JP2006319381A - 緊急メッセージ送信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 優先度、送信周期が固定されたＣＡＮメッセージを緊急に送信したい場合に、そのメッセージを早期に送信できるようにする。
【解決手段】 ノード１１〜１６ごとに優先度の最も高いＩＤを有する送信周期の最も短い緊急メッセージ送信用フレーム２２を追加し、そのフレームのみ受信可能な緊急メッセージ受信用フレーム２４を特定のノードに設定しておく。緊急メッセージが発生した場合、それを緊急メッセージ送信用フレーム２２によって優先的にＣＡＮバス１７上へ送信し、これを他ノードの緊急メッセージ受信用フレーム２４で受信し、その緊急メッセージを元のＩＤにて、元の送信周期よりも短い送信周期で再送信する。これにより、送信元で設定されていた変更することのできない送信周期よりも短い周期でメッセージが送信されるので、元の長周期で送信する場合に比べて早期に送信することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は緊急メッセージ送信方法に関し、特に車載ＬＡＮ（Local Area Network）のシステムの中でＣＡＮ（Controller Area Network）通信プロトコルを採用しているネットワークにて緊急メッセージが発生した場合に他のメッセージに優先して緊急メッセージを送信する緊急メッセージ送信方法に関する。

車両には、特定の制御機能を持ったコンピュータやセンサからなる複数の電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）が用いられており、これらは、ＬＡＮによって相互に接続され、ネットワークを構成している（たとえば、特許文献１参照。）。車載ＬＡＮのシステムでは、各種通信プロトコルが採用されているが、中でもＣＡＮ通信プロトコルが主流になりつつある。ここで、このＣＡＮ通信プロトコルを採用したネットワークについて説明する。

図５はＣＡＮ通信プロトコルによるネットワークの一例を示すシステム図である。
このシステムは、電子制御ユニットとする複数のノード１０１〜１０６を有し、これらのノード１０１〜１０６は、ＣＡＮバス１０７に接続されている。ＣＡＮバス１０７に接続されたすべてのノード１０１〜１０６は、メッセージをフレーム化して送信することができる。たとえば、ノード１０１を代表して説明すると、このノード１０１では、ｎ個のメッセージを送信することができるよう設定されているものとする。

メッセージを送信するフレームには、あらかじめ固有のＩＤ（Identifier）が設定されており、ＣＡＮバス１０７に送出する送信周期がフレームごとに設定されている。また、各メッセージには、優先度が付けられており、その優先度は、ＩＤによって決定される。たとえば図示の例では、１番目のフレームのＩＤが１６進数で「１００」、２番目のフレームのＩＤが「２００」、ｎ−１番目のフレームのＩＤが「３００」、ｎ番目のフレームのＩＤが「４００」であるとした場合、ＩＤの数値が最も小さい１番目のフレームの優先度が最も高く、これより大きくなるほど優先度が低くなることを意味している。

各ノード１０１〜１０６は、フレームごとに設定された周期で各メッセージを定期送信するが、そのときに、メッセージの送信が他のノードによるメッセージの送信と競合してしまった場合、優先度の高いメッセージを送信したノードが優先してメッセージを送信することができ、優先度の低いメッセージを送信したノードはメッセージの送信動作を中止して受信動作に移る。
特開２００４−０３８３８８号公報（図５）

各ノードであらかじめ設定されているメッセージごとのＩＤおよび定期送信の周期は固定されていて変更することはできないので、ＣＡＮバスに送り出すときのメッセージの優先順位も変更することはできない。そのため、発生確率の極めて低いイベントであるために低い優先順位、長い送信周期にそれぞれ設定されていたメッセージが、たとえば同時に発生した他のイベントとの組み合わせではそのメッセージを緊急に送信すべきであるというような事態が突然発生した場合、あるいは、データ自身が複数の危険度レベルを持っていて、発生確率は極めて低いが、発生してしまうと極めて重大な安全上の問題が出るといった場合には、そのメッセージを他のメッセージに優先して早期に送信することはできないという問題点があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、緊急送信を要するメッセージが突然発生した場合に、そのメッセージを早期に送信することができるような緊急メッセージ送信方法を提供することを目的とする。

