WO2024024085A1 - 車両制御システム - Google Patents

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WO2024024085A1
WO2024024085A1 PCT/JP2022/029293 JP2022029293W WO2024024085A1 WO 2024024085 A1 WO2024024085 A1 WO 2024024085A1 JP 2022029293 W JP2022029293 W JP 2022029293W WO 2024024085 A1 WO2024024085 A1 WO 2024024085A1
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WO
WIPO (PCT)
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port
slave
vehicle
master node
node
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/029293
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
紀彰 藤江
晋吾 廣▲瀬▼
康治 森本
Original Assignee
マツダ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by マツダ株式会社 filed Critical マツダ株式会社
Priority to PCT/JP2022/029293 priority Critical patent/WO2024024085A1/ja
Publication of WO2024024085A1 publication Critical patent/WO2024024085A1/ja

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/08—Configuration management of networks or network elements

Definitions

  • the technology disclosed herein belongs to the technical field related to vehicle control systems.
  • Patent Document 1 shows a configuration example of an in-vehicle network in which ECUs are connected to each other via an in-vehicle network, and devices such as sensors and actuators are connected to each ECU (see FIG. 1 of Patent Document 1). ).
  • the technology disclosed herein has been developed in view of these points, and its purpose is to provide a vehicle control system that can respond flexibly and quickly to the evolution and changes in vehicle functionality.
  • the technology disclosed herein targets a vehicle control system in which a master node and a plurality of slave nodes are connected via a network line, and each of the plurality of slave nodes has one or more slave nodes.
  • a plurality of ports are provided to which a plurality of in-vehicle devices are connected, each of the in-vehicle devices includes at least one of a sensor and an operation target, and the master node connects each port of the slave node and the in-vehicle device.
  • the one or more slave nodes include a memory storing connection data indicating the connection relationship with the ports, and one or more of the slave nodes receive outputs of the one or more sensors via the ports, and transmit them as detection signals to the master node.
  • the master node performs recognition processing for recognizing information acquired by one or more of the sensors based on the connection data stored in the memory and changes over time of the detection signal, and recognition processing by the recognition processing.
  • a judgment process that determines the behavior of the vehicle based on the determined information; and one or more ports to which one or more of the operation targets in the vehicle behavior determined in the judgment process are connected to the connection data. and transmits an instruction code for commanding output of the identified one or more ports to the one or more slave nodes provided with the port, and receives the instruction code.
  • the one or more slave nodes output an output signal based on the instruction code from a port based on the instruction code.
  • cognitive processing to recognize information acquired by sensors, judgment processing to determine vehicle behavior, and operation processing to identify the operation target based on the determined behavior and send command codes are consolidated in the master node. It is configured to do this.
  • each slave node transmits the output of the sensor as a detection signal to the master node via the network line and/or sends the output of the sensor as a detection signal to the master node without performing the above recognition processing, judgment processing, and operation processing.
  • an output signal based on the instruction code is output from a port based on the instruction code.
  • the functions assigned to slave nodes are very simple and do not depend on the vehicle's functions, so you can use a common and highly versatile slave node regardless of the sensor connected to the slave node or the operation target. Can be used. This significantly reduces development man-hours even when the functions of vehicle applications evolve or change, or when the types and numbers of sensors and operation targets installed in a vehicle vary depending on the vehicle model or grade. In addition to this, it is also possible to significantly reduce costs by standardizing parts.
  • the slave node that receives the output of the sensor may execute an event process of transmitting the detection signal to the master node using a change in the output of the sensor as a trigger.
  • the slave node collects the detection signals for both the port where the output of the sensor has changed and the port where there has been no change in the output of the sensor and sends the detection signals to the master node. You can also send it to
  • the slave node receiving the output of the sensor and the slave node receiving the instruction code may be connected to the master node via different communication lines, and the slave node receiving the output of the sensor may be connected to the master node via different communication lines.
  • the slave node receiving the instruction code and the slave node receiving the instruction code may be the same slave node.
  • the evolution of application functionality can be absorbed by the master node, so it is possible to respond flexibly and quickly to the evolution and changes in functionality of vehicle applications.
  • Block diagram showing a configuration example of a vehicle control system Conceptual diagram showing an example of functional distribution between master node and slave node Block diagram showing an example configuration of a master node Block diagram showing an example configuration of a slave node Diagram showing an example of the slave configuration area Diagram showing another example of the slave configuration area Circuit block diagram showing an example of the configuration of the driver unit Diagram showing an example of the master configuration area
  • Flowchart showing an example of the operation of the vehicle control system A diagram showing an example of configuration data sent and received in the operation of FIG. 9
  • system/unit/module/node may be It can be realized with a dedicated circuit such as an application specific integrated circuit (ASIC) or a programmable logic array (PLA).
  • ASIC application specific integrated circuit
  • PDA programmable logic array
  • a system/unit/module/node may be implemented with a processor circuit that executes computer readable instructions (eg, a program) to perform certain processing steps and thereby perform particular functions.
  • FIG. 1 shows an example of the configuration of a vehicle control system according to an embodiment.
  • the vehicle control system 1 is mounted on a vehicle CA, and has a configuration in which a master node 2 and a plurality of slave units are connected via an on-vehicle communication network.
  • the plurality of slave units include a combination switch unit 4, left and right side mirror units 5, a steering switch unit 6, a cluster switch unit 31, an overhead console unit 32, a left and right seat heater unit 33, and a left and right side mirror unit 5.
  • a door latch unit 34 is illustrated.
  • Each slave unit is equipped with a slave node 7 (see FIG. 4) having a common configuration.
  • the side mirror unit 5, the door latch unit 34, and the seat heater unit 33 will be described with the same reference numerals on the left and right sides, respectively.
  • the master node 2 and multiple slave units are bus-connected via communication network B1.
  • the master node 2 and a plurality of other slave units are connected to the communication network B2. Bus connected.
  • the communication networks B1 and B2 are, for example, communication lines compliant with CXPI (Clock Extension Peripheral Interface). Note that the communication method is not limited to CXPI, and other communication methods (whether wired or wireless) may be used. Further, the number of communication networks used in the communication network is not particularly limited. Furthermore, a HUB (not shown), an ECU (not shown), etc. for communication relay may be provided in the middle of the communication network B.
  • CXPI Chip Extension Peripheral Interface
  • the present disclosure is characterized in that the control of in-vehicle devices related to the behavior of the vehicle CA is distributed to the master node 2, and that the aggregation and integration are carried out in a more in-depth manner. .
  • FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example of the distribution of functions between the master node 2 and the slave nodes 7 with respect to the behavior of the vehicle CA.
  • the operation process of the vehicle CA is divided into a recognition process Iz, a judgment process Pz, and an operation process Oz, and each process is subdivided.
  • the functions 20 distributed to the master node 2 are surrounded by broken lines, and the functions 30 distributed to the slave nodes 7 are surrounded by solid lines.
  • the recognition step Iz information acquired by the sensor is recognized based on the output signal of the sensor mounted on the in-vehicle device.
  • the term "sensor” refers to sensors that measure and detect various physical quantities such as temperature, voltage, and current, as well as switches that accept various operations, cameras that capture images inside and outside the vehicle, and targets outside the vehicle. It is used as a concept that broadly includes radar that recognizes things such as radar, etc., and outputs mechanical and electrical conversion signals. Sensors include vehicle behavior information, occupant operation information, information on current flowing through actuators and applied voltage, vehicle failure status information, occupant status information, and/or external environment information (hereinafter collectively referred to as "sensing information"). information).
  • the recognition step Iz includes steps Iz2 and Iz3 executed by the slave node 7 and steps Iz4 and Iz5 executed by the master node 2. Note that, in this example, an example in which the in-vehicle device is installed in the slave node 7 will be described, but the in-vehicle device may be provided outside the slave node 7.
  • step Iz1 some detection information is detected by a sensor mounted on an in-vehicle device.
  • detection information for example, adhesion of raindrops, change in amount of light received
  • a raindrop sensor and a light receiving sensor are sensors.
  • the slave node 7 receives the sensor output via a port P, which will be described later (step Iz2).
  • the output here includes, for example, a detection signal of the sensor, physical quantities such as current, voltage, and temperature detected by the sensor, and a mechanical-electrical conversion signal of the actuator.
  • the slave node 7 processes the sensor output into a signal and data, and transmits it to the master node 2 as a detection signal.
  • the signal processing here means, for example, dividing the information output from the sensor into significant information and nonsensical information, and extracting only the significant information.
  • a chatter filter is exemplified as the signal processing.
  • the data conversion process is, for example, a process of processing discretized information into information suitable for continuous processing. More specifically, for example, when performing continuous processing such as PID control in subsequent information processing or application processing, moving average processing is performed on discrete data to convert it into a continuous signal format. In signalization and data conversion, for example, only information (physical quantities, etc.) such as the voltage of a rain sensor can be obtained.
  • the slave node 7 converts the input from the sensor into a predetermined signal format and sends it to the master node 2 as a detection signal, without recognizing or determining the specific content of the input information. Send.
