JP4959484B2 - 中継接続ユニット - Google Patents

Description

本発明は、車載用の中継接続ユニットに関し、詳しくは、中継接続ユニットが受信したメッセージの処理に遅延が発生することを防ぐものである。

従来、車両に搭載される機器を制御する電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）が接続された多重通信用のバス同士を、中継接続ユニット（ゲートウェイ）を介して接続してネットワークを構築し、異なるバスに属するＥＣＵ間で送受信されるデータメッセージを該中継接続ユニットで中継する車載用通信システムが採用されている。

前記車載用通信システムの通信の安全性と信頼性を確保するために、ネットワークマネジメントシステムが提案されている。ネットワークマネジメンシステムとは、非特許文献１に示すように、多重通信用バスに接続されたＥＣＵや中継接続ユニット等のノードが互いにネットワークマネジメントメッセージ（ＮＭメッセージ）を送受信することで、ネットワーク協調制御やノードのエラー判定等を行うものである。ネットワーク協調制御により、ＮＭメッセージから他のノードの動作状態が高電力消費状態であるノーマル状態（通常動作状態）や省電力消費状態であるスリープ状態等であることを検知し、該検知結果に基づいて自ノードをどの動作状態に移行させるかを判断して移行処理を行っている。

前記車載用通信システムにおいて、ネットワークマネジメントシステムが実行された場合、中継接続ユニットは、異なるバスに属するＥＣＵ間で送受信されるデータメッセージに加え、ＮＭメッセージを受信する。
前記ＮＭメッセージは、データメッセージとフォーマットが同一である可能性がある。このようなシステムの場合、中継接続ユニットはデータメッセージ、ＮＭメッセージの区別なくこれらのメッセージを受信している。図７は従来の中継接続ユニット１の構成図であり、中継接続ユニット１はバス２Ａ，２Ｂと接続している。ＣＡＮコントローラ３がバス２からメッセージを受信すると、バッファ４に受信した全てのメッセージを格納する。バッファ４と接続された管理部５は、各メッセージに固有の識別子（ＩＤ）から、バッファ４に格納されたメッセージの種類を判定している。さらに、管理部５は、バッファ４のメッセージがＮＭメッセージである場合にはバッファ４からネットワークマネジメント処理部６にＮＭメッセージを送信し、データメッセージである場合にはバッファから中継処理部７にデータメッセージを送信し、各処理部はバッファ４から受信した各メッセージを用いて所定の処理を行っている。

複数のＥＣＵが多くのデータメッセージをバスに送信した場合、中継接続ユニットは多量のデータメッセージを受信するため、上記のような管理部の処理に時間がかかり、バッファに処理待ちの多量のデータメッセージが格納された状態となる。管理部は、バッファに格納されたメッセージが複数ある場合には先に格納されたメッセージから順にメッセージの処理を行うため、この状態で中継接続ユニットがＮＭメッセージを受信すると、該ＮＭメッセージの処理は処理待ちのデータメッセージの後に行われることになる。
一方で、ネットワークマネジメントシステムは、車載用通信システムに接続されたＥＣＵや中継接続ユニット間でＮＭメッセージを送受信することでエラー判定や動作状態の検知を行っており、ＮＭメッセージを受信した中継接続ユニットは、所定時間内に応答用のＮＭメッセージをバスに送信する必要がある。
しかし、中継接続ユニットが、上記のようにバッファに処理待ちの多量のデータメッセージが格納された状態でＮＭメッセージを受信すると、管理部及びネットワークマネジメント処理部でのＮＭメッセージの処理に遅延が生じ、中継接続ユニットが所定時間内に応答用のＮＭメッセージをバスに送信することができないという問題がある。

Network Management Concept and Application Programming Interface 発行：２００４年７月２６日 発行者：ＯＳＥＫ／ＶＤＸ インターネット（ＵＲＬ：http://portal.osek-vdx.org/files/pdf/specs/nm253.pdf）

