WO2013136496A1 - 通信装置及び通信方法 - Google Patents

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WO2013136496A1
WO2013136496A1 PCT/JP2012/056765 JP2012056765W WO2013136496A1 WO 2013136496 A1 WO2013136496 A1 WO 2013136496A1 JP 2012056765 W JP2012056765 W JP 2012056765W WO 2013136496 A1 WO2013136496 A1 WO 2013136496A1
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WO
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communication
load
network
message
transmission
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PCT/JP2012/056765
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友和 守谷
Original Assignee
トヨタ自動車 株式会社
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Publication date
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Priority to PCT/JP2012/056765 priority patent/WO2013136496A1/ja
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    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/29—Flow control; Congestion control using a combination of thresholds

Definitions

  • the present invention relates to a communication device and a communication method connected to a network such as a vehicle.
  • a plurality of electronic control units (ECUs) mounted on a vehicle constitutes a vehicle network system that enables mutual transmission and reception of information (vehicle information) held by the ECUs by being connected to a network.
  • vehicle information vehicle information
  • One of the communication systems that constitute such a vehicle network system is a controller area network (CAN).
  • CAN controller area network
  • the communication system described in Patent Document 1 detects the transmission cycle of data transmitted to the communication line of the in-vehicle network, and reduces the amount of data communication through the communication line based on the standard deviation calculated from the transmission cycle.
  • a communication management device for managing the data communication amount is provided.
  • the priority for ECUs connected to the in-vehicle network is set for each ECU. Then, when the calculated standard deviation is equal to or greater than a predetermined value, the communication management device stops the transmission of the regular frame from the ECU with a low priority, or lengthens the transmission period of the regular frame, thereby increasing the communication line.
  • the amount of data transmitted to the network is reduced. As a result, an increase in communication volume in the in-vehicle network is suppressed, and data collision and data delay are alleviated.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a communication device and a communication method capable of easily realizing transmission restriction of communication messages according to the communication load of the network. It is in.
  • a communication device is a communication device that is connected to a vehicle-mounted network and that transmits and receives communication messages to and from the network.
  • a load measurement unit that calculates a load factor of the network based on receiving a communication message flowing in the network during a measurement period set for the network, and a load factor of the network based on the load factor calculated by the load measurement unit
  • a load determination unit that determines whether the load is high or low; and a transmission unit that regulates transmission of a communication message by itself based on a determination result indicating that the load is high by the load determination unit.
  • the communication method provided by the present invention is a communication method for transmitting and receiving communication messages to and from a vehicle-mounted network, and for a measurement period set for load factor calculation.
  • transmission of communication messages is regulated based on the network load factor during the measurement period. That is, for example, the communication device can execute transmission restriction such as restricting transmission of a communication message when the load factor of the network is high, but not restricting transmission of the communication message when the load factor of the network is low.
  • transmission restriction such as restricting transmission of a communication message when the load factor of the network is high, but not restricting transmission of the communication message when the load factor of the network is low.
  • the load measurement unit integrates a time during which a communication message is flowing through the network, and a ratio of the accumulated time to the measurement period is calculated as a load factor of the network. Calculate as
  • the time during which communication messages are flowing through the network is integrated, and the ratio of the integrated time to the measurement period is calculated as the load factor of the network.
  • the load factor in the measurement period is calculated based on the accumulated time of the communication message that is flowing. Therefore, it becomes possible to adjust the transmission restriction level of communication messages suitable for the network communication load situation by selecting the measurement period.
  • the load measuring unit starts to accumulate the time during which the communication message is flowing from zero each time the measurement period is started.
  • the integration of the time during which the communication message flows is started from zero every time the measurement period is started.
  • the time during which the communication message flows for each measurement period is accumulated from zero, so the load factor is calculated in a manner that increases from zero within the measurement period.
  • a low state in which the load factor includes zero is always provided within the measurement period, and therefore a timing at which transmission restriction is not executed is provided within the measurement period.
  • a timing at which transmission restriction is not executed is given, so that the influence of transmission restriction on the communication message subject to transmission restriction can be kept small.
  • a high importance message and a low importance message are respectively set as communication messages in the transmission section, and the transmission section is configured to transmit the low importance message. Regulates the transmission of messages by itself.
  • a message transmission restriction is applied to a message having a low importance level among messages having a high importance level and messages having a low importance level set as communication messages.
  • each communication message is subject to transmission restriction by setting importance for each communication message for various communication messages transmitted by the ECU. Will be able to.
  • the priority of a communication message is defined by a message ID.
  • a highly important communication message may be given a low priority ID due to the design of the communication system. is there.
  • a communication device added to an existing communication system has a small degree of freedom regarding ID assignment, such as being unable to use a message ID that has already been used. Even in such a case, since the ECU performs transmission control based on the importance set in the communication message, it is possible to increase the possibility of transmission of a communication message having a high importance.
  • a determination threshold is set in the load determination unit, and when the load factor is equal to or higher than the determination threshold, the load determination unit has a communication load on the network. When it is determined that the load factor is high and the load factor is less than the threshold for determination, it is determined that the communication load of the network is low.
  • a threshold for determination is set in the load determination step.
  • the load determination step when the load factor is equal to or higher than the determination threshold, the communication load of the network is high.
  • the load factor is less than the threshold for determination, it is determined that the communication load of the network is low.
  • the level of the load is calculated based on the comparison between the load factor and the determination threshold. That is, since the determination threshold can be set by the load factor, such setting is easy.
  • the measurement period is between 5 ms (milliseconds) and 1 s (seconds).
  • the degree of freedom for setting the measurement period is high, that is, the degree of freedom for calculating the load factor is high.
  • the network is a controller area network.
  • an increase in communication messages is suppressed by applying such communication restrictions to a controller area network (CAN) that is often mounted on a vehicle. Therefore, it is possible to suitably maintain the communication state of the network system such as a vehicle and to prevent the entire system from being adversely affected.
  • CAN controller area network
  • the block diagram which shows the schematic structure about one Embodiment which actualized the communication system provided with the communication apparatus which concerns on this invention The block diagram which shows schematic structure of the communication apparatus shown in FIG.
  • the schematic diagram explaining the principle of the bus load measurement in the communication apparatus shown in FIG. The flowchart which shows the procedure of the initial setting regarding bus load measurement in the communication apparatus shown in FIG.
  • the schematic diagram explaining the aspect of the bus load measurement in the communication apparatus shown in FIG. The schematic diagram which shows the aspect which the transmission apparatus shown in FIG. 1 controls transmission according to bus load.
  • the vehicle 1 includes a communication system as a vehicle network system.
  • the communication system includes a first electronic control unit (ECU) 10, a second ECU 20, a third ECU 30, and a communication bus that connects the first to third ECUs 10, 20, and 30 so that they can communicate with each other. 50.
  • ECU electronice control unit
  • the first to third ECUs 10, 20, and 30 can exchange (transmit and receive) various types of information used for control with each other via the communication bus 50.
  • the communication system is configured as a CAN (Control Area Network) network
  • the CAN protocol is applied as a communication protocol.
  • Each of the first to third ECUs 10, 20, and 30 is a control device used for various controls of the vehicle 1.
  • a drive system, a traveling system, a vehicle body system, an information equipment system, and the like are controlled.
  • ECU for example, an ECU for a drive system is an ECU for an engine, an ECU for a travel system is an ECU for a steering or a brake ECU, and an ECU for controlling a vehicle body system
  • An ECU for a light and an ECU for a window can be mentioned, and an ECU for controlling an information device system includes an ECU for car navigation.
  • the first ECU 10 is provided with an information processing device 11 that executes processing required for various controls, and a CAN controller 12 as a communication device that transmits and receives communication messages based on the CAN protocol. Since the information processing apparatus 11 and the CAN controller 12 are connected via an internal bus or the like, various data can be exchanged between the information processing apparatus 11 and the CAN controller 12.
  • each of the second and third ECUs 20 and 30 has the same configuration as that of the first ECU 10. That is, the second ECU 20 includes an information processing device 21 having the same function as the information processing device 11 of the first ECU 10 and a CAN controller 22 as a communication device having the same function as the CAN controller 12 of the first ECU 10. And have.
  • the third ECU 30 includes an information processing device 31 having the same function as the information processing device 11 of the first ECU 10 and a CAN controller 32 as a communication device having the same function as the CAN controller 12 of the first ECU 10. Have.
  • the CAN controllers 12, 22, and 32 of the first to third ECUs 10, 20, and 30 are connected to one communication bus 50, respectively.
  • the communication bus 50 includes a communication line that can transmit a communication message based on the CAN protocol.
  • the communication bus 50 may include wireless communication as part of a communication path, or may include a path that passes through another network via a gateway or the like.
  • each CAN controller 12, 22, 32 can transmit the communication message RF, DF, etc. to the communication bus 50, and receives the communication message RF, DF, etc. transmitted to the communication bus 50. It is possible. That is, the CAN controllers 12, 22, and 32 can mutually transmit and receive communication messages RF, DF, and the like based on a frame defined by the CAN protocol via the communication bus 50.
  • the first ECU 10 provides the predetermined control function based on execution processing of the application (application program) 111 that provides the predetermined control function by the information processing apparatus 11. Further, the second ECU 20 provides a predetermined control function based on execution processing of the application 211 by the information processing device 21. Further, the third ECU 30 provides a predetermined control function based on execution processing of the application 311 by the information processing device 31.
  • the second and third ECUs 20 and 30 have the same configuration as that of the first ECU 10, and thus detailed description thereof is omitted.
  • the first ECU 10 includes a CAN transceiver 13 between the CAN controller 12 and the communication bus 50, and communication between the CAN controller 12 and the communication bus 50 is performed via the CAN transceiver 13. To be performed.
  • the CAN transceiver 13 is electrically connected to the CAN controller 12 and is also electrically connected to the communication bus 50.
  • the CAN transceiver 13 makes it possible to transmit a communication message between the communication bus 50 and the CAN controller 12 bidirectionally by mutually converting the electrical characteristics between the communication bus 50 and the CAN controller 12. Yes.
  • a signal at the bus level of the communication bus 50 is converted into a digital signal that can be handled by the CAN controller 12 so that a dominant (“0”) recessive (“1”) can be recognized.
  • the CAN controller 12 is connected to the communication bus 50 via the CAN transceiver 13, so that communication messages can be transmitted to and received from the communication bus 50.
  • the information processing apparatus 11 includes a microcomputer having an arithmetic device (CPU) and a storage device. That is, the information processing device 11 temporarily stores the arithmetic device that executes the arithmetic processing of the control program, the read-only memory (ROM) that stores the control program and data, and the arithmetic result of the arithmetic device. Volatile memory (RAM). Accordingly, the information processing apparatus 11 reads the control program (application 111) held in the storage device into the arithmetic device and executes it, thereby providing the function of the application 111 to the control target and performing the control. Control the target. The application 111 obtains information transmitted from the other ECUs 20 and 30 to the communication bus 50 and uses the information for processing, or transmits the calculated information and the like to the communication bus 50 so that the other ECUs 20 and 30 can transmit the information. Or make it available.
  • CPU arithmetic device
  • ROM read-only memory
  • RAM Volatile memory
  • the CAN controller 12 is provided with a transmission / reception circuit 121 that transmits / receives communication messages to / from the communication bus 50 and an interface 123 that exchanges various data related to communication messages with the information processing apparatus 11.
  • the CAN controller 12 is provided with a CAN protocol engine 122 that constitutes a transmission unit that analyzes the received communication message based on the CAN protocol and generates a communication message to be transmitted based on the CAN protocol. Further, the CAN controller 12 is provided with a CAN control register 124 in which various parameters used by the CAN protocol engine 122 for analyzing communication messages and generating communication messages are set.