  • the master node 2 receives the detection signal from the slave node 7 (step Iz4), and based on the change over time of the detection signal and the connection data described later, determines the specific detection information input from the sensor to the slave node 7. Recognize the content (Step Iz5).
  • information processing can provide cognitive information that, for example, the intensity of light passing through the windshield has fallen below a predetermined value, making it dark outside the vehicle, and that it has started to rain. It will be done. That is, in the information processing, the voltage value of the rain sensor is transmitted to the master node 2 as detection data, and is converted into meaningful information such as reflectance or amount of raindrops.
  • the information recognized in the recognition process will be referred to as "recognition information.”
  • the master node 2 determines the purpose of the behavior of the vehicle CA based on the recognition information recognized in the recognition step Iz.
  • the objective is determined to be "behaving in a manner appropriate to the case where the environment outside the vehicle becomes dark and rain begins to fall.”
  • the master node 2 sets an action plan to achieve the purpose determined in step Pz1.
  • action plans including alternative means are listed, and for example, an action list listing the action plans is generated.
  • the action plans corresponding to the above-mentioned ⁇ behavior when the environment outside the vehicle is dark and rainy'' include ⁇ operate the wipers,'' ⁇ turn on the autolight function of the vehicle CA,'' and ⁇ the upper limit of the vehicle CA.'' Action plans include "limit speed.”
  • the master node 2 determines which actions to actually implement from among the actions listed in the action plan. For example, an action to be actually executed is selected from the action list. In the above-mentioned example of "weather change”, for example, the actions “operate the wipers” and “turn on the auto light function of the vehicle” are selected as the actions to be executed.
  • the master node 2 selects a means (hereinafter also referred to as "corresponding means") for realizing the action determined in step Pz3.
  • a means hereinafter also referred to as “corresponding means” for realizing the action determined in step Pz3.
  • the wiper unit for example, in response to the actions “operate the wipers” and “turn on the auto light function of the vehicle", the wiper unit (not shown), headlight unit (not shown) and A tail light unit (not shown) is selected.
  • the operation process Oz includes processes Oz1 and Oz2 executed by the master node 2 and processes Oz3 to Oz5 executed by the slave node 7.
  • the master node 2 determines the operation target and its operation amount for realizing the action and response determined in the judgment step Pz.
  • the operation target broadly includes objects that are operated to realize an action or response, and includes, for example, a lighting device and an actuator.
  • Lighting devices include various LEDs and light bulbs used in headlights, indicators, turn lamps, and the like.
  • the actuator includes body-related devices such as wiper and mirror drive motors, and power-related devices used for engines, brakes, and the like.
  • the master node 2 (1) identifies the port P to which the operation target is connected (hereinafter referred to as "operation port P") based on the connection data, and (2) identifies the output content of the operation port P. (3) executes processing for transmitting an operation command signal containing the instruction code to the slave node provided with the operation port P;
  • the master node 2 sends an instruction code to the wiper unit (not shown) that commands the output content of the operation port P to which the wiper is connected, and when the headlight is connected.
  • a command code indicating the output content of the operating port P connected to the tail light is transmitted to the headlight unit (not shown), and a command code indicating the output content of the operating port P connected to the tail light is transmitted to the tail light unit (not shown).
  • Each slave node 7 receives an operation command signal from the master node 2, and outputs an operation signal based on the instruction code from the operation port P based on the instruction code.
  • each slave node 7 generates a signal to be output from the operation port P based on the instruction code through protocol conversion of the instruction code and/or reference to a designated register (step Oz3). Then, an operation signal is output to the operation device from the operation port P specified by the instruction code (step Oz4).
  • the wiper unit drives the wiper
  • the headlight unit lights the headlight
  • the taillight unit lights the taillight.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of the master node 2
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of the slave node 7.
  • FIG. 4 shows a configuration example of the combination switch unit 4 and the right side mirror unit 5 (hereinafter referred to as "right side mirror unit 5") among the slave units illustrated in FIG. 1.
  • the combination switch unit 4 and the right side mirror unit 5 are each provided with a common slave node 7.
  • Each slave node 7 is provided with 12 ports P for connecting in-vehicle devices.
  • the slave node 7 is realized by, for example, an IC (Integrated Circuit).
  • a wiper switch 41 that accepts a wiper operation is connected to ports P1 to P4
  • a light switch 42 that accepts a light operation is connected to ports P5 to P9
  • a turn lamp is connected to ports P10 and P11.
  • a turn switch 43 that accepts operations is connected.
  • P12 is a reserve port P.
  • the wiper switch 41, the light switch 42, and the turn switch 43 are examples of in-vehicle devices that include sensors.
  • a turn lamp LED 51 (hereinafter referred to as “turn LED 51") is connected to ports P1 and P2, an indicator LED 52 is connected to ports P3 to P6, and an indicator LED 52 is connected to ports P7 to P12.
  • a motor 53 for storing the mirror is connected to.
  • the turn LED 51, the LED 52, and the motor 53 are an example of an in-vehicle device including a sensor and an operation target.
  • the turn LED 51, the LED 52, and the motor 53 have the function of receiving sensor output and outputting a detection signal to the master node, and outputting an operation signal based on the command code received from the master node from the port P based on the command code.
  • This is an example of a slave node having a function.
  • Each slave node 7 includes a communication module 71, a register 72, a selector 73, and a driver group 74.
  • the communication module 71 is connected to a later-described communication module 21 of the master node 2 via the communication network B, and is configured to be able to perform bidirectional communication with the communication module 21 in accordance with CXPI.
  • the communication module 71 includes, for example, an input/output circuit connected to the communication network B, and an encoder, a decoder, etc. connected to the input/output circuit. Note that as for the specific circuit configuration of the communication module 71, a previously known configuration can be applied, so detailed explanation thereof will be omitted here.
  • the driver group 74 includes a plurality of driver units 740 connected to each port P on a one-to-one basis. For example, if the slave node 7 is provided with 12 ports P, the driver group 74 is provided with 12 driver units 740.
  • the driver unit 740 is an IO circuit that can be used as an input port or an output port depending on external settings.
  • a conventionally known general purpose input/output circuit GPIO: General Purpose Input/Output
  • FIG. 7 shows a configuration example of the driver unit 740.
  • the driver unit 740 illustrated in FIG. 7 includes an output circuit 743 connected to port P, and a driver circuit 741 that drives the output circuit 743 based on output setting data of an output register 742.
  • the output setting data of the output register 742 can be rewritten by a setting signal input from the OUT terminal.
  • the driver unit 740 includes an input circuit 745 that receives input to port P, and a receiver circuit 746 that converts the input received by the input circuit 745 into a detection signal.
  • Receiver circuit 746 includes an AD converter 747 and a comparator 748.
  • AD converter 747 performs analog-to-digital conversion on the input of port P and outputs it from the AI terminal.
  • comparator 748 outputs the input of port P as a digital signal from the DI terminal.
  • the driver unit 740 is capable of changing the settings of each component based on a configuration signal based on an instruction code.
  • the filter constant of the digital filter of the receiver circuit 746 can be changed based on the configuration signal.
  • the selector 73 determines which terminal to enable among the terminals (OUT terminal, AI terminal, DI terminal) of each driver unit 740 based on the attribute data of each port P set in the slave configuration area 77, which will be described later. It has the function to select the terminals (OUT terminal, AI terminal, DI terminal) of each driver unit 740 based on the attribute data of each port P set in the slave configuration area 77, which will be described later. It has the function to select the
  • an analog input signal is input from port P.
  • the analog input signal is converted into a digital signal by the input circuit 745 and the AD converter 747, output from the AI terminal, and written into the detection signal area of the register 72 via the selector 73.
  • the column labeled "detection signal” corresponds to the detection signal area.
  • the detection signal area may or may not be included in the slave configuration area 77.
  • a digital input signal is input from port P.
  • the digital input signal is output from the DI terminal via the input circuit 745 and the comparator 748, and is written into the detection signal area of the register 72 via the selector 73.
  • the driver circuit 741 drives the output circuit 743 to output from port P an operation signal (either a digital signal, an analog signal, or a PWM signal) based on the output setting data of the output register 742.
  • the output setting data is generated, for example, based on the instruction code received from the master node 2, using a logic circuit (not shown) in the selector 73, or using the value of the register 72.
  • the output setting based on the instruction code is made to the output register 742 of the driver circuit 741 connected to port P based on the instruction code.
  • the output circuit 743 outputs an operation signal based on the instruction code via port P.
  • the instruction code is, for example, a code that includes identification data of the port P to which the operation target is connected, and output settings of each port P linked to the identification data.
  • the register 72 is provided with a slave configuration area 77 in which configuration data set for each slave node 7 (hereinafter referred to as "slave configuration data") is stored.
  • the slave configuration data includes, for example, (1) attribute data for each port P, (2) filter constants for a port P whose attribute is input (hereinafter simply referred to as "input port P"), and (3) information for input port P. It includes WakeUp setting data based on an input signal, and (4) output setting data of a port P whose attribute is output (hereinafter simply referred to as "output port P").
  • the initial setting information of slave configuration data is referred to as "initial configuration data.”
  • the initial configuration data may be transmitted from the master node 2 at a predetermined timing (for example, when the power is turned on), or may be set in each slave node 7 in advance.
