WO2022070525A1 - 車両制御装置 - Google Patents

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諒 土谷
一 芹沢
功治 前田
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    • H04L2012/40267—Bus for use in transportation systems
    • H04L2012/40273—Bus for use in transportation systems the transportation system being a vehicle

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle control device.
  • Zone architecture is progressing in order to reduce the cost of ECU (Electronic Control Unit).
  • ECU Electronic Control Unit
  • software processing is integrated in the integrated ECU, and the Zone ECU becomes a network HUB and is connected to sensors and actuators.
  • the number of ECUs and harnesses can be reduced and costs can be reduced.
  • the network is integrated between domains. Since it is necessary to simultaneously communicate a large amount of camera data and vehicle control data between the Zone ECU and the integrated ECU, the network is required to have low delay and large capacity communication. Therefore, the application of Gigabit-class Ethernet (registered trademark) is being considered.
  • An object of the present invention is to provide a vehicle control device capable of reducing the processor load of an integrated circuit that processes information aggregated by a zone architecture.
  • the vehicle control device receives data including at least one integrated circuit for processing information and a plurality of pairs of the information and its source address according to a first communication protocol. Then, the communication protocol of the communication interface of the integrated circuit of the destination corresponding to the source address of the information was identified, the information was sorted by the identified communication protocol, and the sorted information was identified. It comprises a network engine that converts the converted data into data of a communication protocol and transmits each converted data to the integrated circuit of the destination via the communication interface of the integrated circuit of the destination.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of an in-vehicle system including an integrated ECU according to a modified example of the first embodiment. It is a block diagram of the in-vehicle system including the integrated ECU by Example 2 of this invention.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of an in-vehicle system including an integrated ECU according to a third embodiment of the present invention.
  • the integrated ECU identifies and sorts (separates) the data input from Ethernet (protocol specified by IEEE 802.3), and sorts the sorted data from a dedicated interface to a dedicated SoC (System). Send data to on a Chip) or CPU (Central Processing Unit).
  • FIG. 1 is a block diagram showing a function of the gateway.
  • the gateway includes, for example, a routing table confirmation unit, a protocol conversion unit, and a transmission / reception control unit.
  • the transmission / reception control unit receives data from each ECU.
  • the routing table confirmation unit refers to the routing table and confirms the destination of the received data.
  • the protocol conversion unit converts the received data according to the communication protocol of the destination.
  • the transmission / reception control unit transmits (transfers) the converted data to the confirmed destination.
  • a normal gateway When data from different domains is aggregated in the zone architecture, a normal gateway cannot sort the aggregated data. It should be noted that the normal gateway handles only control system data, and does not handle information system data such as cameras.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a system configuration of a zone architecture.
  • the integrated ECU receives all the aggregated data via one communication line, so the communication load is high.
  • the data received by the integrated ECU includes data from different domains, if the SoC in the integrated ECU identifies and isolates the data, the CPU load will increase. Further, it is not possible to transmit sensor data such as a camera according to the frame rate while giving priority to control data.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of an in-vehicle system including an integrated ECU 200 (vehicle control device) according to a first embodiment of the present invention.
  • the in-vehicle system mainly includes a Zone ECU 100 and an integrated ECU 200.
  • the Zone ECU 100 is connected to the sensor 1 (10), the sensor 2 (20), and the sensor 3 (30) via a communication line.
  • the sensor data from each sensor is input to the Zone ECU 100.
  • the sensor 1 (10), the sensor 2 (20), and the sensor 3 (30) are various sensors that sense arbitrary information, but in this embodiment, at least one of them is a camera.
  • Control data 40 is input to the Zone ECU 100 via a communication line.
  • the control data 40 is output from, for example, a sensor that senses information (steering amount, etc.) used as an input for controlling the chassis system or the power train system.
  • the Zone ECU 100 is connected to the actuator 50 via a control line.
  • the actuator 50 is controlled by a control signal indicating a target control amount.
  • the actuator 50 is controlled so that, for example, the control data 40 and the target control amount match.
  • the Zone ECU 100 includes a data transmission / reception unit 101, a data identifier assigning unit 102, and a data aggregation unit 103.
  • the data transmission / reception unit 101 transmits / receives data.
  • the data aggregation unit 103 aggregates the sensor data of the sensor 1 (10), the sensor 2 (20), the sensor 3 (30), and the control data 40.
  • the data identifier assigning unit 102 assigns an identifier to the aggregated data.
  • the data transmission / reception unit 101 transmits the aggregated data to which the identifier is given to the integrated ECU 200.
  • the integrated ECU 200 includes a network engine 210 composed of an FPGA (Field Programmable Gate Array) and an SoC 220 composed of an integrated circuit.
  • the network engine 210 is connected to the Zone ECU 100 via the communication line of Protocol A. Further, the network engine 210 is connected to the SoC 220 via a communication line between protocol B and protocol C.
  • protocol A is Ethernet (FIG. 14A)
  • protocol B is PCIe, MIPI-CSI2, etc. for camera data
  • protocol C is CAN, SPI, etc. for control data (FIG. 14B).
  • FIG. 14C FIG. 14C).
  • the network engine 210 includes a data transmission / reception unit 211, a data identification unit 212, and a protocol conversion unit 213.
  • the data transmission / reception unit 211 transmits / receives data.
  • the data identification unit 212 identifies the protocol of the communication interface of the SoC 220 which is the destination of the data received from the Zone ECU 100.
  • the protocol conversion unit 213 converts the data received from the Zone ECU 100 into the protocol data of the communication interface of the destination SoC 220.
  • the data transmission / reception unit 211 transmits the converted data to the SoC 220 via the communication interface (communication device, communication line, port, etc.) of the destination SoC 220.
  • the SoC 220 includes a data transmission / reception unit 221, a preprocessing unit 222, a recognition processing unit 223, a recognition processing unit 224, and a judgment / control unit 225.
  • the data transmission / reception unit 221 transmits / receives data.