  • the transmission / reception circuit 121 is a circuit that performs basic processing related to transmission / reception of a communication message to / from the communication bus 50, and detects whether a communication error is detected in the received communication message or whether the communication message can be transmitted to the communication bus 50. And so on.
  • the transmission / reception circuit 121 receives the communication message received from the communication bus 50 by the CAN transceiver 13 at the reception port Rx, and performs basic processing for reception on the communication message and then outputs the communication message to the CAN protocol engine 122. . Further, the transmission / reception circuit 121 monitors whether or not the communication bus 50 is in a state in which communication messages can be transmitted.
  • the transmission / reception circuit 121 When the transmission / reception circuit 121 detects that the communication message can be transmitted to the communication bus 50, the transmission / reception circuit 121 notifies the CAN protocol engine 122 of the detection result, and is input from the CAN protocol engine 122 in response to the notification. A communication message is output from the transmission port Tx. As a result, a communication message is transmitted to the communication bus 50 via the CAN transceiver 13.
  • the interface 123 is provided with a reception buffer 12R and a transmission buffer 12T that are configured by a readable / writable memory area.
  • the reception buffer 12R is an area that can be written from the CAN protocol engine 122 and can be read from the information processing apparatus 11.
  • the transmission buffer 12T is an area writable from the information processing apparatus 11 and an area readable from the CAN protocol engine 122.
  • the reception buffer 12R and the transmission buffer 12T may share a predetermined memory area, or may be a memory area secured separately.
  • the reception buffer 12R is provided with one or a plurality of message boxes (not shown), and the received communication message is stored in a message box corresponding to the communication message.
  • the transmission buffer 12T is provided with first to nth (n: integer) message boxes M1 to Mn, and the data transmitted from the information processing apparatus 11 is sent to the message boxes M1 to Mn corresponding to the data. Store.
  • message boxes M1 to Mn are associated with message IDs, information contents to be transmitted are determined for each message box M1 to Mn.
  • the first ECU 10 is an engine ECU
  • the engine speed is set as particularly important information in the first message box M1
  • the water temperature is set as slightly less important information in the second message box M2. Is done.
  • voice information is set as particularly important information in the first message box M1, and an image is displayed as slightly less important information in the second message box M2. Information is set.
  • the CAN protocol engine 122 analyzes and generates a communication message based on the CAN protocol. That is, the CAN protocol engine 122 analyzes the communication message input from the transmission / reception circuit 121 based on the CAN protocol. In addition, when transmission data is input from each of the message boxes M 1 to Mn of the interface 123, the CAN protocol engine 122 generates a communication message including the transmission data based on the CAN protocol and outputs the communication message to the transmission / reception circuit 121. To do.
  • the CAN protocol engine 122 refers to the CAN control register 124 in processing of analyzing and generating a communication message.
  • the CAN control register 124 various parameters relating to the analysis of communication messages and various parameters relating to the generation of communication messages are set.
  • the CAN control register 124 can read and write data with the information processing apparatus 11.
  • the setting of various parameters in the CAN control register 124 is executed by the application 111 processed by the information processing apparatus 11 when necessary, such as when the first ECU 10 is activated.
  • the CAN control register 124 is provided with transmission request flag setting bits corresponding to the first to nth message boxes M1 to Mn, respectively.
  • the transmission request flag setting bit of the CAN control register 124 is set to a transmission request flag, for example, “1” when transmission of a communication message based on the corresponding first to nth message boxes M1 to Mn is requested. .
  • the transmission request flag setting bit of the CAN control register 124 is set with a transmission stop flag, for example, “0” when transmission of a communication message from the corresponding first to nth message boxes M1 to Mn is not requested. Is set. Then, the CAN protocol engine 122 transmits a communication message generated based on the first to nth message boxes M1 to Mn to the transmission request flag setting bit corresponding to each message box M1 to Mn. When the transmission request flag “1” is set in the corresponding transmission request flag setting bit, the transmission is not performed. That is, the CAN protocol engine 122 sets the transmission request flag setting bit even if the data to be transmitted to the first to nth message boxes M1 to Mn is set or the communication bus 50 is ready for transmission.
  • a transmission stop flag for example, “0” when transmission of a communication message from the corresponding first to nth message boxes M1 to Mn is not requested.
  • the transmission of the communication message is stopped or executed according to the transmission stop flag “0” or the transmission request flag “1”.
  • the transmission request flag setting bit reads the referenced value as the transmission stop flag “0” even when the transmission request flag “1” is set when the CAN protocol engine 122 refers to the bit.
  • a so-called mask can be used.
  • the CAN control register 124 is provided with importance flag setting bits corresponding to the first to nth message boxes M1 to Mn, respectively.
  • the importance flag setting bit of the CAN control register 124 includes a flag indicating that the importance is high when the importance of the communication message for transmission generated from the corresponding first to nth message boxes M1 to Mn is high. For example, “1” is set.
  • the importance flag setting bit when the importance of the communication message for transmission generated from the corresponding first to nth message boxes M1 to Mn is low, a flag indicating that the importance is low, for example, “ “0” is set.
  • the importance flag setting bit corresponding to the first message box M1 is set to “1” indicating high importance, while corresponding to the second to nth message boxes M2 to Mn.
  • the importance flag setting bit is set to “0” indicating that the importance is low.
  • the CAN controller 12 is configured with a bus load measuring unit 125 as a load measuring unit and a parameter used by the bus load measuring unit 125, which configures a transmission unit that measures the bus load factor of the communication bus 50.
  • the bus load measurement register 128 is provided.
  • a measurement period G which is a period for measuring the bus load factor, and an upper limit value Tup as a determination threshold value for determining whether the bus load factor is high or low are set.
  • the measurement period G is a period for calculating the bus load factor. For example, a range of 5 ms (milliseconds) to 1 s (seconds) is set, and the period is shorter than 5 ms but longer than 1 s. Also good.
  • the upper limit value Tup is a value to be compared with the bus load factor, and is a value set in a range of 0 to 100%, for example, 50%. Both the measurement period G and the upper limit value Tup are determined in advance so that there is no problem in the communication system.
  • the bus load measurement unit 125 measures the bus load factor of the communication bus 50 in real time (load measurement process). Since the bus load measuring unit 125 is connected to the CAN transceiver 13, a digital signal output from the CAN transceiver 13 to the CAN controller 12, that is, a signal corresponding to a communication message flowing through the communication bus 50 is input. Is done.
  • the bus load measurement unit 125 refers to various parameters set in the bus load measurement register 128 when measuring the bus load factor.
  • the bus load measuring unit 125 is provided with a counter 126 that measures the time during which a communication message is flowing in the communication bus 50, and a prohibition determining unit 127 as a load determining unit that determines prohibition of transmission based on the bus load factor. It has been.
  • the counter 126 measures the time during which a communication message flows through the communication bus 50, that is, the time during which the communication message occupies the communication bus 50.
  • the counter 126 accumulates the time during which communication messages are received for the communication messages input to the bus load measurement unit 125 for each measurement period G set in the bus load measurement register 128. That is, when the measurement period G starts, the counter 126 returns the accumulated time to zero, and then resumes the accumulation of the time during which the communication message is flowing. Accordingly, the bus load measuring unit 125 calculates the ratio of the time accumulated by the counter 126 with respect to the measurement period G as the bus load ratio in the measurement period G.
  • a data frame and a remote frame are defined as a frame as a unit in communication, but any frame is used for measuring the time during which a communication message is flowing. However, the same can be done. For this reason, in the following, the case of a data frame will be exemplified, and description of other frames will be omitted.
  • a communication message having a data frame structure starts with SOF (Start Of Frame), which is a 1-bit dominant (“0”), and by 11-bit recessive (“1”). finish. That is, the counter 126 can detect the start of the communication message by SOF and detect the end of the communication message by 11-bit recessive.
  • the 11-bit recessive includes an Ack delimiter (1 bit), EOF (7 bits), and intermission (3 bits). Therefore, the counter 126 adds up the time from the start of the communication message to the end of the communication message, that is, the time during which the communication message occupies the communication bus 50. On the other hand, the counter 126 does not accumulate the so-called bus idle period until the next communication message is started after the communication message is completed.
  • the bus load measuring unit 125 calculates the ratio (percentage) of the time accumulated by the counter 126 to the measurement period G, that is, “integrated time / measurement period G ⁇ 100” as the bus load ratio (%). Since the measurement period G can be arbitrarily set in the bus load measurement register 128, the calculation of the bus load factor is performed according to the state of the communication system, the communication bus 50, and the ECUs 10, 20, and 30. Can be adjusted. Further, since the value of the counter 126 becomes zero every measurement period G, which is so-called clear, the bus load factor becomes “0%” at the start of the measurement period G, and the bus load factor increases as time elapses. To change.
  • the load factor is “0%” at the start of the period, the load factor “50%” at half the period, and the load factor at the end of the period. “100%”. That is, the occupation rate of the communication message for the period set from the start point of the measurement period G10 toward the future is calculated as the load factor.
  • the load factor becomes “0%” every time the measurement period G starts, a timing at which transmission restriction is not executed is provided.
  • the load factor is “0%” at the start of each measurement period, and the time of the communication message that has flowed to the communication bus 50 during each measurement period. Are integrated to calculate the load factor.
  • an average value in a predetermined period in the past from the time of measurement is often calculated as a load factor.
  • an average load factor is always obtained.
  • the load factor is always calculated as “100%”, so it is difficult to ensure the timing at which a communication message with low importance can be transmitted.
  • the prohibition determination unit 127 compares the bus load factor with the upper limit value Tup. When the bus load factor is equal to or higher than the upper limit value Tup, the prohibition determination unit 127 determines that the bus load factor is high (high load) and the bus load factor is upper limit. When the value is less than the value Tup, it is determined that the bus load factor is low (low load) (load determination step). When determining that the bus load factor is high, the prohibition determination unit 127 outputs “ON” indicating that the transmission prohibition signal is valid (active). Conversely, when it is determined that the bus load factor is low, “OFF” indicating that the transmission prohibition signal is invalid (negative) is output.
  • the bus load measurement unit 125 masks the transmission request flag setting bit of the CAN control register 124, that is, the mask is enabled. To do. When the mask becomes valid, the CAN protocol engine 122 looks like the transmission stop flag “0” is set in the setting bit when the transmission request flag setting bit is referred to. Therefore, when the mask becomes valid, the CAN protocol engine 122 reads the transmission stop flag “0” even if the transmission request flag “1” is set in the transmission request flag setting bit. As a result, the CAN controller 12 holds the transmission request for the corresponding message box M1 to Mn.
  • the bus load measurement unit 125 invalidates the mask of the transmission request flag setting bit of the CAN control register 124. If the mask is invalid, the CAN protocol engine 122 can correctly read the transmission stop flag “0” or the transmission request flag “1” set in the transmission request flag setting bit. Since the transmission request flag “1” set in the transmission request flag setting bit is only hidden when the mask is valid, the transmission request flag setting bit is set when the mask becomes invalid. Can be referred to. As a result, the CAN protocol engine 122 is based on the transmission request flag “1” that is set when the mask is invalidated for a message box in which the transmission request flag “1” is set while the mask is valid. Transmission processing can be performed. In this manner, the CAN controller 12 regulates transmission of communication messages according to the bus load factor (transmission process).
  • step S10 when the power is turned on, the CPU 11 and the clock of the information processing apparatus 11 are initialized (step S10). Thereby, the information processing apparatus 11 of the first ECU 10 is activated. Thereafter, in the first ECU 10, the application 111 is executed by the information processing apparatus 11, and the initial setting by the application 111 is continuously performed. That is, the executed application 111 sets a measurement period G for bus load measurement in the bus load measurement register 128 (step S11) and sets an upper limit value Tup that is a bus load determination threshold value (step S11). S12).
