するデータに付されたそのノードの識別番号に基づいて、CANバス26を流れるデータが決定される。具体的には、複数のデータがほぼ同時にCANバス26を介して送信されるべき状況にある場合には、それらのデータのうち識別番号の最も小さいノードのデータがCANバス26を流れる。従って、CAN通信システムによれば、複数のデータがほぼ同時にCANバス26を介して送信されるべき状況においても、確実に唯一つのデータをCANバス26に送り出し、複数のノードに同時に受信させることが可能となる。これにより、通信負荷の軽減を図ることができ、通信効率を向上させることができる。
【0030】
ところで、車両の旋回挙動を確実に安定化させ、VSC制御を適切に行うためには、短い周期(例えば12ms)でそれぞれの時点で車両に生じている加速度,ヨーレート等の各パラメータを検出し、車両に適切な制動力を付与する必要がある。すなわち、旋回挙動ECU10はGセンサ18,ヨーレートセンサ22等の出力信号を所望のタイミングで受信する必要がある。
【0031】
しかしながら、上記したCAN通信においては、識別番号の小さいノードによるデータほどCANバス26を流れ易い。すなわち、識別番号の小さいノードによるデータの方が識別番号の大きいノードによるデータに比してCANバス26を流れる優先順位が高くなる。このため、Gセンサ18やヨーレートセンサ22等のVSC制御に用いられるセンサがランダムにセンサ出力を送信するものとすると、旋回挙動ECU10にそれらのセンサの出力信号が受信されても、その受信データが最新のものでないおそれがある。従って、本実施例のCAN通信システムにおいて各センサがランダムに出力を送信する構成では、適切なVSC制御を行うことができない不都合が生じ得る。
【0032】
図4は、本実施例のCAN通信システムにおいて旋回挙動ECU10と各センサ18〜24との間におけるデータ通信の授受を模式的に表した図を示す。本実施例のシステムは、上記した不都合を回避すべく、車両のVSC制御に必要なノード(具体的には、旋回挙動ECU10、Gセンサ18、舵角センサ20、ヨーレートセンサ22、及び車輪速センサ24)の識別番号を他のノードに比して小さくし、CANバス26上における優先順位を比較的高くする。例えば、CANバス26を介して互いに接続される全ノードのうち、旋回挙動ECU10を優先順位が一位のノードに、また、各センサ18〜24を優先順位がそれぞれ二位〜五位のノードに設定する。
【0033】
そして、図4に示す如く、旋回挙動ECU10は、VSC制御の制御パラメータである加速度やヨーレート,舵角,車輪速の送信を要求する指令をトリガフレームとして一定周期T1(例えば12ms)ごとにCANバス26へ送り出す。また、各センサ18〜24は、旋回挙動ECU10からのトリガフレームを受信した場合に、自己の物理量についてA/D変換処理を開始・実行し、その結果得られたディジタルデータをCANバス26へ送り出す。
【0034】
かかるシステムにおいて、旋回挙動ECU10のCANバス26上における優先順位は最も高いため、旋回挙動ECU10が送信するトリガフレームは、その送信が行われた後、短時間で各センサ18〜24に受信されることができる。また、各センサ18〜24はそれぞれ、物理量をランダムにA/D変換することはなく、旋回挙動ECU10のトリガフレームに従ってA/D変換処理する。更に、各センサ18〜24のCANバス26上における優先順位は旋回挙動ECU10の次に高いものであるため、各センサ18〜24が送信するデータは、その送信が行われた後、短時間で旋回挙動ECU10に受信されることができる。
【0035】
このため、本実施例によれば、VSC制御のためのノードがCANバス26を介して互いに接続される構成であっても、旋回挙動ECU10がGセンサ18、舵角センサ20、ヨーレートセンサ22、及び車輪速センサ24の各出力信号について所望のタイミングで最新のものを受信することが可能である。従って、本実施例のシステムによれば、旋回挙動ECU10と各センサ18〜24との間におけるデータ通信を同期化させることができるので、VSC制御の応答性が悪化するのを確実に回避することができ、旋回挙動を適切に行うことが可能となる。
【0036】
図5は、上記の機能を実現すべく、本実施例の旋回挙動ECU10において実行される制御ルーチンのフローチャートを示す。図5に示すルーチンは、その処理が終了するごとに起動されるルーチンである。図5に示すルーチンが起動されると、まずステップ100の処理が実行される。
【0037】
ステップ100では、Gセンサ18、舵角センサ20、ヨーレートセンサ22、及び車輪速センサ24に対して加速度、舵角、ヨーレート、及び車輪速の送信を要求するトリガフレームをCANバス26に向けて送信する処理が実行される。上記の如く、旋回挙動ECU10のCANバス26上における優先順位は最も高いものであるため、本ステップ100の処理が実行されると、多くても250μs後、すなわち、現時点でCANバス26を流れるデータの送信が完了した直後には、旋回挙動ECU10によるトリガフレームがCANバス26を流れ始め、各ノードに受信される。