  • detection signals based on inputs from each input port P are stored in the slave configuration area 77.
  • the detection signal may be stored in a storage area other than the slave configuration area 77.
  • FIG. 5 shows an example of the slave configuration area 77 of the slave node 7 connected to the combination switch unit 4.
  • FIG. 6 shows an example of the slave configuration area 77 of the slave node 7 of the right side mirror unit 5.
  • the slave config area 77 in FIG. 5 may be referred to as a combination config area 771
  • the slave config area 77 in FIG. 6 may be referred to as a side config area 772.
  • DI indicates that port P is a digital input.
  • DO indicates that port P is a digital output
  • AI indicates that port P is an analog input
  • AO indicates that port P is an analog output (not shown)
  • PWM indicates that port P is a PWM output.
  • ports P1 to P11 are digital inputs. Further, the filter constants of ports P1 to P11 are Qs1 to Qs11, respectively.
  • the value of the digital filter of the driver unit 740 connected to the port P1 is set to Qs1 by the configuration signal. The same applies to ports P2 to P11.
  • the selector 73 of the combination switch unit 4 enables the DI terminal of the driver unit 740 connected to each port P1 to P11. As a result, the digital input signals from the ports P1 to P11 are written into the detection signal area of the register 72 via the selector 73, as described above.
  • the master node 2 illustrated in FIG. 3 includes a communication module 21, a recognition module 22, a judgment module 23, an operation module 24, and a memory 25.
  • the master node 2 is configured by, for example, one or more electronic control units (ECUs).
  • the electronic control unit may be configured using a single IC (Integrated Circuit) or may be configured using a plurality of ICs. Additionally, an IC may include a single core or die, or multiple cooperating cores or dies.
  • the communication module 21 has a function of receiving a reception signal from each slave node 7 and transmitting a transmission signal to each slave node 7 via the communication network B.
  • the memory 25 includes a master configuration area 27 in which configuration data (hereinafter referred to as "master configuration data") corresponding to each slave node 7 is stored.
  • master configuration data configuration data
  • the master configuration data includes initial configuration data set in each slave node 7 and connection data.
  • the master node 2 holds the initial configuration data set in each slave node 7.
  • connection data is data indicating the connection relationship between each port P of the slave node 7 and the device port of the in-vehicle device.
  • connection data is data indicating which function of the device port of the in-vehicle device is connected to each port P of the slave node 7.
  • FIG. 8 shows master configuration data for the combination switch unit 4 (upper row in FIG. 8: also referred to as “first master configuration data") and master configuration data for the side mirror unit 5 (lower row in FIG. 8). (also referred to as “second master configuration data”) is shown below.
  • the first master configuration data includes (1) connection data indicating the connection relationship between each port P1 to P12 of the combination switch unit 4 and each device port of the wiper switch 41, light switch 42, and turn switch 43; (2) initial configuration data of the combination switch unit 4.
  • the initial configuration data of the first master configuration data is labeled SC1
  • the initial configuration data of the second master configuration data is labeled SC2.
  • the port P1 of the combination switch unit 4 is connected to a device port that outputs the ON/OFF operation signal of the wiper switch 41, so the connection relationship is the connection of the first master configuration data. Saved as data.
  • ports P2 to P4 of the combination switch unit 4 are connected to a device port to which a speed setting signal of the wiper switch 41 is output, and port P5 is connected to a device port to which a light OFF setting signal of the light switch 42 is output. Since the ports are connected, each connection relationship is saved as connection data of the first master configuration data. The same applies to the other ports P5 to P12 and each port P1 to P12 of the right side mirror unit 5.
  • the memory 25 may be an internal memory built into an IC constituting the ECU, or may be an external memory externally attached to the IC. Furthermore, the memory may store, for example, a program for operating the CPU installed in the IC, or may store information such as processing results by the CPU.
  • the recognition module 22 executes the recognition processing of steps Iz4 and Iz5 of the above-mentioned recognition steps Iz. Specifically, the recognition module 22 performs recognition processing to recognize the detection information acquired by the sensor as recognition information based on the connection data stored in the memory and the change over time of the detection signal received from the slave node. Execute.
  • the recognition module 22 includes a decoding module 221 that performs decoding processing of the detection signal received from the slave node 7, and an informationization module 222 that performs the informationization processing of the above-mentioned step Iz5.
  • the determination module 23 executes the determination process of the aforementioned determination step Pz (Pz1 to Pz4). Specifically, the determination module 23 executes a determination process to determine the behavior of the vehicle CA based on the cognitive information recognized in the cognitive process executed by the recognition module 22.
  • the judgment module 23 includes a purpose determining module 231 that executes the aforementioned process Pz1, an action planning module 232 that executes the aforementioned process Pz2, an action determining module 233 that executes the aforementioned process Pz3, and an aforementioned process Pz4.
  • a correspondence determination module 234 is provided.
  • the operation module 24 executes processes Oz1 and Oz2 of the operation process Oz. Specifically, it identifies the operating device that corresponds to the vehicle behavior determined in the judgment process, generates an operating command signal that instructs the operation of the identified operating device, and sends it to the slave node to which the operating device is connected. Execute the operation process to be performed.
  • the operation module 24 includes an operation determination module 241 that executes the above-mentioned process Oz1, and an instruction generation module 242 that executes the above-mentioned process Oz2.
  • FIG. 9 is a flowchart showing an example of the operation of the vehicle control system.
  • Step S1 In the vehicle control system 1, when the power is turned on, an initial configuration process in step S1 is executed.
  • initial configuration data is transmitted from the master node 2 to each slave node 7.
  • Each slave node 7 stores the initial configuration data received from the master node 2 in the slave configuration area 77. After storing the initial configuration data in the slave configuration area 77, each slave node 7 receives a request from the master node 2 and returns the detection data in the initial state stored in the detection signal area.
  • the master node 2 transmits initial configuration data SC1 (see FIG. 8) to the combination switch unit 4.
  • the combination switch unit 4 stores the initial configuration data SC1 received from the master node 2 in the combination configuration area 771 (see the upper part of FIG. 5).
  • the combination switch unit 4 receives a request from the master node 2 and sends the detection data in the initial state stored in the detection signal area to the master node 2. Reply.
  • the master node 2 stores the detection data received from the combination switch unit 4 in the memory 25 (see the "S1 (reception)" column in the upper part of FIG. 10).
  • the master node 2 transmits initial configuration data SC2 (see FIG. 8) to the right side mirror unit 5.
  • the slave node 7 of the right side mirror unit 5 stores the initial configuration data SC2 received from the master node 2 in the side configuration area 772 (see the upper part of FIG. 6).
  • the right side mirror unit 5 upon receiving a request from the master node 2, the right side mirror unit 5 sends the detection data in the initial state stored in the detection signal area to the master node 2. is sent back as a detection signal.
  • the master node 2 stores the detection data received from the right side mirror unit 5 in the memory 25 (see the "S1 (reception)" column in the lower part of FIG. 10).
  • step S1 Note that if the initial configuration data is stored in advance in each slave node 7, the process proceeds to the next step without doing anything in step S1.
  • an ON setting signal is input from the digital output port DOR of the turn switch 43 to the port P10 of the driver group 74.
  • a digital signal that changes from "0" to "1” is input to the port P10.
  • This change in digital signal is written into the detection signal area of the combination config area 771 via the driver group 74 and selector 73.
  • Digital output port DOR is an example of a device port.
  • Step S3 The slave node 7 transmits an event notification to the master node 2 when a change in the detection signal area is detected.
  • the event notification the details of changes in the detection signal area are notified.
  • the combination switch unit 4 changes the value of the detection signal area to the master node 2. to notify. Specifically, for example, the combination switch unit 4 transmits the detection data D4 of the entire detection signal area in which the change in the port P10 is reflected to the master node 2 as a detection signal. In this way, the detection data D4 of the entire detection signal area may be transmitted to the master node 2, or only the detection data of the port P whose value has changed may be transmitted to the master node 2.
  • Steps S4, S5 In the next step S4, the master node 2 executes processing (also referred to as "event processing") according to the content of the event notification.
  • event processing also referred to as "event processing”
  • the aforementioned recognition process, judgment process, and operation process are executed.
  • the master node 2 executes information processing based on the difference data between the detection data received in step S1 and the detection data D4 received this time. Specifically, the master node 2 recognizes that the turn switch 43 has been operated to the right turn side based on the change in the port P10 of the combination switch unit 4 and the connection data.
  • the master node 2 determines whether the action of "turning on the right turn lamp of the vehicle CA (including the right turn lamp of the right side mirror unit 5)" is the action of the vehicle CA. Determined as the action to be executed.
  • the master node 2 determines that the slave node 7 to which the right turn lamp is connected is to be operated, and that the operation content is to blink the right turn lamp. Then, the master node 2 generates an instruction code that instructs the right turn lamp to blink, and transmits the instruction signal containing the instruction code C5 to the slave node 7 (right side mirror unit 5) to which the right turn lamp is connected. ) (step S5).
  • the instruction code C5 here is, for example, a code indicating that port P2 is turned on (blinking).