本発明では上記問題点を解決するために、複数のノードがＣＡＮバスに接続されたネットワークにて優先順位を表すＩＤおよび送信周期が決められたメッセージを緊急に送信できるようにした緊急メッセージ送信方法において、通常メッセージが緊急の送信を要する緊急メッセージに変わったときに、前記通常メッセージのデータを、自ノードにおいてあらかじめ用意され、かつ優先順位が最も高く送信周期の最も短い緊急メッセージ送信用フレームに複写し、前記緊急メッセージ送信用フレームを前記ＣＡＮバスに送信する第１ステップと、前記緊急メッセージ送信用フレームのみ受信可能な緊急メッセージ受信用フレームを用意した他ノードが前記緊急メッセージを受けたとき、前記他ノードが前記緊急メッセージを前記通常メッセージのＩＤにて前記通常メッセージの送信周期よりも短い周期で前記ＣＡＮバスに再送信する第２ステップと、を有することを特徴とする緊急メッセージ送信方法が提供される。

このような緊急メッセージ送信方法によれば、第１ステップにて通常メッセージを緊急メッセージとして自ノード内で優先順位が最も高く最も短い送信周期に設定された緊急メッセージ送信用フレームにより送信し、第２ステップでは、その緊急メッセージ送信用フレームを特定の他ノードが受け、受けた緊急メッセージを元の通常メッセージのＩＤにて通常メッセージの送信周期よりも短い周期で再送信するようにした。これにより、優先順位も送信周期も変更することができないメッセージでも、送信周期を短く変更して送信することができるようになるので、突然発生した緊急送信を要するような緊急メッセージを早期に送信することが可能になる。

本発明の緊急メッセージ送信方法は、変更することができない送信周期を他ノードが緊急メッセージに変わった通常メッセージの送信周期よりも短い送信周期で再送信するようにしたので、早期にメッセージの送信が可能になるという利点がある。

また、他ノードが再送信するときに、本来の通常メッセージのＩＤで再送信するので、受信側のノードは、受信するＩＤの変更など特別な処理をすることなく、受信することができる。

さらに、発生確率は極めて低いが、発生してしまうと極めて重大な安全上の問題が出るといったメッセージのフレームには、通常は、その最悪の条件に合わせて、優先順位の高いＩＤおよび短い送信周期を設定するが、本発明の緊急メッセージ送信方法によれば、フレームのＩＤおよび送信周期を発生確率の高い側の条件にて設定、つまり、優先度が低くて送信周期を長く設定することができるので、バス負荷を低く抑えることができ、しかも、緊急送信を要するメッセージが突然発生したような場合には、短い送信周期で送信することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の緊急メッセージ送信方法を説明するためのシステム図である。
システムとしては、電子制御ユニットとする複数のノード１１〜１６がＣＡＮバス１７に接続されてネットワークを構成しているとする。

ここで、ＣＡＮバス１７に接続されたノード１１〜１６の中で、突発的な緊急メッセージを送信する可能性のあるノード、ここでは一例としてノード１１には、通常設定されているｎ個のメッセージ送信用のフレーム２１の他に、緊急メッセージ送信用フレーム２２が追加設定されている。この緊急メッセージ送信用フレーム２２は、ノード１１の中で優先順位が最も高いＩＤが設定され、かつ、最も短い送信周期に設定されている。もちろん、このような緊急メッセージ送信用フレーム２２は、送信される通常メッセージが緊急メッセージになり得るすべての他のノードにおいても、ノードごとに設定される。

一方、ＣＡＮバス１７に接続されたノード１１〜１６の中に任意の１つ、ここでは、ノード１４には、通常メッセージ受信用のフレーム２３の他に、緊急メッセージ送信用フレーム２２のみを受信可能に設定された緊急メッセージ受信用フレーム２４が追加設定されている。