【0038】
ステップ102では、センサ18〜24のすべてから各データが返送されたか否かが判別される。CANバス26はシリアルバスであり、一時期には全ノードのうち唯一つのノードによるデータしか流れないので、旋回挙動ECU10がトリガフレームを送信した後、センサ18〜24の各データをすべて受信するまでには、数ms程度の時間を要する。その結果、センサ18〜24の各データがすべて返送されていないと判別される場合は、次にステップ104の処理が実行される。
【0039】
ステップ104では、上記ステップ100においてトリガフレームの送信が開始された後、一定時間T2(<T1)が経過したか否かが判別される。尚、一定時間T2は、トリガフレームの送信が開始された後、センサ18〜24の各データのすべてを受信すべき時間よりも長く、かつ、トリガフレームの周期T1よりも短い例えば2msに設定されている。その結果、一定時間T2が経過していないと判別される場合は、次に上記ステップ102の処理が実行される。一方、一定時間T2が経過していると判別される場合は、トリガフレームが送信されているにもかかわらずセンサ18〜24にデータ送信を行うことができない故障が生じ、或いは、トリガフレームに対してセンサ18〜24がデータを送信しているにもかかわらず通信系が故障し、又は、旋回挙動ECU10によるトリガフレーム又はセンサ18〜24によるデータに異常が生じていると判断できる。従って、かかる判別がなされた場合は、次にステップ106の処理が実行される。ステップ106では、センサ18〜24又は旋回挙動ECU10と各センサ18〜24とを結ぶ通信系等に故障が生じていると判定される。尚、この場合、警告ランプを点灯させ、警報を行うことにより、車両運転者に対してその旨の注意を喚起することとしてもよい。
【0040】
一方、上記ステップ102においてセンサ18〜24の各データがすべて返送されたと判別される場合、及び、上記ステップ106の処理が終了した場合、次にステップ108の処理が実行される。ステップ108では、Gセンサ18による加速度、舵角センサ20による車輪舵角、ヨーレートセンサ22によるヨーレート、及び車輪速センサ24による車輪速に基づいて、車両の旋回挙動を安定化させるVSC制御を実行する処理が実行される。本ステップ108の処理が実行されると、以後、車両に横滑り傾向が生じている場合、その傾向を緩和するヨーイングが生ずるように、車両の前輪又は後輪に制動力が付与される。
【0041】
ステップ110では、上記ステップ100でトリガフレームの送信が開始された後、上記の一定周期T1が経過したか否かが判別される。本ステップ110の処理は、一定周期T1が経過するまで繰り返し実行される。その結果、一定周期T1が経過したと判別される場合は、今回のルーチンは終了され、再び上記ステップ100においてトリガフレームの送信が行われる。
【0042】
上記図5に示すルーチンによれば、旋回挙動ECU10が一定周期T1(12ms)ごとにトリガフレーム26をCANバス26に送り出すことができると共に、各センサ18〜24からデータがすべて返送された場合にそれらのデータに基づいてVSC制御を実行することができる。
【0043】
旋回挙動ECU10は、上記の如く、全ノードのうちCANバス26上におけるデータ送信の優先順位が最も高いノードであるので、旋回挙動ECU10の送信するトリガフレームは、CANバス26への送信が行われると、比較的短時間で、具体的には、最長でもかかる送信時点でCANバス26を流れるデータの送信が完了した直後にはCANバス26を流れ始める。すなわち、旋回挙動ECU10によるトリガフレームは、CANバス26を最も流れ易いデータとなっている。このため、旋回挙動ECU10によるトリガフレームは、CANバス26への送信が開始された後、比較的短時間で速やかにセンサ18〜24に受信される。
【0044】
図6は、本実施例の各センサ18〜24において実行される制御ルーチンのフローチャートを示す。図6に示すルーチンは、その処理が終了するごとに起動されるルーチンである。図6に示すルーチンが起動されると、まずステップ120の処理が実行される。
【0045】
ステップ120では、旋回挙動ECU10の送信したトリガフレームが受信されたか否かが判別される。その結果、トリガフレームが受信されていないと判別される場合には、次にステップ122の処理が実行される。
【0046】
ステップ122では、前回トリガフレームが受信された後、上記した一定周期T1に所定時間αを加算した時間(T1+α)が経過したか否か、或いは、加速度等の物理量のA/D変換が行われた後、所定時間T3が経過したか否かが判別される。尚、所定時間αは、旋回挙動ECU10の送信異常又は該センサの受信異常等が生じていると判断できる、旋回挙動ECU10により一定周期T1で送信されるトリガフレームが受信されるべきであるにもかかわらず受信されない状態が継続する最小時間であり、例えば8msに設定されている。また、所定時間T3は、旋回挙動ECU10の送信異常又は該センサの受信異常等が生じていても、該センサが送信すべきデータの送信時間間隔であり、例えば20msに設定されている。その結果、否定判定がなされる場合は、上記ステップ120の処理が繰り返し行われる。