  • the preprocessing unit 222 as predetermined preprocessing, for example, via the camera data received via the communication line of protocol B (PCIe, MIPI-CSI2, etc.) or the communication line of protocol C (CAN, SPI, etc.). Removes noise from received control data.
  • the recognition processing unit 223 detects an object such as a sign from the camera data.
  • the cognitive processing unit 224 recognizes information such as a speed limit implied by the detected sign or the like (object).
  • the judgment / control unit 225 controls the vehicle so that the speed of the vehicle is within the recognized speed limit, for example. That is, the judgment / control unit 225 contains the control data (input data for control) received via the communication line of protocol C (CAN, SPI, etc.) and the information such as the speed limit recognized by the cognitive processing unit 224. Calculate the target control amount of the actuator from.
  • the data transmission / reception unit 221 transmits a control signal indicating a target control amount to the network engine 210 via a communication line of protocol C (CAN, SPI, etc.). The control signal is transmitted to the actuator 50 via the network engine 210 and the Zone ECU 100.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of the protocol conversion unit 213 shown in FIG.
  • the protocol conversion unit 213 includes a timing generation unit 213A and a buffer 213B.
  • the timing generation unit 213A generates timing for transferring camera data to the SoC 220 via a communication line of protocol B (PCIe, MIPI-CSI2, etc.) at a predetermined cycle (for example, 40 ms) according to the frame rate of the camera. (Notice. However, when the control data is received, the timing generation unit 213A generates (notifies) the timing for transferring the control data via the communication line of the protocol C (CAN, SPI, etc.) with the highest priority.
  • the buffer 213B performs buffering in order to transfer camera data at a predetermined cycle.
  • the timing generation unit 213A of the network engine 210 transmits the vehicle control information (control data) to the integrated circuit (SoC 220 or SoC 230) with priority over the outside world recognition information (camera data) and the outside world recognition information (SoC).
  • the timing to periodically transmit the camera data) to the integrated circuit is generated.
  • the buffer 213B of the network engine 210 buffers the outside world recognition information (camera data). This makes it possible to control the amount of communication from the network engine 210 to the integrated circuit (SoC 220 or SoC 230).
  • the software processing can be reduced and the CPU load can be reduced by changing the information to the protocol corresponding to the dedicated interface mounted on the SoC and transmitting it.
  • important control data can be processed by the CPU with low delay.
  • the frame rate (fps) can be guaranteed by transferring sensor data such as camera data at regular intervals. As a result, the frame rate of the sensor data can be guaranteed.
  • FIG. 5 is a configuration diagram of an in-vehicle system including an integrated ECU (vehicle control unit) according to a modified example of the first embodiment.
  • the integrated ECU may have a built-in Switch adapted to Protocol A (Ethernet).
  • FIG. 6 is a configuration diagram of an in-vehicle system including an integrated ECU 200 (vehicle control device) according to a second embodiment of the present invention.
  • the SoC 220 of this embodiment includes hardware resources (memory, CPU) for each communication interface.
  • the CPU1 / GPU of the SoC220 processes the camera data received via the communication line of protocol B (PCIe, MIPI-CSI2, etc.).
  • the camera data (camera image) is input to the Vision processing chip or accelerator.
  • the CPU1 / GPU functions as a data transmission / reception unit 221A, a preprocessing unit 222A, a recognition processing unit 223, and a recognition processing unit 224 by cooperating with a memory for camera data.
  • CPU2 of SoC220 processes control data received via the communication line of protocol C (CAN, SPI, etc.) and performs integrated control of powertrain system, chassis system, body system, etc.
  • the CPU 2 functions as a data transmission / reception unit 221B, a preprocessing unit 222B, and a judgment / control unit 225 by cooperating with a memory for control data.
  • FIG. 7 is a configuration diagram of an in-vehicle system including an integrated ECU 200 (vehicle control device) according to a third embodiment of the present invention.
  • the preprocessing unit 222 is provided not in the SoC 220 but in the network engine 210.
  • the processing load on the SoC 220 side can be reduced.
  • FIG. 8 is a configuration diagram of an in-vehicle system including an integrated ECU 200 (vehicle control device) according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the integrated ECU 200 includes a SiP (System in Package).
  • SiP includes a network engine 210 composed of FPGA and SoC 230 for camera data.
  • the CPU or GPU of the SoC 230 performs image processing, AI processing, etc. on the camera data.
  • the CPU or GPU of the SoC 230 functions as a data transmission / reception unit 221A, a preprocessing unit 222, a recognition processing unit 223, and a recognition processing unit 224 by cooperating with the memory of the SoC 230.
  • FIG. 9 is a configuration diagram of an in-vehicle system including an integrated ECU 200 (vehicle control device) according to a fifth embodiment of the present invention.
  • the integrated ECU 200 includes SoC 220 and SoC 230 that are different for each communication interface of the output destination of the network engine 210.
  • FIG. 10 is a configuration diagram of an in-vehicle system including an integrated ECU (vehicle control unit) according to a sixth embodiment of the present invention.
  • the integrated ECU of this embodiment includes two processing systems including a network engine and an SoC.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram of data used in an in-vehicle system including an integrated ECU (vehicle control unit) according to a seventh embodiment of the present invention.
  • the configuration of the in-vehicle system may be any of the configurations of Examples 1 to 6.
  • the Zone ECU 100 aggregates a plurality of pieces of information and transmits the aggregated information as one packet to the network engine 210 of the integrated ECU 200.
  • the data aggregation unit 103 of the Zone ECU 100 rearranges the information (data) in the order of priority.
  • the priority is higher in the order (descending order) of control data, sensor information, and entertainment information (hereinafter, entertainment information). That is, the priority of the control data is the highest, and the priority of the entertainment information is the lowest.
  • the information contained in the data (packet) may be arranged in the order of priority, and the order of priority may be in descending order or ascending order. Further, the priority may be higher in the order (descending order) of chassis information, powertrain information, automatic driving information, body information, and infotainment information.
