JP5700426B2 - Vehicle network system - Google Patents

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この発明は、車内の各ノードを通信バスで接続してネットワークが構築され、各ノードが定期的に発生する定期フレームおよび不定期に発生するイベントフレームを前記通信バスを介してやり取りする車両用ネットワークシステムに関し、詳しくは、通信バスの負荷状態の監視に関する。   The present invention relates to a vehicular network in which each node in a vehicle is connected by a communication bus to construct a network, and each node regularly exchanges a regular frame and an irregularly generated event frame via the communication bus. More specifically, the present invention relates to monitoring of the load state of the communication bus.

近年、車両(自動車)の制御の分野においては、車内の各種制御のECUや、センサ、スイッチ等の状態監視のECUのネットワーク化が進んでいる。   In recent years, in the field of vehicle (automobile) control, networking of various control ECUs and state monitoring ECUs such as sensors and switches has been progressing.

そして、この種の車両が搭載する車両用ネットワークシステムは、CAN(Controller Area Network)やLIN(Local Interconnect Network)に代表されるシリアル通信プロトコルのネットワークで形成され、このネットワークは、例えばCANのライン型のネットワークの場合、車内の各ECUのノードを通信バスに接続して構築される。   A vehicle network system mounted on this type of vehicle is formed by a serial communication protocol network represented by CAN (Controller Area Network) or LIN (Local Interconnect Network), and this network is, for example, a CAN line type. This network is constructed by connecting the nodes of each ECU in the vehicle to a communication bus.

図4は上記CANの車両用ネットワークシステムの一例を示し、Aノード100a、Bノード100b、Cノード100c、…が通信バス200に接続されて車内のネットワークが構築される。各ノード100a〜100cはそれぞれマスタノードであり、マイクロコンピュータ構成のECUにより形成される。   FIG. 4 shows an example of the CAN vehicle network system, in which an A node 100a, a B node 100b, a C node 100c,... Are connected to a communication bus 200 to construct an in-vehicle network. Each of the nodes 100a to 100c is a master node, and is formed by an ECU having a microcomputer configuration.

そして、各ノード100a〜100c、…は、異なるID(識別子)が割り当てられ、定期的に発生する定期フレームおよび、スイッチのオン、オフ等によって不定期に発生するイベントフレームに送信側のIDを付して送信する。また、各ノード100a〜100c、…は、受信すべきフレームのIDがレジスタに登録され、このレジスタの登録されたIDを参照して通信バス200の該当するIDの定期フレーム、イベントフレームを取り込んで受信する。   The nodes 100a to 100c,... Are assigned different IDs (identifiers), and IDs on the transmission side are attached to periodic frames that occur regularly and event frames that occur irregularly due to switching on and off. Then send. Each of the nodes 100a to 100c,... Registers the ID of the frame to be received in the register, and refers to the registered ID of the register to fetch the regular frame and event frame of the corresponding ID of the communication bus 200. Receive.

図5は例えばAノード100aのメッセージバッファ101および登録されたIDを保持する不揮発性のレジスタ102を示し、レジスタ102にID=20、30が登録されているとすると、ID=20の定期フレーム、イベントフレームは受信されてメッセージバッファ101の例えば#1のバッファ領域に保持され、ID=30の定期フレーム、イベントフレームは受信されてメッセージバッファ101の例えば#2のバッファ領域に保持されるが、ID=25の定期フレーム、イベントフレームは受信されず、メッセージバッファ101の#1〜#32の32個または#1〜#64の64個のバッファのいずれにも保持されない。そして、ノードによっては、メッセージバッファ101のほとんどのバッファが空き状態になっている。   FIG. 5 shows, for example, the message buffer 101 of the A node 100a and the non-volatile register 102 that holds the registered ID. If ID = 20 and 30 are registered in the register 102, a periodic frame with ID = 20, The event frame is received and held in, for example, the # 1 buffer area of the message buffer 101, and the periodic frame with ID = 30, and the event frame is received and held in the buffer area of the message buffer 101, for example, # 2, = 25 regular frames and event frames are not received, and are not held in any of the 32 buffers # 1 to # 32 or 64 buffers # 1 to # 64 of the message buffer 101. Depending on the node, most of the buffer of the message buffer 101 is empty.

ところで、このような車両用ネットワークシステムにおいては、各ノードI00a〜100c、…のプログラム更新等がノード間の通信状況によらず支障なく行えるようにするため、通信バス200のバス負荷が設定されたしきい値(例えば負荷量100%に対して30%)を越えないように設定される。   By the way, in such a vehicle network system, the bus load of the communication bus 200 is set so that the program update of each of the nodes I00a to 100c,... Can be performed without any problem regardless of the communication status between the nodes. It is set not to exceed a threshold value (for example, 30% with respect to 100% of the load amount).

