JP2009165014A - 車載用の中継接続ユニット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の第1CAN通信線31A,31Bから受信したメッセージmを、第1CAN通信線よりも伝送速度の速い第2CAN通信線32にカットスルー方式で中継する車載用の中継接続ユニット10であって、中継処理部11では、第1CAN通信線から同時に受信したメッセージについて、最も早くコントロールフィールド43の受信が完了したメッセージと他のメッセージとの間でコントロールフィールド受信完了時の時間差Tdiffと、各メッセージについてコントロールフィールドの受信が完了した時点からの送信待ち時間TXとを求め、送信待ち時間と受信完了時の時間差の和が小さいメッセージを最初に第2CAN通信線へ中継開始させる。
【選択図】図4
Description
詳細には、中継接続ユニットは、該受信したメッセージのメッセージ識別子と中継送信する送信先のECUを接続した通信線との対応を記載したルーティングマップを備えている。中継接続ユニットはメッセージを受信してメッセージ識別子を読み込み、前記ルーティングマップを参照して該メッセージ識別子と対応する送信先の通信線を判別し、特定した送信先の通信線にメッセージを送信している。
カットスルー方式は、図8に示すように、中継接続ユニットが、通信線(受信元バス)からメッセージを受信し、メッセージのうちメッセージ識別子が書き込まれたアービトレーションフィールド(ID)までを受信した時点tbで、ルーティングマップを参照して該メッセージ識別子に対応する中継先の通信線(送信先バス)を判別し、該通信線に送信を開始する方式である。メッセージを最後まで受信せずに通信線に送信を開始しているので、メッセージを最後まで受信してから送信を開始するストア&フォワード方式に比べて、メッセージの受信を開始してから送信を開始するまでの時間が短くなり、中継処理を高速化することができる。
このように送信すべきデータが無い状態が発生すると、中継接続ユニットはエラーとして中継処理を中断し、バス上にエラーが発生し、問題となる。
前記第1CAN通信線と第2CAN通信線と接続された送受信部と、
前記送受信部と接続した中継処理部を備え、
前記中継処理部では、前記複数の第1CAN通信線から同時に受信したメッセージについては、これらのメッセージのうちで最も早くコントロールフィールドの受信が完了したメッセージと他のメッセージとの間のコントロールフィールドの受信完了時の時間差と、メッセージ毎にコントロールフィールドの受信が完了した時点からの送信待ち時間から、各メッセージについて前記送信待ち時間と前記受信完了時の時間差の和を求め、該時間差の和が小さいメッセージを最初に前記第2CAN通信線へ中継させることを特徴とする車載用の中継接続ユニットを提供している。
送信待ち時間は、(前記各メッセージの残りのビット数の受信を完了するために必要な受信時間―前記メッセージの全ビット数を前記第2CAN通信線に送信するために必要な送信時間)としている。
このため、中継接続ユニットは、第1CAN通信線から受信したメッセージを、第1CAN通信線よりも伝送速度の速い第2CAN通信線にカットスルー方式で中継するときに、送信すべきデータが無い状態が発生することを防ぐことができる。
一般的には、中継接続ユニットがメッセージを受信した順や、メッセージ毎に定められた優先順位に従って送信順序が定められる。
しかし、コントロールフィールドの受信が完了した時点からの送信待ち時間が他のメッセージより長いメッセージが最初に第2CAN通信線に送信されるような場合には、送信待ち時間が短いメッセージは該送信待ち時間が経過するまで送信を待たねばならず、送信待ち時間が無駄となることがある。
また、送信待ち時間の無駄がないため、中継接続ユニットが複数の第1CAN通信線からメッセージを同時に受信している場合に、全てのメッセージの第2CAN通信線への中継送信を早く完了させることができ、時間的効率を高めた中継を行うことができる。
また、最も早くコントロールフィールドの受信が完了したメッセージについては、受信完了時の時間差はゼロとなる。
図1乃至図7に本発明の第1実施形態を示す。