  • the executed application 111 sets “1” when the importance is high and “0” when the importance is low in the importance flag setting bits corresponding to the message boxes M1 to Mn of the CAN control register 124, respectively. Set. That is, the executed application 111 sets a message box that prohibits transmission when the bus load factor is high by setting “0” indicating that the importance level is low in the importance level flag setting bit (step S13). . Further, in the executed application 111, various settings for the CAN protocol engine 122 are performed in each register of the CAN control register 124 (step S14), and various settings for other functions are performed (step S15). Thereby, the initial setting is completed.
  • the bus load measuring unit 125 calculates the bus load factor as “0%”. Since the bus load factor is “0%” at the start, the transmission prohibition signal is set to “OFF” in the measurement period G1, and the bus load measurement unit 125 includes the first to nth message boxes M1 of the CAN control register 124. Disable the mask of the bit for setting the transmission request flag corresponding to ⁇ Mn. Accordingly, the CAN protocol engine 122 does not restrict transmission of communication messages generated based on the first to nth message boxes M1 to Mn.
  • the bus load measuring unit 125 sequentially calculates the bus load rate for the measurement period G1. For example, since there are few communication messages flowing through the communication bus 50 in the measurement period G1, the measurement period G1 ends without reaching the upper limit value Tup as a threshold for restricting transmission by itself.
  • the measurement period G2 starts.
  • the bus load measuring unit 125 calculates the bus load factor from “0%”. That is, the CAN protocol engine 122 does not restrict transmission of communication messages generated based on the first to nth message boxes M1 to Mn.
  • the bus load measuring unit 125 sequentially calculates the bus load rate for the measurement period G2. Since there are few communication messages flowing through the communication bus 50 even during the measurement period G2, the measurement period G2 ends without the bus load ratio reaching the upper limit value Tup.
  • the bus load measuring unit 125 calculates the bus load factor from “0%”. That is, the CAN protocol engine 122 does not restrict transmission of communication messages generated based on the first to nth message boxes M1 to Mn.
  • the bus load measuring unit 125 sequentially calculates the bus load rate for the measurement period G3. Since the number of communication messages flowing through the communication bus 50 is relatively large in the measurement period G3, the bus load factor greatly increases as compared to the measurement periods G1 and G2, and is earlier by the period G31 than the end point of the measurement period G3. It becomes the upper limit value Tup or more. When the bus load factor becomes equal to or greater than the upper limit value Tup, the prohibition determination unit 127 outputs “ON” indicating that the transmission prohibition signal is valid only during the period G31 until the measurement period G3 ends.
  • the bus load measuring unit 125 corresponds to the second to nth message boxes M2 to Mn in which “0” is set in the importance flag setting bit in response to the transmission prohibition signal being “ON”.
  • the CAN protocol engine 122 stops transmission of a communication message generated from data set in the second to nth message boxes M2 to Mn in which the mask is enabled. That is, in the first ECU 10, the transmission of communication messages generated based on the second to nth message boxes M2 to Mn is restricted, that is, prohibited during the period G31. At this time, the mask of the transmission request flag setting bit corresponding to the first message box M1 in which “1” is set in the importance flag setting bit remains invalid. For this reason, the CAN protocol engine 122 continues to transmit a communication message generated based on the data set in the first message box M1 whose mask is invalid according to the setting of each flag in the transmission request flag setting bit. Do not prohibit sending. Since the bus load factor does not decrease until the measurement period G3 ends, transmission restriction based on the bus load factor is continued until the measurement period G3 ends, that is, during the period G31.
  • the measurement period G4 starts.
  • the bus load measuring unit 125 calculates the bus load factor from “0%”. Therefore, in response to the transmission prohibition signal that has been turned “ON” in the measurement period G3 returning to “OFF”, the bus load measuring unit 125 sets the masks set in the second to nth message boxes M2 to Mn. Disable. Thereby, the CAN protocol engine 122 does not restrict transmission of communication messages generated based on the second to nth message boxes M2 to Mn.
  • the bus load factor is significantly increased as compared to the measurement periods G1 and G2, and the period G41 is greater than the end of the measurement period G4.
  • the upper limit value Tup is reached.
  • the prohibition determination unit 127 outputs “ON” indicating that the transmission prohibition signal is valid only during the period G41 until the measurement period G4 ends.
  • the bus load measuring unit 125 changes the mask state set in the second to nth message boxes M2 to Mn in which “0” is set in the importance flag setting bit from invalid to valid.
  • the bus load measuring unit 125 calculates the bus load factor from “0%”. Therefore, in response to the transmission prohibition signal turned “ON” in the measurement period G4 returning to “OFF”, the bus load measuring unit 125 sets the masks set in the second to nth message boxes M2 to Mn. Disable. Thereby, the CAN protocol engine 122 does not restrict transmission of communication messages generated based on the second to nth message boxes M2 to Mn.
  • the bus load measuring unit 125 sequentially calculates the bus load rate for the measurement period G5. Since there are few communication messages flowing through the communication bus 50 even in the measurement period G5, the measurement period G5 ends without the bus load ratio reaching the upper limit value Tup.
  • the communication message transmission restriction is set to each ECU 10, 20, 30. Will be executed separately.
  • the communication system including the communication device according to the present embodiment has the effects listed below.
  • transmission of communication messages is restricted. That is, for example, the CAN controller 12 restricts transmission of communication messages when the bus load factor of the communication bus 50 is high, and does not restrict transmission of communication messages when the bus load factor of the communication bus 50 is low. Transmission restrictions can be implemented. This makes it possible to reduce data collisions, data delays, and the like in the network by suppressing an increase in the amount of communication in the in-vehicle network. That is, it is possible to easily execute appropriate communication message transmission regulation according to the communication load of the network.
  • the bus load factor in the measurement period G is calculated based on the accumulated time of communication messages. As a result, the level of communication message transmission restriction suitable for the communication load status of the communication bus 50 can be adjusted by selecting the measurement period G.
  • the bus load factor is calculated in a manner that increases from zero within the measurement period G.
  • a low state in which the bus load factor includes zero is always provided in the measurement period G, and therefore a timing at which transmission restriction is not executed is provided in the measurement period G.
  • a timing at which transmission restriction is not executed is given, so that the influence of transmission restriction on the communication message subject to transmission restriction can be kept small.
  • the communication messages are subject to transmission restrictions. It will be possible to determine whether or not.
  • the priority of a communication message is defined by a message ID.
  • a highly important communication message may be given a low priority ID due to the design of the communication system. is there.
  • a communication device added to an existing communication system has a small degree of freedom regarding ID assignment, such as being unable to use a message ID that has already been used.
  • transmission control is executed based on the importance set in the communication message, so that it is possible to increase the possibility of transmission of a communication message having a high importance.
  • the load level of the communication bus 50 is calculated based on a comparison between the bus load factor and the upper limit value Tup. That is, since the upper limit value Tup can be set by the load factor, setting is easy.
  • the measurement period G can be set freely between 5 ms (milliseconds) and 1 s (seconds), the degree of freedom in calculating the bus load factor is high. As a result, it is possible to set the measurement period G suitable for the load status of the communication bus 50 and the mode of the communication message to be regulated.
  • the bus load measuring unit 125 accumulates the communication messages flowing in the sequential communication bus 50 in real time is illustrated.
  • the present invention is not limited to this, and measurement of the bus load factor may be stopped when a significant bus load factor cannot be measured, such as when the ECU is in the sleep mode or when the bus is off. Thereby, the improvement of the design freedom of such a communication apparatus comes to be achieved.
  • the CAN controller 12 is provided with the transmission / reception circuit 121, the CAN protocol engine 122, the interface 123, the CAN control register 124, the bus load measurement unit 125, and the bus load measurement register 128. did.
  • the present invention is not limited to this, and the CAN controller may be a transmission / reception circuit, a CAN protocol engine, an interface, a CAN control register, a bus load measuring unit, and a bus load as long as transmission can be restricted based on the bus load factor in the measurement period.
  • the arrangement and configuration of the measurement register can be arbitrarily designed and is not limited to the above embodiment.
  • the CAN controller may have a configuration in which each function is built in one integrated circuit or a configuration using a plurality of integrated circuits. By these things, the design freedom of this communication apparatus comes to improve.
  • each ECU 10, 20, 30 is provided with only one CAN controller 12, 22, 32 is illustrated.
  • the present invention is not limited to this, and the ECU may be provided with a plurality of CAN controllers.
  • one ECU 40 has a plurality of CAN controllers 12, 42 and is connected to a plurality of communication buses 50, 51
  • one ECU 40 has a plurality of communication buses 50.
  • 51 may be subjected to communication regulation according to the bus load factor. Thereby, the design freedom of a communication system is raised by using this communication apparatus.
  • the present invention is not limited to this, and a plurality of thresholds for determination may be provided, and the content of communication restriction may be changed according to the determination level.
  • the second upper limit value Tup2 is set to a bus load factor lower than the upper limit value Tup, or the third upper limit value Tup3 is set to a bus load factor higher than the upper limit value Tup. Also good. Thereby, a plurality of levels for performing transmission restriction can be provided.
  • the importance set in the communication message is two, high and low.
  • the present invention is not limited to this, and the importance set in the communication message may be more than two.
  • the importance is divided into four, “1” to “4”, communication messages with importance “1” are not restricted, and communication messages with importance “2” are the above-mentioned third upper limit value.
  • the communication is restricted at Tup3, the communication message with importance “3” is restricted with the upper limit value Tup of the above embodiment, and the communication message with importance “4” is restricted with the second upper limit value Tup2. It may be.
  • the transmission restriction of communication messages by the communication device can be performed in more detail.
  • the counter 126 is exemplified for the case where the integration is set to zero each time the measurement period G is reached.
  • the present invention is not limited to this, and the counter may return to zero every measurement period, or may return the integration to a value other than zero.
  • the bus load factor can be calculated in real time so as to change from a low state to a high state. Thereby, the freedom degree of design as a communication apparatus comes to be raised.
  • the case where the counter 126 accumulates the time of the communication message is illustrated.
  • the present invention is not limited to this, and the counter may add up the number of communication messages.
  • the ratio of the accumulated number of messages to the number of communication messages with a bus load factor of around 100% during the measurement period may be estimated and used as the bus load factor. As a result, the degree of freedom in designing the communication device is improved.
  • the bus load factor is expressed as a percentage
  • the present invention is not limited to this, and the bus load factor may be displayed in units other than the percentage such as decimal display.
  • the counter can accumulate values according to the detection of the communication message, the counter may accumulate the values obtained by performing predetermined arithmetic processing on the detected time or number. Good. As a result, the degree of freedom in designing the communication device is improved.
  • the CAN controllers 12, 22, and 32 of the ECUs 10, 20, and 30 can perform transmission restrictions based on the bus load factor.
  • the present invention is not limited to this, and only one ECU including a communication device capable of restricting transmission may be connected to the network, or two or more plural ECUs may be connected. In any case, it is possible to suppress an increase in the data amount of the communication bus by restricting transmission of the amount of communication messages that flow through the communication bus in accordance with the load factor of the communication bus.
  • each ECU 10, 20, 30 is connected to the network.
  • the communication device connected to the network may be other than the communication device of the ECU, such as a communication device of a gateway or a communication device of various other devices.
  • the communication amount of data transmitted to the network can be suppressed by applying this communication device to various devices connected to the network.
  • the network is a network corresponding to the CAN protocol, that is, a so-called CAN network is illustrated.
