KR20200054063A - 네트워크 시스템 - Google Patents

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KR20200054063A
KR20200054063A KR1020190108568A KR20190108568A KR20200054063A KR 20200054063 A KR20200054063 A KR 20200054063A KR 1020190108568 A KR1020190108568 A KR 1020190108568A KR 20190108568 A KR20190108568 A KR 20190108568A KR 20200054063 A KR20200054063 A KR 20200054063A
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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

네트워크 시스템(1)은, 차량에 탑재되고, 복수의 센서(10)와, 복수의 센서(10)가 센싱 데이터를 송신하는 데 사용되는 제1 버스(11)와, 복수의 액추에이터(20)와, 복수의 액추에이터(20)가 제어 데이터를 수신하는 데 사용되는 제2 버스(21)와, 센싱 데이터에 기초하여 연산을 행하고, 차량 제어를 집약적으로 실행하는 제어 데이터를 생성하는 중앙 ECU(30)와, 중앙 ECU(30)의 센싱 데이터의 수신 및 제어 데이터의 송신에 사용하는 제3 버스(31)와, 리피터(40)를 구비한다. 상기 리피터(40)는, 제1 버스(11)를 흐르는 데이터를 제3 버스(31)로 통과시키고, 제3 버스(31)를 흐르는 데이터를 제2 버스(21)로 통과시키고, 제3 버스(31)로부터 제1 버스(11)로의 데이터의 흐름 및 제2 버스(21)로부터 제3 버스(31)로의 데이터의 흐름을 차단한다.

Description

네트워크 시스템{NETWORK SYSTEM}
본 발명은, 차량 등에 탑재되는 네트워크 시스템에 관한 것이다.
차량에는, Electronic Control Unit(ECU)이라고 불리는 차량 탑재 기기가 복수 탑재되어 있고, 이들이 버스에 접속되어 네트워크 시스템을 구성하고 있다. 각 ECU는, 프로세서를 구비하고, 차량이 구비하는 각종 센서로부터, 차량의 각 부의 상태나 속도 등의 주행 상태, 차량의 주위의 도로나 물표의 상황, 혹은 차량에 대해 행해진 조작 등을 나타내는 정보를 취득하거나, 다른 ECU로부터 이러한 정보를 취득하거나 한다.
각 ECU는, 취득한 정보에 기초하여 처리를 행하고, 처리 결과에 기초하여, 각각 브레이크나 파워 트레인 등의 각종 액추에이터를 제어하거나, 다른 ECU로의 데이터 송신을 하거나 한다. 각 ECU는 차량에 요구되는 운전 지원 기능 등의 각 기능을 분담하고 있고, 각각 개별의 역할을 갖는다.
이러한 운전 지원 기능 등을 실현하는 ECU 외에도, 각 센서에 마련되고, 그 센서를 개별로 동작시키거나, 그 센서의 출력을 가공, 보정 등 하거나 하는 센서 ECU나, 액추에이터에 마련되고, 다른 ECU로부터 제어 데이터를 수신하고, 이것에 기초하여 그 액추에이터를 개별로 동작시키는 액추에이터 ECU가 있다.
차량의 기능의 고도화에 의해, ECU의 수가 증가하고 있다. 특히 운전 지원 기능의 향상을 위해, 충돌 회피, 차선 유지, 앞차 추종, 속도 유지, 주차 지원 등의 처리를 행하는 ECU가 새롭게 제공되고 있다. ECU의 수가 증가하면, 많은 ECU를 접속하기 위해 버스의 배선 길이가 길어져, 버스의 특성이나 ECU와의 접속점에서 발생하는 반사 등에 의해, 버스를 전파하는 신호의 파형 왜곡이 커진다.
그래서 일본 특허 공개 제2006-180109호에 개시된 네트워크 시스템은, 각각 복수의 노드(ECU)를 포함하는 2개의 네트워크를, 게이트웨이를 통해 접속함으로써, 버스를 분할하여 하나의 버스의 배선 길이를 억제하는 것을 개시하고 있다. 일본 특허 공개 제2006-180109호에 개시된 네트워크 시스템에서는, 각 네트워크의 버스를 2개씩 마련하고, 각 노드는 2개의 버스에 접속하도록 하여 하나의 버스의 배선 길이를 더 짧게 하고 있다.
개별의 기능을 갖는 ECU를 다수 구비하면, 각각의 ECU가 구비하는 프로세서의 수가 증가하여, 비용이 커진다. 또한, 일본 특허 공개 제2006-180109호와 같은 게이트웨이에 있어서는, 일반적으로, 예를 들어 데이터에 포함되는 식별자에 기초하여 한쪽의 네트워크로부터 다른 쪽의 네트워크로 전송해야 할 데이터를 선택하여 전송한다고 하는 고도의 처리를 프로세서에 의해 행하므로 비용이 큰 동시에, 처리에 요하는 시간이 비교적 길다. 특히 게이트웨이 기동 시의 초기 지연이 크다. 그 때문에, 데이터의 전송에 결손이나 지연이 발생한다. 또한, 각 ECU에 복수의 버스를 접속하면 버스와의 접속 및 데이터의 송수신을 관리하는 컨트롤러도 복수 필요해져, 비용이 커진다.
본 발명은, 차량 탑재 네트워크 시스템을 저비용으로 제공한다.
본 발명의 일 양태는, 차량에 탑재되는 네트워크 시스템이다. 네트워크 시스템은, 복수의 센서와, 복수의 센서에 접속되고, 복수의 센서가 센싱 데이터를 송신하는 데 사용되는 제1 버스와, 복수의 액추에이터와, 복수의 액추에이터에 접속되고, 복수의 액추에이터가 제어 데이터를 수신하는 데 사용되는 제2 버스와, 센싱 데이터에 기초하여 연산을 행하고, 복수의 액추에이터를 사용한 차량 제어를 집약적으로 실행하기 위한 데이터로서 제어 데이터를 생성하도록 구성되는 중앙 ECU와, 중앙 ECU에 접속되고, 중앙 ECU가, 센싱 데이터를 수신하고, 또한 제어 데이터를 송신하는 데 사용하는 제3 버스와, 제1 버스, 제2 버스, 및 제3 버스에 접속된 리피터를 구비한다. 상기 리피터는, 제1 버스를 흐르는 데이터를, 파형을 정형하면서 제3 버스로 통과시키고, 제3 버스를 흐르는 데이터를, 파형을 정형하면서 제2 버스로 통과시키고, 제3 버스로부터 제1 버스로의 데이터의 흐름 및 제2 버스로부터 제3 버스로의 데이터의 흐름을 차단하도록 구성된다.
상기 복수의 액추에이터의 각각은, 상기 복수의 센서 중 어느 것에 의해 감시되고, 감시 결과는 상기 센싱 데이터로서 송신되어도 된다.
복수의 데이터가 동시에 송신된 경우의 데이터 송신의 조정은 데이터의 송신 단위인 프레임마다 부여된 우선 순위에 기초하여 행해져도 된다. 상기 센싱 데이터의 프레임에는, 상기 제어 데이터의 프레임보다 높은 우선 순위가 부여되어도 된다. 상기 리피터는, 상기 제어 데이터의 프레임이 상기 제3 버스로부터 입력되어 상기 리피터를 통과하고 있는 동안에, 상기 센싱 데이터의 프레임이 상기 제1 버스로부터 입력된 경우, 입력된 상기 센싱 데이터의 프레임의 통과를, 입력된 상기 제어 데이터의 프레임의 통과가 완료될 때까지 지연시켜도 된다.
