JP5019936B2 - 車載用中継接続ユニット - Google Patents

Description

本発明は、車載用中継接続ユニットに関し、詳しくは、電子制御ユニットが接続された複数のバスと接続され、前記電子制御ユニット間でのメッセージフレームの送受信を中継する車載用の中継接続ユニットにおいて、メッセージフレームを高速に中継するものである。

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（ＥＣＵ）を多重通信用のバス（通信線）に接続すると共に、該複数のバスを中継接続ユニットに接続し、異なるバスに属するＥＣＵ間で送受信されるメッセージを該中継接続ユニットが中継している車載用通信システムが採用されている。

車両に搭載される電装品等が増加するに従ってこれら電装品を制御するＥＣＵも増加し、ＥＣＵ間で送受信するメッセージフレームが増加するため、中継接続ユニットにおける中継処理の負担が増加して中継速度が遅延する問題がある。このため、中継接続ユニットはできるだけ高速にメッセージフレームを中継することが望まれている。

前記中継接続ユニットの中継処理の方法として、例えば、特開平９−１６２９１７号公報（特許文献１）に記載されているように、カットスルー方式が知られている。
カットスルー方式は、該メッセージフレームの受信処理と同時並行に送信処理を行う方式である。
中継接続ユニットが、メッセージフレームのうちメッセージ識別子が書き込まれたアービトレーションフィールドまでを受信すると、該メッセージ識別子に対応する中継先のバスを判別すると共に、前記中継送信先のバスが他のＥＣＵ等からメッセージフレームが送信されていない開放状態（アイドル状態）であるか否かを検知する。中継送信先のバスが開放状態である場合には、中継接続ユニットはメッセージフレームを直ちに該バスに送信する。
メッセージフレームを最後まで受信せずにバスに送信を開始しているので、メッセージフレームを最後まで受信した後に送信を行う場合に比べ、メッセージフレームの受信を開始してから送信を開始するまでの時間が短くなり、中継処理を高速化することができる。

一方、中継送信先のバスが開放状態でなく、他のＥＣＵ等からバスにメッセージフレームが送信されている場合には、中継接続ユニットはカットスルー方式でメッセージフレームの中継を行わず、メッセージフレームの送信を待機させると共にメッセージフレームを最後まで受信してバッファ部に記憶させ、その後、再び中継送信先のバスが開放状態か否かを検知し、バスが開放状態になれば送信を開始している。

特開平９−１６２９１７号公報

従来技術においては、メッセージフレームの中継送信先のバスを判別した後に該バスが開放状態か否かを検知し、バスが開放状態でなく送信が待機状態となった場合は、メッセージフレームを最後まで全て受信している。
このため、送信が待機状態でありメッセージフレームを受信中に中継送信先のバスが開放状態となった場合、バスが開放状態となった時点からメッセージフレームの送信を開始することができず、メッセージフレームの中継に時間がかかるという問題がある。

本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、メッセージフレームの中継送信先のバスを判別した後に該バスが開放状態でなく送信が待機状態であるときに中継送信先のバスが開放状態となった場合に、メッセージフレームを早期に該バスに送信して中継に要する時間を短縮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、通信プロトコルがＣＡＮである複数のバスを介して電子制御ユニットと接続され、前記電子制御ユニット間でのメッセージフレームの送受信を中継する車載用の中継接続ユニットであって、
前記バスからメッセージフレームを受信する受信部と、
前記受信したメッセージフレームを中継先のバスへ送信する送信部と、
前記受信部と送信部との間に介在させ、前記受信部と送信部とに接続された受信処理回路部と、該受信処理回路部と接続されたバッファ部と、該バッファ部と前記送信部に接続された送信処理回路部を有する中継処理部を備え、
前記中継処理部の受信処理回路部は、前記メッセージフレームの中継先バスを判別すると、該メッセージフレームの受信処理と同時並行に前記中継先バスへの送信要求を前記送信部に出すと共に、送信が待機状態である時は該メッセージフレームの重要度またはデータ長によって定められる周期で送信要求を送信部に出し、かつ、中継不要なメッセージフレームは破棄すると共に中継を要するメッセージフレームのみ前記バッファ部に送信し、
前記バッファ部は前記メッセージフレームの送信が待機状態である期間内に前記受信処理回路部からメッセージフレームを先頭から順次受信して保存し、該バッファ部でメッセージフレームを全て保存した後は前記送信処理回路部より送信部にメッセージフレームを送信していることを特徴とする車載用の中継接続ユニットを提供している。