【0047】
上記ステップ120においてトリガフレームが受信されたと判別される場合、および、上記ステップ122において肯定判定がなされる場合は、次にステップ124の処理が実行される。
【0048】
ステップ124では、加速度や舵角,ヨーレート,車輪速等のアナログデータをディジタルデータに変換するA/D変換処理が実行される。そして、ステップ126では、上記ステップ124でA/D変換処理された結果得られたディジタルデータを含むデータをCANバス26に向けて送信する処理が実行される。本ステップ126の処理が実行されると、以後、センサ18〜24によるデータがCANバス26を流れて、旋回挙動ECU10に受信される。本ステップ126の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【0049】
上記図6に示すルーチンによれば、各センサ18〜24が旋回挙動ECU10からのトリガフレームを受信するごとに物理量をA/D変換処理し、その結果をディジタルデータとしてCANバス26に送り出すことができる。かかる構成において、各センサ18〜24がCANバス26に送り出すデータは、旋回挙動ECU10によりデータの送信が要求された後に車両に生ずるデータであって、比較的最新のものである。
【0050】
各センサ18〜24は、上記の如く、全ノードのうちCANバス26上におけるデータ通信の優先順位が旋回挙動ECU10の次に高いノードであるので、各センサ18〜24の送信するデータは、CANバス26への送信が行われると、旋回挙動ECU10がデータを送信すべき状況でなければ、最長でもかかる送信時点でCANバス26を流れるデータの送信が完了した直後にはCANバス26を流れ始める。すなわち、センサ18〜24による各データは、CANバス26を流れ易いデータとなっている。このため、各センサ18〜24によるデータは、CANバス26への送信が開始された後、比較的短時間で速やかに旋回挙動ECU10に受信される。
【0051】
このため、本実施例によれば、VSC制御を行うための旋回挙動ECU10およびセンサ18〜24の各ノードがCANバス26を介して互いに接続される構成であっても、旋回挙動ECU10がセンサ18〜24の各出力信号について所定のタイミングで最新のものを受信することができる。従って、本実施例のシステムによれば、各種の車載システムがCAN通信により構成される場合にも、旋回挙動ECU10と各センサ18〜24との間におけるデータ通信を同期化させることができ、これにより、VSC制御の応答性が悪化するのを確実に回避することができ、車両の旋回挙動を適切に制御することが可能となっている。
【0052】
また、CANバス26には唯一つのノードによるデータのみが流れるため、旋回挙動ECU10は、センサ18〜24による各データを時間差をもって受信する。しかしながら、旋回挙動ECU10が送信するトリガフレームは、CANバス26を介してほぼ同時に各センサ18〜24に供給されるため、各センサ18〜24によりA/D変換処理されるデータはほぼ同時期に車両に生じていた物理量となる。従って、旋回挙動ECU10は、センサ18〜24による各データを時間差をもって受信しても、それらのデータに基づいてほぼ同時期の各車両データを検出することができる。このため、本実施例によれば、VSC制御を実行するうえで必要な車両状態を正確に把握することができ、VSC制御を的確に行うことが可能となっている。
【0053】
また、上記図6に示すルーチンにおいては、各センサ18〜24が旋回挙動ECU10からのトリガフレームを受信しなくても、所定時間(T1+α)が経過した際に或いは所定時間T3が経過するごとに物理量をA/D変換処理し、その結果をCANバス26に送り出すことができる。すなわち、各センサ18〜24は、トリガフレームを受信しなくても自発的にデータをCANバス26に送り出すことができる。このため、本実施例のシステムによれば、旋回挙動ECU10がトリガフレームを受信できない故障、或いは、センサ18〜24の受信異常等が生じている場合においても、そのセンサ18〜24によるデータを必要とする旋回挙動ECU10やトラクションECU12,ロックECU14等のノードがそのデータを受信できない事態を回避することができ、そのデータに基づく制御を確実に行うことができる。従って、本実施例によれば、各センサ18〜24が旋回挙動ECU10によるトリガフレームを受信しないことに起因してシステムに悪影響が及ぶのを防止することが可能となっている。
【0054】