상기 복수의 액추에이터 중 적어도 일부는, 상기 제2 버스를 사용하여, 액추에이터간 데이터의 프레임의 송신 또는 수신을 행해도 된다. 상기 제어 데이터의 프레임에는, 상기 액추에이터간 데이터의 프레임보다 높은 우선도가 부여되어도 된다. 상기 리피터는, 상기 액추에이터간 데이터의 프레임이 상기 제2 버스를 흐르고 있는 동안에, 상기 제어 데이터의 프레임이 상기 제3 버스로부터 입력된 경우, 입력된 상기 제어 데이터의 프레임의 통과를, 상기 흐르고 있는 액추에이터간 데이터의 프레임이 상기 제2 버스를 흐르는 것이 완료될 때까지 지연시켜도 된다.
상기 리피터는, 상기 제3 버스를 흐르는 데이터가, 상기 제1 버스로부터 상기 리피터를 통과한 데이터인 경우는, 상기 제3 버스로부터 상기 제2 버스로 통과시키지 않아도 된다.
상기 리피터는, 상기 제1 버스와 상기 제3 버스에 접속되고, 상기 제1 버스를 흐르는 데이터를, 파형을 정형하면서 상기 제3 버스로 통과시키도록 구성되는 제1 회로와, 상기 제2 버스와 상기 제3 버스에 접속되고, 상기 제3 버스를 흐르는 데이터를, 파형을 정형하면서 상기 제2 버스로 통과시키도록 구성되는 제2 회로를 구비해도 된다.
상기 리피터는, 상기 제3 버스와 상기 제1 버스에 흐르고 있는 각 데이터가 입력되고, 상기 제3 버스를 흐르는 데이터가, 상기 제1 버스로부터 흐르는 데이터인 경우는, 상기 제3 버스로부터 상기 제2 버스로의 데이터의 통과를 억제하도록 구성되는 셀렉터를 더 구비해도 된다.
상기 제1 회로는, 상기 제1 회로에 입력되는 데이터의 통과를 지연시키는 제1 지연 회로를 구비해도 된다.
상기 제2 회로는, 상기 제2 회로에 입력되는 데이터의 통과를 지연시키는 제2 지연 회로를 구비해도 된다.
이상과 같이, 본 발명의 일 양태에 의하면, 차량 탑재 네트워크 시스템을 저비용으로 제공할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예의 특징, 이점 및 기술적 및 산업적 의의는 유사 요소들을 유사 도면 부호로 나타낸 첨부 도면을 참조로 하여 후술된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 네트워크 시스템의 기능 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 제1 회로 및 제2 회로의 동작을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 제1 회로 및 제2 회로가 행하는 파형의 정형의 예를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 리피터가 셀렉터를 구비하는 구성예를 나타내는 도면.
도 5는 Controller Area Network(CAN) 규격에 있어서의 프레임 구성의 개요를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 데이터 충돌의 회피, 데이터 송신의 조정의 예를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 데이터 충돌의 회피, 데이터 송신의 조정의 예를 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 데이터 충돌의 회피, 데이터 송신의 조정의 예를 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 리피터가 지연 회로를 구비하는 구성예를 나타내는 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 리피터가 지연 회로를 구비하는 구성예를 나타내는 도면.
본 발명에 관한 네트워크 시스템은, 센서가 접속된 버스와, 액추에이터가 접속된 버스와, 중앙 ECU가 접속된 버스가, 리피터를 통해 접속된다. 중앙 ECU는, 센서로부터의 센싱 데이터에 기초하여 액추에이터로 제어 데이터를 송신하고, 일괄적으로 차량 제어의 기능을 실행한다. 중앙 ECU는, 종래의 복수의 ECU의 기능을 집약한 것이다. 종래의 네트워크 시스템에 비해, 중앙 ECU를 마련함으로써 ECU의 수를 줄이거나, 게이트웨이 대신에 리피터를 마련하거나 함으로써, ECU나 게이트웨이가 구비하는 프로세서와 같은 고비용의 부품의 수를 저감하여 비용을 억제할 수 있다.
실시 형태
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대해, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
기본 구성
도 1에, 본 실시 형태에 관한 네트워크 시스템(1)의 기능 블록도를 나타낸다. 네트워크 시스템(1)은, 차량에 탑재되고, 센서(10)(제1 센서∼제N 센서), 액추에이터(20)(제1 액추에이터∼제M 액추에이터), 중앙 ECU(30), 제1 버스(11), 제2 버스(21), 제3 버스(31), 리피터(40)를 구비한다.
센서(10)는 각각, 각 액추에이터(20)나 그 밖의 차량의 각 부의 상태, 차량의 속도, 가속도 등의 주행 상태, 차량의 주위의 도로나 물표 등의 환경 상황, 탑승자의 착석 상황, 차량의 각 부에 대해 행해진 조작 내용 등을 적절하게 검출할 수 있다.
센서(10)는, 차량이 구비하는 검지 기기, 입력 기기이다. 센서(10)는, 예를 들어 엔진, 전지, 냉각수, 차량 내부, 차량 외부 등의 온도를 각각 측정하는 온도 센서나 전지의 전압, 전류를 각각 측정하는 전압 센서 및 전류 센서나 차륜, 엔진 혹은 모터의 회전수를 각각 측정하는 회전수 센서이다. 혹은, 센서(10)는, 도어 핸들에 마련되고 유저에 의한 터치 조작을 검출하는 터치 센서, 차량의 가속도나 경사를 검출하는 가속도 센서, 차량 외부의 조도를 측정하는 조도 센서, 브레이크 페달 답입량 센서, 액셀러레이터 개방도 센서, 조타각 센서이다. 혹은, 센서(10)는, 차량 내부의 탑승자나 차량 외부의 도로나 물표를 각각 검지하는 카메라, 적외선 센서, 초음파 센서, 차량 외부의 물표의 위치나 방위를 검출하는 레이더이다. 혹은 센서(10)는, 유저 조작을 접수하는 버튼, 스위치, 차량 내외부의 휴대기 등으로부터의 전파를 수신하는 안테나 등이다. 이와 같이, 차량이 구비하는 검지 기기, 입력 기기이면, 모두 센서(10)일 수 있다. 센서(10)의 개수 N은 특별히 한정되는 것은 아니다.
센서(10)는, 제1 버스(11)에 접속된다. 센서(10)는, 각각이 검출한 내용에 기초하여, 그 내용을 나타내는 데이터인 센싱 데이터를 생성하여, 제1 버스(11)로 송신할 수 있다.
액추에이터(20)는, 차량이 구비하는 각종 동작 기구이다. 액추에이터(20)는, 예를 들어 브레이크, 엔진, 변속기 등을 포함하는 파워 트레인, 파워 스티어링과 같은 차량의 제구동 동력이나 조타력의 출력 기구나, 도어의 오토 로크 기구, 와이퍼, 각종 라이트, 방향 지시기, 에어컨, 냉각기 등이나, 전원으로부터의 전력 공급 경로 등을 제어하는 컨버터나 릴레이, 유저에게 정보를 제시하는 디스플레이, 미터 혹은 경고등과 같은, 차량이나 차량이 구비하는 기기에 무언가의 물리적인 변화를 발생시키거나, 무언가의 효과를 가져오거나 하는 기기이면, 어느 것이나 모두 액추에이터(20)일 수 있다. 액추에이터(20)의 개수 M은 특별히 한정되는 것은 아니다.
액추에이터(20)는, 제2 버스(21)에 접속된다. 액추에이터(20)는, 자기에 대한 제어 내용을 나타내는 데이터인 제어 데이터를 제2 버스(21)로부터 수신하고, 수신한 제어 데이터에 기초하여 동작할 수 있다.