  • the present invention is not limited to this, and the network may be a network other than the CAN network, for example, a network such as Ethernet (registered trademark) or FlexRay (registered trademark).
  • Ethernet registered trademark
  • FlexRay registered trademark
  • Bus load measurement unit 126 ... Counter, 127 ... Inhibition judgment unit, 128 ...
  • For bus load measurement Register 211, 311 ... Application, M1 to Mn ... 1st to nth Tsu sage box, RF ... communication message, Rx ... receiving port, Tx ... send port.

Landscapes

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  • Environmental & Geological Engineering (AREA)

Abstract

ネットワークの通信負荷に応じた通信メッセージの送信規制を容易に実現することのできる通信装置及び通信方法を提供するために、ＣＡＮコントローラ（１２）は、車載されたネットワークを構成する通信用バス（５０）に接続されるとともに、当該ネットワークとの間で通信メッセージの送信及び受信を行う。ＣＡＮコントローラ（１２）が備えるバス負荷計測部（１２５）は、バス負荷率算出のために設定した計測期間Ｇの間ネットワークに流れている通信メッセージを受信することに基づいて、ネットワークのバス負荷率を算出する。バス負荷計測部（１２５）は更に、算出したバス負荷率に基づいてネットワークの負荷の高低を判定する。またＣＡＮコントローラ（１２）は、バス負荷計測部（１２５）による高負荷である旨の判定結果に基づいて通信メッセージの送信を自ら規制するＣＡＮプロトコルエンジン（１２２）を備える。

Description

通信装置及び通信方法
　本発明は、車両等のネットワークに接続される通信装置及び通信方法に関する。
　周知のように、車両に搭載された複数の電子制御装置（ＥＣＵ）は、それぞれがネットワーク接続されることによってそれらＥＣＵの有する情報（車両情報）を相互に送受信可能とする車両ネットワークシステムを構成していることが多い。そして、このような車両ネットワークシステムを構成する通信システムの一つに、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）がある。
　こうした車両ネットワークシステムでは、車両に搭載されるＥＣＵが増加すると、それらＥＣＵが接続されるネットワークのデータ通信量も自ずと増加する。そして、ネットワークにおけるこうしたデータ通信量の増加は、通信データの衝突を増加させたり、データの伝達遅延を増大させたりするなど、システム全体に悪影響を与えるおそれが懸念される。そこで従来より、ネットワークにおけるデータ通信量を抑制する技術が提案されており、そうした技術の一例が特許文献１に記載されている。
　特許文献１に記載の通信システムには、車載ネットワークの通信線に送信されているデータの送信周期を検出するとともに、送信周期から算出された標準偏差に基づいて通信線を通るデータ通信量を減少させるようにデータ通信量を管理する通信管理装置が設けられている。この通信管理装置には、車載ネットワークに接続されているＥＣＵに対する優先度が各ＥＣＵ毎に設定されている。そして通信管理装置は、算出された標準偏差が所定値以上である場合、優先度の低いＥＣＵからの定期フレームの送信を停止させたり、定期フレームの送信周期を長くしたりすることによって、通信線に送出されるデータの通信量を抑制する。これにより、車載ネットワークにおける通信量の増加が抑制されて、データの衝突やデータの遅延なども軽減されるようになる。
特開２０１０－２８３５５号公報
　ところで近年は、車載ネットワークに接続されるＥＣＵの数がさらに増加する傾向にあるとともに、これに伴い、車載ネットワークに接続されるＥＣＵから送信されるメッセージの全てを把握することも容易ではなくなりつつある。このため、特許文献１に記載の装置では、通信管理装置に設定するＥＣＵ毎の優先度や定期フレームの送信周期の設定にかかる手間が無視できない。また、ＥＣＵから送信されるメッセージの中の一部にでも重要度の高いメッセージがあると、当該ＥＣＵの優先度を低くできないため、当該ＥＣＵからのメッセージの送信を抑制できない不都合もある。こうした場合、重要度を、ＥＣＵ毎ではなく、データフレーム毎（メッセージＩＤ毎）に設定することも考えられるが、優先度の設定対象の数が多くなる分だけ、設定に要する手間の増加も避けられない。
　なお、こうした課題は、車両に搭載されたＥＣＵのみならず、ネットワーク通信を行う各種の通信装置においても概ね共通した課題となっている。また、こうした課題は、車両に搭載されたＣＡＮのみならず、ネットワーク通信に用いられる各種のネットワークにおいても概ね共通した課題となっている。
　本発明は、このような実情に鑑みなされたものであって、その目的は、ネットワークの通信負荷に応じた通信メッセージの送信規制を容易に実現することのできる通信装置及び通信方法を提供することにある。
　以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果を記載する。
　上記目的を達成するために本発明が提供する通信装置は、車載されたネットワークに接続されるとともに、当該ネットワークとの間で通信メッセージの送信及び受信を行う通信装置であって、負荷率算出のために設定した計測期間の間ネットワークに流れている通信メッセージを受信することに基づいてネットワークの負荷率を算出する負荷計測部と、前記負荷計測部が算出した負荷率に基づいてネットワークの負荷の高低を判定する負荷判定部と、前記負荷判定部による高負荷である旨の判定結果に基づいて通信メッセージの送信を自ら規制する送信部と、を備える。
　上記目的を達成するために本発明が提供する通信方法は、車載されたネットワークとの間で通信メッセージの送信及び受信を行う通信方法であって、負荷率算出のために設定した計測期間の間ネットワークに流れている通信メッセージを受信することに基づいてネットワークの負荷率を算出する負荷計測工程と、前記算出した負荷率に基づいてネットワークの負荷の高低を判定する負荷判定工程と、前記負荷判定工程による高負荷である旨の判定結果に基づいて通信メッセージの送信を規制する送信工程と、を備える。
　このような構成もしくは方法によれば、計測期間におけるネットワークの負荷率に基づいて通信メッセージの送信が規制される。つまり、通信装置は、例えば、ネットワークの負荷率が高いときに通信メッセージの送信を規制する一方、ネットワークの負荷率が低いときに通信メッセージの送信を規制しないといった送信規制を実行することができる。これにより、車載されたネットワークにおける通信量の増加を抑制することを通じて、当該ネットワークにおけるデータ衝突やデータの遅延などを減少させることができるようになる。つまり、ネットワークの通信負荷に応じた適切な通信メッセージの送信規制を容易に実行することができるようになる。
　また、通信装置毎に通信規制が設定されるため、規制対象とされるメッセージの把握が容易であるとともに、他の通信装置から送信されるメッセージの内容を考慮せずに通信規制することが可能である。このことから、通信規制に要する手間を少なくすることができる。
　さらに、通信装置の別に通信規制を行うことから、他の通信装置やネットワークに対する影響が最小限に抑えられる。このため、既存の通信装置への適用が容易であるとともに、既存の通信装置やネットワークの複雑化やコストアップなどを招くおそれも小さい。
　また、負荷率を算出する計測期間単位の設定を変更することによって、ネットワークに適した通信負荷を維持しつつ、送信規制の対象となる通信メッセージが適切に送信される状態を選定することもできる。
　好ましい構成として、上記記載の通信装置では、前記負荷計測部は、ネットワークに通信メッセージが流れている時間を積算するものであり、前記計測期間に対する前記積算された時間の割合を前記ネットワークの負荷率として算出する。
　好ましい方法として、上記記載の通信方法は、前記負荷計測工程では、ネットワークに通信メッセージが流れている時間を積算し、前記計測期間に対するこの積算した時間の割合を前記ネットワークの負荷率として算出する。
　このような構成もしくは方法によれば、計測期間における負荷率が、流れている通信メッセージの積算時間に基づいて算出される。これにより、計測期間の選択によってネットワークの通信負荷の状況に適した通信メッセージの送信規制のレベルを調整することができるようになる。
　好ましい構成として、上記記載の通信装置では、前記負荷計測部は、前記計測期間が開始される毎に、前記通信メッセージの流れている時間の積算を零から開始する。
　好ましい方法として、上記記載の通信方法は、前記負荷計測工程では、前記計測期間が開始される毎に、前記通信メッセージの流れている時間の積算を零から開始する。
　このような構成もしくは方法によれば、計測期間毎に通信メッセージの流れている時間が零から積算されるため、負荷率は、計測期間内に零から増加する態様で算出される。これにより、計測期間内には、負荷率に零を含む低い状態が必ず設けられることとなるため、計測期間内に送信規制が実行されないタイミングが設けられる。これにより、送信規制の対象となる通信メッセージであっても送信規制が実行されないタイミングが与えられるようになるため、送信規制の対象となる通信メッセージに対する送信規制の影響を小さく抑えることができるようになる。
　好ましい構成として、上記記載の通信装置では、前記送信部には、通信メッセージとして、重要度の高いメッセージと、重要度の低いメッセージとが各々設定され、前記送信部は、前記重要度の低いメッセージに対してメッセージの送信を自ら規制する。
　好ましい方法として、上記記載の通信方法において前記送信工程では、通信メッセージとして設定される重要度の高いメッセージと重要度の低いメッセージとのうち、前記重要度の低いメッセージに対してメッセージの送信規制を行う。
　このような構成もしくは方法によれば、ＥＣＵが送信する多様な通信メッセージに対して、通信メッセージの別に重要度を設定することで、通信メッセージ各別に送信規制の対象となるか否かを定めることができるようになる。なお、ＣＡＮプロトコルではメッセージＩＤによって通信メッセージの優先度が規定されているが、重要度の高い通信メッセージであっても通信システムの設計等の都合によって優先度の低いＩＤが付与されてしまうこともある。例えば、既存の通信システムに追加する通信装置は、既に利用されているメッセージＩＤを利用できないなど、ＩＤ付与に関する自由度が小さい。そうした場合であれ、当該ＥＣＵでは通信メッセージに設定された重要度に基づいて送信制御が実行されるようになるため、重要度の高い通信メッセージの送信可能性を高めることもできる。