尚、各センサ18〜24は一定時間T3ごとにデータを送信することができるため、本実施例のシステムと異なり、VSC制御等の緊急性の高い制御を行わないシステムであっても、かかるセンサ18〜24を用いることができる。すなわち、かかるセンサ18〜24の構成によれば、CAN通信システムにおいて、緊急性を伴うシステムおよび緊急性を伴わないシステムの両者に対応させることができ、センサ種類の削減を図ることができることとなる。
【0055】
また、本実施例においては、旋回挙動ECU10がトリガフレームを送信した後、所定時間T2が経過してもすべてのセンサ18〜24からデータの返送を受信しない場合には、センサ18〜24に故障が生じ、或いは、各センサ18〜24と旋回挙動ECU10との間の通信系に故障が生じ、又は、データ異常が生じていると判定される。このため、本実施例によれば、かかる故障に対応したVSC制御を実行することができ、適切な措置を講ずることが可能となっている。
【0056】
尚、上記の実施例においては、CANコントローラ30が特許請求の範囲に記載した「CANコントローラユニット」に、旋回挙動ECU10が特許請求の範囲に記載した「第1のノード」に、Gセンサ18、舵角センサ20、ヨーレートセンサ22、及び車輪速センサ24が特許請求の範囲に記載した「第2のノード」に、それぞれ相当している。
【0057】
また、上記の実施例においては、旋回挙動ECU10が図5に示すルーチンを実行することにより特許請求の範囲に記載した「第1のステップ」が、各センサ18〜24が図6に示すルーチンを実行することにより特許請求の範囲に記載した「第2のステップ」が、それぞれ実現されている。
【0058】
ところで、上記の実施例においては、各センサ18〜24に、旋回挙動ECU10からのトリガフレームに応答してデータを送信する場合と、自発的にデータを送信する場合とを区別することなく同一のデータを送信させることとしているが、両者を区別するトリガを付加したデータを送信させることとしてもよい。かかる構成においては、旋回挙動ECU10やトラクションECU12等にセンサ18〜24の受信状態に応じた木目細かな制御を実行させることが可能となる。
【0059】
また、上記の実施例においては、旋回挙動ECU10がセンサ18〜24によるデータの送信を要求する際にトリガフレームを送信することとしているが、このトリガフレームに車速情報や車両状態情報を付加することとしてもよい。かかる構成においては、センサ18〜24がそれらの情報を用いて信号処理を行うことができるため、センサ18〜24における自己診断機能が向上することとなる。
【0060】
更に、上記の実施例においては、CAN通信システムにおいてVSC制御を適切に行うべく、旋回挙動ECU10とGセンサ18,舵角センサ20,ヨーレートセンサ22,車輪速センサ24との間におけるデータ通信を同期化させることとしているが、他の制御(例えば、トラクション制御,ABS制御等)を適切に行うべく、その制御ユニットとセンサとの間におけるデータ通信を同期化させることとしてもよい。
【0061】
【発明の効果】
上述の如く、請求項1乃至6記載の発明によれば、CANバスを介して互いに接続された複数のノードのうち特定のノード間におけるデータ通信を同期化させることができる。
【0062】
請求項2記載の発明によれば、第1のノードによるトリガフレームが第2のノードに受信されなくても第2のノードからデータが送信されるので、該データを必要とするノードに第2のノードによるデータが受信されない事態が生ずることはなく、そのデータに基づく制御を確実に実行させることができる。
【0063】
請求項3記載の発明によれば、第2のノードによるデータを必要とするノードに第2のノードの受信状態に応じた木目細かな制御を実行させることができる。
【0064】
請求項4記載の発明によれば、第1のノードにおいて第2のノード又は通信系の故障の有無を判定させることができる。
【0065】
また、請求項6記載の発明によれば、旋回挙動の制御ユニットとセンサとの間におけるデータ通信を同期化させるので、CAN通信であっても旋回挙動制御の応答性が悪化するのを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるCAN通信システムの構成図である。
【図2】本実施例のCAN通信システムを構成する各ノードが送信する1フレームのデータ内容を表した図である。
【図3】CAN通信システムの送信原理を表した図である。
【図4】本実施例のCAN通信システムにおいて旋回挙動ECUと各センサとの間におけるデータ通信の授受を模式的に表した図である。
【図5】本実施例の旋回挙動ECUにおいて実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【図6】本実施例の各センサにおいて実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
10 旋回挙動ECU
18 Gセンサ
20 舵角センサ
22 ヨーレートセンサ
24 車輪速センサ
26 通信バス(CANバス)