중앙 ECU(30)는, 프로세서를 포함하는 연산 장치이며, 센싱 데이터에 기초하여 연산을 행하고, 제어 데이터를 생성한다. 연산 내용은, 예를 들어 종래의 ECU가 개별로 행하고 있던, 충돌 회피, 차선 유지, 앞차 추종, 속도 유지 등의 운전 지원 기능이나, 엔진, 변속기, 냉각기, 에어컨의 동작 제어, 전지의 충방전 제어, 조도에 따른 헤드 램프 점등, 휴대기(전자 키)의 인증에 의한 도어 해정 허가, 유저에 대한 정보 제시 등의 다양한 차량의 제어를 포함할 수 있다.
이와 같이, 중앙 ECU(30)는, 종래의 운전 지원 기능 등을 실현하는 복수의 ECU의 기능을 집약한 것이다. 중앙 ECU(30)는 센싱 데이터를 집약하고, 이것에 기초하여, 복수의 액추에이터(20)를 통합적으로 제어한다. 종래는, 예를 들어 초음파 센서의 센싱 데이터를 취득하여 장해물을 검지하면 충돌 회피하기 위해 파워 스티어링 액추에이터나 브레이크 액추에이터 등을 제어하는 충돌 회피 ECU와, 카메라로부터의 센싱 데이터(촬영 화상)를 취득하여, 차선 내의 주행을 유지하기 위해 파워 스티어링 액추에이터 등을 제어하는 차선 유지 ECU가 독립적으로 마련되어 있었다. 또한, 이들 ECU에 의한 조타 지시 등의 제어 내용이 양립되지 않는 경우, 어느 제어 내용을 우선시킬지를, 또 다른 ECU가 판정하고 있었다. 중앙 ECU(30)는, 예를 들어 초음파 센서 및 카메라로부터의 센싱 데이터를 취득하여, 충돌 회피 및 차선 유지의 양쪽 기능을 실현할 수 있다. 또한, 중앙 ECU(30)는, 조타를 위한 제어 내용을 각 기능의 중요성이나 우선도 등에 기초하여, 조정, 통합하는 고도의 처리도 행할 수 있다. 이에 의해, 중앙 ECU(30)는, 복수의 기능을 위한 제어 내용을 적합하게 집약한 제어를 파워 스티어링 등의 각 액추에이터(20)에 대해 행할 수 있다.
또한, 중앙 ECU(30)는, 이러한 운전 지원 기능 이외의, 다른 ECU의 기능을 적절하게 집약해도 된다. 예를 들어 중앙 ECU(30)는, 상술한 종래의 센서 ECU나 액추에이터 ECU의 기능의 일부 또는 전부를 적절하게 집약해도 된다.
또한, 상술한 프로세서라 함은, 예를 들어 클럭 신호에 기초하여 동작하고, 데이터의 취득, 계산, 비교, 전송 등의 처리를 포함하는 고도로 대량의 처리를 소정의 명령 세트에 따라서 실행하는 것이 가능한 대규모 집적 회로를 갖는 장치이며, Central Processing Unit(CPU), 마이크로컨트롤러 등이라고 불리는 장치를 포함한다. 중앙 ECU(30)를 마련함으로써, ECU의 수를 억제할 수 있어, ECU가 구비하는 프로세서 등의 고비용의 부품의 수를 저감할 수 있다.
중앙 ECU(30)는, 전형적으로는, 애플리케이션 프로그램을 실행함으로써 동작한다. 애플리케이션 프로그램은, 종래의 복수의 ECU에 있어서 사용되고 있던 것을, 각각 병렬적으로 실행할 수 있다. 그러나 중앙 ECU(30)에의 기능의 집약에 대응하여, 애플리케이션 프로그램에 있어서의 처리의 효율화나 최적화를 행해도 된다. 예를 들어, 충돌의 우려가 있는 경우는, 충돌 회피의 연산을 최우선하여, 앞차 추종이나 차선 유지를 위한 연산은 중지하는 것과 같은 처리도 가능하다.
중앙 ECU(30)는, 제3 버스(31)에 접속된다. 중앙 ECU(30)는, 센싱 데이터를 제3 버스(31)로부터 수신하고, 제어 데이터를 제3 버스(31)로 송신한다. 또한, 제3 버스(31)에는 중앙 ECU(30) 이외에도, 필요에 따라서 하나 이상의 보조 ECU를 접속해도 된다.
보조 ECU는, 프로세서를 포함하는 연산 장치이며, 센싱 데이터나 제어 데이터를 취득하여 기억하는 로그 취득 기능과 같은, 중앙 ECU(30)에 대해 보조적인 기능을 갖는다. 보조 ECU는, 중앙 ECU(30)의 기능을 확장하거나, 중앙 ECU(30)에 없는 신기능을 실현하거나 하기 위해 추가적으로 제공되는 것이어도 되고, 그것을 위한 제어 데이터의 송신을 행해도 된다.
중앙 ECU(30) 및 보조 ECU는, 서로 ECU간 데이터를 사용한 통신을 해도 된다. 즉, 중앙 ECU(30) 및 보조 ECU는, 제3 버스(31)에 ECU간 데이터를 송신하거나, 제3 버스(31)로부터 ECU간 데이터를 수신하거나 해도 된다. 예를 들어, 중앙 ECU(30)는, ECU간 데이터에 의해, 로그 취득 기능을 갖는 보조 ECU의 로그 취득 처리의 개시 및 종료를 지시해도 된다.
또한, 액추에이터(20)의 적어도 일부는, 서로 액추에이터간 데이터를 사용한 통신을 해도 된다. 즉 액추에이터(20)는, 제2 버스(21)에 액추에이터간 데이터를 송신하거나, 혹은 제2 버스(21)로부터 액추에이터간 데이터를 수신하거나 해도 된다. 이 경우, 액추에이터(20)는, 기본적으로는 제어 데이터에 기초하여 동작하지만, 액추에이터간 데이터에 의해 다른 액추에이터(20)의 동작 상태 등을 취득하여, 이것에 기초하여 동작할 수도 있다. 또한, 액추에이터(20)는, 액추에이터간 데이터의 생성에 필요하면, 센서(10)로부터 센싱 데이터 상당의 데이터를, 센서(10)와 직접적으로 접속된 신호선 등을 경유하여 취득해도 된다.
예를 들어, 파워 트레인, 브레이크, 파워 스티어링의 각 액추에이터가, 액추에이터간 데이터에 의해 서로의 동작 상태를 직접적으로 극히 낮은 지연으로 취득하고, 중앙 ECU(30)로부터의 제어 데이터뿐만 아니라 액추에이터간 데이터에 기초하여 동작하도록 하면, 제어 데이터에만 기초하여 동작하는 것보다, 제어 데이터가 나타내는 제어 내용을 적합하게 보간, 보정하여, 서로의 상태 변화에 대한 응답성이나 협조성을 향상시키고, 차량의 사이드 슬립 등을 방지하여, 차량의 주행의 안정성이나 승차감의 개선을 도모할 수 있다.
리피터(40)는, 제1 버스(11), 제2 버스(21), 제3 버스(31)에 접속된다. 리피터(40)는, 제1 회로(41) 및 제2 회로(42)를 포함한다. 제1 회로(41)는, 제1 버스(11)를 입력원으로 하고, 제3 버스(31)를 출력처로 한다. 제2 회로(42)는, 제3 버스(31)를 입력원으로 하고, 제2 버스(21)를 출력처로 한다.
또한, 센서(10), 액추에이터(20), 중앙 ECU(30), 보조 ECU를, 이후, 적절하게 노드라고 총칭한다.