本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、中継接続ユニットが中継すべき多量のデータメッセージをバッファに格納している状態でさらにＮＭメッセージを受信した場合においても、ＮＭメッセージの処理の遅延の発生を防ぎ、ネットワークマネジメント機能を確実に実行することを課題としている。

前記課題を解決するため、本発明は、電子制御ユニットが夫々接続している複数のバスの間に介在させ、異なるバスに属する前記電子制御ユニットとメッセージを中継する車載用の中継接続ユニットであって、
前記電子制御ユニットからのメッセージを受信する受信部と、
前記電子制御ユニットにメッセージを送信する送信部と、
前記受信部で受信したメッセージを前記送信部から送信する中継処理部と、
ネットワークマネジメントメッセージ（ＮＭメッセージ）を前記電子制御ユニットと送受信して各電子制御ユニットのネットワークマネジメント機能を実行するネットワークマネジメント処理部と、
前記ネットワークマネジメント処理部と接続されると共にバッファを介して前記中継処理部と接続され、前記バスから前記電子制御ユニットからのメッセージを受信して、該メッセージがデータメッセージか前記ＮＭメッセージかを判別し、前記ＮＭメッセージは前記バッファを介さずに前記ネットワークマネジメント処理部に送信し、前記データメッセージはバッファに送信する判別部と、
を備えていることを特徴とする中継接続ユニットを提供している。

本発明の中継接続ユニットの判別部は、メッセージを受信すると、データメッセージ、ＮＭメッセージのいずれであるかメッセージ種類の判別を行い、受信したメッセージがＮＭメッセージであると判別した場合には、バッファに格納せずに直接ネットワークマネジメント処理部にＮＭメッセージを送信している。
中継接続ユニットが中継すべき多量のデータメッセージをバッファに格納している状態でＮＭメッセージを受信した場合に、従来技術ではＮＭメッセージもバッファに格納されていたためにデータメッセージの処理の後でＮＭメッセージが処理されるケースが想定され、ＮＭメッセージの処理に遅延が発生する可能性がある。しかし、本発明では判別部において即座にメッセージの種類を判定して各処理部に送信するため、ＮＭメッセージの処理の遅延が発生することがなく、ネットワーク協調制御などのネットワークマネジメント機能を確実に実行することができる。

具体的には、
少なくとも前記ＮＭメッセージのＩＤを記憶する識別子記憶部と、前記判別部と、前記受信部と、前記送信部と、を有するコントローラを備え、
前記判別部は、受信するメッセージのＩＤと前記識別子記憶部に記憶されたＩＤとを比較して前記メッセージがデータメッセージか前記ＮＭメッセージかを判別している。

データメッセージ、ＮＭメッセージのフォーマットは同一であり、各メッセージ毎に固有の識別子（ＩＤ）を備えている。判別部は該ＩＤによりデータメッセージとＮＭメッセージを判別しており、識別子記憶部に記憶されたＩＤと、受信したメッセージのＩＤとを比較し、受信したメッセージのＩＤが識別子記憶部に記憶されたＩＤであれば、該メッセージをＮＭメッセージとしている。

故障検知用のダイアグメッセージを受信するダイアグ処理部を備え、
前記識別子記憶部はダイアグメッセージのＩＤを記憶しており、
前記判別部は、前記ダイアグメッセージであることを判別すると、前記ダイアグメッセージを前記バッファを介さずに前記ダイアグ処理部に送信してもよい。
受信部において、ＮＭメッセージだけでなくダイアグメッセージもＩＤから判別し、ダイアグメッセージを直接ダイアグ処理部に送信することで、ダイアグメッセージの処理の遅延が発生することを防ぐことができる。

前記判別部と前記バッファの間に中継判別部を介在させ、
前記判別部は、前記受信するメッセージのＩＤが前記識別子記憶部に記載されていない場合には、該メッセージを前記データメッセージであると判断して前記中継判別部に送信し、
前記中継判別部は、前記データメッセージのＩＤから前記データメッセージの中継または廃棄を判別し、中継の場合には前記データメッセージを前記バッファに送信し、廃棄の場合には前記データメッセージを廃棄することが好ましい。