30 CANコントローラ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a CAN communication method and system for performing communication between a plurality of nodes connected to each other via a CAN bus, and more particularly to a CAN communication method suitable for synchronizing data communication between specific nodes. And about the system.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-142794, a CAN communication system is known that performs data communication between a plurality of nodes that are connected to each other via a CAN bus and each have a CAN controller unit. CAN communication is a protocol for performing bidirectional serial communication via a differential serial bus.
[0003]
In such a CAN communication system, each node sends out data with an identification ID code of its own node toward the CAN bus. If the CAN bus is not dedicated to data from other nodes when data is transmitted, the data sent from the node flows through the CAN bus and is received by the other nodes. On the other hand, when the CAN bus is exclusively used for data by other nodes, data to be sent from the nodes is waited for in the CAN controller unit. If there is only one node waiting for data, the data flows through the CAN bus when the CAN bus is free. On the other hand, when there are a plurality of nodes waiting for data, the data of the node having the highest priority based on the ID code among these nodes flows through the CAN bus before other standby data.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, among a plurality of nodes connected to each other via the CAN bus, there is a node that wants to receive data from other nodes at a desired timing. For example, in order to properly control the turning behavior of a vehicle, it is necessary to detect the yaw rate, acceleration, and vehicle steering angle that are actually generated in the vehicle at each point in a short cycle. In a vehicle in which various control units for controlling wheel locks and various sensors such as yaw rate, acceleration, and steering angle are configured by a CAN communication system, the control unit for controlling turning behavior controls the yaw rate of the vehicle at a desired timing. The node that you want to receive.