도 2는, 리피터(40)에 포함되는 제1 회로(41) 및 제2 회로(42)의 동작을 설명하는 도면이다. 제1 회로(41) 및 제2 회로(42)의 동작은 동일하며, 동일한 구성으로 실현 가능하다. 제1 회로(41) 및 제2 회로(42)는 어느 것에 있어서도, 입력 신호가 나타내는 신호값이 0인 경우, 출력 신호가 나타내는 신호값도 0이 되고, 또한 입력 신호가 나타내는 신호값이 1인 경우, 출력 신호가 나타내는 신호값도 1이 된다. 또한, 제1 회로(41) 및 제2 회로(42)는, 입력 신호의 파형을 정형하여 출력한다.
도 3에, 제1 회로(41) 및 제2 회로(42)가 행하는 파형의 정형의 예를 나타낸다. 입력 신호는, 일반적으로 버스를 흐르는 동안에, 버스의 특성, 접속되는 노드에 의한 반사 등에 의해, 파형의 진동인 링잉, 파형의 파괴인 라운딩, 파형의 감쇠 등의 파형 왜곡이 발생하여, 데이터 오류에 의한 통신 품질이 열화될 우려가 있다. 제1 회로(41) 및 제2 회로(42)는, 입력 신호의 신호값과 동일한 신호값을 나타내는, 링잉이나 라운딩이 없는, 규정의 신호 파형의 진폭, 형상을 갖는 파형을 생성하여 출력 신호로서 출력함으로써, 통신 품질의 열화를 억제한다.
리피터(40)는, 제1 회로(41)에 의해, 제1 버스(11)로부터 입력되는 센싱 데이터를, 파형을 정형하여 제3 버스(31)에 출력함으로써, 센서(10)로부터 중앙 ECU(30)(보조 ECU)로, 센싱 데이터를 통과시킨다. 또한, 리피터(40)는, 제2 회로(42)에 의해, 제3 버스(31)로부터 입력되는 제어 데이터를, 파형을 정형하여 제2 버스(21)로 출력함으로써, 중앙 ECU(30)(보조 ECU)로부터 액추에이터(20)로, 제어 데이터를 통과시킨다.
리피터(40)는, 제3 버스(31)로부터 제1 버스(11)로의 데이터의 흐름 및 제2 버스(21)로부터 제3 버스(31)로의 데이터의 흐름을 차단한다. 또한, 통과시키는 데이터에 대해서는 상술한 바와 같이 파형을 정형한다. 이에 의해, 리피터(40)는, 각 버스의 배선 길이를 짧게 하여, 버스의 특성이나 신호 반사 등에 의한 파형 왜곡을 억제하는 의미에서, 네트워크 시스템(1)의 버스를 3개로 분할한다. 이러한 리피터(40)의 실장 방법은 한정되지 않지만, 데이터를, 그 파형을 정형하면서 단순히 일방 통행으로 통과시키는 것이므로, 프로세서를 포함하지 않는 비교적 간이한 구성의 논리 회로에 의해 실장된다. 비교적 간이한 구성의 논리 회로라 함은, 예를 들어 디지털 신호를 나타내는 전압의 패턴에 따라서 논리 연산을 행하는 논리 소자로 주로 구성된 전자 회로이며, 클럭 신호나 명령 세트 등이 부여되지 않아도, 동작 가능하다. 프로세서를 포함하는 게이트웨이의 기동에 요하는 시간은 일반적으로 수 ms 이상인 것에 비해, 간이한 논리 회로로 구성된 리피터(40)의 기동에 요하는 시간은 수백 ns 내지 수μs 정도이다. 또한, 명령 세트에 따라서 대량의 연산을 행하여 데이터의 전송 처리를 행하는 게이트웨이보다, 간이한 논리 회로로 구성된 리피터(40) 쪽이, 전송 지연도 작다. 그 때문에, 게이트웨이 대신에 이러한 리피터(40)를 사용함으로써 데이터 전송의 결손을 없애고 지연도 대폭 억제할 수 있다.
또한, 네트워크 시스템(1)은, 차량이 구비하는 모든 센서, 액추에이터가 접속될 것을 요구하는 것이 아니라, 중앙 ECU(30)의 기능에 따라서 필요한 것이 접속되어 있으면 된다. 또한, 중앙 ECU(30)의 기능은, 종래의 복수의 ECU의 모든 기능을 포함하는 것이 아니어도 되고, ECU의 수를 억제할 수 있으면, 종래의 복수의 ECU의 일부의 기능을 포함하는 것이어도 된다.
또한, 네트워크 시스템(1)은 차량이, 다른 네트워크 시스템을 구비하는 것을 배제하는 것이 아니라, 차량은 다른 네트워크 시스템을 구비해도 되고, 네트워크 시스템(1)은, 다른 네트워크 시스템과 게이트웨이 등에 의해 접속되어도 된다.
통신량
상술한 리피터(40)에 있어서는, 제1 버스(11)를 흐르는 센싱 데이터가 제3 버스(31)를 경유하여 제2 버스(21)에도 흐르게 된다. 즉, 제2 버스(21)에 필요성이 없는 센싱 데이터가 흐른다. 그러나 네트워크 시스템(1)의 특성으로서, 제2 버스(21)에 흐를 필요성이 있는 제어 데이터 혹은 액추에이터간 데이터의 양이 적어, 제2 버스(21)가 비어 있는 시간이 많은(버스 부하가 낮은) 경우는, 센싱 데이터가 제2 버스(21)를 흘러도, 특별히 문제 없다.
네트워크 시스템(1)의 특성으로서, 제2 버스(21)에 흐를 필요성이 있는 제어 데이터 혹은 액추에이터간 데이터의 양이 많아, 제2 버스(21)가 비어 있는 시간이 적은(버스 부하가 높은) 경우는, 제2 버스(21)에 필요성이 없는 센싱 데이터가 흐르는 것을 억제하는 것이 바람직하다. 그 경우, 이하와 같이 셀렉터 회로(43)를 마련하면 된다.
도 4에, 도 1에 나타낸 리피터(40)에 셀렉터 회로(43)를 마련한 구성의 일례를 나타낸다. 셀렉터 회로(43)에는, 제3 버스(31)와 제1 버스(11)에 흐르고 있는 각 데이터가 입력되고, 제3 버스(31)를 흐르는 데이터가, 제1 버스(11)로부터 리피터(40)를 통과한 데이터인 경우는, 셀렉터 회로(43)는 제3 버스(31)로부터 제2 버스(21)로의 통과를 억제한다. 도 4에는, 제1 버스(11)로부터 리피터(40)를 통과한 데이터의 흐름을 화살표로 나타낸다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 제1 버스(11)로부터 리피터(40)를 통과한 데이터는 제3 버스(31)에는 흐르지만, 제2 버스(21)에는 흐르지 않는다.
이에 의해, 제2 버스(21)의 버스 부하를 작게 하여, 더 많은 제어 데이터, 혹은 액추에이터간 데이터가 흐르도록 할 수 있다. 셀렉터 회로(43)는, 제3 버스(31) 상의 신호가 제1 버스(11) 상의 신호와 동일한지 여부에 기초하여, 신호의 차단과 통과를 전환한다고 하는 단순한 처리를 행하는 것이므로, 프로세서를 포함하지 않는 비교적 간이한 구성의 논리 회로에 의해 실현할 수 있다. 또한, 제1 회로(41)의 전송 지연은 근소하지만, 셀렉터 회로(43)는, 제3 버스(31)를 흐르는 데이터와 제1 버스(11)를 흐르는 데이터의 비교 시에 필요하면, 제1 회로(41)의 전송 지연을 고려한 설계를 행하면 된다.