次に、一例として、ノード１１があるメッセージをフレーム（１）によって、設定された周期でＣＡＮバス１７上の任意のノードに対し送信しているときに、それが緊急に送信すべきメッセージに変わった場合の緊急メッセージ送信手順について説明する。

図２は特定ノードから緊急メッセージが送信されるときの動作を示すフローチャート、図３は緊急メッセージ送信フレームのデータ構造を示す図、図４は特定ノードにおける緊急メッセージの再送信動作を示すフローチャートである。

ＣＡＮ通信プロトコルにおけるデータフレームは、図３に示したように、フレーム開始ビットＳＯＦ、アービトレーションフィールドＩＤ、コントロールフィールドＣｏｎｔｒｏｌ、データフィールドＤａｔａ、巡回冗長検査フィールドＣＲＣ、応答フィールドＡＣＫおよびフレーム終了ビットＥＯＦからなっており、優先度を表すＩＤの情報は、アービトレーションフィールドＩＤに格納され、送信されるメッセージのデータはデータフィールドＤａｔａに格納される。

まず、図２において、通常メッセージが緊急メッセージとして送信したい状況が発生したとする。この例としては、たとえば、車間距離制御ＥＣＵのノードが車間距離を計測していてそのデータを通常メッセージとして定期的にＣＡＮバス１７に送信しているときに、その計測データが危険度のレベルとして最も高い危険度のレベルに達したとき、緊急メッセージとしてブレーキ制御ＥＣＵのノードに送信するといった場合がある。

このような場合、その通常メッセージのデータは、まず、優先順位が最も高く、送信周期の最も短い緊急メッセージ送信用フレーム２２に複写される（ステップＳ１）。すなわち、通常メッセージ送信用のフレームのデータフィールドＤａｔａにあるデータが緊急メッセージ送信用フレーム２２のデータフィールドＤａｔａに複写される。

次に、通常メッセージ送信用のフレームのアービトレーションフィールドＩＤにあるＩＤの情報を緊急メッセージ送信用フレーム２２のデータフィールドＤａｔａの中で先に複写したデータの後ろに複写してデータに埋め込む（ステップＳ２）。これにより、データの長さが変わるので、コントロールフィールドＣｏｎｔｒｏｌに設定されているデータ長コードを変更し（ステップＳ３）、その緊急メッセージ送信用フレーム２２をＣＡＮバス１７上に送信する（ステップＳ４）。つまり、この緊急メッセージの送信のときには、通常メッセージを緊急メッセージとして優先度の最も高いＩＤによって、最も短い周期で送信することになる。

このようにして送信された緊急メッセージは、特定のノード（図示の例ではノード１４）において緊急メッセージ受信用フレーム２４により受信される。図４に示したように、このノード１４では、受信した緊急メッセージ受信用フレーム２４のデータフィールドＤａｔａからＩＤの情報を読み込み、読み込んだそのＩＤの情報をアービトレーションフィールドＩＤに設定する（ステップＳ１１）。次に、データフィールドＤａｔａからＩＤの情報を削除し、それに合わせて、コントロールフィールドＣｏｎｔｒｏｌのデータ長コードを元に戻す（ステップＳ１２）。次に、緊急メッセージ受信用フレーム２４にて受信されたメッセージが、アービトレーションフィールドＩＤに設定したＩＤの情報をもとに、自ノード宛のみのものかどうかが判断され（ステップＳ１３）、自ノードしか受信しないことがあらかじめ分かっている場合には、再送信を中止し、そのメッセージを受け取ってそのまま終了する。他のノードもその緊急メッセージを受信することがあらかじめ分かっている場合、あるいは、自ノード宛だけのメッセージかどうかを判断することができない場合には、このノード１４において、送信周期がノード１１にて通常メッセージのフレームに設定されている周期よりも短く設定された緊急送信用フレームによりその緊急メッセージがＣＡＮバス１７上に再送信される（ステップＳ１４）。