しかし、例えばいずれかのノードに何らかの異常や故障が発生し、当該ノードのイベントフレームが連続または頻発して通信バス200を占有する事態が生じると、通信バスのバス負荷が大きくなって前記しきい値を越える事態が発生する。この状態に気づかずに使用すると、ノード間の走行に重要なやり取りが困難になったり、前記のプログラム更新が行えなくなったりする。このような不都合は、近年、例えばCANのネットワークにつながるECU等が多くなってきたことから、問題となってきている。   However, for example, if any abnormality or failure occurs in any node and the event frame of the node continuously or frequently occurs and occupies the communication bus 200, the bus load of the communication bus increases and the threshold is increased. A situation that exceeds the value occurs. If it is used without noticing this state, it becomes difficult to exchange important information for traveling between nodes, or the program update cannot be performed. Such inconvenience has become a problem since, for example, ECUs connected to a CAN network have increased in recent years.

そこで、CANのネットワークと通信プロトコルあるいは通信速度が異なる第2のネットワークとをゲートウェイノードにより中継するように構成されたCANの車両用ネットワークシステムにおいて、比較的処理負荷が小さく処理能力に余裕のあるゲートウェイノード(ECU)にCANの通信バス(CANバス)のバス負荷状態を監視するバス監視機能を備え、その監視結果に基づき、CANの通信バスのバス負荷が増加したときに、ゲートウェイノードが一時的にデータを間引くなどしてバス負荷を小さくするよう調整し、CANの車両用ネットワークシステムに支障が生じないようにすることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。   Therefore, in a CAN vehicle network system configured to relay a CAN network and a second network having a different communication protocol or communication speed by a gateway node, a gateway having a relatively small processing load and a sufficient processing capacity. The node (ECU) has a bus monitoring function for monitoring the bus load state of the CAN communication bus (CAN bus). Based on the monitoring result, when the bus load of the CAN communication bus increases, the gateway node temporarily It has been proposed to adjust the bus load to be reduced by thinning out the data so as not to hinder the CAN vehicle network system (see, for example, Patent Document 1).

特開2006−287738号公報JP 2006-287738 A

特許文献1の車両用ネットワークシステムの場合、ネットワークにバス監視機能を備えた高機能で高価なゲートウェイノードを備える必要があり、高価になる。   In the case of the vehicle network system of Patent Document 1, it is necessary to provide a high-function and expensive gateway node having a bus monitoring function in the network, which is expensive.

そして、とくに前記の第2のネットワークが設けられず、例えばCANの単一のネットワークで構築される従来の車両用ネットワークシステムの場合、ゲートウェイノードを備えておらず、安価で低機能なECUで形成されるネットワークの汎用のノードでは、ゲートウェイノードのように、ネットワークの各ノードがやり取りする定期フレーム及びイベントフレームのすべてを監視して通信バスのバス負荷状態を監視することは困難である。   In particular, in the case of a conventional vehicle network system constructed by a single CAN network, for example, where the second network is not provided, a gateway node is not provided, and it is formed by an inexpensive and low-function ECU. In a general-purpose node of a network, it is difficult to monitor a bus load state of a communication bus by monitoring all periodic frames and event frames exchanged by each node of the network, such as a gateway node.

本発明は、車両用ネットワークシステムにおいて、ゲートウェイノードを備えることなく、安価に通信バスのバス負荷を監視できるようにすることを目的とする。   An object of the present invention is to enable a vehicle network system to monitor a bus load of a communication bus at a low cost without providing a gateway node.

上記した目的を達成するために、本発明の車両用ネットワークシステムは、車内の各ノードを通信バスで接続してネットワークが構築され、各ノードが定期的に発生する定期フレームおよび不定期に発生するイベントフレームを前記通信バスを介してやり取りする車両用ネットワークシステムであって、前記ネットワークの所定のノードが前記通信バスの負荷状態を監視するバス負荷監視手段を備え、前記バス負荷監視手段は、前記定期フレームに基づく前記通信バスの定期負荷を予め記憶した記憶手段と、前記通信バスの前記イベントフレームを検出して前記イベントフレームに基づく前記通信バスの不定期負荷を算出する算出手段と、前記記憶手段が記憶している前記定期負荷と前記算出手段が算出した前記不定期負荷とから前記通信バスの負荷状態を監視する監視処理手段とを備えたことを特徴としている(請求項1)。   In order to achieve the above-described object, the network system for a vehicle according to the present invention is configured such that each node in the vehicle is connected by a communication bus, a network is constructed, and a periodic frame that is periodically generated by each node and irregularly generated. A vehicle network system for exchanging event frames via the communication bus, wherein a predetermined node of the network includes a bus load monitoring unit that monitors a load state of the communication bus, and the bus load monitoring unit includes the bus load monitoring unit, Storage means for preliminarily storing a periodic load of the communication bus based on a periodic frame; calculation means for detecting the event frame of the communication bus and calculating an irregular load of the communication bus based on the event frame; The communication load is calculated from the periodic load stored by the means and the irregular load calculated by the calculation means. It is characterized in that a monitoring process means for monitoring the load state (claim 1).