이상과 같이, 제2 버스(21)의 버스 부하를 억제하는 경우는, 리피터(40)에 셀렉터 회로(43)를 더 마련하면 된다. 제2 버스(21)의 버스 부하가 충분히 낮아, 부하를 더 억제할 필요성이 낮은 경우는, 셀렉터 회로(43)를 마련하지 않고, 제2 버스(21)에 센싱 데이터가 흐르는 것을 허용함으로써, 리피터(40)의 구성을 간이화할 수 있다.
네트워크 기능
본 실시 형태에서는, 리피터(40)가 데이터의 흐름을 일부 차단하므로, 통신 방식에 따라서는 영향이 발생할 수 있지만, 필요에 따라서 적절하고 적합하게 대응할 수 있다. 이후에서는, 특히 네트워크 시스템(1)이, CAN 규격에 준거한 통신을 행하는 경우에 대해, 대응 예를 설명한다.
제1 버스(11), 제2 버스(21), 제3 버스(31)는, 일례로서, CAN 규격에 대응한 2선식의 트위스트 페어 케이블이다. 본 실시 형태의 센싱 데이터나 제어 데이터 등의 각 데이터는, 프레임이라고 불리는 단위로 각 버스를 흐른다. 도 5에, 이러한 프레임의 구성예의 개략을 나타낸다. 프레임에는, 시작을 나타내는 SOF와 종료를 나타내는 EOF 사이에, ID, 데이터 본체, ACK 슬롯 등의 필드가 포함된다. 버스 상에서 프레임은, 각 비트가 도미넌트(0) 또는 리세시브(1)의 2개의 차동 전압 상태에 의해 특정되는 구형파 형상의 디지털 신호에 의해 표현된다.
ACK 송신
ACK 슬롯은 1 비트 길이의 필드이다. 데이터를 송신하는 송신 노드가 프레임 중의 ACK 슬롯을 리세시브 신호로서 송신하고, 데이터를 수신하는 수신 노드가, 프레임 중의 ACK 슬롯보다 이전에 송신된 부분까지를 정확하게 수신한 경우, ACK 슬롯에 겹치는 타이밍에 도미넌트 신호를 송신한다(ACK를 반신함).
동시에 서로 다른 노드로부터, 리세시브 신호와 도미넌트 신호가 송신된 경우, 버스상은 도미넌트 신호가 된다. 그 때문에 송신 노드는, ACK 슬롯이 도미넌트이면, 자신이 송신한 데이터가 수신 노드에 의해 수신되어 있는 것을 확인할 수 있다. 이러한 ACK 송신을 행하는 경우, 프레임의 ACK 슬롯에 수신 노드가 타이밍을 정확하게 맞추어 ACK를 반신할 수 있도록 하기 위해, 신호의 파형 왜곡이나 전송 지연의 허용 범위가 제한된다.
본 실시 형태에서는, 예를 들어 중앙 ECU(30)가 센서(10)로부터의 센싱 데이터의 ACK 슬롯으로 ACK를 반신해도, 리피터(40)에 의해 차단되어, 센서(10)에는 도달하지 않는다. 또한, 예를 들어 액추에이터(20)가 중앙 ECU(30)로부터의 제어 데이터의 ACK 슬롯으로 ACK를 전송해도, 리피터(40)에 의해 차단되어, 중앙 ECU(30)에는 도달하지 않는다. 그 때문에, 본 실시 형태에서는, 적어도, 리피터(40)에 걸쳐 복수의 버스를 흐르는 센싱 데이터 및 제어 데이터에 대해서는 ACK 슬롯을 사용한 수신 확인의 방식은 채용하지 않는 것으로 한다.
ACK 슬롯을 사용한 수신 확인을 행하지 않는 경우는, ACK 슬롯을 사용한 수신 확인을 행하는 경우에 비해, 파형 왜곡이나 전송 지연의 허용 범위를 넓힐 수 있어, 하나의 버스에 더 많은 노드를 접속할 수 있다고 하는 이점이 있다. 또한, 수신 노드가 ACK를 전송해도 송신 노드에 도달하지 않을 뿐이며, 그 밖에 영향은 없으므로, 수신 노드는 ACK를 전송하는 종래의 설계를 변경하여 ACK를 전송하지 않도록 수정할 필요는 없다.
센싱 데이터에 대해서는, 중앙 ECU(30)가 센서(10)로부터 수신할 수 있는 것을 센서(10)측에서 확인하지 못해도 특별히 문제는 없다. 또한, 제어 데이터에 대해서는, 액추에이터(20)가 중앙 ECU(30)로부터 수신할 수 없음으로써 문제가 발생한 경우는, 중앙 ECU(30)는, 예를 들어 다음에 설명하는 바와 같이, 센서(10) 경유로 그 액추에이터(20)의 상태 감시를 행할 수 있으므로, 문제를 검지할 수 있다.
네트워크 매니지먼트
CAN 규격의 네트워크 시스템에 적용 가능한 각종 네트워크 매니지먼트 방식이 제안되어 있다. 예를 들어 각 노드는 NM 메시지라고 불리는 소정의 데이터를 정기적으로 버스로 송신함으로써 서로 자노드의 상태를 다른 노드에 통지한다. 어느 노드가, 단선 등에 의해 네트워크로부터 이탈한 경우, 다른 노드는, 그 노드로부터의 NM 메시지를 수신할 수 없음으로써, 그 노드가 이탈한 것을 검출할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 적어도 중앙 ECU(30)가, 일괄적으로 센서(10) 및 액추에이터(20)의 상태를 취득할 수 있는 것이 바람직하다. 센서(10), 보조 ECU가 NM 메시지를 송신하면, 중앙 ECU(30)는 이것을 수신할 수 있다. 그 때문에, 센서(10) 및 보조 ECU에 대해서는, NM 메시지를 사용한 종래의 네트워크 매니지먼트 방식을 채용할 수 있다. 그러나 액추에이터(20)가 NM 메시지를 송신하는 경우는, 리피터(40)에 의해 차단되어, 중앙 ECU(30)는 이것을 수신할 수 없다.
그래서 액추에이터(20)에 대해서는, NM 메시지를 사용한 종래의 네트워크 매니지먼트 방식은 채용하지 않는 것으로 한다. 본 실시 형태에서는, 액추에이터(20)와 네트워크의 접속 상태나 그 밖의 상태를 취득하여 센싱 데이터로서 송신하는 기능을 갖는 센서(10)를 마련한다. 이에 의해, 중앙 ECU(30)는, 센서(10) 경유로 그 액추에이터(20)의 상태 감시를 행할 수 있다.
또한, NM 메시지는, 자노드가 저소비 전력 모드인 슬립 모드로 이행할 수 있는지 여부를 나타내는 슬립 가부 정보를 포함할 수 있다. 각 노드는, 예를 들어 자노드의 동작 상황에 기초하는 슬립 가부 정보와, 다른 노드의 NM 메시지에 포함되는 슬립 가부 정보에 기초하여, 실제로 슬립 모드로 이행하는지 여부를 판정하는 것과 같은 처리를 행할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 상술한 상태 감시와 마찬가지로, 중앙 ECU(30)는, 센서(10), 보조 ECU에 대해서는 NM 메시지를 사용하여, 슬립 가부 정보를 취득할 수 있다. 또한, 액추에이터(20)에 대해서는, 필요하면, 상술한 상태 감시와 마찬가지로, 센서(10)가 액추에이터(20)의 상태를 취득하여 이것에 기초하여 액추에이터(20)의 슬립 가부 정보를 생성하고, 센싱 데이터로서 중앙 ECU(30)로 송신하도록 하면 된다.