このように、ノード１１から送信されるべき通常メッセージが緊急メッセージとして送信される場合、その通常メッセージは、ノード１１の中で最も優先度の高いＩＤを持つ緊急メッセージ送信用フレーム２２により、最も短い送信周期で送信され、それを、他の特定のノードにて、ＩＤを元に戻し、そのノードから、通常メッセージのフレームに設定されている送信周期よりも短い送信周期で再送信するようにした。これにより、優先度の低いメッセージを長い送信周期でしか送信することができない通常メッセージにおいても、より緊急の送信を要する緊急メッセージとして優先的に、かつ短周期で送信することが可能になる。全体の流れでは、ノード１１から長い送信周期で送信されるべきメッセージは、短い周期に変換されてノード１４から再送信されることになる。もちろん、この再送信されるときのメッセージの優先度は、元の優先度に戻ることになるが、短い周期で、再送信が試行されるため、元の長周期で送信する場合に比べて十分早期に送信することができる。

また、別の実施の形態として、ノード１１から緊急メッセージを送信する場合、一度、送信を試行してみるようにすることもできる。つまり、緊急メッセージが発生したときに、緊急メッセージではあるが、通常メッセージとして送信を試みる。そこで、ＣＡＮバス１７がバスアイドル状態であれば、そのまま送信した方が早いので、通常メッセージとしてそのまま送信することにし、送信が待たされるようならば、この段階で、上記したように、緊急メッセージ送信用フレーム２２を使って送信するようにしても良い。

本発明の緊急メッセージ送信方法を説明するためのシステム図である。 特定ノードから緊急メッセージが送信されるときの動作を示すフローチャートである。 緊急メッセージ送信フレームのデータ構造を示す図である。 特定ノードにおける緊急メッセージの再送信動作を示すフローチャートである。 ＣＡＮ通信プロトコルによるネットワークの一例を示すシステム図である。

符号の説明

１１〜１６ ノード
１７ ＣＡＮバス
２１ フレーム
２２ 緊急メッセージ送信用フレーム
２３ フレーム
２４ 緊急メッセージ受信用フレーム

Claims (4)

1. 複数のノードがＣＡＮバスに接続されたネットワークにて優先順位を表すＩＤおよび送信周期が決められたメッセージを緊急に送信できるようにした緊急メッセージ送信方法において、
   通常メッセージが緊急の送信を要する緊急メッセージに変わったときに、前記通常メッセージのデータを、自ノードにおいてあらかじめ用意され、かつ優先順位が最も高く送信周期の最も短い緊急メッセージ送信用フレームに複写し、前記緊急メッセージ送信用フレームを前記ＣＡＮバスに送信する第１ステップと、
   前記緊急メッセージ送信用フレームのみ受信可能な緊急メッセージ受信用フレームを用意した他ノードが前記緊急メッセージを受けたとき、前記他ノードが前記緊急メッセージを前記通常メッセージのＩＤにて前記通常メッセージの送信周期よりも短い周期で前記ＣＡＮバスに再送信する第２ステップと、
   を有することを特徴とする緊急メッセージ送信方法。
2. 前記第１ステップにて前記通常メッセージのデータを前記緊急メッセージ送信用フレームに複写するときに、前記通常メッセージのＩＤを前記緊急メッセージのデータに埋め込んで送信し、前記第２ステップでは、前記緊急メッセージ送信用フレームを受信した前記他ノードが、前記緊急メッセージのデータに埋め込まれた前記ＩＤを前記他ノードから再送信される送信フレームのＩＤとして設定するようにしたことを特徴とする請求項１記載の緊急メッセージ送信方法。
3. 前記第１のステップは、前記通常メッセージが前記緊急メッセージに変わったときに、自ノードが送信を試みて、送信ができなかったときに、前記緊急メッセージ送信用フレームにより送信するようにしたことを特徴とする請求項１記載の緊急メッセージ送信方法。
4. 前記第２ステップは、前記他ノードが前記緊急メッセージ送信用フレームを受信後、前記緊急メッセージが自ノード宛のみのメッセージかどうかを判断し、自ノード宛のみのメッセージである場合には、前記通常メッセージのＩＤによる再送信を中止するようにしたことを特徴とする請求項１記載の緊急メッセージ送信方法。
   

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