  • the data transmission / reception unit 211 of the network engine 210 receives a packet from the Zone ECU 100. Each piece of information contained in the received packet is stored in the memory area of the network engine 210 according to the priority.
  • the data transmission / reception unit 211 of the network engine 210 transmits the information (data) stored in the memory area to the SoC 220 or SoC 230 according to the timing generated by the timing generation unit 213A.
  • the network engine 210 transmits information (control data, camera data, etc.) to the integrated circuit (SoC 220 or SoC 230) in descending order of priority.
  • the information aggregated by the zone architecture can be transmitted to the integrated circuit (SoC 220 or SoC 230) according to the priority.
  • the Zone ECU 100 transmits a plurality of aggregated information as one packet, but it may be transmitted as a plurality of packets in descending order of priority.
  • the source address of each information is added to the packet.
  • FIG. 12A is an explanatory diagram of data received from the Zone ECU 100 by the network engine 210 of the integrated ECU 200.
  • the data received by the network engine 210 is composed of a header (Ether, IP, UDP) corresponding to protocol A (Ethernet), Payload, which is the actual data, and the like.
  • the IP header includes a destination address, a source address, and the like.
  • the network engine 210 uses the source address of the IP header for data identification, but the source address included in the Ethernet header may be used.
  • FIG. 12B is an explanatory diagram of table 214 used by the network engine 210 for data identification or sorting.
  • Table 214 stores the source address and the output protocol indicating the protocol of the communication interface of the destination SoC 220 in association with each other.
  • the data identification unit 212 of the network engine 210 reads out the output protocol corresponding to the source address of the IP header from the table 214.
  • the output protocol corresponding to the source address (source IP) of 192.168.0.1 is PCIe, and the received data is identified (determined) as camera data.
  • the output protocol is associated with the data type, but the source address (source IP) may be associated with the data type.
  • the IP address is used as the source address, but the MAC address and the VLAN (Virtual Local Area Network) address may be used. Further, the source address may be incorporated in the Payload.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram of data (input data frame) input to the network engine 210 and data (output frame) output from the network engine 210.
  • the output frame is the input data frame from which the headers (Ether, IP, UDP) have been removed. If the data input to the network engine 210 is control data, the output frame is obtained by removing the header (Ether, IP, UDP) from the input data frame and adding the output protocol header (CAN, SPI, etc.). Become. However, the Ether header, IP header, and UDP header of the control data output frame may be added after the Payload.
  • FIG. 15 is a flowchart showing the processing of the network engine 210.
  • the network engine 210 When the network engine 210 receives data from the Zone ECU 100 (S10: YES), the network engine 210 identifies the received data (S15).
  • the network engine 210 receives data (packets) including a plurality of sets of information (control data, camera data, etc.) and their source addresses according to the first communication protocol (protocol A).
  • the network engine 210 identifies the communication protocol (protocols B, C) of the communication interface of the destination integrated circuit (SoC 220 or SoC 230) corresponding to the source address of each information.
  • each information is obtained from the communication protocol (protocol B, C) of the communication interface of the destination integrated circuit (SoC 220 or SoC 230) corresponding to the source address of each information (control data, camera data, etc.). It identifies whether it is the vehicle control information (control data) indicating the information used for the control of the vehicle or the outside world recognition information (camera data) indicating the information recognized about the outside world of the vehicle. This makes it possible to identify the type of information aggregated in the zone architecture.
  • the network engine 210 When the identified data is camera data (S20: YES), the network engine 210 writes the camera data to the buffer 213B (S25).
  • the condition of YES in S20 is not limited to the identified data being camera data (outside world recognition information), and may be sensor data other than control data.
  • the network engine 210 transmits the camera data stored in the buffer 213B to the SoC 220 every predetermined cycle (for example, 40 ms) according to the frame rate of the camera (S30: YES) (S35).
  • the network engine 210 transmits the control data to the SoC 220 (S35).
  • the network engine 210 sorts information (control data, camera data, etc.) for each identified communication protocol (protocols B and C), and converts the sorted information into the data of the identified communication protocol. , Each converted data is transmitted to the destination integrated circuit via the communication interface (protocols B and C) of the destination integrated circuit (SoC 220 or SoC 230). As a result, the information aggregated by the zone architecture can be sorted, and the sorted information can be transmitted to the destination integrated circuit (SoC 220 or SoC 230).
  • the network engine 210 transmits vehicle control information (control data) to the integrated circuit (SoC 220 or SoC 230) with priority over external recognition information (camera data). This makes it possible to control the vehicle with low delay.
  • the communication protocols (protocols B and C) of the communication interface of the destination integrated circuit (SoC 220 or SoC 230) corresponding to the source address of each information (control data, camera data, etc.) are the first communication protocol (protocol A). different.
  • the communication speed of the first communication protocol (protocol A) is the communication of the communication protocol (protocol B, C) of the communication interface of the destination integrated circuit (SoC 220 or SoC 230) corresponding to the source address of each information. Faster than speed.
  • the information aggregated by the zone architecture can be transmitted from the Zone ECU 100 to the integrated ECU 200 at high speed.
  • the embodiment of the present invention may have the following aspects.
  • the first communication method is the first information including the vehicle control information (control data 40) transmitted by the first device (Zone ECU 100) and the outside world recognition information (camera data, point group data, etc.) of the own vehicle. ), The first information is separated for each information to be transmitted to different domains (destination of different protocols), and the separated information is transmitted to a client (SoC 220) for arithmetic processing (network).
  • the second device includes an engine 210), selects a transmission method (protocol) to the client according to the information, and converts the transmission protocol of the information according to the selected transmission method.
  • a vehicle control device comprising a unit (213).
  • the protocol conversion unit (213) converts a protocol into a communication method (protocol B, C) different from the first communication method (protocol A). Characterized vehicle control device.
  • the first information is the vehicle control information (control data 40) or the outside world recognition information (camera data).
  • a vehicle control device having a data source identification unit (data identification unit 212) for identifying the presence or absence.