중앙 ECU(30)는, 예를 들어 모든 노드가 슬립 모드로 이행할 수 있다고 판정하면 네트워크 시스템(1) 전체로의 전력 공급을 정지하고 모든 노드를 슬립 모드로 이행시킬 수 있다.
조정
CAN 규격에 있어서는, 예를 들어 Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance(CSMA/CA) 방식을 사용하여, 각 노드는, 다른 노드가 데이터를 버스로 송신하고 있는 것을 검출하고 있는 동안은, 데이터를 송신하지 않도록 함으로써, 데이터의 충돌을 기본적으로 회피하고 있다.
그러나 버스에 데이터가 흐르고 있지 않을 때, 복수의 노드가 동시에 데이터를 송신함으로써 데이터가 충돌하는 일이 발생할 수 있다. 이것을 방지하기 위해, 데이터의 우선도에 기초한 데이터의 송신의 조정이 행해진다. 프레임의 선두 부근의 위치에는 ID라고 불리는, 송신원의 노드의 식별자를 나타내는 복수 비트 길이의 필드가 제공되어 있다. 이 ID의 값에 의해 프레임의 우선도를 나타낼 수 있다.
복수의 노드가 동시에 데이터를 송신하여, 도미넌트 신호(0)와 리세시브 신호(1)가 동시에 버스에 송신된 경우, 버스상에서는, 도미넌트 신호(0)가 된다. 데이터를 송신한 각 노드는, 자노드가 송신하는 데이터의 ID와, 버스상의 데이터의 ID가 상이한 것을 검출하면 데이터의 송신을 중단한다. 각 노드는, 송신을 정지한 데이터를, 그 후 버스에 데이터가 흐르고 있지 않을 때에 재송신할 수 있다. 이러한 조정 방식에 있어서는, ID의 값이 작을수록, 송신 중단이 발생하기 어렵고, 우선도가 높아진다.
본 실시 형태에서는, 제1 버스(11), 제2 버스(21), 제3 버스(31) 중, 동일한 버스에 접속되어 있는 노드 사이에서는, 상술한 방법에 의해, 데이터의 충돌의 회피, 송신의 조정이 가능하다. 그러나 다른 버스에 접속된 노드 사이에서는, 데이터의 흐름이 일부 제한되므로, 상술한 방법에서는 데이터의 충돌의 회피, 조정을 할 수 없을 우려가 있다. 이하, 센싱 데이터와 제어 데이터를 예로 들어 검토한다.
먼저, 도 6을 참조하여, 센싱 데이터가 제어 데이터보다 먼저 송신되고, 송신 기간이 겹치는 경우를 검토한다. 중앙 ECU(30)는, 센싱 데이터를 수신할 수 있고, 수신하고 있는 동안에는, 제어 데이터의 송신을 행하지 않도록 할 수 있으므로, 상술한 방법으로 종래와 마찬가지로 충돌의 회피가 가능하다. 따라서, 도 6과 같이 센싱 데이터가 버스를 흐르고 있는 동안에 제어 데이터가 송신되는 일은, 실제로는 일어나지 않는다. 즉, 도 6에 있어서 해칭을 실시한 제어 데이터의 송신은 회피된다.
다음으로, 도 7을 참조하여, 제어 데이터의 송신 개시와 센싱 데이터의 송신 개시가 동시인 경우에 대해 검토한다. 제어 데이터는 리피터(40)에 의해 차단되고 센서(10)에는 도달하지 않으므로, 동시 송신을 센서(10)로는 검지할 수 없다. 또한, 센싱 데이터는 리피터(40)를 통과하여 중앙 ECU(30)에 도달하지만, 센싱 데이터의 우선도가 제어 데이터의 우선도보다 낮은 경우는, 제어 데이터의 프레임 ID가, 제3 버스(31) 상에 있어서, 센싱 데이터의 프레임 ID에 의해 변화되는 일이 없기 때문에, 중앙 ECU(30)도, 동시 송신을 검지할 수 없다. 그 때문에 중앙 ECU(30)는, 제어 데이터의 송신을 계속해 버려, 제어 데이터와 센싱 데이터가 제3 버스(31) 상에서 충돌하는 일이 일어날 수 있다.
그 대응으로서, 센싱 데이터와 같은 제1 버스(11)에 접속된 각 센서(10)가 송신하는 데이터의 우선도를, 제어 데이터 혹은 ECU간 데이터와 같은 제3 버스(31)에 접속된 중앙 ECU(30), 보조 ECU가 송신하는 데이터의 우선도보다 높게 한다.
센싱 데이터의 우선도를 제어 데이터의 우선도보다 높게 하면, 제어 데이터의 프레임 ID가, 제3 버스(31) 상에 있어서, 센싱 데이터의 프레임 ID에 의해 변화되므로, 중앙 ECU(30)가, 이것을 검지함으로써 동시 송신을 검지하여, 제어 데이터의 송신을 중단함으로써, 충돌을 회피하는 것이 가능하다. 따라서, 도 7에 있어서, 제어 데이터의 송신이 중단되고, 센싱 데이터가 우선적으로 버스를 흐르게 된다. 즉, 제어 데이터의 ID보다 뒤의 부분, 도 7에 있어서 제어 데이터의 해칭을 실시한 부분의 송신은 중단된다.
다음으로, 도 8을 참조하여, 센싱 데이터가 제어 데이터보다 이후에 송신되고, 송신 기간이 겹치는 경우를 검토한다. 상술한 바와 같이 센서(10)에는 제어 데이터가 도달하지 않으므로, 중앙 ECU(30)가 제어 데이터를 송신하고 있는 동안에 센서(10)가 센싱 데이터(도 8에 있어서 해칭을 실시한 센싱 데이터)를 송신하는 일이 일어날 수 있다.
그래서 리피터(40)의 제1 회로(41)에 제1 지연 회로(45)를 마련한다. 도 8은, 센싱 데이터가 제어 데이터보다 이후에 송신되고, 송신 기간이 겹치는 경우에 있어서의, 이 대응의 효과를 나타낸다. 도 9에, 도 1에 나타낸 리피터(40)에 제1 지연 회로(45)를 마련한 구성의 일례를 나타낸다. 도 8에 나타내는 해칭을 실시하지 않은 센싱 데이터와 같이, 제1 지연 회로(45)에 의해, 제1 버스(11)로부터 리피터(40)에 입력되는 센싱 데이터는, 제어 데이터의 송신이 완료된 후 제3 버스(31)에 출력된다. 즉, 리피터(40)는, 제어 데이터가 제3 버스(31)로부터 입력되어 이것을 통과시키고 있는 동안에, 센싱 데이터가 제1 버스(11)로부터 입력된 경우, 입력된 센싱 데이터의 통과를, 입력된 제어 데이터의 통과가 완료될 때까지 지연시킨다.
중앙 ECU(30)는, 다음 제어 데이터를 제3 버스(31)로 송신하려고 할 때, 리피터(40)로부터 제3 버스(31)에 출력된 센싱 데이터와의 충돌을 회피하기 위해, 다음 제어 데이터의 송신을 대기 혹은 중단할 수 있다. 이에 의해, 제3 버스(31)에 있어서의 데이터의 흐름이 조정된다.
또한, 제1 지연 회로(45)는, 센싱 데이터의 입력 후, 제3 버스(31)를 감시하여, 데이터가 흐르고 있는 동안은, 센싱 데이터의 출력을 억제하여, 데이터가 흐르고 있지 않은 것을 검지하면, 센싱 데이터의 출력을 행하도록 해도 되고, 센싱 데이터의 입력 후, 제3 버스(31)에 데이터가 흐르고 있는 것을 검지하면, 예를 들어 프레임 1개분의 송신 소요 시간에 상당하는 소정 시간만큼 대기한 후에 센싱 데이터의 출력을 행하도록 해도 된다.
