JP5744795B2

JP5744795B2 - ＣＡＮとＭｏｄｂｕｓとの相互通信を支援するゲートウェイ装置の通信方法及びこれを利用したゲートウェイ装置

Info

Publication number: JP5744795B2
Application number: JP2012144297A
Authority: JP
Inventors: サンチンチャン
Original assignee: LSIS Co Ltd
Current assignee: LS Electric Co Ltd
Priority date: 2011-06-27
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2015-07-08
Anticipated expiration: 2032-06-27
Also published as: EP2541846A1; CN102857411A; US20120327939A1; ES2555902T3; EP2541846B1; US9118509B2; JP2013013083A; KR101191547B1

Description

本発明は、車両用ＣＡＮ通信ネットワークデバイスと産業用フィールドバスの一つであるＭｏｄｂｕｓ通信デバイスとの間の通信中継のためのフレーム変換方法及びこれを利用したプロトコル変換ゲートウェイ装置に関するものである。

最近、自動車関連の電子産業が急成長している。そして、情報及びマルチメディアの再生、エンジン制御及び排気ガス制御、人工知能、エアバックの安定性の制御のための安全システム及び自動車システムに対する多様なニーズが増加し続けている。

従って、効率よい自動車システムを提供するためには、この多様な機能を支援するのと同時に各機能のための別の専用配線を減らしたネットワークバス構造が必要である。

自動車製造業社では、このようなネットワークバス構造を提供するために高帯域幅であって、高い柔軟性があり、決定的（ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ）動作を提供するプロトコルが要求される。最近、配線構造と上位レベルのシステムとの通信規約を定義した多様なプロトコルが自動車の機械または電子部品部分に使用されている。この中でもＣＡＮは最も代表的なプロトコルである。

図１は、ＣＡＮ通信ネットワークデバイスである車両１０と外部装置１３との一般的なＣＡＮ通信１１の概略構成図である。

一般的に、図１を参照すると、車両１０は外部ＣＡＮ通信１１のためのインタフェースＯＢＤ端子１５を含む。外部装置１３で応用プログラム１４を実行して車両１０と通信するためには、ＣＡＮ通信１１のための物理的通信変換機としてＣＡＮモジュール１２を要する。即ち、一般的に外部のＰＣやラップトップなどで応用プログラム１４を利用して車両と通信を行うためには、車両のＣＡＮ通信と互換されるＣＡＮモジュール１２を利用しなければならない。

上記のような従来の技術は、一般的な車両ネットワークＣＡＮ通信において問題はないが、ネットワーク通信範囲の拡張でＣＡＮ通信以外のプロトコルを使用する外部装置と通信する際には、外部ネットワークと互換されないという問題がある。

従来技術は、ＣＡＮ通信以外のプロトコルを使用する外部装置と通信を行う際に必ず車両のＣＡＮ通信と同じ方式のプロトコルを使用してこれに従う外部ソフトウェアを使用しなければならない。しかし、このような外部ソフトウェアはＣＡＮ以外の他のプロトコルを基に構築されることが多く、特に、産業用製品に多く使用されるＭｏｄｂｕｓの場合にはＣＡＮとの互換性がなく、新しいＣＡＮ通信のためのソフトウェアの修正、ハードウェアの変更または既存車両のネットワーク変更を要する問題がある。

本発明は、上記の問題を解決するために提案されるもので、車両外部からＰＣなどを通じてＣＡＮ形式のプロトコルでなくＭｏｄｂｕｓ形式のプロトコルを利用して車両用ＣＡＮ通信ネットワークデバイスと通信しようとする場合に、ＰＣにＣＡＮ通信のためのハードウェアの代わりにＰＣの基本端子（シリアルまたはイーサネット（登録商標））を使用するＭｏｄｂｕｓ通信が可能であるゲートウェイ装置を提供して既存の開発されたＭｏｄｂｕｓ用Ｓ／Ｗ及びデバイスをＣＡＮ通信用として変更なしに使用可能にすることに目的がある。