  • Steps S6, S7 The slave node 7 of the right side mirror unit 5 receives the command signal (step S6), and outputs an operation signal based on the command code from the port based on the command code C5. Specifically, the slave node 7 of the right side mirror unit 5 outputs a digital operation signal instructing the ON control from the port P2 based on the instruction code C5 (step S7).
  • step S8 the master node 2 requests an acknowledgment from the slave node 7 that sent the command signal to confirm whether the output setting based on the command code C5 has been made. Then, in the next step S9, the slave node 7 that has received the acknowledge request returns an acknowledge to the master node 2 indicating the status of the output setting based on the instruction code.
  • acknowledgments are exchanged between the master node 2 and the slave node 7 of the right side mirror unit 5.
  • the master node 2 is configured to include the memory 25 that stores connection data indicating the connection relationship between each port of the slave node 7 and the device port of the in-vehicle device, Function distribution was performed to centralize and integrate the control of in-vehicle devices related to master node 2. Specifically, (1) the slave node 7 receives the output from the sensor and transmits it as a detection signal to the master node 2; (2) the master node 2 performs a recognition process based on the detection signal and determines the behavior of the vehicle. (3) The slave node 7 outputs an output signal based on the instruction code from a port based on the instruction code.
  • slave node 7 since the functions assigned to the slave node 7 are very simple, a common and highly versatile slave node 7 can be used regardless of the sensor connected to the slave node 7 or the operation target. Can be done. This makes it possible to significantly reduce development man-hours and costs even when the functionality of vehicle CA applications evolves or changes, or when sensors and operation targets differ for each vehicle model. be able to.
  • the vehicle control system disclosed herein is useful because it can flexibly and quickly respond to evolution and changes in vehicle functionality.

Abstract

マスターノード（２）と複数のスレーブノード（７）とが通信ネットワークを介して接続された車両制御システム（１）に関する。マスターノード（２）は、スレーブノード（７）の各ポートと車載デバイスのデバイスポートとの接続関係を示す接続データが格納されたメモリ（２５）を備える。スレーブノード（７）は、センサからの出力を検知信号としてマスターノード（２）に送信する。マスターノード（２）では、検知信号に基づく認知工程、車両の行動を決定する判断工程、命令コードを生成する操作工程を実行する。スレーブノード（７）では、命令コードに基づくポートから命令コードに基づく出力信号を出力する。

Description

車両制御システム
　ここに開示された技術は、車両制御システムに関する技術分野に属する。
　特許文献１には、車載ネットワークを介してＥＣＵ同士が接続され、それぞれのＥＣＵにセンサやアクチュエータ等の機器が接続されている車載ネットワークの構成例が示されている（特許文献１の図１参照）。
特開２０１７－２１２７２５号公報
　ところで、近年、アプリケーション技術の進化に伴い、特に、車両の振る舞いについての機能進化及び機能変化が加速している。
　従来の車両開発では、車両の機能進化及び機能変化に対して、それぞれの機能を実現する車載デバイスごとに個別に作り込みをし、完成後に後付けで車両に搭載する手法がとられてきた。例えば、ドアの開閉動作に関する追加機能を設ける場合、その新機能に関連する車載デバイスユニット（例えば、センサ、アクチュエータ及びそれらを制御するＥＣＵ）について単体で作り込みをしてから、車両に搭載したり、既存車載デバイスとの交換をしたりしていた。従来構成のように、機能毎に区分けすることにより、進化した機能だけをアドオン的に車両に採用しやすく、開発を機能毎に委託しやすいメリットがある。車両の機能進化が緩やかな場合、この従来構成は大変効率が良い。
　しかしながら、車両の振る舞いの進化や、車両末端の機能進化が生じるスピードが速くなると、それに対応するための開発量が、どうしても増えてしまう。すなわち、従来の開発スタイルでは、急速な車両の機能進化及び機能変化にフレキシブルかつ迅速な対応ができないという課題がある。
　例えば、車両の振る舞いが少しだけ進化する場合であっても、センサ・アクチュエータ・ＥＣＵのすべてを刷新する必要がある。また、センサ・アクチュエータの機能進化、機能変化が有った場合、ＥＣＵも含めたすべてを刷新する必要がある。さらに、アクチュエータのサプライヤが変更された場合に、ＥＣＵ内部の制御ソフトウェアも含めて、全てを刷新する必要がある。
　ここに開示された技術は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、車両の機能進化及び機能変化に対してフレキシブルかつ迅速に対応ができる車両制御システムを提供することにある。
　前記課題を解決するために、ここに開示された技術では、マスターノードと複数のスレーブノードとがネットワーク回線で接続された車両制御システムを対象として、前記複数のスレーブノードには、それぞれ、１または複数の車載デバイスが接続される複数のポートが設けられ、前記車載デバイスは、それぞれ、センサと操作対象の少なくとも一方を含み、前記マスターノードは、前記スレーブノードの前記各ポートと前記車載デバイスのデバイスポートとの接続関係を示す接続データが格納されたメモリを備え、１または複数の前記スレーブノードが、前記ポートを介して１または複数の前記センサの出力を受け、検知信号として前記マスターノードに送信し、前記マスターノードが、前記メモリに格納された前記接続データ及び前記検知信号の経時変化に基づいて、１または複数の前記センサで取得された情報を認知する認知処理と、前記認知処理で認知された情報に基づいて、車両の行動を決定する判断処理と、前記判断処理で決定された車両の行動における１または複数の前記操作対象が接続された１または複数の前記ポートを前記接続データに基づいて特定し、当該特定された１または複数のポートの出力を命令する命令コードを当該ポートが設けられた１または複数の前記スレーブノードに送信する操作処理とを実行し、前記命令コードを受信した１または複数の前記スレーブノードが、前記命令コードに基づくポートから前記命令コードに基づく出力信号を出力する、という構成とした。
　本態様では、センサで取得された情報を認知する認知処理、車両の行動を決定する判断処理、決定された行動に基づく操作対象を特定して命令コードを送信する操作処理について、マスターノードに集約する構成にしている。言い換えると、それぞれのスレーブノードでは、上記の認知処理、判断処理及び操作処理を実行せずに、センサの出力を検知信号としてネットワーク回線を介してマスターノードに送信し、及び／または、操作対象の操作において命令コードに基づくポートから命令コードに基づく出力信号を出力するようにしている。