  • the vehicle control device in which the second device (network engine 210) gives priority to the vehicle control information (control data 40) over the outside world recognition information (camera data) to the client (the client (network engine 210).
  • a vehicle control device uses the outside world recognition information (camera data) among the first information received from the first device (Zone ECU 100).
  • a vehicle control device including a buffering unit (buffer 213B) for periodically transmitting data to the client (SoC 220) and a timing generation unit (213A) for generating transfer timing to the client.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes various modifications.
  • the above-mentioned examples have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the described configurations.
  • it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment.
  • each of the above configurations, functions, etc. may be realized by hardware, for example, by designing a part or all of them with an integrated circuit. Further, each of the above configurations, functions, and the like may be realized by software by the processor interpreting and executing a program that realizes each function. Information such as programs, tables, and files that realize each function can be placed in a memory, a recording device such as a hard disk or SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, SD card, or DVD.
  • a recording device such as a hard disk or SSD (Solid State Drive)
  • a recording medium such as an IC card, SD card, or DVD.

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Abstract

本発明の課題は、ゾーンアーキテクチャで集約された情報を処理する集積回路のプロセッサ負荷を低減することである。車両制御装置のネットワークエンジン（２１０）は、情報とその送信元アドレスの組を複数含むデータを第１通信プロトコル（プロトコルＡ）に従って受信する。ネットワークエンジン（２１０）は、それぞれの情報の送信元アドレスに対応する宛先の集積回路（SoC２２０）の通信インターフェースの通信プロトコル（プロトコルＢ、Ｃ）を識別する。ネットワークエンジン（２１０）は、識別された通信プロトコルごとに情報を仕分けし、仕分けられた情報を識別された通信プロトコルのデータに変換し、変換されたそれぞれのデータを宛先の集積回路の通信インターフェースを介して宛先の集積回路へ送信する。

Description

車両制御装置
　本発明は、車両制御装置に関する。
　ECU（Electronic Control Unit）のコスト低減の為に、ゾーンアーキテクチャ化が進展している。ゾーンアーキテクチャでは、統合ECUにソフト処理が集約され、Zone ECUがネットワークHUBとなってセンサやアクチュエータと接続される。ECUやネットワークを統合する事でECU数やハーネスを削減し、コストを低減することができる。
　また、高速かつ大容量のデータ通信を行う際に、車両内の通信に影響を及ぼさないようにすることが可能なゲートウェイ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開2013-179539号公報
　ゾーンアーキテクチャでは、従来のドメインアーキテクチャとは異なり、ドメイン間でネットワークが統合される。Zone ECUと統合ECUとの間で大容量のカメラデータと車両制御データを同時に通信する必要がある為、ネットワークには低遅延と大容量の通信が求められる。その為、ギガビット級のEthernet（登録商標）の適用が検討されている。
　しかし、統合ECUに実装され、ソフト処理を実行する車載マイコンで、ギガビット級の通信処理を行うと、ドメイン間のデータ振り分けだけでCPUに負荷がかかり、肝心のソフト処理を行うリソースが減ってしまうという課題があった。
　また、特許文献1で開示されるようなゲートウェイ装置では、ゾーンアーキテクチャで異なるドメインのデータを集約した場合、集約されたデータの仕分け作業ができない。
　本発明の目的は、ゾーンアーキテクチャで集約された情報を処理する集積回路のプロセッサ負荷を低減することができる車両制御装置を提供することにある。
　上記目的を達成するために、本発明の一態様による車両制御装置は、情報を処理する少なくとも１つの集積回路と、前記情報とその送信元アドレスの組を複数含むデータを第１通信プロトコルに従って受信し、それぞれの前記情報の送信元アドレスに対応する宛先の前記集積回路の通信インターフェースの通信プロトコルを識別し、識別された通信プロトコルごとに前記情報を仕分けし、仕分けられた前記情報を識別された通信プロトコルのデータに変換し、変換されたそれぞれのデータを宛先の前記集積回路の前記通信インターフェースを介して宛先の前記集積回路へ送信するネットワークエンジンと、を備える。