請求項1に記載の発明によれば、ネットワークのメッセージバッファに空きが多い所定のノードがバス負荷監視手段を備える。   According to the first aspect of the present invention, a predetermined node having a large space in the message buffer of the network includes the bus load monitoring means.

そして、ネットワークの各ノードがやり取りする定期フレームは決まっているので、そのやり取りを監視することなく、バス負荷監視手段の記憶手段に、定期フレームに基づく通信バスのバス負荷を定期負荷として予め記憶する。   Since the regular frame exchanged by each node of the network is determined, the bus load of the communication bus based on the regular frame is stored in advance as the regular load in the storage unit of the bus load monitoring unit without monitoring the exchange. .

一方、各ノードがやり取りするイベントフレームは予測できないので、そのやり取りを実際に監視し、その監視結果に基づき、イベントフレームに基づく通信バスの不定期負荷のみを前記バス負荷監視手段の算出手段によって算出する。   On the other hand, since the event frame exchanged by each node cannot be predicted, the exchange is actually monitored, and only the irregular load of the communication bus based on the event frame is calculated by the calculation unit of the bus load monitoring unit based on the monitoring result. To do.

そして、前記バス負荷監視手段の監視処理手段により、記憶手段が記憶している定期負荷と算出手段が算出した不定期負荷とから通信バスの負荷状態を監視する。   Then, the monitoring processing means of the bus load monitoring means monitors the load state of the communication bus from the periodic load stored in the storage means and the irregular load calculated by the calculation means.

この場合、各ノードがやり取りするイベントフレームのみを監視して通信バスの負荷状態を監視することができるので、例えばCANの単一のネットワークで構築され、ゲートウェイノードを備えていない車両用ネットワークシステムであっても、安価な汎用のECUで形成されるネットワークの所定のノードにより、通信バスのバス負荷状態を監視することができ、低コスト化を図ることができる。   In this case, since it is possible to monitor the load state of the communication bus by monitoring only the event frame exchanged by each node, for example, in a vehicle network system constructed with a single CAN network and not including a gateway node. Even in such a case, the bus load state of the communication bus can be monitored by a predetermined node of the network formed by an inexpensive general-purpose ECU, and the cost can be reduced.

本発明の車両用ネットワークシステムの一実施形態のブロック図である。It is a block diagram of one embodiment of the network system for vehicles of the present invention. 図1の所定のノードの詳細なブロック図である。FIG. 2 is a detailed block diagram of a predetermined node in FIG. 1. 図2の所定のノードの動作説明用のフローチャートである。3 is a flowchart for explaining the operation of a predetermined node in FIG. 2. 従来の車両用ネットワークシステムの一例のブロック図である。It is a block diagram of an example of the conventional vehicle network system. 図4の各ノードのフレーム受信の説明図である。It is explanatory drawing of the frame reception of each node of FIG.

つぎに、本発明をより詳細に説明するため、本発明の一実施形態について、図1〜図3を参照して詳述する。   Next, in order to describe the present invention in more detail, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

図1は本実施形態の車両用ネットワークシステムである車両(自動車)1のCANシステムを示し、このCANシステムは図4の従来構成と同様、車内の各ノード2a、2b、2c、…が通信バス3に接続された単位のネットワークで構築されている。各ノード2a〜2c、…は、いずれもゲートウェイノードではなく、安価なマイクロコンピュータ構成のECUにより形成された汎用のノードであり、いずれもマスタノードとして動作する。なお、各ノード2a〜2c、…のECUは、具体的には、車内のエンジン制御やブレーキ制御等の各制御のECUおよび、各センサのECUである。   FIG. 1 shows a CAN system of a vehicle (automobile) 1 which is a vehicle network system according to the present embodiment. In this CAN system, each node 2a, 2b, 2c,. 3 is constructed with a network of units connected to 3. Each of the nodes 2a to 2c,... Is not a gateway node but a general-purpose node formed by an inexpensive microcomputer-type ECU, and all operate as a master node. Note that the ECUs of the nodes 2a to 2c,... Are specifically ECUs for various controls such as in-vehicle engine control and brake control, and ECUs for each sensor.