　好ましい構成として、上記記載の通信装置では、前記負荷判定部には判定用閾値が設定されており、前記負荷判定部は、前記負荷率が前記判定用閾値以上であるとき、ネットワークの通信負荷が高いと判定し、前記負荷率が前記判定用閾値未満であるとき、ネットワークの通信負荷が低いと判定する。
　好ましい方法として、上記記載の通信方法では、前記負荷判定工程には判定用閾値が設定され、前記負荷判定工程では、前記負荷率が前記判定用閾値以上であるとき、ネットワークの通信負荷が高いと判定し、前記負荷率が前記判定用閾値未満であるとき、ネットワークの通信負荷が低いと判定する。
　このような構成もしくは方法によれば、負荷の高低が負荷率と判定用閾値との比較に基づいて算出される。つまり、判定用閾値を負荷率で設定することができるためこうした設定が容易である。
　このましい構成として、上記記載の通信装置では、前記計測期間は、５ｍｓ（ミリ秒）～１ｓ（秒）の間である。
　このような構成によれば、計測期間を設定することのできる自由度が高い、つまり負荷率の算出に関する自由度が高い。これによって、通信ネットワークの負荷状況、及び規制対象の通信メッセージの態様に適合した計測期間を設定することができるようになる。
　このましい構成として、上記記載の通信装置では、前記ネットワークはコントローラエリアネットワークである。
　このような構成によれば、車両に搭載されることの多いコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）にこのような通信規制を適用することで通信メッセージの増加が抑制される。よって車両等のネットワークシステムの通信状態を好適に維持するとともに、システム全体に悪影響が生じることを防止することができる。
本発明に係る通信装置を備える通信システムを具体化した一実施形態について、その概略構成を示すブロック図。 図１に示す通信装置の概略構成を示すブロック図。 図１に示す通信装置におけるバス負荷計測の原理を説明する模式図。 図１に示す通信装置においてバス負荷計測に関する初期設定の手順を示すフローチャート。 図１に示す通信装置におけるバス負荷計測の態様を説明する模式図。 図１に示す通信装置がバス負荷に応じて送信制御する態様を示す模式図。 本発明に係る通信装置を備える電子制御装置を具体化した一実施形態について、その概略構成を示すブロック図。 本発明に係る通信装置を具体化した一実施形態について、その送信規制の態様を模式的に示す模式図。
　本発明に係る通信装置を備える通信システムを具体化した一実施形態について、図に従って説明する。
　図１に示すように、車両１は、車両ネットワークシステムとしての通信システムを備えている。通信システムは、第１の電子制御装置（ＥＣＵ）１０と、第２のＥＣＵ２０と、第３のＥＣＵ３０と、それら第１～第３のＥＣＵ１０，２０，３０を相互通信可能に接続させる通信用バス５０とから構成されている。これにより、第１～第３のＥＣＵ１０，２０，３０は、制御に用いられる各種情報を、通信用バス５０を介して相互に授受（送信及び受信）できるようになっている。なお、通信システムは、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）ネットワークとして構成されているため、通信プロトコルにはＣＡＮプロトコルが適用される。
　第１～第３のＥＣＵ１０，２０，３０はそれぞれ、車両１の各種制御に用いられる制御装置であって、例えば、駆動系や、走行系や、車体系や、情報機器系等を制御対象にしているＥＣＵである。例えば、駆動系を制御対象とするＥＣＵとしては、エンジン用ＥＣＵが挙げられ、走行系を制御対象とするＥＣＵとしては、ステアリング用ＥＣＵやブレーキ用ＥＣＵが挙げられ、車体系を制御するＥＣＵとしては、ライト用ＥＣＵやウィンドウ用ＥＣＵが挙げられ、情報機器系を制御対象とするＥＣＵとしては、カーナビゲーション用ＥＣＵが挙げられる。
　第１のＥＣＵ１０には、各種制御に要する処理を実行する情報処理装置１１と、ＣＡＮプロトコルに基づく通信メッセージを送信及び受信する通信装置としてのＣＡＮコントローラ１２とが設けられている。情報処理装置１１とＣＡＮコントローラ１２とは内部バスなどを介して接続されていることから、情報処理装置１１とＣＡＮコントローラ１２との間で各種データの授受が可能になっている。
　また、第２及び第３のＥＣＵ２０，３０はそれぞれ、第１のＥＣＵ１０と同様の構成をしている。すなわち、第２のＥＣＵ２０は、第１のＥＣＵ１０の情報処理装置１１と同様の機能を有する情報処理装置２１と、第１のＥＣＵ１０のＣＡＮコントローラ１２と同様の機能を有する通信装置としてのＣＡＮコントローラ２２とを有する。第３のＥＣＵ３０は、第１のＥＣＵ１０の情報処理装置１１と同様の機能を有する情報処理装置３１と、第１のＥＣＵ１０のＣＡＮコントローラ１２と同様の機能を有する通信装置としてのＣＡＮコントローラ３２とを有する。
　つまり、第１～第３のＥＣＵ１０，２０，３０の各ＣＡＮコントローラ１２，２２，３２が１つの通信用バス５０にそれぞれ接続されている。通信用バス５０は、ＣＡＮプロトコルに基づく通信メッセージを伝達可能な通信線などから構成されている。なお、通信用バス５０は、通信経路の一部に無線通信を含んでいたり、ゲートウェイなどを介して他のネットワークを経由する経路が含まれていたりしてもよい。これにより、各ＣＡＮコントローラ１２，２２，３２は、通信用バス５０に通信メッセージＲＦ，ＤＦなどを送信可能になっているとともに、通信用バス５０に送信されている通信メッセージＲＦ，ＤＦなどを受信可能になっている。つまり、各ＣＡＮコントローラ１２，２２，３２は、通信用バス５０を介して、ＣＡＮプロトコルの規定されるフレームに基づく通信メッセージＲＦ，ＤＦなどを相互に送信及び受信可能である。
　第１のＥＣＵ１０は、所定の制御機能を提供するアプリケーション（アプリケーションプログラム）１１１を情報処理装置１１で実行処理することに基づいて当該所定の制御機能を提供する。また、第２のＥＣＵ２０は、アプリケーション２１１を情報処理装置２１で実行処理することに基づいて所定の制御機能を提供する。さらに、第３のＥＣＵ３０は、アプリケーション３１１を情報処理装置３１で実行処理することに基づいて所定の制御機能を提供する。
　次に、図２を参照して、第１のＥＣＵ１０の構成について詳細に説明する。なお、第２及び第３のＥＣＵ２０，３０は、その構成が第１のＥＣＵ１０と同様であることから、その詳細な説明を割愛する。
　図２に示すように、第１のＥＣＵ１０はＣＡＮコントローラ１２と通信用バス５０との間にＣＡＮトランシーバ１３を備え、ＣＡＮコントローラ１２と通信用バス５０との間での通信がＣＡＮトランシーバ１３を介して行なわれるようになっている。ＣＡＮトランシーバ１３は、ＣＡＮコントローラ１２に電気的に接続されるとともに、通信用バス５０にも電気的に接続される。そしてＣＡＮトランシーバ１３は、通信用バス５０とＣＡＮコントローラ１２との間の電気的特性を相互変換することにより、通信用バス５０とＣＡＮコントローラ１２との間を双方向へ通信メッセージを伝達可能にしている。例えば、通信用バス５０のバスレベルの信号をＣＡＮコントローラ１２が取り扱い可能なデジタル信号に変換することでドミナント（「０」）レセシブ（「１」）とを認識できるようにする。つまり、ＣＡＮコントローラ１２は、ＣＡＮトランシーバ１３を介して通信用バス５０に接続されることで通信用バス５０との間での通信メッセージの送受信が可能になっている。
　情報処理装置１１は、演算装置（ＣＰＵ）や記憶装置を有するマイクロコンピュータを含み構成されている。つまり情報処理装置１１には、制御用プログラムの演算処理を実行する演算装置と、その制御用プログラムやデータなどが記憶された読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）と、演算装置の演算結果が一時的に記憶される揮発性メモリ（ＲＡＭ）とが設けられている。これにより、情報処理装置１１は、記憶装置に保持されている制御用プログラム（アプリケーション１１１）を演算装置に読み込み、実行することで、制御対象に対して同アプリケーション１１１の機能を提供して当該制御対象の制御を行なう。なお、アプリケーション１１１は、他のＥＣＵ２０，３０が通信用バス５０に送信した情報を得て処理に用いたり、算出した情報等を通信用バス５０に対して送信することで他のＥＣＵ２０，３０が利用できるようにしたりする。
　ＣＡＮコントローラ１２には、通信用バス５０に対して通信メッセージを送受信する送受信回路１２１と、情報処理装置１１との間で通信メッセージに関する各種データを授受させるインターフェイス１２３とが設けられている。また、ＣＡＮコントローラ１２には、受信された通信メッセージをＣＡＮプロトコルに基づいて解析するとともに、送信する通信メッセージをＣＡＮプロトコルに基づいて生成する送信部を構成するＣＡＮプロトコルエンジン１２２が設けられている。さらに、ＣＡＮコントローラ１２には、ＣＡＮプロトコルエンジン１２２が通信メッセージの解析や通信メッセージの生成に利用する各種パラメータが設定されるＣＡＮ制御レジスタ１２４が設けられている。
　送受信回路１２１は、通信用バス５０に対する通信メッセージの送受信にかかる基本処理等を行う回路であって、受信した通信メッセージの通信エラーの検出や、通信用バス５０に通信メッセージを送信可能か否かの判定等を行う。送受信回路１２１は、ＣＡＮトランシーバ１３が通信用バス５０から受信した通信メッセージを受信ポートＲｘに受けるとともに、その通信メッセージに対して受信にかかる基本処理をしてからＣＡＮプロトコルエンジン１２２に対して出力する。また、送受信回路１２１は、通信用バス５０が通信メッセージの送信が可能な状態であるか否かをモニタする。そして、送受信回路１２１は、通信用バス５０に通信メッセージを送信可能であることを検出すると、この検出結果をＣＡＮプロトコルエンジン１２２に通知するとともに、当該通知に応じてＣＡＮプロトコルエンジン１２２から入力された通信メッセージを送信ポートＴｘから出力する。これによりＣＡＮトランシーバ１３を介して通信メッセージが通信用バス５０に送信される。
　インターフェイス１２３には、読み書き可能なメモリ領域から構成される、受信バッファ１２Ｒと送信バッファ１２Ｔとが設けられている。受信バッファ１２Ｒは、ＣＡＮプロトコルエンジン１２２から書き込みが可能であるとともに、情報処理装置１１から読み出し可能な領域である。送信バッファ１２Ｔは、情報処理装置１１から書き込み可能な領域であるとともに、ＣＡＮプロトコルエンジン１２２から読み出し可能な領域である。なお、受信バッファ１２Ｒ及び送信バッファ１２Ｔは、所定のメモリ領域を共用されたものであってもよいし、メモリ領域を別々に確保されたものであってもよい。
　受信バッファ１２Ｒには、１又は複数のメッセージボックス（図示略）が設けられており、受信された通信メッセージは、その通信メッセージに対応するメッセージボックスに格納される。また、送信バッファ１２Ｔには、第１～第ｎ（ｎ：整数）メッセージボックスＭ１～Ｍｎが設けられており、情報処理装置１１から送信されるデータを当該データに対応するメッセージボックスＭ１～Ｍｎに格納させる。なお、本実施形態では、メッセージＩＤの別にメッセージボックスＭ１～Ｍｎが対応付けられているため、メッセージボックスＭ１～Ｍｎ毎に送信する情報内容が定まっている。例えば、第１のＥＣＵ１０がエンジン用ＥＣＵであれば、第１メッセージボックスＭ１には特に重要な情報としてエンジン回転数が設定され、第２メッセージボックスＭ２には重要度の少し低い情報として水温が設定される。また例えば、第１のＥＣＵ１０が情報処理系のＥＣＵであれば、第１メッセージボックスＭ１には特に重要な情報として音声情報が設定され、第２メッセージボックスＭ２には重要度の少し低い情報として画像情報が設定される。