　本発明によれば、ゾーンアーキテクチャで集約された情報を処理する集積回路のプロセッサ負荷を低減することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
ゲートウェイの機能を示すブロック図である。 ゾーンアーキテクチャのシステム構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１による統合ECUを含む車載システムの構成図である。 図３に示すプロトコル変換部の構成図である。 実施例１の変形例による統合ECUを含む車載システムの構成図である。 本発明の実施例２による統合ECUを含む車載システムの構成図である。 本発明の実施例３による統合ECUを含む車載システムの構成図である。 本発明の実施例４による統合ECUを含む車載システムの構成図である。 本発明の実施例５による統合ECUを含む車載システムの構成図である。 本発明の実施例６による統合ECUを含む車載システムの構成図である。 本発明の実施例７による統合ECUを含む車載システムに用いられるデータの説明図である。 統合ECUのネットワークエンジンがZone ECUから受信するデータの説明図である。 ネットワークエンジンがデータの識別又は仕分けに使用するテーブルの説明図である。 ネットワークエンジンに入力されるデータ（入力データフレーム）とネットワークエンジンから出力されるデータ（出力フレーム）の説明図である。 プロトコルＡの具体例を示す図である。 プロトコルＢの具体例を示す図である。 プロトコルＣの具体例を示す図である。 ネットワークエンジンの処理を示すフローチャートである。
　以下、図面を用いて、本発明の実施例１～７による車両制御装置としての統合ECUの構成及び動作について説明する。詳細は後述するが、統合ECUは、Ethernet（IEEE 802.3で規定されるプロトコル）から入力されるデータの識別及び仕分け（切り分け）を行い、仕分けたデータをそれぞれ専用のインターフェースから、専用のSoC(System on a Chip)もしくはCPU（Central Processing Unit）へデータを送信する。
　（比較例１）
　はじめに、本発明との比較例１として、ゲートウェイの機能の概要を説明する。図１は、ゲートウェイの機能を示すブロック図である。
　ゲートウェイは、例えば、ルーティングテーブル確認部、プロトコル変換部、送受信制御部を備える。送受信制御部は、各ECUからデータを受信する。ルーティングテーブル確認部は、ルーティングテーブルを参照し、受信されたデータの宛先を確認する。プロトコル変換部は、受信されたデータを宛先の通信プロトコルに応じて変換する。送受信制御部は、確認された宛先に変換されたデータを送信（転送）する。
　ゾーンアーキテクチャで異なるドメインのデータを集約した場合、通常のゲートウェイは、集約されたデータの仕分け作業ができない。なお、通常のゲートウェイは、制御系のデータのみ扱っており、カメラなどの情報系のデータを扱っていない。
　（比較例２）
　次に、本発明との比較例２として、ゾーンアーキテクチャのシステム構成の概要を説明する。図２は、ゾーンアーキテクチャのシステム構成を示すブロック図である。
　統合ECUは、集約したすべてのデータを1本の通信線を介して受信するため、通信負荷が高い。また、統合ECUが受信するデータには異なるドメインのデータが含まれるため、統合ECU内のSoCでデータの識別・切り分けなどを行うと、CPU負荷が高くなる。さらに、制御データを優先しつつ、カメラなどのセンサデータをフレームレートに合わせて送信することができない。
　（実施例１）
　図３は、本発明の実施例１による統合ECU２００（車両制御装置）を含む車載システムの構成図である。車載システムは、主として、Zone ECU１００と統合ECU２００を備える。
　Zone ECU１００は、通信線を介してセンサ１（１０）、センサ２（２０）、センサ３（３０）と接続される。各センサからのセンサデータはZone ECU１００に入力される。センサ１（１０）、センサ２（２０）、センサ３（３０）は、任意の情報をセンシングする種々のセンサであるが、本実施例では、これらのうち少なくとも１つはカメラである。
　Zone ECU１００には、通信線を介して制御データ４０が入力される。制御データ４０は、例えば、シャシー系やパワートレイン系の制御の入力として用いられる情報（操舵量等）をセンシングするセンサから出力される。Zone ECU１００は、制御線を介してアクチュエータ５０と接続される。アクチュエータ５０は、目標制御量を示す制御信号によって制御される。アクチュエータ５０は、例えば、制御データ４０と目標制御量が一致するように制御される。
　Zone ECU１００は、データ送受信部１０１、データ識別子付与部１０２、データ集約部１０３を備える。
　データ送受信部１０１は、データの送受信を行う。データ集約部１０３は、センサ１（１０）、センサ２（２０）、センサ３（３０）のセンサデータ、制御データ４０を集約する。データ識別子付与部１０２は、集約されたデータに識別子を付与する。データ送受信部１０１は、集約され識別子が付与されたデータを統合ECU２００に送信する。
　統合ECU２００は、FPGA（Field Programmable Gate Array）で構成されるネットワークエンジン２１０と、集積回路で構成されるSoC２２０を備える。ネットワークエンジン２１０は、プロトコルＡの通信線を介してZone ECU１００と接続される。また、ネットワークエンジン２１０は、プロトコルＢとプロトコルＣの通信線を介してSoC２２０と接続される。本実施例では、プロトコルＡはEthernetであり（図１４Ａ）、プロトコルＢはカメラデータ用のPCIe、MIPI-CSI2等であり（図１４Ｂ）、プロトコルＣは制御データ用のCAN、SPI等である（図１４Ｃ）。
　ネットワークエンジン２１０は、データ送受信部２１１、データ識別部２１２、プロトコル変換部２１３を備える。
　データ送受信部２１１は、データの送受信を行う。詳細は後述するが、データ識別部２１２は、Zone ECU１００から受信されたデータの宛先となるSoC２２０の通信インターフェースのプロトコルを識別する。プロトコル変換部２１３は、Zone ECU１００から受信されたデータを宛先となるSoC２２０の通信インターフェースのプロトコルのデータに変換する。データ送受信部２１１は、変換されたデータを宛先となるSoC２２０の通信インターフェース（通信装置、通信線、ポート等）を介してSoC２２０に送信する。