제1 지연 회로(45)는, 이러한 단순한 조건에 기초하여 소량의 데이터를 지연시키는 간단한 처리를 행하는 것이므로, 프로세서를 포함하지 않는 비교적 간이한 구성의 논리 회로에 의해 실현할 수 있다. 이상과 같이 하여, 제1 버스(11)에 접속된 노드 및 제3 버스(31)에 접속된 노드 사이의 데이터 충돌의 회피 혹은 송신의 조정이 가능해진다.
또한, 액추에이터(20)가 상술한 액추에이터간 데이터의 송수신을 행하는 경우, 액추에이터간 데이터가, 제어 데이터 등의, 제3 버스(31)로부터 리피터(40)를 통과하여 제2 버스(21)로 흘러 오는 데이터와 충돌할 우려가 있다. 그러나 상술한 센싱 데이터와 제어 데이터의 경우와 마찬가지로 데이터 충돌을 피할 수 있어, 송신을 조정할 수 있다. 이하, 제어 데이터와 액추에이터간 데이터를 예로 들어 검토한다.
먼저, 제어 데이터가 액추에이터간 데이터보다 먼저 송신되고, 송신 기간이 겹치는 경우를 검토한다. 액추에이터(20)는, 제어 데이터를 수신할 수 있고, 수신하고 있는 동안은, 액추에이터간 데이터의 송신을 행하지 않도록 할 수 있으므로, 상술한 방법으로 종래와 마찬가지로 충돌의 회피가 가능하다. 따라서, 제어 데이터가 액추에이터간 데이터보다 먼저 송신되고, 송신 기간이 겹치는 일은, 실제로는 일어나지 않는다.
다음으로, 액추에이터간 데이터의 송신 개시와 제어 데이터의 송신 개시가 동시인 경우에 대해 검토한다. 액추에이터간 데이터는 리피터(40)에 의해 차단되고 중앙 ECU(30)에는 도달하지 않으므로, 동시 송신을 중앙 ECU(30)에서는 검지할 수 없다. 또한, 제어 데이터는 리피터(40)를 통과하여 액추에이터(20)에 도달하지만, 제어 데이터의 우선도가 액추에이터간 데이터의 우선도보다 낮은 경우는, 액추에이터간 데이터의 프레임 ID가, 제2 버스(21) 상에 있어서, 제어 데이터의 프레임 ID에 의해 변화되는 일이 없으므로, 액추에이터(20)도, 동시 송신을 검지할 수 없다. 그 때문에 액추에이터(20)는, 액추에이터간 데이터의 송신을 계속해 버려, 액추에이터간 데이터와 제어 데이터가 제2 버스(21) 상에서 충돌하는 일이 일어날 수 있다.
그 대응으로서, 제어 데이터 혹은 ECU간 데이터와 같은, 제3 버스(31)에 접속된 중앙 ECU(30), 보조 ECU가 송신하는 데이터의 우선도를, 액추에이터간 데이터와 같은 제2 버스(21)에 접속된 액추에이터(20)가 송신하는 데이터의 우선도보다 높게 한다.
제어 데이터의 우선도를 액추에이터간 데이터의 우선도보다 높게 하면, 액추에이터간 데이터의 프레임의 ID가, 제2 버스(21) 상에 있어서, 제어 데이터의 프레임 ID에 의해 변화되므로, 액추에이터(20)가, 이것을 검지함으로써 동시 송신을 검지하여, 액추에이터간 데이터의 송신을 중단함으로써, 충돌을 회피하는 것이 가능하다.
다음으로, 제어 데이터가 액추에이터간 데이터보다 이후에 송신되고, 송신 기간이 겹치는 경우를 검토한다. 중앙 ECU(30)에는 액추에이터간 데이터가 도달하지 않으므로, 액추에이터(20)가 액추에이터간 데이터를 송신하고 있는 동안에 중앙 ECU(30)가 제어 데이터를 송신하는 일이 일어날 수 있다.
그래서 리피터(40)의 제2 회로(42)에 제2 지연 회로(46)를 마련한다. 도 10에, 도 9에 나타낸 리피터(40)에 제2 지연 회로(46)를 마련한 구성의 일례를 나타낸다. 제2 지연 회로(46)에 의해, 제3 버스(31)로부터 리피터(40)에 입력되는 제어 데이터는, 액추에이터간 데이터가 제2 버스(21)를 흐르는 것이 완료한 후, 제2 버스(21)에 출력된다. 즉, 리피터(40)는, 액추에이터간 데이터가 제2 버스(21)를 흐르고 있는 동안에, 제어 데이터가 제3 버스(31)로부터 입력된 경우, 입력된 제어 데이터의 통과를, 그 액추에이터간 데이터가 흐르는 것이 완료될 때까지 지연시킨다.
액추에이터(20)는, 다음 액추에이터간 데이터를 제2 버스로 송신하려고 할 때, 리피터(40)로부터 제2 버스(21)에 출력된 제어 데이터와의 충돌을 회피하기 위해, 다음 액추에이터간 데이터의 송신을 대기 혹은 중단할 수 있다. 이에 의해, 제2 버스(21)에 있어서의 데이터의 흐름이 조정된다.
또한, 제2 지연 회로(46)는, 제어 데이터의 입력 후, 제2 버스(21)를 감시하여, 데이터가 흐르고 있는 동안은, 제어 데이터의 출력을 억제하여, 데이터가 흐르고 있지 않은 것을 검지하면, 제어 데이터의 출력을 행하도록 해도 되고, 제어 데이터의 입력 후, 제2 버스(21)에 데이터가 흐르고 있는 것을 검지하면, 예를 들어 프레임 1개분의 송신 소요 시간에 상당하는 소정 시간만큼 대기한 후에 센싱 데이터의 출력을 행하도록 해도 된다.
제2 지연 회로(46)는, 제1 지연 회로(45)와 마찬가지로, 이러한 단순한 조건에 기초하여 소량의 데이터를 지연시키는 간단한 처리를 행하는 것이므로, 프로세서를 포함하지 않는 비교적 간이한 구성의 논리 회로에 의해 실현할 수 있다. 이상과 같이 하여, 제3 버스(31)에 접속된 노드 및 제2 버스(21)에 접속된 노드 사이의 데이터 충돌의 회피 혹은 송신의 조정이 가능해진다.
또한, 제1 지연 회로(45)(혹은 추가로 제2 지연 회로(46))를 마련하고, 상술한 셀렉터 회로(43)를 더 마련하는 경우는, 셀렉터 회로(43)는, 제3 버스(31)를 흐르는 데이터와 제1 버스(11)를 흐르는 데이터의 비교 시에 필요하면, 제1 지연 회로(45)에 의한 데이터 전송 지연의 영향을 고려한 설계를 하면 된다.
효과
본 발명에 관한 네트워크 시스템(1)은, 중앙 ECU(30)가 차량의 각종 기능을 위한 연산 처리를 행하고, 복수의 기능을 집약하여 차량 제어를 행하므로, 종래와 같이 개별의 기능마다의 ECU를 다수 마련하는 경우에 비해 ECU의 수를 저감할 수 있다. 이에 의해 프로세서의 수를 저감할 수 있다.