[0005]
However, in CAN communication, data of nodes with high priority based on the ID code among nodes connected to the CAN bus easily flows through the CAN bus, and data of nodes with low priority does not easily flow through the CAN bus. Even if data by another node is received by the node, the received data may not be the latest. In this regard, data communication between nodes in CAN communication is asynchronous. Therefore, even if one node wants to receive the latest data from another node at a desired timing, such data may not be received. For this reason, the control responsiveness in the one node may be deteriorated.
[0006]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a CAN communication method and system capable of synchronizing data communication between specific nodes among a plurality of nodes.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
[0008]
UpThe purpose of1A CAN communication system comprising a plurality of nodes connected to each other via a CAN bus, each having a CAN controller,
If the first node needs data from at least one second node, it sends a trigger frame to which data should be sent towards the CAN bus; and
When the second node receives the trigger frame from the first node,Data sampling is performed at the time of receiving the trigger frame, and the resulting data is transmitted as data to be transmitted.This is accomplished by a CAN communication system that transmits towards the CAN bus.
[0009]
BookIn the invention, the first node sends a trigger frame towards the CAN bus when it needs data by at least one second node, and the second node When a trigger frame is received, Sample the data when the trigger frame is received, and send the data obtained as a result to be transmittedSend to the CAN bus. According to such a configuration, since the second node transmits data triggered by frame transmission by the first node, data communication between those specific nodes can be synchronized.
[0012]
By the way, if the second node transmits data only when a trigger frame is received by the first node, if the trigger frame is not received, the second node does not transmit data. Therefore, there occurs a situation in which a node including the first node that needs the data cannot receive the data from the second node, which adversely affects the system.
[0013]
Therefore, the claims2As claimed in1In the described CAN communication system, the first node transmits the trigger frame at a predetermined period, and the second node does not receive the trigger frame for more than the predetermined period. In addition, if the data to be transmitted is transmitted to the CAN bus, the second node transmits the data reliably without receiving the trigger frame by the first node. A situation in which a node that requires data by the node cannot receive such data does not occur, and control based on the data can be reliably executed.
[0014]
In this case, the claim3As claimed in2In the described CAN communication system, the second node transmits data to the CAN bus with a trigger added to distinguish between the case where the trigger frame is received and the case where the trigger frame is not received. For example, it is possible to cause a node that needs data from the second node to execute fine control according to the reception state of the second node.
[0015]
In addition, although the data communication is synchronized between the first node and the second node as described above, the transmission of the trigger frame at the first node is performed by the second node. If the state in which no data is received continues for a long period of time, it can be determined that a failure has occurred in the second node or the communication system between them.
[0016]
Therefore, the claims4As claimed in1Thru35. The CAN communication system according to claim 1, wherein after the first node transmits the trigger frame to the CAN bus, a state in which data from the second node is not received continues for a predetermined time. In this case, it may be determined that a failure has occurred in the second node or communication system.
[0017]
still,The CAN communication system according to any one of claims 1 to 4, wherein each of the first node and the second node is a priority order on the CAN bus among all nodes. If the nodes are relatively high, data from those nodes can easily flow through the CAN bus, so that synchronization of data communication between the first node and the second node can be reliably ensured. it can.
Also,Claim6As claimed in1Thru55. The CAN communication system according to claim 1, wherein the first node is a control unit that controls the turning behavior of the vehicle, and the second node is necessary for controlling the turning behavior of the vehicle. If it is a sensor that outputs various parameters, the data communication between the control unit of the turning behavior and the sensor is synchronized, so it is ensured that the response of the turning behavior control deteriorates even in CAN communication. Can be prevented.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a configuration diagram of a CAN communication system according to an embodiment of the present invention. The CAN communication system of a present Example is a system mounted in the vehicle. In the vehicle, various vehicle controls are performed. Specifically, control for stabilizing the turning behavior of the vehicle (hereinafter referred to as VSC (Vehicle Stability Control) control (turning behavior control)), ensuring acceleration, straightness, and turning stability of the vehicle. Control (hereinafter referred to as TRC (Traction Control) control), control for preventing wheel locking (hereinafter referred to as ABS (Antilock Brake System) control), and the like are performed.