車載用の中継接続ユニット10は、第1通信線31A、第1通信線31B、第2通信線32と接続していると共に、第1通信線31AにECU30A、第1通信線31BにECU30B、第2通信線32にECU30Cを接続して通信システム20を構成しており、異なる通信線に属する前記ECU30間で送受信するメッセージmを中継するものである。通信プロトコルはCAN(Controller Area Network)である。
中継接続ユニット10は、第1通信線31Aに接続されたECU30AからメッセージmA、第1通信線31Bに接続されたECU30BからメッセージmBを同時に受信しており、これらメッセージmA,mBを第2通信線32にカットスルー方式で中継送信している。
中継処理部11は、送受信部12A、12B、12Cと接続すると共に記憶部13と接続している。第1通信線31A、31Bに接続されたECU30A,30Bからのメッセージmを送受信部12A、12Bを介して受信すると、メッセージmのアービトレーションフィールド42から識別子(ID)を読み出している。さらに、該IDからルーティングマップを用いて該メッセージmの中継送信先である第2通信線32を判別している。
メッセージmA,mBの残りのメッセージmについては、先に送信されたメッセージmの送信完了後に送信している。
また、記憶部13は中継処理部11の中継処理のためのルーティングマップを記憶している。
メッセージmはCANプロトコルに準拠しており、標準フォーマットである。従って、アービトレーションフィールド42は12ビット、コントロールフィールド43は6ビット、SOFフィールド41は1ビットと定められており、データフィールド44のデータ長はメッセージm毎に異なる。コントロールフィールド43にはデータフィールド44のデータ長がバイト単位で格納されている。
図3に示すように、第1通信線31Aのメッセージmのコントロールフィールド43の受信の完了時t1においては、中継接続ユニット10はアービトレーションフィールド42及びコントロールフィールド43の受信を完了しており、データフィールド44を続けて受信する。
中継処理部11は、コントロールフィールド43の受信の完了時t1から、第1通信線31Aの伝送速度において送信待ちビット数Xが経過した時点、即ち送信待ち時間TXの経過後から、第2通信線32にメッセージmの送信を開始する。
従って、送信待ちビット数Xとは、図3に示すように、中継接続ユニット10が第1通信線31AからメッセージmAを受信し、コントロールフィールド43の受信の完了時t1から、第2通信線32にメッセージmの中継を開始するまでのビット数Xである。
第1通信線31Aの伝送速度において送信待ちビット数XAが経過する時間を送信待ち時間TXAとする。
なお、送信待ち時間が負の値となった場合には、前記送信待ち時間をゼロとする。
図4に示すように、第1通信線31AからのメッセージmAのコントロールフィールド43の受信の完了時t1が、第1通信線31BからのメッセージmBのコントロールフィールド43の受信の完了時taよりも早いとした場合を例とする。
また、第1通信線31BからのメッセージmBのコントロールフィールド43の受信の完了時ta後に送信待ち時間TXBを演算する。送信待ち時間TXBは、(メッセージmBの送信待ちビット数XB/第1通信線31Bの伝送速度)で求められる。
さらに、最も早くコントロールフィールドの受信が完了したメッセージと他のメッセージとの間でコントロールフィールド受信完了時の時間差Tdiffを求める。メッセージmAのコントロールフィールド43の受信の完了時t1とメッセージmBのコントロールフィールド43の受信の完了時taから受信時間差Tdiffを演算する。
第1通信線31Aから受信したメッセージmAは、早くコントロールフィールドの受信が完了したメッセージであるため受信時間差Tdiffがゼロとなり、送信待ち時間TXA後に第2通信線32に中継開始が可能である。一方、第1通信線31Bから受信したメッセージmBは(送信待ち時間TXB+受信時間差Tdiff)後に中継開始が可能である。
このとき、(送信待ち時間TXA−受信時間差Tdiff)と送信待ち時間TXBの長さを比べ、送信待ち時間TXBが(送信待ち時間TXA−受信時間差Tdiff)よりも短い場合には、メッセージmAよりもメッセージmBを先に第2通信線32に送信し、送信待ち時間TXBが(送信待ち時間TXA−受信時間差Tdiff)よりも長い場合には、メッセージmBよりもメッセージmAを先に第2通信線32に送信する。