そして、各ノード2a〜2c、…は、図4のノード100a〜100c、…と同様、異なるID(識別子)が割り当てられ、定期的に発生する定期フレームおよび不定期に発生するイベントフレームに送信側のIDを付して送信する。また、各ノード2a〜2c、…は、少なくとも受信して処理すべきイベントフレームのIDが後述するレジスタ21に登録され、このレジスタ21の登録されたIDを参照して通信バス3の該当するIDの定期フレーム、イベントフレームを後述するメッセージバッファ22に取り込んで受信する。各ノード2a〜2c、…のメッセージバッファ22は図5のメッセージバッファ101と同様、#1〜#32の32個または#1〜#64の64個のバッファ領域を有し、例えば舵角センサのノード等は多くのバッファ領域が空きになっている。また、各ノード2a〜2c、…間の空きを確保してプログラム更新等が支障なく行えるようにするため、通信バス3のバス負荷が設定されたしきい値(例えば70%の負荷量)を越えないように設定される。   Each node 2a to 2c,... Is assigned a different ID (identifier) in the same manner as the nodes 100a to 100c,... In FIG. 4, and is sent to a periodic frame that occurs regularly and an event frame that occurs irregularly. The ID is attached and transmitted. Each of the nodes 2a to 2c,... Has at least an ID of an event frame to be received and processed registered in a register 21 described later, and the corresponding ID of the communication bus 3 with reference to the registered ID of the register 21. These periodic frames and event frames are received and received in a message buffer 22 described later. Like the message buffer 101 of FIG. 5, the message buffer 22 of each of the nodes 2a to 2c has 32 buffer areas # 1 to # 32 or 64 buffer areas # 1 to # 64. Nodes and the like have many buffer areas available. Further, in order to secure a space between the nodes 2a to 2c,... So that program update or the like can be performed without any trouble, a threshold (for example, a load amount of 70%) at which the bus load of the communication bus 3 is set is set. It is set not to exceed.

そこで、舵角センサのノード等のメッセージバッファ22に空きが多いノードが、本発明の所定のノードに予め設定される。図1ではノード2aが所定のノードである。   Therefore, a node having a large space in the message buffer 22, such as a node of the steering angle sensor, is set in advance as a predetermined node of the present invention. In FIG. 1, the node 2a is a predetermined node.

図2は所定のノード2aの一部の構成を示し、不揮発性のレジスタ21、メッセージバッファ22を備えるとともに、設定されたバス負荷監視プログラムを実行して形成される後述のバス負荷監視手段23の不揮発性の記憶手段24、算出手段25、監視処理手段26を備える。   FIG. 2 shows a configuration of a part of a predetermined node 2a, which includes a nonvolatile register 21 and a message buffer 22, and a bus load monitoring unit 23 (to be described later) formed by executing a set bus load monitoring program. Non-volatile storage means 24, calculation means 25, and monitoring processing means 26 are provided.

レジスタ21は、当該ノード2aが取り込んで受信すべき1または複数のIDを通常処理用のIDとして保持するとともに、これらのIDを含むシステムの全IDを受信監視用のIDとし保持する。受信監視用の各IDは、簡単には送信側のノードのIDであってもよいが、本実施形態ではより詳しくノード間のフレームのやり取りを分類して監視するため、送信側と受信側のノードのIDを組み合わせたIDとし、これらのIDの別にやり取りするフレームを分類する。具体的には、説明を簡単にするため通信バス3に接続されるノードをノード2a〜2cの3個とし、ノード2a〜2cのIDをID=a、b、cとすると、最大で、ID=(送信側ID、受信側ID)=(a、b)、(a、c)、(b、a)、(b、c)、(c、a)、(c、b)の6通りのIDの組合せの別に分類する。なお、実際には、送信側の各IDのノードから送信されたイベントフレームを受信するノードが限られることにより、IDの組合せ数は前記の最大よりは少なくなる。   The register 21 holds one or a plurality of IDs to be received and received by the node 2a as normal processing IDs, and holds all system IDs including these IDs as reception monitoring IDs. Each ID for reception monitoring may be simply the ID of the node on the transmission side, but in this embodiment, in order to classify and monitor the exchange of frames between the nodes in more detail, the IDs on the transmission side and the reception side A node ID is combined with the ID of the node, and frames exchanged according to these IDs are classified. Specifically, in order to simplify the description, assuming that the nodes connected to the communication bus 3 are three nodes 2a to 2c and the IDs of the nodes 2a to 2c are ID = a, b, c, = (Sender ID, Receiver ID) = (a, b), (a, c), (b, a), (b, c), (c, a), (c, b) Sort by ID combination. In practice, the number of ID combinations is less than the above-mentioned maximum because the number of nodes that receive event frames transmitted from each ID node on the transmission side is limited.

メッセージバッファ22は、レジスタ21に登録して設定された所定の1または複数のバッファ領域に、当該ノード2aが取り込んで受信すべき各IDの定期フレーム、イベントフレームを取り込んで受信し、残りの空きの各バッファ領域に、設定された期間T0に通信バス3に発生した各IDのイベントフレームを、送信側と受信側のIDの組み合わせの別に取り込んで受信する。なお、各IDのバッファ領域は定期フレームやイベントフレームの負荷量(情報量)より大きい容量に設定されている。また、所定の期間T0は例えば1〜数秒でありその間に数十フレームが通信バス3を介してやり取りされる。   The message buffer 22 captures and receives the periodic frame and event frame of each ID to be received and received by the node 2a in one or a plurality of predetermined buffer areas registered and set in the register 21, and the remaining free space In each buffer area, the event frame of each ID generated on the communication bus 3 during the set period T0 is received by receiving a combination of IDs on the transmitting side and the receiving side. The buffer area of each ID is set to a capacity larger than the load amount (information amount) of the regular frame or event frame. The predetermined period T0 is, for example, 1 to several seconds, and several tens of frames are exchanged via the communication bus 3 during that period.