　これにより、車両のアプリケーションの機能変更について、スレーブノードの構成を変更することなく、すなわち、スレーブノードに影響を与えることなく実現できるようになる。言い換えると、アプリケーションの機能進化をマスターノードで吸収することができるようになる。これにより、車両のアプリケーションの機能進化及び機能変化に対してフレキシブルかつ迅速に対応ができる。
　さらに、スレーブノードに割り当てる機能を車両の機能に依存しない非常にシンプルなものにしているので、スレーブノードに接続されるセンサや操作対象によらずに、共通化された汎用性の高いスレーブノードを用いることができる。これにより、車両のアプリケーションの機能進化や機能変化をさせたり、車両に搭載するセンサや操作対象の種類や数を車種やグレードごとに異ならせるような場合においても、開発工数を大幅に削減することができるとともに、部品の共通化によりコストを大幅に削減することができる。
　上記態様において、前記センサの出力を受ける前記スレーブノードは、当該センサの出力に変化があったことをトリガとして前記検知信号を前記マスターノードに送信するイベント処理を実行する、としてもよい。
　このように、イベントトリガ方式を採用することにより、センサでの検知内容に対して迅速かつ的確に動作反映ができる。
　上記態様において、前記イベント処理において、前記スレーブノードは、前記センサの出力に変化があった前記ポート及び前記センサの出力に変化がなかった前記ポートの両方についての前記検知信号をまとめて前記マスターノードに送信する、としてもよい。
　上記態様において、前記センサの出力を受ける前記スレーブノードと前記命令コードを受信する前記スレーブノードとは、互いに異なる通信線を経由して前記マスターノードに接続されていてもよいし、前記センサの出力を受ける前記スレーブノードと前記命令コードを受信する前記スレーブノードとが同じスレーブノードであるとしてもよい。
　以上説明したように、ここに開示された技術によると、アプリケーションの機能進化をマスターノードで吸収することができるので、車両のアプリケーションの機能進化及び機能変化に対してフレキシブルかつ迅速に対応ができる。
車両制御システムの構成例を示すブロック図 マスターノードとスレーブノードの機能分配の一例を示す概念図 マスターノードの構成例を示すブロック図 スレーブノードの構成例を示すブロック図 スレーブコンフィグ領域の一例を示す図 スレーブコンフィグ領域の他の例を示す図 ドライバユニットの構成例を示す回路ブロック図 マスターコンフィグ領域の一例を示す図 車両制御システムの動作の一例を示すフローチャート 図９の動作で送受信されるコンフィグデータの一例を示す図
　以下、例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図中同一または相当部分には同一の符号を付すものとし、繰り返しの説明を省略する場合がある。また、以下の実施形態では、本開示の内容に関連性の高い構成を中心に説明する。
　なお、以下の実施形態は、例示的なものであり、記載の有無や例示した数値等によって本開示の内容を限定する意図はまったくない。
　また、本開示において、「システム」、「ユニット」、「モジュール」、「ノード」という用語が使用されているかどうかに関係なく、システム／ユニット／モジュール／ノードの一部または全部は、特定用途向け集積回路（ASIC：Application specific integrated circuit）またはプログラマブルロジックアレイ（PLA : Programmable logic array）などの専用回路で実現され得る。同様に、システム／ユニット／モジュール／ノードは、コンピュータで読み取り可能な命令（例えば、プログラム）を実行して、所定の処理ステップを実行することにより特定の機能を実行させるプロセッサ回路で実現され得る。
　＜車両制御システム＞
　図１は、実施形態の車両制御システムの構成の一例を示す。
　図１に示すように、車両制御システム１は、車両ＣＡに搭載されており、マスターノード２と複数のスレーブユニットとが車載の通信ネットワークを介して接続された構成となっている。
　図１の例では、複数のスレーブユニットとして、コンビスイッチユニット４、左右のサイドミラーユニット５、ステアリングスイッチユニット６、クラスタースイッチユニット３１、オーバーヘッドコンソールユニット３２、左右のシートヒーターユニット３３、及び、左右のドアラッチユニット３４を例示している。各スレーブユニットには、それぞれに共通の構成を有するスレーブノード７（図４参照）が搭載されている。なお、説明の便宜上、サイドミラーユニット５、ドアラッチユニット３４、シートヒーターユニット３３は、それぞれ左右で共通の符号を付して説明する。
　具体的に、マスターノード２と、複数のスレーブユニット（この例では、コンビスイッチユニット４、ステアリングスイッチユニット６、クラスタースイッチユニット３１、右のサイドミラーユニット５、右のシートヒーターユニット３３、右のドアラッチユニット３４）とが、通信ネットワークＢ１でバス接続されている。また、マスターノード２と、他の複数のスレーブユニット（この例では、オーバーヘッドコンソールユニット３２、左のサイドミラーユニット５、左のシートヒーターユニット３３及び左のドアラッチユニット３４）とが、通信ネットワークＢ２でバス接続されている。
　通信ネットワークＢ１，Ｂ２は、例えば、ＣＸＰＩ（Clock Extension Peripheral Interface）に準拠した通信回線である。なお、通信方式は、ＣＸＰＩに限定されず、他の通信方式（有線方式、無線方式を問わない）を用いてもよい。また、通信ネットワークに使用される通信ネットワークの本数は、特に限定されない。また、通信ネットワークＢの途中に通信中継用のＨＵＢ（図示省略）やＥＣＵ（図示省略）などを設けてもよい。
　－マスターノードとスレーブノードの機能分配－
　本開示では、車両ＣＡの振る舞いに関する車載デバイスの制御をマスターノード２に集約・統合させる機能分配をおこなっている点、及び、その集約・統合をより踏み込んだ形でおこなっている点に特徴がある。
　図２は、車両ＣＡの行動に対するマスターノード２とスレーブノード７の機能分配の一例を示す概念図である。図２では、車両ＣＡの動作工程を、認知工程Ｉｚ、判断工程Ｐｚ、操作工程Ｏｚに分け、それぞれの工程を細分化している。そして、マスターノード２に分配された機能２０を破線で囲み、スレーブノード７に分配された機能３０を実線で囲んでいる。
　以下の説明では、マスターノード２及びスレーブノード７において、認知工程Ｉｚ、判断工程Ｐｚおよび操作工程Ｏｚの各工程で実行される処理について、晴天から雨天への天気の変化（以下、単に「天気の変化」という）が起こった場合の例を交えて説明する。
　　〔認知工程〕
　認知工程Ｉｚでは、車載デバイスに搭載されたセンサの出力信号に基づいて、センサで取得された情報を認知する。本開示において「センサ」との用語は、温度・電圧・電流等の各種の物理量の測定・検知をするセンサに加えて、各種の操作を受け付けるスイッチ、車内外を撮像するカメラ、車外の物標等を認識するレーダを含み、機械電気変換信号を出力するものを広く含む概念で用いる。センサは、車両の挙動情報、乗員の操作情報、アクチュエータを流れる電流や印加される電圧の情報、車両の故障状態情報、乗員の状態情報及び／または外部環境情報等（以下、総称して「検知情報」という）を取得する。
　認知工程Ｉｚは、スレーブノード７で実行される工程Ｉｚ２，Ｉｚ３及びマスターノード２で実行される工程Ｉｚ４，Ｉｚ５を含む。なお、この例では、車載デバイスがスレーブノード７内に実装されている例について説明するが、車載デバイスは、スレーブノード７の外部に設けられてもよい。
　まず、工程Ｉｚ１において、車載デバイスに搭載されたセンサで何らかの検知情報が検知される。具体例として、前述の「天気の変化」があった場合、センサとしての雨滴センサ及び受光センサ（図示省略）で検知情報（例えば、雨滴の付着、受光量の変化）が検知される。
　スレーブノード７では、後述するポートＰを介してセンサの出力を受ける（工程Ｉｚ２）。ここでの出力には、例えば、センサの検知信号、センサで検出される電流・電圧・温度等の物理量、アクチュエータの機械電気変換信号等が含まれる。
　次の工程Ｉｚ３において、スレーブノード７は、センサ出力のシグナル化及びデータ化の処理を行い、検知信号としてマスターノード２に送信する。ここでいうシグナル化処理は、例えば、センサから出力された情報を、有意な情報と無意な情報とに分けて、有意な情報のみを取り出すことを意味する。例えば、シグナル化処理としてチャタフィルタが例示される。データ化の処理は、例えば、離散化された情報を、連続処理に適した情報に加工する処理である。より具体的には、例えば、後段の情報化処理やアプリ処理においてＰＩＤ制御等の連続処理を行う場合に、離散データに移動平均処理を行うことで、連続信号の様態に変換する。シグナル化及びデータ化では、例えば、レインセンサーの電圧等の情報（物理量など）が得られるのみである。
　言い換えると、スレーブノード７では、工程Ｉｚ２，Ｉｚ３において、入力情報の具体的内容についての認知及び判断は行わずに、センサからの入力を所定の信号形式に変換し、検知信号としてマスターノード２に送信する。
　マスターノード２では、スレーブノード７から検知信号を受信し（工程Ｉｚ４）、その検知信号の経時変化と後述する接続データとに基づいて、センサからスレーブノード７に入力された検知情報の具体的な内容を認知する（工程Ｉｚ５）。前述の「天気の変化」の例では、情報化処理により、例えば、フロントガラスを透過する光度が所定値未満になって車外が暗くなっており、かつ、雨が降ってきたという認知情報が得られる。すなわち、情報化処理では、レインセンサーの電圧値が検知データとしてマスターノード２に送信され、反射率、若しくは雨滴量という意味のある情報に変換される。以下の説明では、認知工程で認知された情報を「認知情報」と呼ぶ。