上記の技術的課題に対する本発明によるゲートウェイ装置の一実施例は、車両用ネットワーク通信デバイスと産業用フィールドバス通信デバイスとの間の通信を中継するゲートウェイ装置において、外部からＣＡＮ入力データフレームを受信するＣＡＮ入力部と、受信されたＣＡＮ入力データフレームを予め定義された方式に応じてＭｏｄｂｕｓ出力データフレームに変換する変換部と、変換されたＭｏｄｂｕｓ出力データフレームを出力するＭｏｄｂｕｓ出力部と、を含む。

上記の技術的課題に対する本発明によるゲートウェイ装置の通信方法に対する一実施例は、車両用ネットワーク通信デバイスと産業用フィールドバス通信デバイスとの間の通信を中継するゲートウェイ装置の通信方法において、外部からＣＡＮ入力データフレームを受信するステップと、受信されたＣＡＮ入力データフレームを予め定義された方式に従ってＭｏｄｂｕｓ出力データフレームに変換するステップと、変換されたＭｏｄｂｕｓ出力データフレームを出力するステップと、を含む。

本発明の他の目的及び長所は、下記の説明において理解され得るし、本発明の実施例によってより明らかに理解されることができる。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示す手段及びその組み合わせにより実現されることを容易に理解されることができるだろう。

車両と外部装置との従来のＣＡＮ通信の概略構成図である。本発明によるゲートウェイ装置を利用したＣＡＮ通信ネットワークデバイスとＭｏｄｂｕｓ通信ネットワークデバイスとの間の通信に対する概要図である。本発明によるゲートウェイ装置の詳細構成図である。本発明によるゲートウェイ装置の変換部の詳細構成図である。ＣＡＮとＭｏｄｂｕｓとの間の変換過程を説明するためのデータ構造図である。本発明によるゲートウェイ装置の通信方法の一実施例のフローチャートである。

本明細書及び特許請求の範囲に使用された用語や単語は、通常のまたは辞書的な意味で限定して解釈されてはならず、発明者は自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができる原則に立脚して本発明の技術的思想に符合する意味と概念で解釈されなければならない。

よって、本明細書に記載された実施例と図面に図示された構成は本発明の最も好ましい一実施例に過ぎず、本実施例の技術的思想をすべて代弁できる多様な均等物と変更例があることを理解できる。

以下、添付の図面を参照して、本発明の実施例により詳しく説明する。

図２は、本発明によるゲートウェイ装置２０を利用したＣＡＮ通信ネットワークデバイスとＭｏｄｂｕｓ通信ネットワークデバイスとの間の通信を説明するための図である。

先ず、図２を参照すると、本発明のゲートウェイ装置２０は、従来技術のＣＡＮモジュール１２を代替することができる。また、ゲートウェイ装置２０は、ＣＡＮ通信ネットワークデバイスとＭｏｄｂｕｓ通信ネットワークデバイス２３を中継することができる。ＣＡＮ通信ネットワークデバイスは、車両１０であってもよい。Ｍｏｄｂｕｓ通信ネットワークデバイス２３は、Ｍｏｄｂｕｓ通信を使用する応用プログラム２２が設置された装置１３であってもよい。

即ち、従来ＣＡＮモジュール１２を通じてＣＡＮ通信と互換できるように物理的通信変換を要することに対して本発明のゲートウェイ装置２０はＣＡＮモジュール１２なしにＣＡＮ通信１１及びＭｏｄｂｕｓ通信２１の相互変換を行うことができる。また、本発明のゲートウェイ装置２０は、相互変換過程を予め定義することによって、速い変換に従う円滑なＣＡＮ通信とＭｏｄｂｕｓ通信を可能にする。

図３は本発明によるゲートウェイ装置２０の詳細構成図で、図４は本発明によるゲートウェイ装置の変換部３４の詳細構成図である。

図３及び図４を参照すると、本発明によるゲートウェイ装置２０は、先ず、ＣＡＮ端子３２が外部ＣＡＮ通信ネットワークデバイス３１とデータを送受信する。ＣＡＮ端子３２は、ＣＡＮデータ通信可能なプロトコル端子のうち何れか一つであってもよい。通信プロトコルのバージョンは多様であり得る。