中継接続ユニットの受信処理回路部はメッセージフレームのアービトレーションフィールドまで受信すると中継送信先のバスを判別し、送信部に送信要求を出す。送信部は該送信要求を受けて、該中継送信先のバスに他のＥＣＵがメッセージフレームを送信していない開放状態か否かを検知する。
バスが開放状態にない場合、カットスルー方式ではメッセージフレームを中継できず送信が待機状態となる。このとき、受信処理回路部はメッセージフレームの重要度またはデータ長さによって定められる周期で送信部に該送信要求を出すと共に、バッファ部はメッセージフレームを先頭から順次受信して保存する。
送信部は送信要求を受ける度に中継送信先のバスが開放状態か否かを検知し、中継送信先のバスが開放状態になったことを検知すると、バッファ部からメッセージフレームを読み出して該バスに送信を開始する。

このように、中継送信先のバスを判別した後に中継送信先のバスにメッセージフレームを中継できず待機状態となった場合であっても、該待機状態の間に送信部に送信要求を出して中継送信先のバスが開放状態か否かを周期的に検知し、バスが開放状態となった時に直ちにメッセージフレームの送信を開始することで、メッセージフレームの中継時間を短縮することができる。

バッファ部でメッセージフレームを最後まで全て保存した後も、送信部は引き続きバスが開放状態か否かを検知する。該バスが開放状態となると、送信処理回路部はバッファ部からメッセージフレーム全体を読み出し、送信部を介してメッセージフレームの送信を開始する。

前記メッセージフレームは、早く中継完了したいフレームである場合に本発明の中継接続ユニットは好適に用いられる。
中継送信先のバスを判別した後は該バスは開放状態ではなかったが、メッセージフレームを最後まで受信している間に中継送信先のバスが開放状態となった場合に、直ちに重要メッセージのフレームの送信を開始して中継時間を短縮することができる。

メッセージフレームの送信が待機状態である期間内に受信処理回路部が送信部に送信要求を出す周期は、前記のように、メッセージフレームの重要度やデータ長によって定められる。該周期は、バッファ部にメッセージフレームが所定ビット保存される時間としてもよく、この場合、所定ビットは１ビット以上２０ビット以下が好ましい。

前述したように、本発明の車載用の中継接続ユニットによれば、中継送信先のバスを判別した後に中継送信先のバスにメッセージフレームを中継できず待機状態となった場合であっても、該待機状態の間に送信部に送信要求を出して中継送信先のバスが開放状態か否かを周期的に検知し、バスが開放状態となった時に直ちにメッセージフレームの送信を開始しているので、メッセージフレームの中継時間を短縮することができる。

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は本発明の第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が接続された複数のバス３１と接続され、ＥＣＵ３０間でのメッセージフレームｍの送受信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に２本のバス３１Ａ、３１Ｂを接続し、各バス３１にそれぞれ１つのＥＣＵ３０Ａ、３０Ｂを接続しており、通信プロトコルはＣＡＮプロトコルである。

図１に示すように、中継接続ユニット１０は受信部１１と送信部１２と中継処理部１３を備えている。
受信部１１はバス３１と接続して、該バス３１に接続したＥＣＵ３０が送信するメッセージフレームｍを受信している。なお、受信部１１はバス３１毎に夫々備えているが、図１ではバス３１Ａからのメッセージフレームを受信するための受信部１１のみを示しており、バス３１Ｂに接続されている受信部１１は図示していない。

中継処理部１３は受信部１１及び送信部１２と接続しており、受信処理回路部１４とバッファ部１５と送信処理回路部１６と記憶部１７を備えている。
バッファ部１５は受信部１１を介して受信したメッセージフレームを先頭から順次記憶している。
記憶部１７は受信処理回路部１４と接続しており、メッセージフレームの識別子と中継送信先のバス３１の関係を示したルーティングテーブル（図示せず）を記憶している。

受信処理回路部１４は受信部１１及び送信部１２と接続しており、メッセージフレームの中継送信先のバス３１を判別している。受信処理回路部１４はメッセージフレームのアービトレーションフィールドまで受信すると、アービトレーションフィールドの識別子（ＩＤ）から記憶部１７のルーティングテーブルを参照して中継送信先のバス３１を判別している。また、受信処理回路部１４が受信したメッセージフレームのうち、中継が不要なメッセージフレームは破棄され、中継を要するメッセージフレームはバッファ部１５に送信する。

さらに、中継送信先のバス３１が判別すると、中継送信先のバス３１に接続された送信部１２にメッセージフレームの送信要求Ｓを出している。また、送信要求Ｓにも関わらず中継送信先のバス３１が開放状態でないためにメッセージフレームの送信が待機状態となった場合には、予め定めた設定周期で継続して送信部１２に送信要求Ｓを出している。
本実施形態では、バッファ部１５に８ビット分のメッセージフレームが保存される時間を設定周期としている。