判別部においてＮＭメッセージまたはダイアグメッセージと判別されなかったメッセージは、データメッセージとして中継判別部に送信される。中継判別部では該データメッセージが、他のＥＣＵに中継されるメッセージかどのＥＣＵにも中継されず廃棄されるメッセージかを判別し、他のＥＣＵに中継されるデータメッセージをバッファに送信している。このため、バッファにはＮＭメッセージやダイアグメッセージ、また廃棄されるデータメッセージが格納されることがなく、中継が必要なデータメッセージのみが格納され、中継処理部は該バッファのデータメッセージの中継処理を順次行う。

前記識別子記憶部に、中継が必要なデータメッセージのＩＤ及び廃棄するデータメッセージのＩＤを記憶しており、
前記判別部は、受信するメッセージが前記中継が必要なデータメッセージであると判別した場合は該データメッセージを前記バッファに送信し、廃棄するデータメッセージであると判別した場合には、該データメッセージを廃棄してもよい。

前述したように、本発明の中継接続ユニットによれば、受信部の判別部がメッセージを受信すると、データメッセージ、ＮＭメッセージのいずれであるかの判別を行い、受信したメッセージがＮＭメッセージであると判別した場合には、バッファに格納せずに直接ネットワークマネジメント処理部にＮＭメッセージを送信している。このため、中継接続ユニットが中継すべき多量のデータメッセージをバッファに格納している状態でＮＭメッセージを受信した場合であっても、ＮＭメッセージの処理の遅延が発生することがなく、ネットワーク協調制御などのネットワークマネジメント機能を確実に実行することができる。

本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図４に本発明の第１実施形態を示す。
本発明の車載用の中継接続ユニット１０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０を夫々接続しているバス３１間に介在させてネットワークを形成し、異なるバス３１に属する前記ＥＣＵ３０３０間で送受信するデータメッセージを中継するものである。
本実施形態では、中継接続ユニット１０を２本のバス３１Ａ、３１Ｂの間に介在させてネットワークを形成すると共に、２本のバス３１Ａ、３１Ｂに夫々２つのＥＣＵ３０Ａ，３０Ｂを接続している。通信プロトコルはＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）である。

図１に示すように、中継接続ユニット１０は、ＣＡＮコントローラ２０Ａ，２０Ｂと、ダイアグ処理部１１と、中継処理部１２と、バッファ１３と、ネットワークマネジメント処理部１４と、中継判別部１５を備えている。

ＣＡＮコントローラ２０Ａ，２０Ｂはバス３１Ａ，３１Ｂと夫々接続しており、他のＥＣＵ３０が送信したメッセージをバス３１を介して受信している。
ＣＡＮコントローラ２０によって送受信されるメッセージは、データメッセージ、ダイアグメッセージ、ＮＭメッセージの３つである。データメッセージは、異なるバス３１に接続されたＥＣＵ３０間で送受信されるものであり、中継接続ユニット１０が中継し、ＥＣＵ３０に接続された車載機器の制御等に用いるメッセージである。ダイアグメッセージはダイアグ処理部１１で使用されるメッセージであり、ＮＭメッセージはネットワークマネジメント処理部１４で使用されるメッセージである。

ＣＡＮコントローラ２０Ａは図２に示すように、受信部及び送信部を構成する送受信バッファ２１と、判別部を構成するＩＤ判別部２２と識別子記憶部２３を備えている。ＣＡＮコントローラ２０Ｂも同様の構成である。
送受信バッファ２１はバス３１と接続しており、バス３１から受信したメッセージを一時的に記憶している。データメッセージ、ダイアグメッセージ、ＮＭメッセージのメッセージフレームは同じ構成をしており、送受信バッファ２１はこれらのメッセージを区別せず送受信している。