　　〔判断工程〕
　判断工程Ｐｚでは、認知工程において認知された認知情報に基づいて車両ＣＡの行動や対応を決定する。判断工程Ｐｚの構成要素である工程Ｐｚ１～Ｐｚ４は、マスターノード２で実行される。
　具体的に、工程Ｐｚ１において、マスターノード２では、認知工程Ｉｚで認知された認知情報に基づいて、車両ＣＡの行動の目的を決定する。前述の「天気の変化」の例では、例えば「車外環境が暗くなりかつ雨が降ってきた場合に対応したふるまいをする」という目的が決定される。
　次の工程Ｐｚ２において、マスターノード２では、工程Ｐｚ１で決定された目的を達成するための行動計画を設定する。このとき、代替手段を含めた行動計画が列挙され、例えば、行動計画をリスト化した行動リストが生成される。例えば、上記の「車外環境が暗くかつ降雨時のふるまい」に対応した行動計画の中には、「ワイパーを作動する」、「車両ＣＡのオートライト機能をオンにする」、「車両ＣＡの上限速度を制限する」といった行動計画が含まれる。
　次の工程Ｐｚ３において、マスターノード２では、行動計画で列挙された行動の中で、実際に実行に移す行動を決定する。例えば、行動リストの中から実際に実行させる行動を選択する。前述の「天気の変化」の例では、例えば、「ワイパーを作動する」及び「車両のオートライト機能をオンにする」という行動が、実行対象の行動として選択される。
　次の工程Ｐｚ４において、マスターノード２では、工程Ｐｚ３で決定された行動を実現するための手段（以下、「対応手段」ともいう）を選択する。「天気の変化」の例では、例えば、「ワイパーを作動する」及び「車両のオートライト機能をオンにする」という行動に対して、ワイパーユニット（図示省略）、ヘッドライトユニット（図示省略）及びテールライトユニット（図示省略）が選択される。
　　〔操作工程〕
　操作工程Ｏｚは、マスターノード２で実行される工程Ｏｚ１，Ｏｚ２及びスレーブノード７で実行される工程Ｏｚ３～Ｏｚ５を含む。
　工程Ｏｚ１において、マスターノード２は、判断工程Ｐｚで決定された行動や対応を実現するための操作対象及びその操作量を決定する。ここで、操作対象は、行動や対応を実現するために操作する対象物を広く含むものとし、例えば、照明デバイスとアクチュエータを含む。照明デバイスは、前照灯、インジケータ、ターンランプ等に用いられる各種ＬＥＤや電球等を含む。アクチュエータは、ワイパー、ミラー駆動用のモータといったボディ系デバイスと、エンジン、ブレーキ等に用いられる動力系デバイスとを含む。
　前述の「天気の変化」の例では、例えば、ワイパーユニットの操作内容として、フロントガラス用のワイパーをオンすること及びそのワイパーの操作スピードや操作間隔が決定される。また、例えば、ヘッドライトユニット及びテールライトユニットの操作内容として、ヘッドライト及びテールライトを点灯させること及びその照度が決定される。
　次の工程Ｏｚ２において、マスターノード２は、（１）操作対象が接続されたポートＰ（以下、「操作ポートＰ」という）を接続データに基づいて特定し、（２）操作ポートＰの出力内容を命令する命令コードを生成し、（３）その命令コードが含まれた操作命令信号を操作ポートＰが設けられたスレーブノードに送信する処理を実行する。前述の「天気の変化」の例では、例えば、マスターノード２は、ワイパーが接続された操作ポートＰの出力内容を命令する命令コードをワイパーユニット（図示省略）に送信し、ヘッドライトが接続された操作ポートＰの出力内容を示す命令コードをヘッドライトユニット（図示省略）に送信し、テールライトが接続された操作ポートＰの出力内容を示す命令コードをテールライトユニット（図示省略）に送信する。
　各スレーブノード７では、マスターノード２から操作命令信号を受信し、命令コードに基づく操作ポートＰから命令コードに基づく操作信号を出力する。
　具体的には、各スレーブノード７は、命令コードのプロトコル変換及び／または指定されたレジスタの参照等を経て、命令コードに基づいて操作ポートＰから出力する信号を生成する（工程Ｏｚ３）。そして、命令コードで指定された操作ポートＰから操作デバイスに対して操作信号を出力する（工程Ｏｚ４）。これにより、（１）ワイパーユニットではワイパーが駆動され、（２）ヘッドライトユニットではヘッドライトが点灯され、（３）テールライトユニットではテールライトが点灯される。
　図３は、マスターノード２の構成の一例を示すブロック図であり、図４は、スレーブノード７の構成の一例を示すブロック図である。
　－スレーブユニット－
　図４では、図１に例示したスレーブユニットのうち、コンビスイッチユニット４及び右のサイドミラーユニット５（以下、「右サイドミラーユニット５」という）の構成例を示す。
　図４に示すように、コンビスイッチユニット４及び右サイドミラーユニット５には、それぞれ、共通のスレーブノード７が設けられている。各スレーブノード７には、車載デバイスを接続するためのポートＰが１２個ずつ設けられている。スレーブノード７は、例えば、ＩＣ(Integrated Circuit) で実現される。
　この例において、コンビスイッチユニット４では、ポートＰ１～Ｐ４にワイパ操作を受け付けるワイパスイッチ４１が接続され、ポートＰ５～Ｐ９にライト操作を受け付けるライトスイッチ４２が接続され、ポートＰ１０，Ｐ１１にターンランプの操作を受け付けるターンスイッチ４３が接続される。Ｐ１２はリザーブ用のポートＰである。ワイパスイッチ４１、ライトスイッチ４２及びターンスイッチ４３は、センサを含む車載デバイスの一例である。
　同様に、右サイドミラーユニット５では、ポートＰ１，Ｐ２にターンランプ用のＬＥＤ５１（以下、「ターンＬＥＤ５１」という）が接続され、ポートＰ３～Ｐ６にインジケータ用のＬＥＤ５２が接続され、ポートＰ７～Ｐ１２にミラー格納用のモータ５３が接続される。ここで、ターンＬＥＤ５１、ＬＥＤ５２及びモータ５３は、センサ及び操作対象を含む車載デバイスの一例である。言い換えると、ターンＬＥＤ５１、ＬＥＤ５２及びモータ５３は、センサの出力を受けてマスターノードに検知信号を出力する機能と、マスターノードから受信した命令コードに基づく操作信号を命令コードに基づくポートＰから出力する機能を有するスレーブノードの一例である。
　　〔スレーブノード〕
　スレーブノード７は、それぞれ、通信モジュール７１と、レジスタ７２と、セレクタ７３と、ドライバ群７４とを備える。
　　〔通信モジュール〕
　通信モジュール７１は、通信ネットワークＢを介してマスターノード２の後述する通信モジュール２１と接続され、通信モジュール２１との間でＣＸＰＩに準拠した双方向通信ができるように構成されている。通信モジュール７１は、例えば、通信ネットワークＢに接続される入出力回路と、入出力回路に接続されたエンコーダ及びデコーダ等を備える。なお、通信モジュール７１の具体的な回路構成については、従前から知られている構成を適用できるので、ここではその詳細説明を省略する。
　　〔ドライバ群〕
　ドライバ群７４は、それぞれのポートＰに１対１接続された複数のドライバユニット７４０を備える。例えば、スレーブノード７に１２個のポートＰが設けられている場合、ドライバ群７４には、１２個のドライバユニット７４０が設けられる。
　ドライバユニット７４０は、外部設定により入力ポートとして使用したり、出力ポートとして使用したりできるＩＯ回路である。ドライバユニット７４０として、例えば、従来から知られている汎用入出力回路（GPIO : General Purpose Input/Output）を適用することができる。図７には、ドライバユニット７４０の構成例を示す。
　図７に例示するドライバユニット７４０は、ポートＰに接続された出力回路７４３と、出力レジスタ７４２の出力設定データに基づいて出力回路７４３を駆動するドライバ回路７４１とを備える。出力レジスタ７４２の出力設定データは、ＯＵＴ端子から入力された設定信号により書き換えが可能になっている。
　ドライバユニット７４０は、ポートＰへの入力を受ける入力回路７４５と、入力回路７４５に受けた入力を検知信号に変換するレシーバ回路７４６とを備える。レシーバ回路７４６は、ＡＤコンバータ７４７と比較器７４８とを備える。ＡＤコンバータ７４７は、ポートＰの属性がアナログ入力の場合に、ポートＰの入力をアナログ－デジタル変換してＡＩ端子から出力する。比較器７４８は、ポートＰの属性がデジタル入力の場合に、ポートＰの入力をデジタル信号としてＤＩ端子から出力する。
　ドライバユニット７４０は、命令コードに基づくコンフィグ信号に基づいて、各構成要素の設定が変更できるようになっている。例えば、コンフィグ信号に基づいてレシーバ回路７４６のデジタルフィルタのフィルタ定数が変更できるようになっている。
　　〔セレクタ〕
　セレクタ７３は、後述するスレーブコンフィグ領域７７に設定された各ポートＰの属性データに基づいて、それぞれのドライバユニット７４０の端子（ＯＵＴ端子、ＡＩ端子、ＤＩ端子）のうち、どの端子を有効にするのかを選択する機能を有する。
　ＡＩ端子が有効にされた場合、ポートＰからアナログ入力信号が入力される。この場合、アナログ入力信号は、入力回路７４５及びＡＤコンバータ７４７でデジタル信号に変換されてＡＩ端子から出力され、セレクタ７３を介してレジスタ７２の検知信号領域に書き込まれる。後述する図５及び図６では、検知信号と記載した列が検知信号領域に相当する。検知信号領域は、スレーブコンフィグ領域７７に含まれてもよいし、含まれてなくてもよい。
　ＤＩ端子が有効にされた場合、ポートＰからデジタル入力信号が入力される。この場合、デジタル入力信号は、入力回路７４５及び比較器７４８を介してＤＩ端子から出力され、セレクタ７３を介してレジスタ７２の検知信号領域に書き込まれる。