[0019]
As shown in FIG. 1, the vehicle includes a VSC electronic control unit (hereinafter referred to as a turning behavior ECU) 10 that executes VSC control, a TRC electronic control unit (hereinafter referred to as traction ECU) 12 that performs TRC control, And, it has an ABS electronic control unit (hereinafter referred to as a lock ECU) 14 for executing ABS control. In addition, the vehicle has sensors for realizing various vehicle controls, specifically, a
[0020]
The
[0021]
Control units such as a
[0022]
Hereinafter, the
[0023]
FIG. 2 is a diagram showing the data contents of one frame transmitted by each node constituting the CAN communication system of the present embodiment. For example, as shown in FIG. 2, one frame transmitted as data by each node varies in an ID field for storing the identification number of the node, a control field for storing the data length of the data field, and 0 to 8 bytes. A data field for storing data to be transmitted and a CRC field for storing data for performing cyclic code redundancy check. Each node has a transmission rate of, for example, 500 kbps. When the data length of the data field is 8 bytes, one frame data of about 120 bits can be transmitted and received in about 250 μs.
[0024]
The ID field of one frame data is provided in the upper part of the data to be transmitted, and the upper bit (for example, 11 bits) is the identification number of the own node (for example, a 3-digit hexadecimal number) 2 Converted to hexadecimal data. Note that the identification number in the ID field of each node is different from the identification numbers of the other nodes.
[0025]
FIG. 3 is a diagram showing the transmission principle of the CAN communication system. In CAN communication, data communication between a plurality of nodes is performed via the
[0026]
As described above, the self-identification number is attached to the data transmitted by each node. Therefore, in CAN communication, data flowing through the
[0027]
For example, as shown in FIG. 3, data A transmitted from a certain node starts to flow through the
[0028]
Under such circumstances, when the data C and the data D are to be transmitted toward the
[0029]
As described above, according to the arbitration function of the
[0030]
By the way, in order to reliably stabilize the turning behavior of the vehicle and perform VSC control appropriately, each parameter such as acceleration and yaw rate generated in the vehicle at each time point is detected in a short period (for example, 12 ms), It is necessary to apply an appropriate braking force to the vehicle. That is, the
[0031]
However, in the above-described CAN communication, data from a node having a smaller identification number flows through the
[0032]
FIG. 4 is a diagram schematically showing exchange of data communication between the turning
[0033]
Then, as shown in FIG. 4, the
[0034]
In such a system, since the priority order of the
[0035]
For this reason, according to this embodiment, even if the nodes for VSC control are connected to each other via the
[0036]
FIG. 5 shows a flowchart of a control routine executed in the
[0037]
In
[0038]
In
[0039]
In
[0040]
On the other hand, when it is determined in
[0041]
In step 110, it is determined whether or not the predetermined period T1 has elapsed after transmission of the trigger frame is started in
[0042]
According to the routine shown in FIG. 5 above, the
[0043]
As described above, the
[0044]
FIG. 6 shows a flowchart of a control routine executed in each of the
[0045]
In
[0046]
In
[0047]
If it is determined in
[0048]
In
[0049]
According to the routine shown in FIG. 6, each time the
[0050]
As described above, each of the
[0051]
For this reason, according to the present embodiment, even if the nodes of the
[0052]
Further, since only data from one node flows through the
[0053]
In the routine shown in FIG. 6, each
[0054]
In addition, since each sensor 18-24 can transmit data for every fixed time T3, unlike the system of a present Example, even if it is a system which does not perform highly urgent control, such as VSC control, this sensor 18-24 can be used. That is, according to the configuration of the
[0055]
Further, in this embodiment, after the
[0056]
In the above embodiment, the
[0057]
Moreover, in said Example, turning behavior ECU10 performs the routine shown in FIG. 5, and the "1st step" described in the claim performs the routine which each sensor 18-24 shows in FIG. By executing, the “second step” described in the claims is realized.