送信処理回路部１６はバッファ部１５及び送信部１２と接続しており、バッファ部１５がメッセージフレームを最後まで全て保存した後に、該メッセージフレーム全体を読み出して中継送信先のバス３１の送信部１２に送信している。

送信部１２は、接続されたバス３１が他のＥＣＵ３０がメッセージフレームを送信していない開放状態であるか否かを検知している。また、該バス３１が開放状態の場合にバス３１にメッセージフレームを送信している。なお、送信部１２はバス３１毎に夫々備えているが、図１ではバス３１Ｂからのメッセージフレームを送信するための送信部１２のみを示しており、バス３１Ａに接続されている送信部１２は図示していない。

本実施形態では中継接続ユニット１０が受信するメッセージフレーム全てに本発明の中継接続ユニット１０を適用しているが、早く中継を完了したいメッセージフレームに本発明の中継接続ユニット１０を適用してもよい。早く中継を完了したいメッセージフレームは例えば車速やステアリングを制御する制御系のメッセージである。

図２は中継接続ユニット１０のメッセージフレームの中継を示すタイムチャートである。
バス３１Ａに接続されたＥＣＵ３０Ａが送信したメッセージフレームを、中継接続ユニット１０が受信してバス３１Ｂに中継する場合を例として説明する。

図２（Ａ）は本発明のカットスルー方式でのメッセージフレームの中継を示しており、ａ点で受信部１１はバス３１ＡのＥＣＵ３０ＡからメッセージフレームＣの受信を開始している。ｂ点で受信処理回路部１４がメッセージフレームのアービトレーションフィールドまで受信し、中継送信先のバス３１であるバス３１Ｂを判別すると共に、送信部１２に送信要求Ｓを出している。

ｂ点ではバス３１Ｂに接続された他のＥＣＵ３０からバス３１ＢにメッセージフレームＤが送信されているので、中継接続ユニット１０はバス３１ＢにメッセージフレームＣを送信できず待機状態となる。そこで、受信処理回路部１４は送信部１２に所定の設定周期であるｄ１〜ｄ３点で送信要求Ｓを出し、処理部は送信要求Ｓを受信するたびにバス３１Ｂの通信状態を検知する。
ｄ３点で、送信部１２はバス３１Ｂが開放状態となっていることを検知し、バッファ部１５からメッセージフレームを読み出してｃ点で中継を開始している。
従って、メッセージフレームの受信を開始したａ点から、中継を開始したｃ点までの時間はＴ１となる。

図２（Ｂ）は従来のカットスルー方式でのメッセージフレームの中継を示しており、ｂ点でバス３１Ｂが開放状態であるため、送信部１２はバッファ部１５からメッセージフレームを読み出し、ｃ点から中継を開始し、カットスルー方式でメッセージフレームの中継を開始している。

図２（Ｃ）は従来のカットスルー方式でメッセージフレームの中継を行う際に、ｂ点でバス３１Ｂが開放状態でない場合を示している。ｂ点ではバス３１Ｂに接続されたＥＣＵ３０からバス３１ＢにメッセージフレームＤが送信されているので、中継接続ユニット１０はバス３１ＢにメッセージフレームＣを送信できない。そこで、バッファ部１５はメッセージフレームＣを最後まで受信し、その後に送信部１２がバス３１Ｂが開放状態か否かを検知してバス３１Ｂが開放状態である場合にメッセージフレームＣの中継を開始している。
従って、メッセージフレームの受信を開始したａ点から、中継を開始したｃ点までの時間はＴ２となる。
図２（Ａ）の時間Ｔ１と図２（Ｃ）のＴ２を比べると、時間Ｔ１のほうが短くなり中継時間が短縮される。

図３は中継接続ユニット１０の動作を示すフローチャートである。
例として、バス３１Ａに接続されたＥＣＵ３０Ａが送信したメッセージフレームを、中継接続ユニット１０が受信してバス３１Ｂに中継する場合を説明する。
ステップＳ１０では、受信部１１がＥＣＵ３０Ａが送信したメッセージフレームを受信している。
ステップＳ１１では、受信部１１からメッセージフレームを受信した受信処理回路部１４がメッセージフレームのアービトレーションフィールドの識別子を読み出すと共に、ルーティングテーブルを参照して該メッセージフレームの中継送信先のバス３１を判別する。本実施形態では、中継送信先はバス３１Ｂである。なお、メッセージフレームが中継対象でない場合は該メッセージフレームを破棄する。
ステップＳ１２では、該メッセージフレームをバッファ部１５に記憶している。