　ＯＵＴ端子が有効にされた場合、命令コードに基づく出力設定データが、ドライバ回路７４１の出力レジスタ７４２に反映される。ドライバ回路７４１は、出力回路７４３をドライブして、出力レジスタ７４２の出力設定データに基づく操作信号（デジタル信号、アナログ信号、または、ＰＷＭ信号のいずれか）をポートＰから出力させる。
　ここで、出力設定データは、例えば、マスターノード２から受信された命令コードに基づいて、セレクタ７３内の論理回路（図示省略）を用いたり、レジスタ７２の値を用いたりして生成される。言い換えると、命令コードに基づくポートＰに接続されたドライバ回路７４１の出力レジスタ７４２に、命令コードに基づく出力設定がされる。そして、その出力設定データに基づいて出力回路７４３は、ポートＰを介して命令コードに基づく操作信号を出力する。命令コードは、例えば、操作対象が接続されたポートＰの識別データと、その識別データに紐づけられた各ポートＰの出力設定とを含むコードである。
　なお、セレクタの具体的な回路構成については、従来から知られている構成を用いることができるので、ここではその詳細説明を省略する。
　　〔レジスタ〕
　レジスタ７２には、スレーブノード７毎に設定されたコンフィグデータ（以下、「スレーブコンフィグデータ」という）が格納されたスレーブコンフィグ領域７７が設けられる。
　スレーブコンフィグデータは、例えば、（１）各ポートＰの属性データ、（２）属性が入力であるポートＰ（以下、単に「入力ポートＰ」という）のフィルタ定数、（３）入力ポートＰへの入力信号に基づくＷａｋｅＵｐ設定データ、（４）属性が出力であるポートＰ（以下、単に「出力ポートＰ」という）の出力設定データ、を含む。
　本開示では、スレーブコンフィグデータの初期設定情報のことを「初期コンフィグデータ」と称する。初期コンフィグデータは、マスターノード２から所定のタイミング（例えば、電源投入時）で送信するようにしてもよいし、あらかじめ各スレーブノード７に設定されていてもよい。
　スレーブコンフィグ領域７７には、上記スレーブコンフィグデータに加えて、各入力ポートＰからの入力に基づく検知信号が格納される。なお、検知信号は、スレーブコンフィグ領域７７以外の記憶領域に格納されてもよい。
　図５には、コンビスイッチユニット４に接続されたスレーブノード７のスレーブコンフィグ領域７７の一例を示す。また、図６には、右サイドミラーユニット５のスレーブノード７のスレーブコンフィグ領域７７の一例を示す。以下の説明では、便宜上、図５のスレーブコンフィグ領域７７をコンビコンフィグ領域７７１と称し、図６のスレーブコンフィグ領域７７をサイドコンフィグ領域７７２と称して説明する場合がある。
　図５及び図６において、各ポートＰの属性データは、Ｉ／Ｏ属性の欄に記載されている。ＤＩはポートＰがデジタルインプットであることを示す。また、ＤＯはポートＰがデジタルアウトプット、ＡＩはポートＰがアナログインプット、ＡＯはポートＰがアナログアウトプット（図示省略）、ＰＷＭはポートＰがＰＷＭ出力であることを示す。
　例えば、図５に示すコンビコンフィグ領域７７１の初期コンフィグデータ（ｔ＝Ｔ１１）において、ポートＰ１～Ｐ１１は、デジタルインプットである。また、ポートＰ１～Ｐ１１のフィルタ定数は、それぞれ、Ｑｓ１～Ｑｓ１１である。
　そうすると、コンビスイッチユニット４では、コンフィグ信号により、ポートＰ１に接続されるドライバユニット７４０のデジタルフィルタの値がＱｓ１に設定される。ポートＰ２～Ｐ１１についても同様である。
　また、コンビスイッチユニット４のセレクタ７３は、それぞれのポートＰ１～Ｐ１１に接続されるドライバユニット７４０のＤＩ端子を有効にする。これにより、前述のとおり、ポートＰ１～Ｐ１１からデジタル入力信号が、セレクタ７３を介してレジスタ７２の検知信号領域に書き込まれる。
　　－マスターノード－
　図３に例示するマスターノード２は、通信モジュール２１と、認知モジュール２２と、判断モジュール２３と、操作モジュール２４と、メモリ２５とを備える。
　マスターノード２は、例えば、１つまたは複数の電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成される。電子制御ユニットは、単一のＩＣ（Integrated Circuit）を用いて構成されてもよいし、複数のＩＣを用いて構成されてもよい。また、ＩＣ内には、単一のコアまたはダイが設けられてもよいし、連携する複数のコアまたはダイが設けられてもよい。
　　〔通信モジュール〕
　通信モジュール２１は、通信ネットワークＢを介して各スレーブノード７からの受信信号を受信したり、各スレーブノード７に送信信号を送信したりする機能を有する。
　　〔メモリ〕
　メモリ２５は、それぞれのスレーブノード７に対応するコンフィグデータ（以下、「マスターコンフィグデータ」という）が格納されたマスターコンフィグ領域２７を備える。
　マスターコンフィグデータは、それぞれのスレーブノード７に設定される初期コンフィグデータと、接続データとを含む。言い換えると、マスターノード２は、それぞれのスレーブノード７に設定されている初期コンフィグデータを保有している。
　接続データは、スレーブノード７の各ポートＰと車載デバイスのデバイスポートとの接続関係を示すデータである。言い換えると、接続データは、スレーブノード７の各ポートＰに、車載デバイスのどういった機能のデバイスポートが接続されているかを示すデータである。
　図８には、マスターコンフィグデータのうち、コンビスイッチユニット４のマスターコンフィグデータ（図８上段：「第１のマスターコンフィグデータ」ともいう）、及び、サイドミラーユニット５のマスターコンフィグデータ（図８下段：「第２のマスターコンフィグデータ」ともいう）の一例を示す。
　第１のマスターコンフィグデータは、（１）コンビスイッチユニット４の各ポートＰ１～Ｐ１２と、ワイパスイッチ４１、ライトスイッチ４２及びターンスイッチ４３の各デバイスポートとの間の接続関係を示す接続データと、（２）コンビスイッチユニット４の初期コンフィグデータとを含む。図８では、第１のマスターコンフィグデータの初期コンフィグデータにＳＣ１の符号を付し、第２のマスターコンフィグデータの初期コンフィグデータにＳＣ２の符号を付している。
　より具体的には、コンビスイッチユニット４のポートＰ１には、ワイパスイッチ４１のＯＮ／ＯＦＦ操作信号が出力されるデバイスポートが接続されているので、その接続関係が第１のマスターコンフィグデータの接続データとして保存される。
　同様に、コンビスイッチユニット４のポートＰ２～Ｐ４には、ワイパスイッチ４１の速度設定信号が出力されるデバイスポートが接続され、ポートＰ５には、ライトスイッチ４２のライトＯＦＦ設定信号が出力されるデバイスポートが接続されているので、それぞれの接続関係が第１のマスターコンフィグデータの接続データとして保存される。他のポートＰ５～Ｐ１２、及び、右サイドミラーユニット５の各ポートＰ１～１２についても同様である。
　なお、メモリ２５は、上記ＥＣＵを構成するＩＣに内蔵された内部メモリであってもよく、上記ＩＣに外付けされた外付けメモリであってもよい。また、メモリには、例えば、上記ＩＣに搭載されたＣＰＵを動作させるためのプログラムが記憶されてもよく、ＣＰＵでの処理結果などの情報が記憶されてもよい。
　　〔認知モジュール〕
　認知モジュール２２は、前述の認知工程Ｉｚのうちの工程Ｉｚ４，Ｉｚ５の認知処理を実行する。具体的には、認知モジュール２２は、メモリに格納された接続データと、スレーブノードから受信される検知信号の経時変化に基づいて、センサで取得された検知情報を認知情報として認知する認知処理を実行する。
　認知モジュール２２は、スレーブノード７から受信した検知信号のデコード処理をするデコードモジュール２２１と、前述の工程Ｉｚ５の情報化処理をする情報化モジュール２２２とを含む。
　　〔判断モジュール〕
　判断モジュール２３は、前述の判断工程Ｐｚ（Ｐｚ１～Ｐｚ４）の判断処理を実行する。具体的には、判断モジュール２３は、認知モジュール２２で実行された認知処理において認知された認知情報に基づいて、車両ＣＡの行動を決定する判断処理を実行する。
　判断モジュール２３は、前述の工程Ｐｚ１を実行する目的決定モジュール２３１と、前述の工程Ｐｚ２を実行する行動計画モジュール２３２と、前述の工程Ｐｚ３を実行する行動決定モジュール２３３と、前述の工程Ｐｚ４を実行する対応決定モジュール２３４とを備える。
　　〔操作モジュール〕
　操作モジュール２４は、操作工程Ｏｚのうちの工程Ｏｚ１，Ｏｚ２の処理を実行する。具体的に、判断処理で決定された車両の行動に対応する操作デバイスを特定し、特定された操作デバイスの操作を命令する操作命令信号を生成して、操作デバイスが接続されたスレーブノードに送信する操作処理を実行する。
　操作モジュール２４は、前述の工程Ｏｚ１を実行する操作決定モジュール２４１と、前述の工程Ｏｚ２を実行する命令生成モジュール２４２とを備える。
　－車両制御システムの動作－
　図９は、車両制御システムの動作の一例を示すフローチャートである。
　　〔ステップＳ１〕
　車両制御システム１において、電源が投入されると、ステップＳ１の初期コンフィグレーション処理が実行される。
　初期コンフィグレーション処理では、マスターノード２から各スレーブノード７に、初期コンフィグデータが送信される。各スレーブノード７では、マスターノード２から受信した初期コンフィグデータをスレーブコンフィグ領域７７に格納する。そして、各スレーブノード７は、スレーブコンフィグ領域７７に初期コンフィグデータを格納した後、マスターノード２からのリクエストを受けて、検知信号領域に格納された初期状態における検出データを返信する。