また、(送信待ち時間TXB+受信時間差Tdiff)と送信待ち時間TXAの長さを比べ、(送信待ち時間TXB+受信時間差Tdiff)が送信待ち時間TXAよりも短い場合には、メッセージmAよりもメッセージmBを先に第2通信線32に送信し、(送信待ち時間TXB+受信時間差Tdiff)が送信待ち時間TXAよりも長い場合には、メッセージmBよりもメッセージmAを先に第2通信線32に送信してもよい。
このとき、第1通信線31AからのメッセージmAの受信完了時t2から、第2通信線32にメッセージmAとメッセージmBの中継送信が完了した時点t4までの全体の遅れ時間は、図5(B)の受信完了時t2から時点t5に比べて短くなり、メッセージmの中継送信が早く完了している。
前述したように、送信待ちビット数Xは、第1通信線31Aから受信するメッセージmの受信完了時t2が、第2通信線32に送信するメッセージmの送信完了時t3よりも早くなるように設定している。
従って、(データフィールド44を受信するために必要な時間TA)が、(送信待ち時間TX+メッセージmの全ビット数を第2通信線32に送信するために必要な時間TB)よりも小さければよい。
送信待ち時間TXは、第1通信線31Aの伝送速度を基準として考えると、送信待ちビット数X/第1通信線31Aの伝送速度で求められる。
メッセージmの全ビット数を第2通信線32に送信するために必要な時間TBは、メッセージmの全ビット数/第2通信線32の伝送速度で求められる。
上記より、送信待ちビット数Xを求めると、(データフィールド44のビット数−メッセージmの全ビット数/伝送速度比R)となる。ここで、伝送速度比Rとは第2通信線32の伝送速度/第1通信線31Aの伝送速度である。
メッセージmの全ビット数は、SOFフィールド41、アービトレーション(ID)フィールド42、コントロール(DLC)フィールド43、データフィールド44のビット数の和である。前述したようにアービトレーションフィールド42は12ビット、コントロールフィールド43は6ビット、SOFは1ビットと定められているため、計19ビットとなり、データフィールド44のデータ長は8×nビットである。従って、メッセージmの全ビット数は(19+8×n)ビットとなる。
X=(8×n×S)−(19+8×n×S)/R 式(1)
このため、伝送速度比Rとデータフィールド44のデータ長のバイト数から送信待ちビット数Xを演算すると、図6に示すテーブルTとなる。例えば、第1通信線31Aの伝送速度が250kbps、第2通信線32の伝送速度が500kbps、データフィールド44のバイト数nが4バイトの場合、伝送速度比Rは500/250=2なので、送信待ちビット数Xは図6より10ビットとなる。
テーブルTは予め算出して記憶部13に記憶される。
中継接続ユニット10は、第1通信線31Aと第1通信線31Bから同時にメッセージmA,mBを受信する。メッセージmのアービトレーションフィールド42を受信すると、中継処理部11はメッセージmのIDを読み出し、記憶部13のルーティングマップを参照して中継送信先の通信線を判別する。ここでは、メッセージmA,mBともに第2通信線32を送信先とする。
次に、受信元である第1通信線31Aの伝送速度と、送信先の第2通信線32の伝送速度から伝送速度比RAを求める。また、受信元である第1通信線31Bの伝送速度と、送信先の第2通信線32の伝送速度から伝送速度比RBを求める。各伝送速度比RA,RBは予め記憶させておいてもよいし、各通信線の伝送速度を記憶しておき、メッセージmの受信毎に演算してもよい。
さらに、中継処理部11は記憶部13のテーブルTを参照して、データフィールド44のバイト数nと伝送速度比RAから送信待ちビット数XAを読み出し、(メッセージmAの送信待ちビット数XA/第1通信線31Aの伝送速度)から送信待ち時間TXAを演算する。
また、中継処理部11はメッセージmAのコントロールフィールド43の受信の完了時t1とメッセージmBのコントロールフィールド43の受信の完了時taから受信時間差Tdiffを演算し、(メッセージmAの送信待ち時間TXA−受信時間差Tdiff)を求める。
(送信待ち時間TXA−受信時間差Tdiff)のほうが短い場合には、中継処理部11は、メッセージmAのコントロールフィールド43の受信が完了した時点t1から第1通信線31AからのメッセージmAを送信待ちビット数XA分数えた後、第2通信線32にメッセージmAの中継を開始する。