　ＣＡＮプロトコルエンジン１２２は、ＣＡＮプロトコルに基づいて通信メッセージの解析や生成を実行する。つまりＣＡＮプロトコルエンジン１２２は、送受信回路１２１から入力された通信メッセージをＣＡＮプロトコルに基づいて解析する。またＣＡＮプロトコルエンジン１２２は、インターフェイス１２３の各メッセージボックスＭ１～Ｍｎから送信用のデータが入力されると、当該送信用データを含む通信メッセージをＣＡＮプロトコルに基づき生成して送受信回路１２１に対して出力する。
　ＣＡＮプロトコルエンジン１２２は、通信メッセージの解析や生成の処理に際し、ＣＡＮ制御レジスタ１２４を参照する。
　ＣＡＮ制御レジスタ１２４には、通信メッセージの解析に関する各種パラメータや、通信メッセージの生成に関する各種パラメータが設定されている。ＣＡＮ制御レジスタ１２４は、情報処理装置１１との間でデータの読み込みや書き込みが可能になっている。ＣＡＮ制御レジスタ１２４への各種パラメータの設定は、第１のＥＣＵ１０の起動時などの必要時に、情報処理装置１１にて処理されるアプリケーション１１１によって実行される。また、ＣＡＮ制御レジスタ１２４には、第１～第ｎメッセージボックスＭ１～Ｍｎのそれぞれに対応する送信要求フラグ設定用ビットがそれぞれ設けられている。ＣＡＮ制御レジスタ１２４の送信要求フラグ設定用ビットには、対応する第１～第ｎメッセージボックスＭ１～Ｍｎに基づく通信メッセージの送信が要求されるとき、送信要求フラグ、例えば「１」が設定される。また、ＣＡＮ制御レジスタ１２４の送信要求フラグ設定用ビットには、対応する第１～第ｎメッセージボックスＭ１～Ｍｎからの通信メッセージの送信が要求されていないとき、送信停止フラグ、例えば「０」が設定される。そして、ＣＡＮプロトコルエンジン１２２は、第１～第ｎメッセージボックスＭ１～Ｍｎに基づいて生成される通信メッセージを、各メッセージボックスＭ１～Ｍｎに対応する送信要求フラグ設定用ビットに送信停止フラグ「０」が設定されているとき送信せず、対応する送信要求フラグ設定用ビットに送信要求フラグ「１」が設定されているとき送信する。つまり、ＣＡＮプロトコルエンジン１２２は、第１～第ｎメッセージボックスＭ１～Ｍｎに送信するデータが設定されていたり、通信用バス５０が送信可能な状態であったりしても、送信要求フラグ設定用ビットに設定される送信停止フラグ「０」又は送信要求フラグ「１」に応じて、通信メッセージの送信を停止したり、実行したりする。なお、この送信要求フラグ設定用ビットは、ＣＡＮプロトコルエンジン１２２が参照する際、送信要求フラグ「１」が設定されていても、参照した値を送信停止フラグ「０」として読み込むようにすること、いわゆるマスクすることができる。
　さらに、ＣＡＮ制御レジスタ１２４には、第１～第ｎメッセージボックスＭ１～Ｍｎのそれぞれに対応する重要度フラグ設定用ビットがそれぞれ設けられている。ＣＡＮ制御レジスタ１２４の重要度フラグ設定用ビットには、対応する第１～第ｎメッセージボックスＭ１～Ｍｎから生成される送信用の通信メッセージの重要度が高いとき、重要度が高いことを示すフラグ、例えば「１」が設定される。一方、重要度フラグ設定用ビットには、対応する第１～第ｎメッセージボックスＭ１～Ｍｎから生成される送信用の通信メッセージの重要度が低いとき、重要度が低いことを示すフラグ、例えば「０」が設定される。本実施形態では、第１メッセージボックスＭ１に対応する重要度フラグ設定用ビットには重要度が高いことを示す「１」が設定されている一方、第２～第ｎメッセージボックスＭ２～Ｍｎに対応する重要度フラグ設定用ビットには重要度が低いことを示す「０」が設定されている。
　また、ＣＡＮコントローラ１２には、通信用バス５０のバス負荷率を計測する、送信部を構成するとともに負荷計測部としてのバス負荷計測部１２５と、バス負荷計測部１２５にて用いられるパラメータが設定されるバス負荷計測用レジスタ１２８とが設けられている。
　バス負荷計測用レジスタ１２８には、バス負荷率を計測する期間である計測期間Ｇや、バス負荷率の高低を判定するための判定用閾値としての上限値Ｔｕｐが設定されている。計測期間Ｇは、バス負荷率を算出するための期間であって、例えば５ｍｓ（ミリ秒）～１ｓ（秒）の範囲が設定されるが、その期間は５ｍｓより短くても、１ｓより長くてもよい。上限値Ｔｕｐは、バス負荷率と比較される値であって、０～１００％の範囲で設定される値であり、例えば５０％が設定されている。計測期間Ｇも上限値Ｔｕｐも通信システムに問題がない範囲の値が予め定められている。
　バス負荷計測部１２５は、通信用バス５０のバス負荷率をリアルタイムで計測する（負荷計測工程）。バス負荷計測部１２５は、ＣＡＮトランシーバ１３に接続されているため、ＣＡＮトランシーバ１３からＣＡＮコントローラ１２に対して出力されるデジタル信号、つまり通信用バス５０に流れている通信メッセージに対応する信号が入力される。バス負荷計測部１２５は、バス負荷率の計測に際して、バス負荷計測用レジスタ１２８に設定される各種パラメータを参照する。
　バス負荷計測部１２５には、通信用バス５０に通信メッセージが流れている時間を計測するカウンタ１２６と、バス負荷率に基づいて送信禁止を判断する負荷判定部としての禁止判断部１２７とが設けられている。
　カウンタ１２６は、通信用バス５０を通信メッセージが流れている時間、つまり通信メッセージが通信用バス５０を占有している時間を計測する。カウンタ１２６は、バス負荷計測部１２５に入力される通信メッセージについてそれら通信メッセージが受信されている時間をバス負荷計測用レジスタ１２８に設定されている計測期間Ｇ毎に積算する。つまり、カウンタ１２６は、計測期間Ｇが開始されると積算された時間を零に戻してから通信メッセージが流れている時間の積算を再開する。これにより、バス負荷計測部１２５は、計測期間Ｇに対するカウンタ１２６が積算した時間の割合を当該計測期間Ｇにおけるバス負荷率として算出する。
　図３を参照して、通信メッセージが流れている時間の積算について説明する。なお、ＣＡＮプロトコルには、通信における１単位となるフレームとして、データフレームやリモートフレームなど４種類のフレームが規定されているが、通信メッセージが流れている時間の計測については、いずれのフレームであっても同様に行うことができる。このため、以下では、データフレームの場合について例示し、他のフレームに対する説明を割愛する。
　図３に示すように、データフレームの構成を有する通信メッセージは、１ビットのドミナント（「０」）であるＳＯＦ（Ｓｔａｒｔ　Ｏｆ　Ｆｒａｍｅ）から開始されるとともに、１１ビットのレセシブ（「１」）により終了する。つまり、カウンタ１２６は、通信メッセージの開始をＳＯＦにより検出し、通信メッセージの終了を１１ビットのレセシブにより検出することができる。なお、１１ビットのレセシブには、Ａｃｋデリミタ（１ビット）、ＥＯＦ（７ビット）、及びインターミッション（３ビット）が含まれる。そこで、カウンタ１２６は、通信メッセージが開始されてから通信メッセージが終了するまでの時間、つまり通信メッセージが通信用バス５０を占有している時間を積算する。一方、カウンタ１２６は、通信メッセージが終了した後、次の通信メッセージが開始されるまでの間、いわゆるバスアイドルの期間の時間は積算しない。
　そしてバス負荷計測部１２５は、カウンタ１２６が積算した時間の計測期間Ｇに対する割合（百分率）、つまり「積算した時間／計測期間Ｇ×１００」をバス負荷率（％）として算出する。なお、計測期間Ｇは、バス負荷計測用レジスタ１２８に任意に設定可能であるため、バス負荷率の算出を、通信システムや、通信用バス５０や、各ＥＣＵ１０，２０，３０の状態に応じて調整することができる。また、カウンタ１２６の値が計測期間Ｇ毎に零になる、いわゆるクリアされるため、計測期間Ｇの開始時にはバス負荷率は「０％」となり、時間の経過に伴ってバス負荷率が上昇するように変化する。
　例えば、図５に示すように、バス負荷計測部１２５では、各計測期間Ｇ１０～Ｇ１３が開始される都度、カウンタ１２６の積算した時間が零にクリアされる。このため、通信用バス５０に隙間なく通信メッセージが送信される計測期間Ｇ１０では、期間開始時は負荷率「０％」、期間の半分の時点で負荷率「５０％」、期間終了時に負荷率「１００％」となる。つまり、計測期間Ｇ１０の開始点から未来へ向けて設定される期間に対する通信メッセージの占有率が負荷率として算出される。これにより、計測期間Ｇの開始毎に負荷率「０％」となるため、送信規制の実行されないタイミングが設けられるようになる。また、その他の各計測期間Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ１３にあっても、各計測期間開始時は負荷率「０％」であって、各計測期間の間に通信用バス５０に流れた通信メッセージの時間が積算されて負荷率が算出される。
　なお従来は、例えば、測定時点よりも過去の所定期間の範囲の平均値を負荷率として算出することが多かった。この場合、常に平均された負荷率が得られる。例えば、図５に示される、計測期間Ｇ１０においては、常に負荷率が１００％」として算出されるため、重要度の低い通信メッセージが送信可能になるタイミングを確保することが難しかった。
　禁止判断部１２７は、バス負荷率と上限値Ｔｕｐとの比較を行い、バス負荷率が上限値Ｔｕｐ以上である場合、バス負荷率が高い（高負荷）と判断するとともに、バス負荷率が上限値Ｔｕｐ未満である場合、バス負荷率は低い（低負荷）と判断する（負荷判定工程）。禁止判断部１２７は、バス負荷率が高いと判断した場合、送信禁止信号が有効（アクティブ）であることを示す「ＯＮ」を出力する。逆に、バス負荷率が低いと判断した場合、送信禁止信号が無効（ネガティブ）であることを示す「ＯＦＦ」を出力する。
　そしてバス負荷計測部１２５は、禁止判断部１２７から出力される送信禁止信号が「ＯＮ」であることに応答して、ＣＡＮ制御レジスタ１２４の送信要求フラグ設定ビットをマスクする、つまりマスクを有効にする。マスクが有効になることによって、ＣＡＮプロトコルエンジン１２２は、送信要求フラグ設定ビットを参照すると当該設定ビットには送信停止フラグ「０」が設定されているように見えるようになる。そのためマスクが有効になると、ＣＡＮプロトコルエンジン１２２では、送信要求フラグ設定ビットに送信要求フラグ「１」が設定されていたとしても、送信停止フラグ「０」が読み出されるようになる。これにより、ＣＡＮコントローラ１２では、対応するメッセージボックスＭ１～Ｍｎの送信要求が保留されることになる。一方、バス負荷計測部１２５は、禁止判断部１２７から出力される送信禁止信号が「ＯＦＦ」であることに応答して、ＣＡＮ制御レジスタ１２４の送信要求フラグ設定ビットのマスクを無効にする。マスクが無効であると、ＣＡＮプロトコルエンジン１２２は、送信要求フラグ設定ビットに設定されている送信停止フラグ「０」又は送信要求フラグ「１」を正しく読み出すことができる。なお、送信要求フラグ設定ビットに設定されている送信要求フラグ「１」は、マスクが有効であるときは隠されているだけであるため、マスクが無効になると送信要求フラグ設定ビットに設定されている送信要求フラグ「１」が参照可能になる。これにより、ＣＡＮプロトコルエンジン１２２は、マスクが有効中に送信要求フラグ「１」が設定されたメッセージボックスに対して、マスクが無効になることでその設定されている送信要求フラグ「１」に基づく送信処理をすることができるようになる。このように、ＣＡＮコントローラ１２は、通信メッセージの送信をバス負荷率に応じて自ら規制する（送信工程）。