識別子記憶部２３は、受信したメッセージの種類を判別するためのテーブルを備えている。データメッセージ、ダイアグメッセージ、ＮＭメッセージは各メッセージに固有の値である識別子（ＩＤ）により区別されている。図３はテーブルの例であり、中継接続ユニット１０が受信するメッセージのＩＤ毎に、メッセージがダイアグメッセージ、ＮＭメッセージのいずれであるかを記載している。テーブルには、ダイアグメッセージ、ＮＭメッセージのＩＤのみを記載しており、テーブルにＩＤが記載されていないメッセージはデータメッセージである。
なお、テーブルにデータメッセージのＩＤを記載していてもよい。この場合、後述するＩＤ判別部２２はテーブルを用いて、受信したメッセージのＩＤがデータメッセージであることを判別する。

ＩＤ判別部２２は送受信バッファ２１と接続していると共に、識別子記憶部２３と接続している。送受信バッファ２１からメッセージを受け取ると、識別子記憶部２３からテーブルを読み出し、該テーブルを参照して、受信したメッセージの種類を判別している。ＩＤ判別部２２は、例えば、受信したメッセージのＩＤが１の時には、図３のテーブルを参照して該メッセージはダイアグメッセージであると判別している。

またＩＤ判別部２２はネットワークマネジメント処理部１４及びダイアグ処理部１１及び中継判別部１５と接続している。受信したメッセージをＮＭメッセージと判別した場合には、ＩＤ判別部２２は該ＮＭメッセージをネットワークマネジメント処理部１４に送信している。また、受信したメッセージをダイアグメッセージと判別した場合には、ＩＤ判別部２２は該ダイアグメッセージをダイアグ処理部１１に送信している。受信したメッセージのＩＤがテーブルにない場合は、データメッセージとして中継判別部１５に送信している。

なお、メッセージのフレームのうちＩＤが格納されたアービトレーションフィールドまで送受信バッファ２１に記憶されると、ＩＤ判別部２２は送受信バッファ２１からメッセージを受信してＩＤを読み出し、メッセージの種類の判別を行っている。なお、送受信バッファ２１にメッセージが最後まで記憶された後に、ＩＤ判別部２２がメッセージの種類の判別を行ってもよい。

ダイアグ処理部１１は、車載用通信システムに中継接続ユニット１０の故障診断を行うダイアグノーシス（図示せず）が接続された場合に、ダイアグノーシスとダイアグメッセージの送受信を行っている。
ネットワークマネジメント処理部１４は、バス３１に接続された他のＥＣＵ３０とＮＭメッセージを送受信することで、ネットワーク協調制御やエラー判定を行い、車載用通信システムの通信の安全性と信頼性を確保している。

中継判別部１５はＣＡＮコントローラ２０からデータメッセージを受信すると、中継接続ユニット１０が該データメッセージを他のＥＣＵ３０に中継する必要があるか否かを判別する。中継判別部１５には、中継が必要なデータメッセージのＩＤを記載した中継テーブル（図示せず）を備えている。中継判別部１５は受信したデータメッセージのＩＤが中継テーブルにあるか否かを判断し、中継テーブルにある場合にはデータメッセージをバッファ１３に記憶させる。中継テーブルにない場合にはデータメッセージを破棄する。

バッファ１３は中継判別部１５と接続しており、データメッセージを受信した順に記憶している。また、バス３１に送信するデータメッセージを一時的に記憶している。
中継処理部１２はバッファ１３と接続しており、バッファ１３に記憶されたデータメッセージの中継処理を行っている。中継処理部１２には、データメッセージのＩＤ毎に中継先を示したルーティングテーブル（図示せず）を備えている。中継処理部１２はバッファ１３に格納されたデータメッセージのうち先に格納されたものから順に読み出し、データメッセージのＩＤからルーティングテーブルを参照して中継先を判断し、バッファ１３に送信する。

中継接続ユニット１０のＣＡＮコントローラ２０Ａ，２０Ｂと、ダイアグ処理部１１と、中継処理部１２と、バッファ１３と、ネットワークマネジメント処理部１４と、中継判別部１５は、集積回路（ＩＣ）で構成してもよい。