そして、ＣＡＮ受信バッファ３３は、入力されたＣＡＮ形式のデータを格納する。ＣＡＮ受信バッファ３３は、格納されたデータを管理することができる。また、ＣＡＮ受信バッファ３３は、第１入力部４１に受信されたデータを送信することができる。

変換部３４は、第１入力部４１を通じてＣＡＮ受信バッファ３３から受信されたＣＡＮ形式のデータをＭｏｄｂｕｓ形式に変換することができる。そして、第１出力部４２に変換されたデータを出力することができる。

そして、Ｍｏｄｂｕｓ送信バッファ３５は、第１出力部４２から出力されたＭｏｄｂｕｓのデータを格納及び管理する。Ｍｏｄｂｕｓ送信バッファ３５は、格納されたＭｏｄｂｕｓ形式のデータをＭｏｄｂｕｓ端子３６を通じてＭｏｄｂｕｓ通信ネットワークデバイス３７に送信することができる。

一方、Ｍｏｄｂｕｓ端子３６は、Ｍｏｄｂｕｓ通信ネットワークデバイス３７とデータを送受信することができる。Ｍｏｄｂｕｓ端子３６は、データ通信可能の多様なプロトコル端子のうち何れか一つであってもよい。また、通信プロトコルのバージョンも多様であり得る。

Ｍｏｄｂｕｓ通信ネットワークデバイス３７は、Ｍｏｄｂｕｓ端子３６を通じて送信されるＭｏｄｂｕｓ形式のデータを受信し、要する処理を経てこれに対応する応答をＭｏｄｂｕｓ端子３６に送信することができる。

Ｍｏｄｂｕｓ受信バッファ３８は、Ｍｏｄｂｕｓ通信ネットワークデバイス３７から送信される応答データをＭｏｄｂｕｓ端子３６を通じて受信し、受信された応答を格納及び管理することができる。Ｍｏｄｂｕｓ受信バッファ３８は、格納された応答データを変換部３４の第２入力部４４に送信する。

そして、変換部３４は、第２入力部４４を通じて送信されたＭｏｄｂｕｓ形式の応答データをＣＡＮ形式に変換し、第２出力部４３に出力する。

ＣＡＮ送信バッファ３９は、第２出力部４３から出力されたＣＡＮの応答データを格納及び管理することができる。また、ＣＡＮ送信バッファ３９は、ＣＡＮ端子３２を通じて格納されたデータを送信する。

ＣＡＮ通信ネットネットワークデバイス３１は、ＣＡＮ端子３２を通じて送信されたＣＡＮ形式の応答データを受信することができる。よって、ＣＡＮ通信ネットワークデバイス３１とＭｏｄｂｕｓ通信ネットワークデバイス３７との間の通信が行われる。

図４は上述したように変換部の詳細構成図であり、図５はＣＡＮとＭｏｄｂｕｓとの間の変換過程を説明するためのデータ構造図である。

以下、図４及び図５を参照してデータ変換過程を説明する。

図４を参照すると、変換部３４はデータ変換部４５、第１入力部４１、第１出力部４２、第２入力部４４、第２出力部４３を含むことができる。

先ず、ＣＡＮからＭｏｄｂｕｓへの変換過程を見ると、データ変換部４５は第１入力部４１を通じてＣＡＮ形式のデータが入力される。第１入力部４１はＣＡＮ入力部と表現されることがある。

データ変換部４５は、入力されたＣＡＮ形式のデータを分析し、分析されたデータをＭｏｄｂｕｓ形式のデータにマッピングしてデータ変換を行うことができる。また、データ変換部４５は、入力されたＣＡＮ形式のデータを利用してＭｏｄｂｕｓ形式のデータを生成してデータ変換を行うことができる。

ここで、入力されるデータは、ＣＡＮ形式のデータであってＣＡＮＩＤを含む第１データ部５０１、データのバイト数（ＤＬＣ）を含む第２データ部５０２及びデータを含む第３データ部５０３を含むことができる。例えば、ＣＡＮ入力データフレームまたは出力データフレームは、ＣＡＮ識別子、データ長さコード及び複数のＣＡＮデータユニットを含むことができる。