　ここでバス負荷計測用レジスタ１２８やＣＡＮ制御レジスタ１２４において送信規制にかかる各種の値を初期設定する場合について説明する。
　図４に示すように、第１のＥＣＵ１０では、電源が投入されると、情報処理装置１１のＣＰＵやクロックに対する初期設定が行なわれる（ステップＳ１０）。これにより、第１のＥＣＵ１０の情報処理装置１１が起動される。その後、第１のＥＣＵ１０では、情報処理装置１１にてアプリケーション１１１が実行されて、当該アプリケーション１１１による初期設定が引き続き行われる。つまり、実行されたアプリケーション１１１は、バス負荷計測用レジスタ１２８に、バス負荷計測のための計測期間Ｇを設定する（ステップＳ１１）とともに、バス負荷判定用閾値である上限値Ｔｕｐを設定する（ステップＳ１２）。また、実行されたアプリケーション１１１は、ＣＡＮ制御レジスタ１２４の各メッセージボックスＭ１～Ｍｎに対応する重要度フラグ設定用ビットに、重要度が高い場合「１」、重要度が低い場合「０」をそれぞれ設定する。つまり、実行されたアプリケーション１１１は、重要度フラグ設定用ビットに重要度が低いことを示す「０」を設定することでバス負荷率が高いとき送信を禁止するメッセージボックスを設定する（ステップＳ１３）。さらに、実行されたアプリケーション１１１では、ＣＡＮ制御レジスタ１２４の各レジスタにＣＡＮプロトコルエンジン１２２に対する各種設定が行われる（ステップＳ１４）とともに、その他の機能に対する各種設定が行われる（ステップＳ１５）。これにより、初期設定が終了される。
　このような、通信装置の作用について、図６に基づいて説明する。
　図６に示すように、バス負荷計測部１２５は、計測期間Ｇ１が開始されると、バス負荷率を「０％」として算出する。開始時はバス負荷率が「０％」であるため、計測期間Ｇ１では送信禁止信号が「ＯＦＦ」に設定され、バス負荷計測部１２５は、ＣＡＮ制御レジスタ１２４の第１～第ｎメッセージボックスＭ１～Ｍｎに対応する送信要求フラグ設定用ビットのマスクを無効にする。これにより、ＣＡＮプロトコルエンジン１２２は、第１～第ｎメッセージボックスＭ１～Ｍｎに基づいて生成される通信メッセージの送信を規制しない。
　それから、バス負荷計測部１２５は、計測期間Ｇ１に対するバス負荷率を逐次算出する。例えば、計測期間Ｇ１では通信用バス５０を流れる通信メッセージが少ないため、バス負荷率は送信を自ら規制する閾値としての上限値Ｔｕｐに到達することのないまま、計測期間Ｇ１が終了する。
　計測期間Ｇ１が終了すると計測期間Ｇ２が開始される。
　計測期間Ｇ２が開始されるとバス負荷計測部１２５は、バス負荷率を「０％」から算出する。つまり、ＣＡＮプロトコルエンジン１２２は、第１～第ｎメッセージボックスＭ１～Ｍｎに基づいて生成される通信メッセージの送信を規制しない。
　それから、バス負荷計測部１２５は、計測期間Ｇ２に対するバス負荷率を逐次算出する。計測期間Ｇ２でも通信用バス５０を流れる通信メッセージが少ないため、バス負荷率は上限値Ｔｕｐに到達することのないまま、計測期間Ｇ２が終了する。
　計測期間Ｇ２が終了すると計測期間Ｇ３が開始される。
　計測期間Ｇ３が開始されるとバス負荷計測部１２５は、バス負荷率を「０％」から算出する。つまり、ＣＡＮプロトコルエンジン１２２は、第１～第ｎメッセージボックスＭ１～Ｍｎに基づいて生成される通信メッセージの送信を規制しない。
　それから、バス負荷計測部１２５は、計測期間Ｇ３に対するバス負荷率を逐次算出する。計測期間Ｇ３では通信用バス５０を流れる通信メッセージが比較的多いため、バス負荷率は計測期間Ｇ１，Ｇ２の時に比較して大きく上昇し、計測期間Ｇ３の終了点よりも期間Ｇ３１だけ早い時点で上限値Ｔｕｐ以上になる。バス負荷率が上限値Ｔｕｐ以上になると、禁止判断部１２７は、送信禁止信号が有効であることを示す「ＯＮ」を計測期間Ｇ３が終了するまでの期間Ｇ３１の間だけ出力する。バス負荷計測部１２５は、送信禁止信号が「ＯＮ」になることに対応して、重要度フラグ設定用ビットに「０」が設定されている第２～第ｎメッセージボックスＭ２～Ｍｎに対応する送信要求フラグ設定用ビットのマスクの状態を無効から有効に変更する。ＣＡＮプロトコルエンジン１２２は、マスクが有効にされている第２～第ｎメッセージボックスＭ２～Ｍｎに設定されているデータから生成される通信メッセージの送信を停止する。つまり、第１のＥＣＵ１０では、期間Ｇ３１の間、第２～第ｎメッセージボックスＭ２～Ｍｎに基づいて生成される通信メッセージの送信が規制、つまり禁止される。なおこのとき、重要度フラグ設定用ビットに「１」が設定されている第１メッセージボックスＭ１に対応する送信要求フラグ設定用ビットのマスクは無効のままである。このため、ＣＡＮプロトコルエンジン１２２は、マスクが無効である第１メッセージボックスＭ１に設定されたデータに基づいて生成される通信メッセージの送信を送信要求フラグ設定ビットへの各フラグの設定に応じて継続する、つまり送信を禁止しない。なお、バス負荷率は、計測期間Ｇ３が終了するまで低下しないため、バス負荷率に基づく送信規制は計測期間Ｇ３が終了するまで、つまり期間Ｇ３１の間継続される。
　計測期間Ｇ３が終了すると計測期間Ｇ４が開始される。
　計測期間Ｇ４が開始されるとバス負荷計測部１２５は、バス負荷率を「０％」から算出する。そのため、計測期間Ｇ３で「ＯＮ」になった送信禁止信号が「ＯＦＦ」に戻ることに対応して、バス負荷計測部１２５は、第２～第ｎメッセージボックスＭ２～Ｍｎに設定されているマスクを無効にする。これにより、ＣＡＮプロトコルエンジン１２２は、第２～第ｎメッセージボックスＭ２～Ｍｎに基づいて生成される通信メッセージの送信を規制しない。
　しかしながら、計測期間Ｇ４では、通信用バス５０を流れる通信メッセージが比較的多いため、バス負荷率は、計測期間Ｇ１，Ｇ２の時に比較して大きく上昇し、計測期間Ｇ４が終了するよりも期間Ｇ４１だけ早い時点で上限値Ｔｕｐ以上になる。バス負荷率が上限値Ｔｕｐ以上になると、禁止判断部１２７は、送信禁止信号が有効であることを示す「ＯＮ」を計測期間Ｇ４が終了するまでの期間Ｇ４１の間だけ出力する。そして、バス負荷計測部１２５は、重要度フラグ設定ビットに「０」が設定されている第２～第ｎメッセージボックスＭ２～Ｍｎに設定されているマスクの状態を無効から有効に変更する。これにより、第１のＥＣＵ１０では、マスクが有効な第２～第ｎメッセージボックスＭ２～Ｍｎに設定される通信メッセージの送信が規制、つまり禁止される。一方、第１のＥＣＵ１０では、重要度フラグ設定用ビットに「１」が設定されているため、マスクが無効な第１メッセージボックスＭ１に設定される通信メッセージの送信は禁止されない。なお、バス負荷率は、計測期間Ｇ４が終了するまで低下しないため、バス負荷率に基づく送信規制は計測期間Ｇ４が終了するまでの期間Ｇ４１の間継続される。
　計測期間Ｇ４が終了すると計測期間Ｇ５が開始される。
　計測期間Ｇ５が開始されるとバス負荷計測部１２５は、バス負荷率を「０％」から算出する。そのため、計測期間Ｇ４で「ＯＮ」になった送信禁止信号が「ＯＦＦ」に戻ることに対応して、バス負荷計測部１２５は、第２～第ｎメッセージボックスＭ２～Ｍｎに設定されているマスクを無効にする。これにより、ＣＡＮプロトコルエンジン１２２は、第２～第ｎメッセージボックスＭ２～Ｍｎに基づいて生成される通信メッセージの送信を規制しない。
　それから、バス負荷計測部１２５は、計測期間Ｇ５に対するバス負荷率を逐次算出する。計測期間Ｇ５でも通信用バス５０を流れる通信メッセージが少ないため、バス負荷率は上限値Ｔｕｐに到達することのないまま、計測期間Ｇ５が終了する。
　このようにして、各計測期間Ｇ１～Ｇ５において、通信用バス５０に流れる通信メッセージの積算時間に基づいて逐次算出されるバス負荷率に応じて、通信メッセージの送信規制が各ＥＣＵ１０，２０，３０の別に実行されるようになる。
　以上説明したように、本実施形態に係る通信装置を備える通信システムは、以下に列記する効果を有する。
　（１）計測期間Ｇにおける通信用バス５０のバス負荷率に基づいて通信メッセージの送信が規制される。つまり、ＣＡＮコントローラ１２は、例えば、通信用バス５０のバス負荷率が高いときに通信メッセージの送信を規制する一方、通信用バス５０のバス負荷率が低いときに通信メッセージの送信を規制しないといった送信規制を実行することができる。これにより、車載されたネットワークにおける通信量の増加を抑制することを通じて、当該ネットワークにおけるデータ衝突やデータの遅延などを減少させることができるようになる。つまり、ネットワークの通信負荷に応じた適切な通信メッセージの送信規制を容易に実行することができるようになる。
　また、ＣＡＮコントローラ１２，２２，３２毎に通信規制が設定されるため、規制対象とされるメッセージの把握が容易であるとともに、他のＣＡＮコントローラから送信される通信メッセージを考慮せずに通信規制することが可能である。このことから、通信規制に要する手間を少なくすることができる。
　さらに、ＣＡＮコントローラ１２，２２，３２の別に通信規制を行うことから、他のＣＡＮコントローラや通信用バス５０に対する影響が最小限に抑えられる。このため、既存のＣＡＮコントローラへの適用が容易であるとともに、既存のＣＡＮコントローラやネットワークの複雑化やコストアップなどを招くおそれも小さい。
　また、バス負荷率を算出する計測期間単位の設定を変更することによって、ネットワークに適した通信負荷を維持しつつ、送信規制の対象となる通信メッセージが適切に送信される状態を選定することもできる。
　（２）計測期間Ｇにおけるバス負荷率の計算が流れている通信メッセージの積算時間に基づいて算出される。これにより、計測期間Ｇの選択によって通信用バス５０の通信負荷の状況に適した通信メッセージの送信規制のレベルを調整することができるようになる。
　（３）計測期間Ｇ毎に通信メッセージの流れている時間が零から積算されるため、バス負荷率は、計測期間Ｇ内に零から増加する態様で算出される。これにより、計測期間Ｇ内には、バス負荷率に零を含む低い状態が必ず設けられることとなるため、計測期間Ｇ内に送信規制が実行されないタイミングが設けられる。これにより、送信規制の対象となる通信メッセージであっても送信規制が実行されないタイミングが与えられるようになるため、送信規制の対象となる通信メッセージに対する送信規制の影響を小さく抑えることができるようになる。
　（４）ＥＣＵ１０，２０，３０が送信する多様な通信メッセージに対して、メッセージボックスＭ１～Ｍｎの別、つまり通信メッセージの別に重要度を設定することで、通信メッセージ各別に送信規制の対象となるか否かを定めることができるようになる。なお、ＣＡＮプロトコルではメッセージＩＤによって通信メッセージの優先度が規定されているが、重要度の高い通信メッセージであっても通信システムの設計等の都合によって優先度の低いＩＤが付与されてしまうこともある。例えば、既存の通信システムに追加する通信装置は、既に利用されているメッセージＩＤを利用できないなど、ＩＤ付与に関する自由度が小さい。そうした場合であれ、当該ＥＣＵにあっては通信メッセージに設定された重要度に基づいて送信制御が実行されるようになるため、重要度の高い通信メッセージの送信可能性を高めることもできる。
　（５）通信用バス５０の負荷の高低が、バス負荷率と上限値Ｔｕｐとの比較に基づいて算出される。つまり、上限値Ｔｕｐを負荷率で設定することができるため設定が容易である。
　（６）計測期間Ｇを５ｍｓ（ミリ秒）～１ｓ（秒）の間で自由に設定することができるためバス負荷率の算出に関する自由度が高い。これによって、通信用バス５０の負荷状況、及び規制対象の通信メッセージの態様に適合した計測期間Ｇを設定することができるようになる。