또한, 중앙 ECU(30)와 센서(10) 사이, 또한 중앙 ECU(30)와 액추에이터(20) 사이에, 논리 회로를 사용한 비교적 간이한 구성의 리피터(40)를 마련함으로써, 데이터를 송신원으로부터 송신처로 파형을 정형하면서 적합하게 통과시킬 수 있어, 게이트웨이를 사용한 프로세서에 의한 전송해야 할 데이터의 선택 처리를 행할 필요가 없으므로, 이것에 의해서도 프로세서의 수를 저감할 수 있다.
또한, 리피터(40)의 기동 시간이나 기동 후의 데이터 통과에 요하는 시간은, 게이트웨이에 비해 대폭 짧으므로, 데이터 전송의 결손을 없애고, 게이트웨이를 사용하는 경우에 비해 전송 지연도 대폭 억제할 수 있다.
또한, ECU의 수의 저감과, 리피터(40)에 의한 버스의 분할에 의해 각 버스의 배선 길이 및 신호 반사를 충분히 억제할 수 있고, 파형 왜곡도 억제할 수 있다. 그 때문에, 센서(10), 액추에이터(20), 중앙 ECU(30)(보조 ECU)는 모두, 일본 특허 공개 제2006-180109호와 같이, 버스를 더 분할하기 위해 2개 이상의 버스와 접속할 필요가 없고, 버스의 컨트롤러를 복수 구비하지 않아도 되므로 비용을 억제할 수 있다.
또한, 필요에 따라서, 리피터(40)에 간이한 셀렉터 회로(43)를 마련함으로써, 불필요한 데이터의 흐름을 더 억제할 수 있어, 버스의 부하를 저감할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 네트워크 시스템(1)은, 필요에 따라서 상술한 바와 같은 설계상의 대응을 적절하게 행함으로써, CAN 규격과 같은 종래의 통신 방식을 채용할 수 있어, 차량 탑재 네트워크 시스템에 적합하게 적용할 수 있다. 예를 들어 데이터를 동시 송신한 경우의 조정에 대해서도, 우선도의 설정 및 리피터(40)에 마련하는 간이한 지연 회로에 의해 실현할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따르면, 예를 들어 차량에 탑재되는 네트워크 시스템을 종래에 비해 저비용으로 제공할 수 있다.
본 발명은, 네트워크 시스템뿐만 아니라, 네트워크 시스템에 있어서의 통신 방법, 리피터, 네트워크 시스템을 구비한 차량 등으로서 파악하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명은, 차량에 탑재되는 네트워크 시스템 이외의 네트워크 시스템에도 적용할 수 있다.
본 발명은, 차량 등에 탑재되는 네트워크 시스템에 유용하다.

Claims (9)

  1. 차량에 탑재되는 네트워크 시스템(1)에 있어서,
    복수의 센서(10)와,
    상기 복수의 센서(10)에 접속되고, 상기 복수의 센서(10)가 센싱 데이터를 송신하는 데 사용되는 제1 버스(11)와,
    복수의 액추에이터(20)와,
    상기 복수의 액추에이터(20)에 접속되고, 상기 복수의 액추에이터(20)가 제어 데이터를 수신하는 데 사용되는 제2 버스(21)와,
    상기 센싱 데이터에 기초하여 연산을 행하고, 상기 복수의 액추에이터(20)를 사용한 차량 제어를 집약적으로 실행하기 위한 데이터로서 상기 제어 데이터를 생성하도록 구성되는 중앙 ECU(30)와,
    상기 중앙 ECU(30)에 접속되고, 상기 중앙 ECU(30)가, 상기 센싱 데이터를 수신하고, 또한 상기 제어 데이터를 송신하는 데 사용하는 제3 버스(31)와,
    상기 제1 버스(11), 상기 제2 버스(21), 및 상기 제3 버스(31)에 접속되고, 상기 제1 버스(11)를 흐르는 데이터를, 파형을 정형하면서 상기 제3 버스(31)로 통과시키고, 상기 제3 버스(31)를 흐르는 데이터를, 파형을 정형하면서 상기 제2 버스(21)로 통과시키고, 상기 제3 버스(31)로부터 상기 제1 버스(11)로의 데이터의 흐름 및 상기 제2 버스(21)로부터 상기 제3 버스(31)로의 데이터의 흐름을 차단하도록 구성되는 리피터(40)를
    포함하는, 네트워크 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 액추에이터(20)의 각각은, 상기 복수의 센서(10) 중 어느 것에 의해 감시되고, 감시 결과는 상기 센싱 데이터로서 송신되도록 구성되는, 네트워크 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    복수의 데이터가 동시에 송신된 경우의 데이터 송신의 조정은 데이터의 송신 단위인 프레임마다 부여된 우선 순위에 기초하여 행해지고, 상기 센싱 데이터의 프레임에는, 상기 제어 데이터의 프레임보다 높은 우선 순위가 부여되고,
    상기 리피터(40)는, 상기 제어 데이터의 프레임이 상기 제3 버스(31)로부터 입력되어 상기 리피터(40)를 통과하고 있는 동안에, 상기 센싱 데이터의 프레임이 상기 제1 버스(11)로부터 입력된 경우, 입력된 상기 센싱 데이터의 프레임의 통과를, 입력된 상기 제어 데이터의 프레임의 통과가 완료될 때까지 지연시키도록 구성되는, 네트워크 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 액추에이터(20) 중 적어도 일부는, 상기 제2 버스(21)를 사용하여, 액추에이터간 데이터의 프레임의 송신 또는 수신을 행하도록 구성되고, 상기 제어 데이터의 프레임에는, 상기 액추에이터간 데이터의 프레임보다 높은 우선도가 부여되고,
    상기 리피터(40)는, 상기 액추에이터간 데이터의 프레임이 상기 제2 버스(21)를 흐르고 있는 동안에, 상기 제어 데이터의 프레임이 상기 제3 버스(31)로부터 입력된 경우, 입력된 상기 제어 데이터의 프레임의 통과를, 상기 흐르고 있는 액추에이터간 데이터의 프레임이 상기 제2 버스(21)를 흐르는 것이 완료될 때까지 지연시키도록 구성되는, 네트워크 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리피터(40)는, 상기 제3 버스(31)를 흐르는 데이터가, 상기 제1 버스(11)로부터 상기 리피터(40)를 통과한 데이터인 경우는, 상기 제3 버스(31)로부터 상기 제2 버스(21)로 통과시키지 않도록 구성되는, 네트워크 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 리피터(40)는,
    상기 제1 버스(11)와 상기 제3 버스(31)에 접속되고, 상기 제1 버스(11)를 흐르는 데이터를, 파형을 정형하면서 상기 제3 버스(31)로 통과시키도록 구성되는 제1 회로(41)와,
    상기 제2 버스(21)와 상기 제3 버스(31)에 접속되고, 상기 제3 버스(31)를 흐르는 데이터를, 파형을 정형하면서 상기 제2 버스(21)로 통과시키도록 구성되는 제2 회로(42)를 구비하는, 네트워크 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 리피터(40)는, 상기 제3 버스(31)와 상기 제1 버스(11)에 흐르고 있는 각 데이터가 입력되고, 상기 제3 버스(31)를 흐르는 데이터가, 상기 제1 버스(11)로부터 흐르는 데이터인 경우는, 상기 제3 버스(31)로부터 상기 제2 버스(21)로의 데이터의 통과를 억제하도록 구성되는 셀렉터(43)를 더 구비하는, 네트워크 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 회로(41)는, 상기 제1 회로(41)에 입력되는 데이터의 통과를 지연시키는 제1 지연 회로(45)를 구비하는, 네트워크 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 회로(42)는, 상기 제2 회로(42)에 입력되는 데이터의 통과를 지연시키는 제2 지연 회로(46)를 구비하는, 네트워크 시스템.
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