また、出力されるＭｏｄｂｕｓ形式のデータは、アドレス（Ａｄｄｒｅｓｓ）を含む第４データ部５０４、ファンクションコード（Ｆｕｎｃｔｉｏｎｃｏｄｅ）を含む第５データ部５０５、データを含む第６データ部５０６及びＣＲＣ値を含む第７データ部５０７を含む。例えば、Ｍｏｄｂｕｓ入力データフレームまたはＭｏｄｂｕｓ出力データフレームは、アドレス、ファンクションコード、複数のＭｏｄｂｕｓデータユニット及びＣＲＣコードを含むことができる。

これによって、データ変換部４５はＭｏｄｂｕｓ形式のデータのアドレスを含む第４データ部５０４を生成し、第４データ部にＣＡＮＩＤを含む第１データ部５０１をマッピングする。

そして、データ変換部４５はデータを含む第６データ部５０６を生成し、第６データ部５０６に第３データ部５０３をマッピングする。

また、データ変換部４５はファンクションコードを含む第５データ部５０５を生成し、データ送信目的に合わせてＭｏｄｂｕｓ通信規約に従うファンクションコードを判断し、判断された出力データフレームのファンクションコードを指定して、第５データ部５０５に含ませる。

また、データ変換部４５は入力されたＣＡＮデータの第３データ部５０３のデータにＭｏｄｂｕｓ規約に従うＣＲＣ計算を行い、その結果によって獲得されたＣＲＣ値を利用して第７データ部５０７を生成する。

以後、データ変換部４５は生成された第４乃至第７データ部（５０４乃至５０７）を順次合わせてＭｏｄｂｕｓ形式の出力データを生成し、第１出力部４２を通じて変換されたデータを順次出力する。よって、ＣＡＮデータからＭｏｄｂｕｓ形式のデータ変換が行われる。

一方、Ｍｏｄｂｕｓ形式からＣＡＮ形式への変換過程を見ると、データ変換部４５は第２入力部４４を通じてＭｏｄｂｕｓ形式のデータを受信する。

データ変換部４５は、入力されたＭｏｄｂｕｓ形式のデータを分析してＣＡＮ形式のデータを生成することで、データ変換を行うことができる。

一方、入力されるデータはＭｏｄｂｕｓ形式のデータとして上述の構成であって、アドレスを含む第８データ部５０８、ファンクションコードを含む第９データ部５０９、データを含む第１０データ部５１０及びＣＲＣ値を含む第１１データ部５１１を含むことができる。

また、出力されるＣＡＮ形式のデータも上述の構成により、ＣＡＮＩＤを含む第１２データ部５１２、データのバイト数（ＤＬＣ）を含む第１３データ部５１３及びデータを含む第１４データ部５１４を含むことができる。

これによって、データ変換部４５はＣＡＮ形式のデータのＣＡＮＩＤを含む第１２データ部５１２を生成し、第１２データ部５１２に入力されたＭｏｄｂｕｓ形式のデータのアドレスを含む第８データ部５０８をマッピングする。

そして、データ変換部４５はデータを含む第１４データ部５１４を生成し、第１４データ部５１４に第１０データ部５１０のデータをマッピングする。

また、データ変換部４５は第１３データ部５１３を生成し、Ｍｏｄｂｕｓ形式の第１０データ部のバイト数を分析して第１３データ部５１３に指定する。ここで、ＣＡＮ形式のデータのデータバイト数は、最大８であるので、データ変換部４５は分析されたＭｏｄｂｕｓ形式のデータバイト数が８より多い場合、８バイト毎に順次分割して出力されるＣＡＮデータを構成することができる。また、データ変換部４５は、分割された複数の出力データフレームを生成して順次出力することができる。