記憶手段24は、各期間T0にやり取りが予定される送信側と受信側のIDの組合せの別に定期フレームの大きさ(負荷量)が予め設定されて記憶する。なお、各期間T0にやり取りが予定される送信側のIDと受信側のIDはプログラム上既知であり、前記組合せの別の各IDの定期フレームの負荷は、ノードの組合せ毎に個別に設定してもよいが、簡単には通信バス3の定期フレームによる平均負荷量をIDの個数で割って設定される。   The storage unit 24 stores the size (load amount) of the regular frame in advance for each combination of the transmission side ID and the reception side ID scheduled to be exchanged in each period T0. Note that the ID on the transmitting side and the ID on the receiving side that are scheduled to be exchanged in each period T0 are known in the program, and the load of the periodic frame of each ID of the combination is set individually for each combination of nodes. However, it is simply set by dividing the average load amount of the regular frame of the communication bus 3 by the number of IDs.

算出手段25は、前記期間T0にメッセージバッファ22の各バッファ領域に取り込まれた送信側と受信側の組合せの別の各IDのイベントフレームの負荷量から、各ID毎に、通信バス3のイベントフレームを検出してイベントフレームに基づく通信バス3の前記期間T0の不定期負荷を算出する。   The calculation means 25 calculates the event of the communication bus 3 for each ID from the load amount of the event frame of each ID of the combination of the transmission side and the reception side taken into each buffer area of the message buffer 22 during the period T0. The frame is detected, and the irregular load of the communication bus 3 based on the event frame in the period T0 is calculated.

監視処理手段26は、記憶手段24が記憶している定期負荷と算出手段25が算出した不定期負荷を加算して各期間T0の通信バス3の負荷総量及び、送信側と受信側の組合せの別の各ID毎の個別負荷量を算出し、負荷総量および個別負荷量から期間T0の周期で通信バス3の負荷状態を監視する。   The monitoring processing unit 26 adds the periodic load stored in the storage unit 24 and the irregular load calculated by the calculation unit 25 to add the total load of the communication bus 3 in each period T0 and the combination of the transmission side and the reception side. The individual load amount for each ID is calculated, and the load state of the communication bus 3 is monitored at the period T0 from the total load amount and the individual load amount.

そして、いずれかのノード2a〜2c、…に何らかの異常や故障が発生し、そのノードの送信が連続または頻発して通信バス3の負荷総量が設定されたしきい値を超えると、監視処理手段26は、送信側と受信側の組合せの別の各ID毎の個別負荷から、設定された個別しきい値を超えているIDを検出し、このIDの組合せに基づいて異常や故障が発生たノードを特定して内部の不揮発性のメモリ等に異常情報として記憶保持するとともにフェールセーフ処理を実行し、例えば車両のメータ表示パネルの警告ランプを点灯(又は点滅)してドライバに異常や故障の発生を報知し、また、通信バス3の他のノード2b、2c、…に対して、車両1の走行に関連する重要情報以外の通信停止を連絡して通信バス3の負荷の軽減を図る。   If any abnormality or failure occurs in any one of the nodes 2a to 2c,... And the total load on the communication bus 3 exceeds a set threshold value due to continuous or frequent transmission of that node, the monitoring processing means 26, an ID exceeding a set individual threshold is detected from the individual load for each ID of the combination of the transmitting side and the receiving side, and an abnormality or failure has occurred based on this ID combination The node is identified and stored as abnormality information in the internal non-volatile memory and the fail-safe process is executed. For example, the warning lamp on the meter display panel of the vehicle is turned on (or flashes), causing the driver to The generation is notified, and communication stop other than important information related to traveling of the vehicle 1 is communicated to the other nodes 2b, 2c,... Of the communication bus 3 to reduce the load on the communication bus 3.

図3は所定のノード2aの前記バス負荷監視プログラムの実行に基づく通信バスのバス負荷監視処理の手順を示し、このバス負荷監視処理は車両1のイグニッション(以下、IGという)キーやIGスイッチやドライバによってオン操作され、例えばエンジンが始動されると開始され、その後、IGキーやIGスイッチがドライバによってオフ操作されるまで、略前記所定の期間T0の周期でくり返される。   FIG. 3 shows a procedure of a bus load monitoring process for a communication bus based on the execution of the bus load monitoring program of a predetermined node 2a. This bus load monitoring process is performed by an ignition (hereinafter referred to as IG) key, an IG switch, The operation is turned on by the driver, for example, when the engine is started. Thereafter, the IG key and the IG switch are repeatedly operated at a substantially predetermined period T0 until the driver turns off the IG key or IG switch.