　SoC２２０は、データ送受信部２２１、前処理部２２２、認識処理部２２３、認知処理部２２４、判断・制御部２２５を備える。
　データ送受信部２２１は、データの送受信を行う。前処理部２２２は、所定の前処理として、例えば、プロトコルＢ（PCIe、MIPI-CSI2等）の通信線を介して受信されたカメラデータ又はプロトコルＣ（CAN、SPI等）の通信線を介して受信された制御データのノイズを除去する。認識処理部２２３は、カメラデータから標識等の物体を検出する。認知処理部２２４は、検出された標識等（物体）が意味する速度制限等の情報を認知する。
　判断・制御部２２５は、例えば、車両の速度を認知された速度制限内にするように車両を制御する。すなわち、判断・制御部２２５は、プロトコルＣ（CAN、SPI等）の通信線を介して受信された制御データ（制御用の入力データ）と認知処理部２２４によって認知された速度制限等の情報とからアクチュエータの目標制御量を演算する。データ送受信部２２１は、目標制御量を示す制御信号をプロトコルＣ（CAN、SPI等）の通信線を介してネットワークエンジン２１０に送信する。制御信号は、ネットワークエンジン２１０とZone ECU１００を介してアクチュエータ５０に送信される。
　図４は、図３に示すプロトコル変換部２１３の構成図である。プロトコル変換部２１３は、タイミング生成部２１３Ａ、バッファ２１３Ｂを備える。
　タイミング生成部２１３Ａは、カメラのフレームレートに応じた所定の周期（例えば、40ms）でカメラデータをプロトコルＢ（PCIe、MIPI-CSI2等）の通信線を介してSoC２２０に転送するためのタイミングを生成（通知）する。ただし、制御データが受信された場合、タイミング生成部２１３Ａは、最優先で制御データをプロトコルＣ（CAN、SPI等）の通信線を介して転送するためのタイミングを生成（通知）する。バッファ２１３Ｂは、カメラデータを所定の周期で転送するためバッファリングを行う。
　換言すれば、ネットワークエンジン２１０のタイミング生成部２１３Ａは、車両制御情報（制御データ）を外界認識情報（カメラデータ）よりも優先的に集積回路（SoC２２０又はSoC２３０）へ送信するタイミングと外界認識情報（カメラデータ）を周期的に集積回路へ送信するタイミングとを生成する。ネットワークエンジン２１０のバッファ２１３Ｂは、外界認識情報（カメラデータ）をバッファリングする。これにより、ネットワークエンジン２１０から集積回路（SoC２２０又はSoC２３０）への通信量を制御することができる。
　以上説明したように、本実施例によれば、ゾーンアーキテクチャで集約された情報を処理する集積回路（SoC）のプロセッサ負荷を低減することができる。
　本実施例では、SoCに搭載された専用Interfaceに対応したプロトコルに情報を変更し、送信することでソフトウェア処理を軽減し、CPU負荷を低減することができる。また、結果として、重要な制御データを低遅延でCPU処理出来る。カメラデータ等のセンサデータをある一定の周期ごとに転送することで、フレームレート(fps)を担保することができる。結果として、センサデータのフレームレートを担保できる。
　（実施例１の変形例）
　図５は、実施例１の変形例による統合ECU（車両制御装置）を含む車載システムの構成図である。図５に示すように、複数のZone ECUからネットワークエンジンへデータを入力するため、統合ECUはプロトコルＡ（Ethernet）に適応したSwitchを内蔵してもよい。
　（実施例２）
　図６は、本発明の実施例２による統合ECU２００（車両制御装置）を含む車載システムの構成図である。本実施例のSoC２２０は、通信インターフェースごとにハードウェア資源（メモリ、CPU）を備える。
　SoC２２０のCPU１/GPUは、プロトコルＢ（PCIe、MIPI-CSI2等）の通信線を介して受信されたカメラデータを処理する。換言すれば、カメラデータ（カメラ画像）はVision処理チップやアクセラレータに入力される。なお、CPU１/GPUはカメラデータ用のメモリと協働することにより、データ送受信部２２１Ａ、前処理部２２２Ａ、認識処理部２２３、認知処理部２２４として機能する。
　SoC２２０のCPU２は、プロトコルＣ（CAN、SPI等）の通信線を介して受信された制御データを処理し、パワートレイン系、シャシー系、ボディ系等の統合制御を行う。なお、CPU２は、制御データ用のメモリと協働することにより、データ送受信部２２１Ｂ、前処理部２２２Ｂ、判断・制御部２２５として機能する。
　（実施例３）
　図７は、本発明の実施例３による統合ECU２００（車両制御装置）を含む車載システムの構成図である。本実施例では、前処理部２２２は、SoC２２０ではなく、ネットワークエンジン２１０に設けられる。
　カメラデータ（画像データ）と制御データに関する前処理をネットワークエンジン２１０で行うことで、SoC２２０側の処理負荷を低減することができる。
　（実施例４）
　図８は、本発明の実施例４による統合ECU２００（車両制御装置）を含む車載システムの構成図である。本実施例では、統合ECU２００はSiP（System in Package）を備える。
　SiPは、FPGAで構成されるネットワークエンジン２１０と、カメラデータ用のSoC２３０を含む。SoC２３０のCPU又はGPUは、カメラデータに対して画像処理、AI処理等を行う。なお、SoC２３０のCPU又はGPUはSoC２３０のメモリと協働することにより、データ送受信部２２１Ａ、前処理部２２２、認識処理部２２３、認知処理部２２４として機能する。
　（実施例５）
　図９は、本発明の実施例５による統合ECU２００（車両制御装置）を含む車載システムの構成図である。本実施例では、統合ECU２００は、ネットワークエンジン２１０の出力先の通信インターフェースごとに異なるSoC２２０、SoC２３０を備える。
　（実施例６）
　図１０は、本発明の実施例６による統合ECU（車両制御装置）を含む車載システムの構成図である。本実施例の統合ECUは、ネットワークエンジンとSoCから構成される２系統の処理系を備える。
　冗長構成により、一方の系統のネットワークエンジン又はSoCに故障が発生した場合でも、他方の系統で制御データを確実に処理することができる。
　（実施例７）
　図１１は、本発明の実施例７による統合ECU（車両制御装置）を含む車載システムに用いられるデータの説明図である。なお、車載システムの構成は実施例１～６のいずれの構成であってもよい。本実施例では、Zone ECU１００は、複数の情報を集約し、集約された情報を1パケットとして統合ECU２００のネットワークエンジン２１０に送信する。
　詳細には、複数の情報を1パケットに集約するときに、Zone ECU１００のデータ集約部１０３は優先度の順番で情報（データ）を並び替える。優先度は、制御データ、センサ情報、エンターテインメント情報（以下、エンタメ情報）の順番（降順）に高い。つまり、制御データの優先度が最も高く、エンタメ情報の優先度が最も低い。