以後、データ変換部４５は生成された第１２乃至第１４データ部（５１２乃至５１４）を合わせてＣＡＮ形式の出力データを生成し、第２出力部４３を通じて変換されたデータを出力することがある。よって、Ｍｏｄｂｕｓ形式からＣＡＮ形式のデータ変換が行われる。

図６は、本発明によるゲートウェイ装置２０の通信方法の一実施例のフローチャートである。

先ず、ＣＡＮ通信ネットワークデバイス３１はＣＡＮ形式のデータをゲートウェイ装置２０に送信する（Ｓ６００）。

以後、ゲートウェイ装置２０は、ＣＡＮ形式のデータを受信してＣＡＮ受信バッファ３３に格納し（Ｓ６０５）、受信バッファ３３に格納されたデータをＭｏｄｂｕｓ形式に変換する（Ｓ６１０）。

そして、ゲートウェイ装置２０は変換されたＭｏｄｂｕｓ形式のデータをＭｏｄｂｕｓ通信ネットワークデバイス３７に送信する（Ｓ６１５）。

すると、Ｍｏｄｂｕｓ通信ネットワークデバイス３７は受信したデータに応じて要する処理を行った後、これに対応する応答データをゲートウェイ装置２０に送信する（Ｓ６２０）。

以後、ゲートウェイ装置２０は受信されたＭｏｄｂｕｓ形式の応答データをＭｏｄｂｕｓ受信バッファ３８に格納して（Ｓ６２６）、これをＣＡＮ形式に変換する（Ｓ６３０）。

ゲートウェイ装置２０はＣＡＮ形式に変換された応答データをＣＡＮ通信ネットワークデバイス３１に送信する（Ｓ６３５）。

このような過程を経てＣＡＮ通信ネットワークデバイスとＭｏｄｂｕｓ通信ネットワークデバイスとの間の通信が可能である。

上述した本発明によるＭｏｄｂｕｓとＣＡＮとの間のゲートウェイ装置及びゲートウェイ装置の通信方法は、コンピュータにて実行されるためのプログラムとして製作されてコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納されることができ、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピー（登録商標）ディスク、光データ記憶装置などがあり、またキャリア波（例えば、インターネットを通じた送信）の形に具現されることも含む。

コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、ネットワークに接続されたコンピュータシステムに分散されて、分散方式でコンピュータ読み取り可能なコードが格納されて実行されることができる。そして、この方法を具現するための機能（ｆｕｎｃｔｉｏｎ）プログラム、コード及びコードセグメントは、本発明が属する技術分野のプログラマにより容易に推論され得る。

以上では本発明の好ましい実施例に対して説明したが、本発明は上述した特定の実施例に限定されることなく、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を外すことなく当該発明が属する技術分野にて通常の知識を持つものにより多様な変更実施が可能であることは勿論、このような変更例は本発明の技術的思想や展望から個別的に理解されてはならない。