ステップＳ１３では、受信処理回路部１４がバス３１Ｂと接続した送信部１２にメッセージフレームの送信要求Ｓを出す。
ステップＳ１４では、バス３１Ｂが開放状態か否かを送信部１２が検知している。バス３１Ｂが開放状態でない場合は図４へ進む。バス３１Ｂが開放状態である場合はＳ１５に進む。
ステップＳ１５では、送信部１２はバッファ部１５からメッセージフレームを受信してバス３１Ｂに送信し、メッセージフレームを中継する。
即ち、ステップＳ１０からステップＳ１５は従来のカットスルー方式と同様の動作である。

図４は本発明の中継接続ユニットの動作を示すフローチャートであり、ステップＳ１４で、受信処理回路部１４が中継送信先のバス３１を判別した後に、中継送信先のバス３１が開放状態になくメッセージフレームを中継できない場合の動作を示している。
ステップＳ２０では、受信部１１は継続してメッセージフレームを受信し、バッファ部１５に記憶する。
ステップＳ２１では、受信処理回路部１４がメッセージフレームをバッファ部１５に所定ビット分保存したか否かを判断する。本実施形態では所定ビットを８ビットとしている。８ビット記憶した場合はステップＳ２２へ進む。記憶していない場合はＳ２５へ進む。
ステップＳ２２では、受信処理回路部１４は送信部１２に送信要求Ｓを出している。
ステップＳ２３では、送信部１２はバス３１Ｂが開放状態か否かを検知している。開放状態である場合はステップＳ２４に進む。開放状態でない場合はステップＳ２０に戻る。
ステップＳ２４では、送信部１２はバッファ部１５からメッセージフレームを読み出し、送信部１２はメッセージフレームをバス３１Ｂに送信し、メッセージフレームを中継している。

ステップＳ２５では、受信処理回路部１４は、メッセージフレームを最後まで受信してバッファ部１５に保存したか否かを判断している。メッセージフレームを最後まで受信している場合はステップＳ２６に進む。最後まで受信していない場合はステップＳ２０に戻る。
ステップＳ２６は送信部１２がバス３１Ｂが開放状態か否かを検知している。開放状態である場合はステップＳ２７に進む。開放状態でない場合はステップＳ２６を繰り返す。
ステップＳ２７では、バッファ部１５に記憶されたメッセージフレーム全体を送信処理回路部１６が読み出し、送信部１２を介してバス３１Ｂに送信している。

前記構成によれば、アービトレーションフィールドの受信後に中継送信先のバス３１を判別した後に中継送信先のバス３１にメッセージフレームを中継できず待機状態となった場合であっても、該待機状態の間に送信部に送信要求Ｓを出して中継送信先のバス３１が開放状態か否かを周期的に検知し、バスが開放状態となった時に直ちにメッセージフレームの送信を開始しているので、メッセージフレームの中継時間を短縮することができる。

本発明である車載用中継接続ユニットの第１実施形態を示す構成図である。 車載用中継接続ユニットの動作を示すタイムチャートであり、（Ａ）は本発明の場合、（Ｂ）はカットスルー方式の場合、（Ｃ）はカットスルー方式でバスが開放状態でない場合である。 車載用中継接続ユニットの動作を示すフローチャートである。 車載用中継接続ユニットの動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 中継接続ユニット
１１ 受信部
１２ 送信部
１３ 中継処理部
１４ 受信処理回路部
１５ バッファ部
１６ 送信処理回路部
１７ 記憶部
３０（３０Ａ、３０Ｂ） 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
３１（３１Ａ、３１Ｂ） バス
Ｓ 送信要求

Claims (1)

1. 通信プロトコルがＣＡＮである複数のバスを介して電子制御ユニットと接続され、前記電子制御ユニット間でのメッセージフレームの送受信を中継する車載用の中継接続ユニットであって、
   前記バスからメッセージフレームを受信する受信部と、
   前記受信したメッセージフレームを中継先のバスへ送信する送信部と、
   前記受信部と送信部との間に介在させ、前記受信部と送信部とに接続された受信処理回路部と、該受信処理回路部と接続されたバッファ部と、該バッファ部と前記送信部に接続された送信処理回路部を有する中継処理部を備え、
   前記中継処理部の受信処理回路部は、前記メッセージフレームの中継先バスを判別すると、該メッセージフレームの受信処理と同時並行に前記中継先バスへの送信要求を前記送信部に出すと共に、送信が待機状態である時は該メッセージフレームの重要度またはデータ長によって定められる周期で送信要求を送信部に出し、かつ、中継不要なメッセージフレームは破棄すると共に中継を要するメッセージフレームのみ前記バッファ部に送信し、
   前記バッファ部は前記メッセージフレームの送信が待機状態である期間内に前記受信処理回路部からメッセージフレームを先頭から順次受信して保存し、該バッファ部でメッセージフレームを全て保存した後は前記送信処理回路部より送信部にメッセージフレームを送信していることを特徴とする車載用の中継接続ユニット。

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