　なお、データ（パケット）に含まれる情報は、優先度の順に並べられればよく、優先度の順は降順であっても昇順であってもよい。また、優先度は、シャシー系の情報、パワートレイン系の情報、自動運転系の情報、ボディ系の情報、インフォテインメント系の情報の順番（降順）で高くしてもよい。
　ネットワークエンジン２１０のデータ送受信部２１１は、Zone ECU１００からパケットを受信する。受信されたパケットに含まれるそれぞれの情報は、優先度に応じてネットワークエンジン２１０のメモリ領域に格納される。
　ネットワークエンジン２１０のデータ送受信部２１１は、メモリ領域に格納された情報（データ）をタイミング生成部２１３Ａで生成されるタイミングにしたがってSoC２２０又はSoC２３０へ送信する。
　換言すれば、ネットワークエンジン２１０は、優先度の高い順に情報（制御データ、カメラデータ等）を集積回路（SoC２２０又はSoC２３０）へ送信する。これにより、ゾーンアーキテクチャで集約された情報を優先度に応じて集積回路（SoC２２０又はSoC２３０）へ送信することができる。
　本実施例では、Zone ECU１００は集約された複数の情報を１パケットとして送信するが、複数パケットとして優先度の高い順に送信してもよい。なお、パケットにはそれぞれの情報の送信元アドレスが付加される。
　（データの識別及び仕分け）
　図１２Ａは、統合ECU２００のネットワークエンジン２１０がZone ECU１００から受信するデータの説明図である。
　ネットワークエンジン２１０が受信するデータは、プロトコルＡ（Ethernet）に応じたヘッダ（Ether、IP、UDP）とデータの実体であるPayload等から構成される。IPヘッダには、宛先アドレス、送信元アドレスなどを含む。本実施例では、ネットワークエンジン２１０はIPヘッダの送信元アドレスをデータ識別に使用するが、Ethernetヘッダに含まれる送信元アドレスを使用してもよい。
　図１２Ｂは、ネットワークエンジン２１０がデータの識別又は仕分けに使用するテーブル２１４の説明図である。テーブル２１４は、送信元アドレスと、宛先となるSoC２２０の通信インターフェースのプロトコルを示す出力プロトコルとを対応付けて格納する。
　ネットワークエンジン２１０のデータ識別部２１２は、テーブル２１４からIPヘッダの送信元アドレスに対応する出力プロトコルを読み出す。例えば、送信元アドレス（送信元ＩＰ）が１９２．１６８．０．１に対応する出力プロトコルはPCIeであり、受信されたデータはカメラデータであると識別（判定）される。本実施例では、出力プロトコルはデータの種別と対応付けられているが、送信元アドレス（送信元ＩＰ）とデータの種別を対応付けてもよい。
　なお、本実施例では、送信元アドレスとして、IPアドレスを使用するが、MACアドレス、VLAN（Virtual Local Area Network）のアドレスを使用しても良い。また、送信元アドレスは、Payloadに組み込んでもよい。
　（出力フレーム）
　図１３は、ネットワークエンジン２１０に入力されるデータ（入力データフレーム）とネットワークエンジン２１０から出力されるデータ（出力フレーム）の説明図である。
　ネットワークエンジン２１０に入力されたデータがセンサデータである場合、入力データフレームからヘッダ（Ether、IP、UDP）を取り除いたものが出力フレームとなる。また、ネットワークエンジン２１０に入力されたデータが制御データである場合、入力データフレームからヘッダ（Ether、IP、UDP）を取り除き、出力プロトコルのヘッダ（CAN、SPI等）を加えたものが出力フレームとなる。ただし、制御データの出力フレームのEtherヘッダ、IPヘッダ、UDPヘッダはPayloadの後ろに付加しても良い。
　（ネットワークエンジンの動作）
　図１５は、ネットワークエンジン２１０の処理を示すフローチャートである。
　ネットワークエンジン２１０は、Zone ECU１００からデータを受信した場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、受信したデータを識別する（Ｓ１５）。
　詳細には、ネットワークエンジン２１０は、情報（制御データ、カメラデータ等）とその送信元アドレスの組を複数含むデータ（パケット）を第１通信プロトコル（プロトコルＡ）に従って受信する。ネットワークエンジン２１０は、それぞれの情報の送信元アドレスに対応する宛先の集積回路（SoC２２０又はSoC２３０）の通信インターフェースの通信プロトコル（プロトコルＢ、Ｃ）を識別する。
　ネットワークエンジン２１０は、それぞれの情報（制御データ、カメラデータ等）の送信元アドレスに対応する宛先の集積回路（SoC２２０又はSoC２３０）の通信インターフェースの通信プロトコル（プロトコルＢ、Ｃ）からそれぞれの情報が車両の制御に用いる情報を示す車両制御情報（制御データ）であるか車両の外界について認識された情報を示す外界認識情報（カメラデータ）かを識別する。これにより、ゾーンアーキテクチャで集約された情報の種類を識別することができる。
　識別されたデータがカメラデータである場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、ネットワークエンジン２１０は、カメラデータをバッファ２１３Ｂに書き込む（Ｓ２５）。なお、Ｓ２０でＹＥＳとなる条件は、識別されたデータがカメラデータ（外界認識情報）であることに限定されず、制御データ以外の他のセンサデータであってもよい。
　ネットワークエンジン２１０は、カメラのフレームレートに応じた所定の周期（例えば、40ms）ごとに（Ｓ３０：ＹＥＳ）、バッファ２１３Ｂに記憶されたカメラデータをSoC２２０へ送信する（Ｓ３５）。一方、識別されたデータが制御データである場合（Ｓ２０：ＮＯ）、ネットワークエンジン２１０は、制御データをSoC２２０へ送信する（Ｓ３５）。
　換言すれば、ネットワークエンジン２１０は、識別された通信プロトコル（プロトコルＢ、Ｃ）ごとに情報（制御データ、カメラデータ等）を仕分けし、仕分けられた情報を識別された通信プロトコルのデータに変換し、変換されたそれぞれのデータを宛先の集積回路（SoC２２０又はSoC２３０）の通信インターフェース（プロトコルＢ、Ｃ）を介して宛先の集積回路へ送信する。これにより、ゾーンアーキテクチャで集約された情報を仕分け、仕分けられた情報を宛先の集積回路（SoC２２０又はSoC２３０）へ送信することができる。
　ネットワークエンジン２１０は、車両制御情報（制御データ）を外界認識情報（カメラデータ）よりも優先的に集積回路（SoC２２０又はSoC２３０）へ送信する。これにより、車両を低遅延で制御することができる。