そして、図3のステップS1〜S16に示すように、まず、イベントフレームの全IDがレジスタから読み出され、メッセージバッファ22の#1〜#32(#64)の各バッファ領域に、ノード2aが受信すべき各IDおよび監視すべき各IDが設定された後(ステップS1)、監視処理手段26の所定の期間T0のタイマーがT0=0に初期リセットされて所定の期間T0の計時を開始する(ステップS2)、そして、記憶手段24に保持されている送信側のIDと受信側のIDとを組合せたID毎の定期フレームの負荷の大きさが監視処理手段26に読み出される(ステップS3)。   Then, as shown in steps S1 to S16 of FIG. 3, first, all IDs of the event frames are read from the register, and the node 2a is placed in each buffer area # 1 to # 32 (# 64) of the message buffer 22. After each ID to be received and each ID to be monitored are set (step S1), the timer for the predetermined period T0 of the monitoring processing means 26 is initially reset to T0 = 0 and starts measuring the predetermined period T0. (Step S2) Then, the monitoring processing means 26 reads out the magnitude of the load of the regular frame for each ID that combines the ID on the transmission side and the ID on the reception side held in the storage means 24 (Step S3). .

さらに、説明を簡単にするため前記したように通信バス3に接続されるノードをノード2a〜2cの3個とし、所定のノード2aを含む各ノード2a〜2cのIDをID=a、b、cとすると、最大で、ID=(送信側、受信側)=(a、b)、(a、c)、(b、a)、(b、c)、(c、a)、(c、b)の6通りのIDの組合せの別の分類に基づき、例えば、ID=aのノード2aにaイベントフレームが発生すると(ステップS4のYES)、レジスタ21に登録されているノード2aを送信側とするIDの組合せ、例えばID=(a、b)、(a、c)に該当する通信バファのaイベントフレームがメッセージバッファ22の対応するバッファ領域に書き込まれ、書き込まれた各IDのaイベントフレームの情報量から算出手段25がaイベントフレームの最新の負荷量(情報量)をID毎に算出する(ステップS5)。同様に、ID=bのノード2bから送信されるbイベントフレームが発生すると(ステップS6のYES)、レジスタ21に登録されているノード2bを送信側とするIDの組合せ、例えばID=(b、a)、(b、c)に該当するbイベントフレームがメッセージバッファ22の対応するバッファ領域に書き込まれ、書き込まれた各IDのbイベントフレームの情報量から算出手段25がbイベントフレームの最新の負荷量(情報量)をID毎に算出する(ステップS7)。同様に、ID=cのノード2cから送信されるcイベントフレームが発生すると(ステップS8のYES)、レジスタ21に登録されているノード2cを送信側とするIDの組合せ、例えばID=(c、a)、(c、b)に該当するcイベントフレームがメッセージバッファ22の対応するバッファ領域に書き込まれ、書き込まれた各IDのcイベントフレームの情報量から算出手段25がcイベントフレームの最新の負荷量(情報量)をID毎に算出する(ステップS9)。送信側のIDが同じでも受信側のIDが異なる場合は、同じ内容のフレームでも受信側のIDの数だけ送信がくり返されて負荷量が増えるからである。   Further, to simplify the explanation, the nodes connected to the communication bus 3 are three nodes 2a to 2c as described above, and the IDs of the nodes 2a to 2c including the predetermined node 2a are ID = a, b, c, the maximum ID = (transmitting side, receiving side) = (a, b), (a, c), (b, a), (b, c), (c, a), (c, For example, if an a event frame is generated in the node 2a with ID = a based on another classification of the six combinations of IDs in b) (YES in step S4), the node 2a registered in the register 21 is sent to the transmission side. The a event frame of the communication buffer corresponding to ID = (a, b), (a, c) is written in the corresponding buffer area of the message buffer 22, and the a event of each written ID Calculation means 2 from information amount of frame 2 There is calculated latest load of a event frame (information amount) for each ID (step S5). Similarly, when a b event frame transmitted from the node 2b with ID = b occurs (YES in step S6), a combination of IDs with the node 2b registered in the register 21 as the transmission side, for example, ID = (b, The b event frames corresponding to a) and (b, c) are written in the corresponding buffer areas of the message buffer 22, and the calculation means 25 calculates the latest b event frame from the information amount of the written b event frame of each ID. A load amount (information amount) is calculated for each ID (step S7). Similarly, when a c event frame transmitted from the node 2c with ID = c occurs (YES in step S8), a combination of IDs with the node 2c registered in the register 21 as the transmission side, for example, ID = (c, a) The c event frame corresponding to (c, b) is written in the corresponding buffer area of the message buffer 22, and the calculation means 25 calculates the latest c event frame from the information amount of the c event frame of each ID written. A load amount (information amount) is calculated for each ID (step S9). This is because if the IDs on the transmitting side are the same but the IDs on the receiving side are different, transmission is repeated by the number of IDs on the receiving side even for frames with the same content, and the load increases.