[0058]
By the way, in said Example, it is the same, without distinguishing the case where data is transmitted to each sensor 18-24 in response to the trigger frame from turning behavior ECU10, and the case where data are transmitted spontaneously. Although data is transmitted, it is also possible to transmit data to which a trigger for distinguishing both is added. In such a configuration, it is possible to cause the
[0059]
In the above embodiment, the
[0060]
Further, in the above embodiment, data communication between the turning
[0061]
【The invention's effect】
As described above, claims 1 to6According to the described invention, data communication between specific nodes among a plurality of nodes connected to each other via a CAN bus can be synchronized.
[0062]
Claim2According to the described invention, the data is transmitted from the second node even if the trigger frame by the first node is not received by the second node. A situation in which no data is received does not occur, and control based on the data can be surely executed.
[0063]
Claim3According to the described invention, it is possible to cause a node that requires data from the second node to execute fine control according to the reception state of the second node.
[0064]
Claim4According to the described invention, it is possible to determine whether or not there is a failure in the second node or the communication system in the first node.
[0065]
Claims6According to the described invention, since the data communication between the control unit and the sensor for the turning behavior is synchronized, it is possible to reliably prevent the response of the turning behavior control from being deteriorated even in the CAN communication. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a CAN communication system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing data contents of one frame transmitted by each node constituting the CAN communication system of the present embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating a transmission principle of a CAN communication system.
FIG. 4 is a diagram schematically showing exchange of data communication between the turning behavior ECU and each sensor in the CAN communication system of the present embodiment.
FIG. 5 is a flowchart of a control routine executed in the turning behavior ECU of the present embodiment.
FIG. 6 is a flowchart of a control routine executed in each sensor of the present embodiment.
[Explanation of symbols]
10 Turning behavior ECU
18 G sensor
20 Rudder angle sensor
22 Yaw rate sensor
24 Wheel speed sensor
26 Communication bus (CAN bus)
30 CAN controller
Claims (6)
第1のノードは、少なくとも一の第2のノードによるデータを必要とする場合に、データの送信を行うべきトリガフレームを前記CANバスに向けて送信し、かつ、
前記第2のノードは、前記第1のノードからの前記トリガフレームを受信した場合に、該トリガフレームの受信時点でデータのサンプリングを行い、その結果得られるデータを送信すべきデータとして前記CANバスに向けて送信することを特徴とするCAN通信システム。A CAN communication system comprising a plurality of nodes connected to each other via a CAN bus, each having a CAN controller,
If the first node needs data from at least one second node, it sends a trigger frame to which data should be sent towards the CAN bus; and
When the second node receives the trigger frame from the first node, the second node samples data at the time when the trigger frame is received, and the data obtained as a result is to be transmitted as the data to be transmitted. The CAN communication system characterized by transmitting to.
前記第2のノードは、前記トリガフレームが受信されない状態が前記所定周期を超えて継続する場合にも、送信すべきデータを前記CANバスに向けて送信することを特徴とする請求項1記載のCAN通信システム。 The first node transmits the trigger frame at a predetermined period; and
2. The data transmission device according to claim 1, wherein the second node transmits data to be transmitted toward the CAN bus even when the state where the trigger frame is not received continues beyond the predetermined period . CAN communication system .
前記第2のノードが、車両の旋回挙動を制御するうえで必要なパラメータを出力するセンサであることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項記載のCAN通信システム。 The first node is a control unit for controlling the turning behavior of the vehicle; and
The CAN communication system according to any one of claims 1 to 5, wherein the second node is a sensor that outputs a parameter necessary for controlling the turning behavior of the vehicle .
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