　それぞれの情報（制御データ、カメラデータ等）の送信元アドレスに対応する宛先の集積回路（SoC２２０又はSoC２３０）の通信インターフェースの通信プロトコル（プロトコルＢ、Ｃ）は、第１通信プロトコル（プロトコルＡ）と異なる。詳細には、第１通信プロトコル（プロトコルＡ）の通信速度は、それぞれの情報の送信元アドレスに対応する宛先の集積回路（SoC２２０又はSoC２３０）の通信インターフェースの通信プロトコル（プロトコルＢ、Ｃ）の通信速度よりも高速である。これにより、ゾーンアーキテクチャで集約された情報をZone ECU１００から統合ECU２００へ高速に送信することができる。
　本発明の実施例は、以下の態様であってもよい。
　（１）．第１の装置（Zone ECU１００）が送信した車両制御情報（制御データ４０）及び自車両の外界認識情報（カメラデータ、点群データ等）を含む第１の情報を第１の通信方法（プロトコルＡ）により受信し、前記第１の情報を異なるドメイン（異なるプロトコルの宛先）へ送信する情報ごとに切り分け、前記切り分けた情報を、演算処理するクライアント（SoC２２０）へと送信する第２の装置（ネットワークエンジン２１０）を備え、前記第２の装置は、前記情報に応じて、前記クライアントへの送信方法（プロトコル）を選択し、前記選択した送信方法に合わせ、前記情報の送信プロトコルを変換するプロトコル変換部（２１３）を備えることを特徴とする車両制御装置。
　（２）．（１）に記載の車両制御装置であって、前記プロトコル変換部（２１３）は、前記第１の通信方法（プロトコルＡ）とは異なる通信方法（プロトコルＢ、Ｃ）へプロトコルを変換することを特徴とする車両制御装置。
　（３）．（２）に記載の車両制御装置であって、前記第１の通信方法（プロトコルＡ）は前記異なる通信方法（プロトコルＢ、Ｃ）よりも高速なデータ転送であることを特徴とする車両制御装置。
　（４）．（１）に記載の車両制御装置であって、第２の装置（ネットワークエンジン２１０）は、前記第１の情報が前記車両制御情報（制御データ４０）かあるいは前記外界認識情報（カメラデータ）であるかを識別するデータ元識別部（データ識別部２１２）を有することを特徴とする車両制御装置。
　（５）．（１）に記載の車両制御装置であって、第２の装置（ネットワークエンジン２１０）は、前記車両制御情報（制御データ４０）を前記外界認識情報（カメラデータ）よりも優先的に前記クライアント（SoC２２０）へ送信することを特徴とする車両制御装置。
　（６）．（１）に記載の車両制御装置であって、前記プロトコル変換部（２１３）は、前記第１の装置（Zone ECU１００）から受信した第１の情報のうち、前記外界認識情報（カメラデータ）を周期的に前記クライアント（SoC２２０）へ送信するためのバッファリング部（バッファ２１３Ｂ）及び前記クライアントへの転送タイミングを生成するタイミング生成部（２１３Ａ）を備えることを特徴とする車両制御装置。
　なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD（Solid State Drive）等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。
　１０…センサ、２０…センサ、３０…センサ、４０…制御データ、５０…アクチュエータ、１００…Zone ECU、１０１…データ送受信部、１０２…データ識別子付与部、１０３…データ集約部、２１０…ネットワークエンジン、２１１…データ送受信部、２１２…データ識別部、２１３…プロトコル変換部、２１３Ａ…タイミング生成部、２１３Ｂ…バッファ、２１４…テーブル、２２１…データ送受信部、２２１Ａ…データ送受信部、２２１Ｂ…データ送受信部、２２２…前処理部、２２２Ａ…前処理部、２２２Ｂ…前処理部、２２３…認識処理部、２２４…認知処理部、２２５…判断・制御部

Claims (7)

  1. 　情報を処理する少なくとも１つの集積回路と、
    　前記情報とその送信元アドレスの組を複数含むデータを第１通信プロトコルに従って受信し、それぞれの前記情報の送信元アドレスに対応する宛先の前記集積回路の通信インターフェースの通信プロトコルを識別し、識別された通信プロトコルごとに前記情報を仕分けし、仕分けられた前記情報を識別された通信プロトコルのデータに変換し、変換されたそれぞれのデータを宛先の前記集積回路の前記通信インターフェースを介して宛先の前記集積回路へ送信するネットワークエンジンと、
    　を備えることを特徴とする車両制御装置。
  2. 　請求項１に記載の車両制御装置であって、
    　それぞれの前記情報の送信元アドレスに対応する宛先の前記集積回路の通信インターフェースの通信プロトコルは、前記第１通信プロトコルと異なる
    　ことを特徴とする車両制御装置。
  3. 　請求項２に記載の車両制御装置であって、
    　前記第１通信プロトコルの通信速度は、
    　それぞれの前記情報の送信元アドレスに対応する宛先の前記集積回路の通信インターフェースの通信プロトコルの通信速度よりも高速である
    　ことを特徴とする車両制御装置。
  4. 　請求項１に記載の車両制御装置であって、
    　前記ネットワークエンジンは、
    　それぞれの前記情報の送信元アドレスに対応する宛先の前記集積回路の通信インターフェースの通信プロトコルからそれぞれの前記情報が車両の制御に用いる情報を示す車両制御情報であるか前記車両の外界について認識された情報を示す外界認識情報かを識別する
    　ことを特徴とする車両制御装置。
  5. 　請求項４に記載の車両制御装置であって、
    　前記ネットワークエンジンは、
    　前記車両制御情報を前記外界認識情報よりも優先的に前記集積回路へ送信する
    　ことを特徴とする車両制御装置。
  6. 　請求項５に記載の車両制御装置であって、
    　前記ネットワークエンジンは、
    　前記車両制御情報を前記外界認識情報よりも優先的に前記集積回路へ送信するタイミングと前記外界認識情報を周期的に前記集積回路へ送信するタイミングとを生成するタイミング生成部と、
    　前記外界認識情報をバッファリングするバッファと、を備える
    　ことを特徴とする車両制御装置。
  7. 　請求項１に記載の車両制御装置であって、
    　前記データに含まれる前記情報は、
    　優先度の順に並べられ、
    　前記ネットワークエンジンは、
    　優先度の高い順に前記情報を前記集積回路へ送信する
    　ことを特徴とする車両制御装置。
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