Claims

ＣＡＮ通信ネットワークデバイスとＭｏｄｂｕｓ通信ネットワークデバイスとの間の通信を中継するゲートウェイ装置において、
前記ＣＡＮ通信ネットワークデバイスからＣＡＮ入力データフレームを受信するＣＡＮ入力部と、
前記Ｍｏｄｂｕｓ通信ネットワークデバイスからＭｏｄｂｕｓ入力データフレームを受信するＭｏｄｂｕｓ入力部と、
前記の受信されたＣＡＮ入力データフレームをＭｏｄｂｕｓ出力データフレームに変換し、前記の受信されたＭｏｄｂｕｓ入力データフレームをＣＡＮ出力データフレームに変換する変換部と、
前記の変換されたＭｏｄｂｕｓ出力データフレームを出力するＭｏｄｂｕｓ出力部と、
前記の変換されたＣＡＮ出力データフレームを出力するＣＡＮ出力部と、
を含み、
前記ＣＡＮ入力データフレームまたは前記ＣＡＮ出力データフレームは、ＣＡＮ識別子、データ長さコード及び複数のＣＡＮデータユニットを含み、
前記Ｍｏｄｂｕｓ入力データフレームまたは前記Ｍｏｄｂｕｓ出力データフレームは、アドレス、ファンクションコード、複数のＭｏｄｂｕｓデータユニット及びＣＲＣコードを含み、
前記変換部は、前記の受信されたＣＡＮ入力データフレームを前記Ｍｏｄｂｕｓ出力データフレームに変換する場合、前記ＣＡＮ入力データフレームに含まれたＣＡＮ識別子に基づいて、前記Ｍｏｄｂｕｓ出力データフレームのアドレスを生成し、
前記ＣＡＮ入力データフレームに含まれた複数のＣＡＮデータユニットに基づいて、前記Ｍｏｄｂｕｓ出力データフレームの複数のＭｏｄｂｕｓデータユニットを生成し、
前記ＣＡＮ入力データフレームの送信目的に対応するように、前記Ｍｏｄｂｕｓ出力データフレームのファンクションコードを生成し、
前記ＣＡＮデータフレームに含まれた複数のＣＡＮデータユニットに基づいて、前記Ｍｏｄｂｕｓ出力データフレームのＣＲＣコードを生成し、
前記の生成されたアドレス、前記の生成された複数のＭｏｄｂｕｓデータユニット、前記の生成されたファンクションコード及び前記の生成されたＣＲＣコードを、Ｍｏｄｂｕｓの形式に応じて順次合わせて前記Ｍｏｄｂｕｓ出力データフレームを出力し、
前記変換部は、前記Ｍｏｄｂｕｓ入力データフレームをＣＡＮ出力データフレームに変換する場合、前記Ｍｏｄｂｕｓ入力データフレームのバイト数を分析し、
前記分析されたバイト数が８より大きい場合、前記Ｍｏｄｂｕｓ入力データフレームを８バイトずつ順次分割し、前記分割されたデータを基準に複数のＣＡＮ出力データフレームを生成し、前記生成された複数の出力データフレームを順次出力するゲートウェイ装置。
前記変換部は、
受信されたＭｏｄｂｕｓ入力データフレームを前記ＣＡＮ出力データフレームに変換する場合、前記Ｍｏｄｂｕｓ入力データフレームに含まれたアドレスを前記ＣＡＮ出力データフレームのＣＡＮ識別子にマッピングし、前記Ｍｏｄｂｕｓ入力データフレームに含まれた複数のＭｏｄｂｕｓデータユニットを前記複数のＣＡＮデータユニットにマッピングして、前記Ｍｏｄｂｕｓ入力データフレームの複数のＭｏｄｂｕｓデータユニットのバイト数を演算して前記ＣＡＮ出力データフレームのデータ長さコードに指定する前記ＣＡＮ
出力データフレームを生成する、
請求項１に記載のゲートウェイ装置。
前記ＣＡＮ通信ネットワークデバイスからデータを受信するＣＡＮ端子と、
受信されたデータを格納するＣＡＮ受信バッファと、
出力されたＭｏｄｂｕｓ出力データフレームを格納するＭｏｄｂｕｓ送信バッファと、
格納されたＭｏｄｂｕｓ出力データフレームをＭｏｄｂｕｓ通信ネットワークデバイスに送信するＭｏｄｂｕｓ端子と、をさらに含み、
前記ＣＡＮ入力部は、前記ＣＡＮ受信バッファに格納されたデータを利用して前記ＣＡＮ入力データフレームを獲得する、
請求項１に記載のゲートウェイ装置。
前記Ｍｏｄｂｕｓ通信ネットワークデバイスからデータを受信するＭｏｄｂｕｓ端子と、
受信されたデータを格納するＭｏｄｂｕｓ受信バッファと、
出力されたＣＡＮ出力データフレームを格納するＣＡＮ送信バッファと、
格納されたＣＡＮ出力データフレームをＣＡＮ通信ネットワークデバイスに送信するＣＡＮ端子と、をさらに含み、
前記Ｍｏｄｂｕｓ入力部は、前記Ｍｏｄｂｕｓ受信バッファに格納されたデータを利用して前記Ｍｏｄｂｕｓ入力データフレームを獲得する、
請求項１に記載のゲートウェイ装置。