なお、(メッセージmBの送信待ち時間TXB+受信時間差Tdiff)を演算して、メッセージmAの送信待ち時間TXAと比較してもよい。この場合、(送信待ち時間TXB+受信時間差Tdiff)が送信待ち時間TXAよりも長い場合には、メッセージmBよりもメッセージmAを先に第2通信線32に送信する。
メッセージmAの中継送信が完了した後に、メッセージmBの中継送信を開始する。このとき、中継処理部11はメッセージmBのコントロールフィールド43の受信が完了した時点taから実際にメッセージmBの送信が開始されるまでの待機時間が、メッセージmBの送信待ち時間TXBを超えているか否かをチェックしている。超えていない場合は送信待ち時間TXBの経過後に中継を開始する。
すでにメッセージmAまたはmBのいずれか1つ送信が開始されていれば、残っているメッセージとの間でどちらを先に送信するかの判定を行う。
拡張フォーマットの場合、アービトレーションフィールド42は32ビット、コントロールフィールド43は6ビット、SOFフィールドは1ビットと定められており、送信待ちビット数Xは、(データフィールド44のビット数−メッセージmの全ビット数/伝送速度比R)=(8×n×S)−(39+8×n×S)/Rで表される。
拡張フォーマットの場合に、伝送速度比Rとデータフィールド44のバイト数から送信待ちビット数Xを演算すると、図7に示すテーブルTとなる。
なお、他の構成および作用効果は第1実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。
11 中継処理部
12 送受信部
13 記憶部
30 電子制御ユニット(ECU)
31A 第1通信線
31B 第1通信線
32 第2通信線
42 アービトレーションフィールド
43 コントロールフィールド
X(XA,XB) 送信待ちビット数
TX(TXA,TXB) 送信待ち時間
T テーブル
R(RA,RB) 伝送速度比
m(mA,mB) メッセージ
Claims (5)
- 複数の第1CAN通信線に夫々接続された電子制御ユニットから受信したメッセージを、前記第1CAN通信線よりも伝送速度の速い第2CAN通信線に接続された電子制御ユニットにカットスルー方式で中継する車載用の中継接続ユニットであって、
前記第1CAN通信線と第2CAN通信線と接続された送受信部と、
前記送受信部と接続した中継処理部を備え、
前記中継処理部では、前記複数の第1CAN通信線から同時に受信したメッセージについては、これらのメッセージのうちで最も早くコントロールフィールドの受信が完了したメッセージと他のメッセージとの間のコントロールフィールドの受信完了時の時間差と、メッセージ毎にコントロールフィールドの受信が完了した時点からの送信待ち時間から、各メッセージについて前記送信待ち時間と前記受信完了時の時間差の和を求め、該時間差の和が小さいメッセージを最初に前記第2CAN通信線へ中継させることを特徴とする車載用の中継接続ユニット。 - 各メッセージ毎に演算される前記送信待ち時間は、(前記各メッセージの残りのビット数の受信を完了するために必要な受信時間―前記メッセージの全ビット数を前記第2CAN通信線に送信するために必要な送信時間)である請求項1に記載の車載用の中継接続ユニット。
- 前記中継処理部は、前記送信待ち時間が負の値となる場合には、前記送信待ち時間をゼロとして前記送信待ち時間と前記受信完了時の時間差の和を求める請求項1または請求項2に記載の車載用の中継接続ユニット。
- 前記中継処理部は、最初に前記第2CAN通信線へ中継させる前記メッセージのコントロールフィールドの受信が完了した時点から前記送信待ち時間経過後に、該メッセージの前記第2CAN通信線への中継を開始させる請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の車載用の中継接続ユニット。
- 前記第1CAN通信線または第2CAN通信線の伝送速度は、125kbps、250kbps、500kbps、1Mbpsである請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の車載用の中継接続ユニット。
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