次に、本発明の中継接続ユニット１０がメッセージを受信して中継処理部１２、ダイアグ処理部１１、ネットワークマネジメント処理部１４に送信される場合の動作を図４のフローチャートを用いて説明する。
ステップＳ１では、ＣＡＮコントローラ２０Ａがメッセージを受信し、送受信バッファ２１にメッセージが記憶される。
ステップＳ２では、ＩＤ判別部２２は送受信バッファ２１からメッセージを読み出すと共に識別子記憶部２３からテーブルを読み出し、テーブルを参照してメッセージのＩＤからメッセージの種類を判別している。メッセージがＮＭメッセージである場合はステップＳ３に、ダイアグメッセージである場合はステップＳ５に進む。またテーブルにメッセージＩＤが記載されていない場合は、データメッセージであると判断してステップＳ７に進む。

ステップＳ３では、ＩＤ判別部２２はＮＭメッセージをネットワークマネジメント処理部１４に送信している。
ステップＳ４では、ネットワークマネジメント処理部１４では、該ＮＭメッセージを用いてＥＣＵ３０の状態遷移などの処理を行っている。
ステップＳ５では、ＩＤ判別部２２はダイアグメッセージをダイアグ処理部１１に送信している。
ステップＳ６では、ダイアグ処理部１１は、ダイアグメッセージを用いて故障診断等の処理を行っている。

ステップＳ７では、ＩＤ判別部２２はデータメッセージを中継判別部１５に送信している。
ステップＳ８では、中継判別部１５は、データメッセージのＩＤから中継テーブルを参照して、データメッセージについて他のＥＣＵ３０に中継が必要であるか否かを判断している。中継が必要である場合にはステップＳ９に進む。中継が必要でない場合には、ステップＳ１１に進む。
ステップＳ９では、データメッセージをバッファ１３に記憶している。
ステップＳ１０では、中継処理部１２はバッファ１３からデータメッセージを読み出し、ルーティングテーブルを参照して、該データメッセージの中継先を判断している。
ステップＳ１１では、中継判別部１５は、該データメッセージをバス３１に中継不要と判断したので、データメッセージを廃棄している。

本発明によれば、ＣＡＮコントローラ２０のＤ判別部は、メッセージを受信すると、データメッセージ、ＮＭメッセージのいずれであるかメッセージ種類の判別を行い、受信したメッセージがＮＭメッセージであると判別した場合には、バッファ１３に格納せずに直接ネットワークマネジメント処理部１４にＮＭメッセージを送信しているため、中継接続ユニット１０が中継すべき多量のデータメッセージをバッファ１３に格納している状態でＮＭメッセージを受信した場合であっても、ＮＭメッセージの処理の遅延が発生することがなく、ネットワーク協調制御などのネットワークマネジメント機能を確実に実行することができる。

図５及び図６に本発明の第２実施形態を示す。
第２実施形態では中継判別部１５を設けておらず、ＣＡＮコントローラ２０はバッファ１３と接続している。ＣＡＮコントローラ２０のＩＤ判別部２２においてデータメッセージの中継を行うか否かを判断している。
ＣＡＮコントローラ２０の識別子記憶部２３には、例えば図６に示すテーブルを備えている。該テーブルは、中継接続ユニット１０が受信するメッセージのＩＤ毎に、メッセージがダイアグメッセージ、ＮＭメッセージ及びデータメッセージのいずれであるかを記載している。また、データメッセージであるが中継処理部１２が中継を行わないメッセージである場合には、廃棄することが記載されている。

ＩＤ判別部２２は送受信バッファ２１に記憶されたメッセージを読み出すと、メッセージのＩＤとテーブルを比較する。例えば、メッセージのＩＤが１００の場合、ＩＤ判別部２２は該メッセージはデータメッセージであると判断してバッファ１３に送信する。また、メッセージのＩＤが１１０の場合、ＩＤ判別部２２は該メッセージは廃棄するものと判断し、廃棄の処理を行う。