　図９の例では、マスターノード２は、コンビスイッチユニット４に初期コンフィグデータＳＣ１（図８参照）を送信する。コンビスイッチユニット４では、マスターノード２から受信した初期コンフィグデータＳＣ１をコンビコンフィグ領域７７１に格納する（図５上段参照）。コンビスイッチユニット４は、コンビコンフィグ領域７７１への初期コンフィグデータＳＣ１の格納が終わると、マスターノード２からのリクエストを受けて、マスターノード２に、検知信号領域に格納された初期状態における検出データを返信する。マスターノード２では、コンビスイッチユニット４から受信した検出データをメモリ２５に格納する（図１０上段の「Ｓ１（受信）」欄参照）。
　同様に、マスターノード２は、右サイドミラーユニット５に初期コンフィグデータＳＣ２（図８参照）を送信する。右サイドミラーユニット５のスレーブノード７では、マスターノード２から受信した初期コンフィグデータＳＣ２をサイドコンフィグ領域７７２に格納する（図６上段参照）。右サイドミラーユニット５は、サイドコンフィグ領域７７２への初期コンフィグデータＳＣ２の格納が終わると、マスターノード２からのリクエストを受けて、マスターノード２に、検知信号領域に格納された初期状態における検出データを検知信号として返信する。マスターノード２では、右サイドミラーユニット５から受信した検出データをメモリ２５に格納する（図１０下段の「Ｓ１（受信）」欄参照）。
　なお、初期コンフィグデータがあらかじめ各スレーブノード７に格納されている場合には、ステップＳ１では何もせずに次のステップに進む。
　　〔ステップＳ２〕
　この例では、ステップＳ１の初期コンフィグレーション処理後の時刻ｔ＝Ｔ１２（Ｔ１２＞Ｔ１１）において、ドライバーにより、コンビスイッチユニット４に設けられたターンスイッチ４３が右ターン側に操作された場合の処理について説明する。
　ターンスイッチ４３が右ターン側に操作されると、ターンスイッチ４３のデジタルアウトプットポートＤＯＲからドライバ群７４のポートＰ１０にＯＮ設定信号が入力される。例えば、ポートＰ１０には、「０」から「１」に変化するデジタル信号が入力される。このデジタル信号の変化は、ドライバ群７４及びセレクタ７３を介して、コンビコンフィグ領域７７１の検知信号領域に書き込まれる。デジタルアウトプットポートＤＯＲは、デバイスポートの一例である。
　　〔ステップＳ３〕
　スレーブノード７では、検知信号領域の変化が検出されると、マスターノード２にイベント通知を送信する。イベント通知では、検知信号領域の変化内容が通知される。
　この例では、前述のターンスイッチ４３の操作により検知信号領域のポートＰ１０の値が「０」から「１」に変化するので、コンビスイッチユニット４は、検知信号領域の値の変化をマスターノード２に通知する。具体的に、例えば、コンビスイッチユニット４は、ポートＰ１０の変化が反映された検知信号領域全体の検出データＤ４を検知信号としてマスターノード２に送信する。このように、検知信号領域全体の検出データＤ４をマスターノード２に送信してもよいし、値の変化があったポートＰの検出データのみをマスターノード２に送信してもよい。
　　〔ステップＳ４，Ｓ５〕
　次のステップＳ４において、マスターノード２では、イベント通知の内容に応じた処理（「イベント処理」ともいう）を実行する。イベント処理では、前述の認知工程、判断工程及び操作工程の処理が実行される。
　この例では、マスターノード２は、認知工程として、ステップＳ１で受信した検出データと、今回受信した検出データＤ４との差分データに基づく、情報化処理を実行する。具体的に、マスターノード２は、コンビスイッチユニット４のポートＰ１０の変化と、接続データとに基づいて、ターンスイッチ４３が右ターン側に操作されたことを認知する。
　次に、マスターノード２は、判断工程の工程Ｐｚ１～Ｐｚ４を経て、「車両ＣＡの右ターンランプ（右サイドミラーユニット５の右ターンランプを含む）をオンにする」という行動が、車両ＣＡの実行対象の行動として決定される。
　次に、マスターノード２は、操作工程として、右ターンランプが接続されたスレーブノード７を操作対象とし、操作内容として右ターンランプを点滅させることを決定する。そして、マスターノード２は、右ターンランプを点滅させることを命令する命令コードを生成し、その命令コードＣ５が含まれた命令信号を右ターンランプが接続されたスレーブノード７（右サイドミラーユニット５を含む）に送信する（ステップＳ５）。ここでの命令コードＣ５は、例えば、ポートＰ２をオン（点滅）させることを示すコードになる。
　〔ステップＳ６，Ｓ７〕
　右サイドミラーユニット５のスレーブノード７は、命令信号を受信し（ステップＳ６）、命令コードＣ５に基づくポートから命令コードに基づく操作信号を出力する。具体的には、右サイドミラーユニット５のスレーブノード７は、命令コードＣ５に基づいて、ポートＰ２からオン制御を指示するデジタル形式の操作信号を出力する（ステップＳ７）。
　〔ステップＳ８，Ｓ９〕
　ステップＳ８において、マスターノード２は、命令信号を送信したスレーブノード７に対して、命令コードＣ５に基づく出力設定がされているかどうかを確認するアクノリッジを要求する。そして、次のステップＳ９において、アクノリッジの要求を受けたスレーブノード７は、命令コードに基づく出力設定の状況を示すアクノリッジをマスターノード２に返信する。
　この例では、マスターノード２と右サイドミラーユニット５のスレーブノード７との間で、アクノリッジの送受信が行われる。
　以上のように、本実施形態において、マスターノード２は、スレーブノード７の各ポートと車載デバイスのデバイスポートとの接続関係を示す接続データが格納されたメモリ２５を備える構成とし、車両ＣＡのふるまいに関する車載デバイスの制御をマスターノード２に集約・統合させる機能分配をおこなった。具体的には、（１）スレーブノード７が、センサからの出力を受けて、検知信号としてマスターノード２に送信する、（２）マスターノード２では、検知信号に基づく認知工程、車両の行動を決定する判断工程、および、命令コードを生成する操作工程を実行する、（３）スレーブノード７では、命令コードに基づくポートから命令コードに基づく出力信号を出力する、という構成にした。
　これにより、車両ＣＡのアプリケーションの機能変更について、スレーブノード７の構成を変更することなく、すなわち、スレーブノード７に影響を与えることなく実現できるようになる。言い換えると、アプリケーションの機能進化をマスターノード２で吸収することができるようになる。これにより、車車両ＣＡのアプリケーションの機能進化及び機能変化に対してフレキシブルかつ迅速に対応ができる。
　さらに、スレーブノード７に割り当てる機能を、非常にシンプルなものにしているので、スレーブノード７に接続されるセンサや操作対象によらずに、共通化された汎用性の高いスレーブノード７を用いることができる。これにより、車両ＣＡのアプリケーションの機能を進化や変化させたり、センサや操作対象を車種ごとに異ならせるような場合においても、開発工数を大幅に削減することができるとともに、コストを大幅に削減することができる。
　ここに開示された車両制御システムは、車両の機能進化及び機能変化に対してフレキシブルかつ迅速に対応できるので有用である。
　 
１　車両制御システム 
２　マスターノード
２５　メモリ
７　スレーブノード
Ｃ５　命令コード
Ｐ　ポート
 

Claims (5)

  1. 　マスターノードと複数のスレーブノードとが通信ネットワークを介して接続された車両制御システムであって、
    　前記複数のスレーブノードには、それぞれ、１または複数の車載デバイスが接続される複数のポートが設けられ、
    　前記車載デバイスは、それぞれ、センサと操作対象の少なくとも一方を含み、
    　前記マスターノードは、前記スレーブノードの前記各ポートと前記車載デバイスのデバイスポートとの接続関係を示す接続データが格納されたメモリを備え、
    　１または複数の前記スレーブノードが、前記ポートを介して１または複数の前記センサの出力を受け、検知信号として前記マスターノードに送信し、
    　前記マスターノードが、
    　　前記メモリに格納された前記接続データ及び前記検知信号の経時変化に基づいて、１または複数の前記センサで取得された情報を認知する認知処理と、
    　　前記認知処理で認知された情報に基づいて、車両の行動を決定する判断処理と、
    　　前記判断処理で決定された車両の行動における１または複数の前記操作対象が接続された１または複数の前記ポートを前記接続データに基づいて特定し、当該特定された１または複数のポートの出力内容を命令する命令コードを生成し、当該ポートが設けられた１または複数の前記スレーブノードに送信する操作処理とを実行し、
    　前記命令コードを受信した１または複数の前記スレーブノードが、前記命令コードに基づくポートから前記命令コードに基づく操作信号を出力する、車両制御システム。
  2. 　前記センサの出力を受ける前記スレーブノードは、当該センサの出力に変化があったことをトリガとして前記検知信号を前記マスターノードに送信するイベント処理を実行する、請求項１に記載の車両制御システム。
  3. 　前記イベント処理において、前記スレーブノードは、前記センサの出力に変化があった前記ポート及び前記センサの出力に変化がなかった前記ポートの両方についての前記検知信号をまとめて前記マスターノードに送信する、請求項２に記載の車両制御システム。
  4. 　前記センサの出力を受ける前記スレーブノードと前記命令コードを受信する前記スレーブノードとは、互いに異なる通信線を経由して前記マスターノードに接続されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の車両制御システム。
  5. 　前記センサの出力を受ける前記スレーブノードと前記命令コードを受信する前記スレーブノードとが同じスレーブノードである、請求項１から３のいずれか１項に記載の車両制御システム。
     
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