　（７）車両１に搭載されることの多いコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）にこのような通信規制を適用することで通信メッセージの増加が抑制される。よって車両１の通信システムの通信状態を好適に維持するとともに、車両システム全体に悪影響が生じることを防止することができる。
　（その他の実施形態）
　なお上記実施形態は、以下の態様で実施することもできる。
　・上記実施形態では、逐次通信用バス５０に流れている通信メッセージをバス負荷計測部１２５がリアルタイムで積算する場合について例示した。しかしこれに限らず、ＥＣＵがスリープモードになっているときや、バスオフしているときなど、有意なバス負荷率の計測ができないときはバス負荷率の計測を停止させるようにしてもよい。これにより、このような通信装置の設計自由度の向上が図られるようになる。
　・上記実施形態では、ＣＡＮコントローラ１２には、送受信回路１２１、ＣＡＮプロトコルエンジン１２２、インターフェイス１２３、ＣＡＮ制御レジスタ１２４、バス負荷計測部１２５及びバス負荷計測用レジスタ１２８とが設けられている場合について例示した。しかしこれに限らず、ＣＡＮコントローラは、計測期間におけるバス負荷率に基づいて送信規制することができるものであれば、送受信回路、ＣＡＮプロトコルエンジン、インターフェイス、ＣＡＮ制御レジスタ、バス負荷計測部及びバス負荷計測用レジスタの配置や構成などは任意に設計可能であり、上記実施形態に限定されない。また、ＣＡＮコントローラは、各機能が一つの集積回路に作り込まれた構成であっても、複数の集積回路を用いた構成であってもよい。これらのことにより、この通信装置の設計自由度が向上するようになる。
　・上記実施形態では、各ＥＣＵ１０，２０，３０には、ＣＡＮコントローラ１２，２２，３２が１つだけ設けられている場合について例示した。しかしこれに限らず、ＥＣＵには複数のＣＡＮコントローラが設けられていてもよい。
　例えば、図７に示すように、１つのＥＣＵ４０が複数のＣＡＮコントローラ１２，４２を有し、複数の通信用バス５０，５１にそれぞれ接続されている場合、１つのＥＣＵ４０が複数の通信用バス５０，５１に対してそれぞれバス負荷率に応じた通信規制を行なってもよい。これにより、この通信装置を用いることによって通信システムの設計自由度が高められる。
　・上記実施形態では、上限値Ｔｕｐ以上である場合にのみ通信規制が実行される場合について例示した。しかしこれに限らず、判定用閾値を複数設けて、判定レベルに応じて通信規制の内容を変更するようにしてもよい。
　例えば、図８に示すように、上限値Ｔｕｐよりも低いバス負荷率に第２上限値Ｔｕｐ２を設定したり、上限値Ｔｕｐよりも高いバス負荷率に第３上限値Ｔｕｐ３を設定したりしてもよい。これによって、送信規制を行うレベルを複数設けることができる。
　・上記実施形態では、通信メッセージに設定される重要度が高と低の２つである場合について例示した。しかしこれに限らず、通信メッセージに設定される重要度が２つより多くてもよい。例えば、重要度を「１」～「４」の４つに分けて、重要度が「１」の通信メッセージは通信規制せず、重要度が「２」の通信メッセージは前述の第３上限値Ｔｕｐ３で通信規制し、重要度が「３」の通信メッセージは上記実施形態の上限値Ｔｕｐで通信規制し、重要度が「４」の通信メッセージは前述の第２上限値Ｔｕｐ２で通信規制するようにしてもよい。これにより、この通信装置による通信メッセージの送信規制をより詳細に行うことができるようになる。
　・上記実施形態では、カウンタ１２６は計測期間Ｇの都度、積算を零にする場合について例示した。しかしこれに限らず、カウンタは、複数回の計測期間毎に零に戻すようにしてもよいし、積算を零以外の値に戻してもよい。いずれにせよ、バス負荷率を低い状態から高い状態へ変化するようにリアルタイムに算出することができる。これにより、通信装置としての設計自由度が高められるようになる。
　・上記実施形態では、カウンタ１２６は通信メッセージの時間を積算する場合について例示した。しかしこれに限らず、カウンタは通信メッセージの数を積算してもよい。この場合、計測期間においてバス負荷率が１００％前後となる通信メッセージ数に対する、積算されたメッセージ数の割合をバス負荷率として推定して用いるようにすればよい。これにより、この通信装置の設計自由度が向上するようになる。
　・上記実施形態では、バス負荷率を百分率により表す場合について例示したが、これに限らず、バス負荷率を、小数表示など百分率以外の単位で表示してもよい。また、カウンタは、通信メッセージの検出に応じて値を累積することができるのであれば、検出された時間や数などに所定の演算処理などを施して得られた値を累積させるようにしてもよい。これにより、この通信装置の設計自由度が向上するようになる。
　・上記実施形態では、各ＥＣＵ１０，２０，３０のＣＡＮコントローラ１２，２２，３２がバス負荷率に基づいて送信規制をすることができる場合について例示した。しかしこれに限らず、送信規制できる通信装置を備えるＥＣＵは、ネットワークに１つだけ接続されていても、２つ以上の複数が接続されていてもよい。いずれの場合でも、ＥＣＵが通信用バスの負荷率に応じて通信用バスに流れる通信メッセージの量を送信規制することで、通信用バスのデータ量の増加を抑制することができる。
　すなわち、この送信規制を選択したＥＣＵのみに適用できる。このため、このような送信規制をするＥＣＵの、既存の通信システムへの追加が容易であるとともに、既存の通信システムに設けられている特定のＥＣＵのみに適用することも容易である。つまり、既存の通信システムへ適用する場合であれ、送信規制するＥＣＵ以外に対する当該通信システムへの変更が最小限に抑えられ、この通信装置の適用可能性や設計自由度が向上するようになる。
　・上記実施形態では、ネットワークに各ＥＣＵ１０，２０，３０が接続される場合について例示した。しかしこれに限らず、ネットワークに接続される通信装置としては、ＥＣＵの通信装置以外でもよく、例えばゲートウェイの通信装置やその他各種装置の通信装置であってもよい。これにより、ネットワークに接続される各種装置に対してもこの通信装置を適用してネットワークに送信されるデータの通信量を抑制させることができるようになる。
　・上記実施形態では、ネットワークがＣＡＮプロトコルに対応するネットワーク、いわゆるＣＡＮネットワークである場合について例示した。しかしこれに限らず、ネットワークは、ＣＡＮネットワーク以外のネットワーク、例えばＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）やＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）などのネットワークであってもよい。これにより、車両に搭載される各種のネットワークに対してもこの通信装置を適用して送信されるデータの通信量を減少させることができる。
　１…車両、１０…第１のＥＣＵ（電子制御装置）、１１…情報処理装置、１２…ＣＡＮコントローラ、１２Ｒ…受信バッファ、１２Ｔ…送信バッファ、１３…ＣＡＮトランシーバ、１９…逐次通信用バス、２０…第２のＥＣＵ、２１…情報処理装置、２２…ＣＡＮコントローラ、３０…第３のＥＣＵ、３１…情報処理装置、３２…ＣＡＮコントローラ、４０…ＥＣＵ、４２…ＣＡＮコントローラ、５０，５１…通信用バス、１１１…アプリケーション、１２１…送受信回路、１２２…ＣＡＮプロトコルエンジン、１２３…インターフェイス、１２４…ＣＡＮ制御レジスタ、１２５…バス負荷計測部、１２６…カウンタ、１２７…禁止判断部、１２８…バス負荷計測用レジスタ、２１１，３１１…アプリケーション、Ｍ１～Ｍｎ…第１～第ｎメッセージボックス、ＲＦ…通信メッセージ、Ｒｘ…受信ポート、Ｔｘ…送信ポート。

Claims (12)

  1. 　車載されたネットワークに接続されるとともに、当該ネットワークとの間で通信メッセージの送信及び受信を行う通信装置であって、
    　負荷率算出のために設定した計測期間の間ネットワークに流れている通信メッセージを受信することに基づいてネットワークの負荷率を算出する負荷計測部と、
    　前記負荷計測部が算出した負荷率に基づいてネットワークの負荷の高低を判定する負荷判定部と、
    　前記負荷判定部による高負荷である旨の判定結果に基づいて通信メッセージの送信を自ら規制する送信部と、を備える
    　ことを特徴とする通信装置。
  2. 　前記負荷計測部は、ネットワークに通信メッセージが流れている時間を積算するものであり、前記計測期間に対する前記積算された時間の割合を前記ネットワークの負荷率として算出する
    　請求項１に記載の通信装置。
  3. 　前記負荷計測部は、前記計測期間が開始される毎に、前記通信メッセージの流れている時間の積算を零から開始する
    　請求項２に記載の通信装置。
  4. 　前記送信部には、通信メッセージとして、重要度の高いメッセージと、重要度の低いメッセージとが各々設定され、前記送信部は、前記重要度の低いメッセージに対してメッセージの送信を自ら規制する
    　請求項１～３のいずれか一項に記載の通信装置。
  5. 　前記負荷判定部には判定用閾値が設定されており、
    　前記負荷判定部は、前記負荷率が前記判定用閾値以上であるとき、ネットワークの通信負荷が高いと判定し、前記負荷率が前記判定用閾値未満であるとき、ネットワークの通信負荷が低いと判定する
    　請求項１～４のいずれか一項に記載の通信装置。
  6. 　前記計測期間は、５ｍｓ（ミリ秒）～１ｓ（秒）の間である
    　請求項１～５のいずれか一項に記載の通信装置。
  7. 　前記ネットワークはコントローラエリアネットワークである
    　請求項１～６のいずれか一項に記載の通信装置。
  8. 　車載されたネットワークとの間で通信メッセージの送信及び受信を行う通信方法であって、
    　負荷率算出のために設定した計測期間の間ネットワークに流れている通信メッセージを受信することに基づいてネットワークの負荷率を算出する負荷計測工程と、
    　前記算出した負荷率に基づいてネットワークの負荷の高低を判定する負荷判定工程と、
    　前記負荷判定工程による高負荷である旨の判定結果に基づいて通信メッセージの送信を規制する送信工程と、を備える
    　ことを特徴とする通信方法。
  9. 　前記負荷計測工程では、ネットワークに通信メッセージが流れている時間を積算し、前記計測期間に対するこの積算した時間の割合を前記ネットワークの負荷率として算出する
    　請求項８に記載の通信方法。
  10. 　前記負荷計測工程では、前記計測期間が開始される毎に、前記通信メッセージの流れている時間の積算を零から開始する
    　請求項９に記載の通信方法。
  11. 　前記送信工程では、通信メッセージとして設定される重要度の高いメッセージと重要度の低いメッセージとのうち、前記重要度の低いメッセージに対してメッセージの送信規制を行う
    　請求項８～１０のいずれか一項に記載の通信方法。
  12. 　前記負荷判定工程には判定用閾値が設定され、
    　前記負荷判定工程では、前記負荷率が前記判定用閾値以上であるとき、ネットワークの通信負荷が高いと判定し、前記負荷率が前記判定用閾値未満であるとき、ネットワークの通信負荷が低いと判定する
    　請求項８～１１のいずれか一項に記載の通信方法。
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