このように、中継判別部１５の機能をＣＡＮコントローラ２０のＩＤ判別部２２で行うことで、部品点数を削減することができ、中継接続ユニット１０の構成が簡単になる。
なお、他の構成および作用効果は第１実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。

本発明である中継接続ユニットの第１実施形態を示す構成図である。 ＣＡＮコントローラの構成図である。 メッセージの種類を判別するテーブルの例である。 中継接続ユニットの動作を示すフローチャートである。 第２実施形態を示す中継接続ユニットの構成図である。 メッセージの種類を判別するテーブルの例である。 従来例を示す図である。

符号の説明

１０ 中継接続ユニット
１１ ダイアグ処理部
１２ 中継処理部
１３ バッファ
１４ ネットワークマネジメント処理部
１５ 中継判別部
２０（２０Ａ，２０Ｂ） ＣＡＮコントローラ
２１ 送受信バッファ
２２ ＩＤ判別部
２３ 識別子記憶部
３０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
３１（３１Ａ、３１Ｂ） バス

Claims (5)

1. 電子制御ユニットが夫々接続している複数のバスの間に介在させ、異なるバスに属する前記電子制御ユニットとメッセージを中継する車載用の中継接続ユニットであって、
   前記電子制御ユニットからのメッセージを受信する受信部と、
   前記電子制御ユニットにメッセージを送信する送信部と、
   前記受信部で受信したメッセージを前記送信部から送信する中継処理部と、
   ネットワークマネジメントメッセージ（ＮＭメッセージ）を前記電子制御ユニットと送受信して各電子制御ユニットのネットワークマネジメント機能を実行するネットワークマネジメント処理部と、
   前記ネットワークマネジメント処理部と接続されると共にバッファを介して前記中継処理部と接続され、前記バスから前記電子制御ユニットからのメッセージを受信して、該メッセージがデータメッセージか前記ＮＭメッセージかを判別し、前記ＮＭメッセージは前記バッファを介さずに前記ネットワークマネジメント処理部に送信し、前記データメッセージはバッファに送信する判別部と、
   を備えていることを特徴とする中継接続ユニット。
2. 少なくとも前記ＮＭメッセージのＩＤを記憶する識別子記憶部と、前記判別部と、前記受信部と、前記送信部と、を有するコントローラを備え、
   前記判別部は、受信するメッセージのＩＤと前記識別子記憶部に記憶されたＩＤとを比較して前記メッセージがデータメッセージか前記ＮＭメッセージかを判別する請求項１に記載の中継接続ユニット。
3. 故障検知用のダイアグメッセージを受信するダイアグ処理部を備え、
   前記識別子記憶部はダイアグメッセージのＩＤを記憶しており、
   前記判別部は、前記ダイアグメッセージであることを判別すると、前記ダイアグメッセージを前記バッファを介さずに前記ダイアグ処理部に送信する請求項１または請求項２に記載の中継接続ユニット。
4. 前記判別部と前記バッファの間に中継判別部を介在させ、
   前記判別部は、前記受信するメッセージのＩＤが前記識別子記憶部に記載されていない場合には、該メッセージを前記データメッセージであると判断して前記中継判別部に送信し、
   前記中継判別部は、前記データメッセージのＩＤから前記データメッセージの中継または廃棄を判別し、中継の場合には前記データメッセージを前記バッファに送信し、廃棄の場合には前記データメッセージを廃棄する請求項２または請求項３に記載の中継接続ユニット。
5. 前記識別子記憶部に、中継が必要なデータメッセージのＩＤ及び廃棄するデータメッセージのＩＤを記憶しており、
   前記判別部は、受信するメッセージが前記中継が必要なデータメッセージであると判別した場合は該データメッセージを前記バッファに送信し、廃棄するデータメッセージであると判別した場合には、該データメッセージを廃棄している請求項２または請求項３に記載の中継接続ユニット。

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