つぎに、算出手段25により、各ID毎のイベントフレームの最新の負荷量を加算して通信バス3のイベントフレームの負荷総量(不定期負荷)が算出される(ステップS10)。   Next, the latest load amount of the event frame for each ID is added by the calculation means 25 to calculate the total load (unscheduled load) of the event frame on the communication bus 3 (step S10).

そして、イベントフレームについての通信バス3上の各ID毎の負荷量および負荷総量の算出を、所定の期間T0内にくり返し(ステップS11のNO)、所定の期間T0が経過するとタイマを停止し、監視処理手段26により、所定の期間T0における定期負荷と不定期負荷とを加算した負荷から、通信バス3の単位時間(例えば1秒)当たりの負荷総量を算出する(ステップS12)。   Then, the calculation of the load amount and the total load amount for each ID on the communication bus 3 for the event frame is repeated within a predetermined period T0 (NO in step S11), and when the predetermined period T0 has elapsed, the timer is stopped, The monitoring processing means 26 calculates the total load per unit time (for example, 1 second) of the communication bus 3 from the load obtained by adding the regular load and the irregular load in the predetermined period T0 (step S12).

そして、算出した負荷総量が設定されたしきい値(例えば30%)内であれば、監視処理手段26は、いずれのノード2a〜2cにも異常や故障が発生しておらず正常であると判断し(ステップS13のYES)、何もせずにステップS2に戻って次の所定の期間T0の監視を行なう。   If the calculated total load is within a set threshold value (for example, 30%), the monitoring processing unit 26 is normal with no abnormality or failure occurring in any of the nodes 2a to 2c. Judgment is made (YES in step S13), and nothing is done and the process returns to step S2 to monitor the next predetermined period T0.

一方、通信バス3の負荷総量が前記の設定されたしきい値を超えると、監視処理手段26は、いずれかのノード2a〜2cに何らかの異常や故障が発生し、当該ノードのイベントフレームが連続または頻発して通信バス200を占有する事態が生じていると判断し(ステップS13)、所定の期間T0のID別の単位時間の負荷量(個別負荷量)とそれぞれの設定されたしきい値(個別しきい値)とを比較し、個別しきい値を上回ったIDから異常や故障が発生しているノードを特定し(ステップS14)、そのノードに異常(故障)が発生している旨を通知するイベントフレームを送信し、異常(故障)が発生している特定のノードに、異常が発生している旨を通知し(ステップS15)、そのノードの外部からの通信停止等を可能にする。さらに、フェールセーフ処理を実行し、残りのノードに対しても車両1の走行に関連する重要な情報のフレーム以外の送信の禁止を通知し(ステップS16)、通信バス3の空き容量を極力確保する。   On the other hand, when the total load of the communication bus 3 exceeds the set threshold value, the monitoring processing unit 26 has some abnormality or failure in any of the nodes 2a to 2c, and the event frames of the node continue. Alternatively, it is determined that a situation occurs frequently that the communication bus 200 is occupied (step S13), and a load amount (individual load amount) for each ID for a predetermined period T0 and a set threshold value. (Individual threshold value) is compared, and a node in which an abnormality or failure has occurred is identified from an ID that exceeds the individual threshold value (step S14), and an abnormality (failure) has occurred in that node An event frame is transmitted to notify a specific node where an abnormality (failure) has occurred (step S15), and communication from outside the node can be stopped. DoFurther, fail-safe processing is executed, and the remaining nodes are notified of the prohibition of transmission of important information related to the travel of the vehicle 1 other than the frame (step S16), and the free space of the communication bus 3 is secured as much as possible. To do.

以上説明したように、本実施形態の場合、車両1の車両用ネットワークシステムのネットワークのメッセージバッファ22に空きが多い所定のノード2aがバス負荷監視手段23を備える。   As described above, in the case of the present embodiment, the predetermined node 2 a having a large vacancy in the network message buffer 22 of the vehicle network system of the vehicle 1 includes the bus load monitoring unit 23.

そして、ネットワークの各ノード2a〜2c、…がやり取りする定期フレームは決まっているので、そのやり取りを監視することなく、バス負荷監視手段23の記憶手段24に定期フレームに基づく通信バス3のバス負荷を定期負荷として予め記憶する。   Since the regular frames exchanged between the nodes 2a to 2c of the network are determined, the bus load of the communication bus 3 based on the regular frames is stored in the storage means 24 of the bus load monitoring means 23 without monitoring the exchanges. Is stored in advance as a periodic load.

一方、各ノード2a〜2c、…がやり取りするイベントフレームは予測できないので、そのやり取りをバス負荷監視手段23により実際に監視し、その監視結果に基づき、イベントフレームに基づく通信バスの不定期負荷のみを算出手段25によって算出する。   On the other hand, since the event frame exchanged between the nodes 2a to 2c cannot be predicted, the exchange is actually monitored by the bus load monitoring means 23, and only the irregular load of the communication bus based on the event frame is based on the monitoring result. Is calculated by the calculating means 25.

そして、バス負荷監視手段23の監視処理手段26により、記憶手段24が記憶している定期負荷と算出手段25が算出した不定期負荷とから通信バス3の負荷状態を監視することができる。さらに、監視結果に基づいて、異常や故障が発生しているノードを特定し、そのノードに対して異常が発生している旨を通知することができる。また、各ノード2a〜2c、…に対して、車両1の走行に関連する重要な情報のフレーム以外の送信を禁止し、通信バス3の空き容量を極力確保し、プログラム更新等に支障が生じないようにするとともに、ノード間のやり取りを極力維持するようにしてバス負荷の異常に基づくシステムの致命的危機を予防し回避することも可能にする。   The monitoring processing unit 26 of the bus load monitoring unit 23 can monitor the load state of the communication bus 3 from the periodic load stored in the storage unit 24 and the irregular load calculated by the calculation unit 25. Furthermore, based on the monitoring result, it is possible to identify a node where an abnormality or failure has occurred and notify the node that an abnormality has occurred. In addition, transmission of important information other than frames related to the traveling of the vehicle 1 to the nodes 2a to 2c,... Is prohibited, the free space of the communication bus 3 is ensured as much as possible, and troubles such as program update occur. In addition, it is possible to prevent and avoid a fatal crisis of the system based on the abnormality of the bus load by maintaining the exchange between nodes as much as possible.

そして、CANの単一のネットワークで構築され、ゲートウェイノードを備えていない本実施形態の車両用ネットワークシステムにおいて、安価な汎用の各ノード2a〜2c、…がやり取りするイベントフレームのみを監視して通信バス3の負荷状態を安価に監視することができ、低コスト化を図ることができる。   And in the vehicle network system of this embodiment constructed by a single network of CAN and not including a gateway node, only the event frames exchanged by the inexpensive general-purpose nodes 2a to 2c, ... are monitored and communicated. The load state of the bus 3 can be monitored at low cost, and the cost can be reduced.

また、監視結果に基づき、異常や故障が発生しているノードを特定し、そのノードが送信したイベントフレーム等から、容易にソフトウェアのバグを追跡して迅速に不具合の原因を調査し、復旧等することができる。   Also, based on the monitoring results, identify the node where an abnormality or failure has occurred, easily track the software bug from the event frame sent by the node, etc., quickly investigate the cause of the failure, recover, etc. can do.

そして、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行なうことが可能であり、例えば、バス負荷監視手段の構成等は図2の構成に限るものではなく、通信バスに接続されるノードの個数等もどのようであってもよい。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit thereof. For example, the configuration of the bus load monitoring means is The number of nodes connected to the communication bus is not limited to the configuration shown in FIG.

そして、前記実施形態では、CANのネットワークで構築された車両用ネットワークシステムに適用して説明したが、LINのネットワークで構築された車両用ネットワークシステム等にも同様にして本発明を適用することができ、本発明は、種々の車両の車両用ネットワークシステムに適用することができる。   In the above embodiment, the present invention is applied to a vehicle network system constructed with a CAN network. However, the present invention can be applied to a vehicle network system constructed with a LIN network in the same manner. The present invention can be applied to a vehicle network system for various vehicles.

1 車両
2a〜2c ノード
3 通信バス
23 バス負荷監視手段
24 記憶手段
25 算出手段
26 監視処理手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle 2a-2c Node 3 Communication bus 23 Bus load monitoring means 24 Storage means 25 Calculation means 26 Monitoring processing means

Claims (1)

車内の各ノードを通信バスで接続してネットワークが構築され、各ノードが定期的に発生する定期フレームおよび不定期に発生するイベントフレームを前記通信バスを介してやり取りする車両用ネットワークシステムであって、
前記ネットワークの所定のノードが前記通信バスの負荷状態を監視するバス負荷監視手段を備え、
前記バス負荷監視手段は、
前記定期フレームに基づく前記通信バスの定期負荷を予め記憶した記憶手段と、
前記通信バスの前記イベントフレームを検出して前記イベントフレームに基づく前記通信バスの不定期負荷を算出する算出手段と、
前記記憶手段が記憶している前記定期負荷と前記算出手段が算出した前記不定期負荷とから前記通信バスの負荷状態を監視する監視処理手段とを備えたことを特徴とする車両用ネットワークシステム。
A network system for a vehicle in which each node in a vehicle is connected by a communication bus, and a network is constructed. ,
A predetermined node of the network includes bus load monitoring means for monitoring a load state of the communication bus;
The bus load monitoring means includes
Storage means for storing in advance a periodic load of the communication bus based on the periodic frame;
Calculating means for detecting the event frame of the communication bus and calculating an irregular load of the communication bus based on the event frame;
A vehicle network system comprising: a monitoring processing unit that monitors a load state of the communication bus from the periodic load stored in the storage unit and the irregular load calculated by the calculation unit.
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