JP2022112837A - 車載通信システム、車載制御装置及び通信方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】車載機器の動作を制御するための制御信号を送信する車載制御装置であって、車載制御装置のハードウェア構成を変更すること無く、車両に搭載される車載機器の変更又は拡充に対応することができる車載通信システムを提供する。【解決手段】制御信号を送信する第1及び第2車載制御装置を備えた車載通信システムであって、第2車載制御装置は、第1車載制御装置から送信された制御信号を、複数種類の通信プロトコルのいずれかに準じた制御データとして出力する複数のポートを備え、更に、複数のポートから出力された制御データが入力する複数の第1端子と、制御データを出力する複数の第2端子とを備え、複数の第1及び第2端子間の接続経路を書き換え可能なFPGAと、複数の第2端子から出力された制御データを、複数種類の通信プロトコルのいずれかに準じた制御信号に変換して車載機器へ出力する複数の通信回路とを備える。【選択図】図1
Description
本開示は、車載通信システム、車載制御装置及び通信方法に関する。
車両には、車載ネットワークに接続された複数の電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)が搭載されている。以下、電子制御ユニットをECU又は車載制御装置と呼ぶ。
本開示の目的は、車載制御装置のハードウェア構成を変更すること無く、車両に搭載される車載機器の変更又は拡充に対応することができる車載通信システム、車載制御装置及び通信方法を提供することにある。
本開示の一態様に係る車載通信システムは、車載機器の動作を制御するための制御信号を送信する第1車載制御装置及び第2車載制御装置を備えた車載通信システムであって、前記第2車載制御装置は、前記第1車載制御装置から送信された前記制御信号を受信し、受信した前記制御信号を、複数種類の通信プロトコルのいずれかに準じた制御データとして出力する複数のポートを備え、更に、前記複数のポートから出力された前記制御データが入力する複数の第1端子と、前記制御データを出力する複数の第2端子とを備え、前記複数の第1端子と、前記複数の第2端子との接続経路を変更可能な回路を有するFPGA(Field Programmable Gate Array)と、前記複数の第2端子にそれぞれ接続されており、前記複数の第2端子から出力された制御データを、前記複数種類の通信プロトコルのいずれかに準じた制御信号に変換して前記車載機器へ出力する複数の通信回路とを備える。
本開示の一態様に係る車載制御装置は、車載機器の動作を制御するための制御信号を受信し、受信した前記制御信号を、複数種類の通信プロトコルのいずれかに準じた制御データとして出力する複数のポートを備えた車載制御装置であって、前記複数のポートから出力された前記制御データが入力する複数の第1端子と、前記制御データを出力する複数の第2端子とを備え、前記複数の第1端子と、前記複数の第2端子との接続経路を変更可能な回路を有するFPGA(Field Programmable Gate Array)と、前記複数の第2端子にそれぞれ接続されており、前記複数の第2端子から出力された制御データを、前記複数種類の通信プロトコルのいずれかに準じた制御信号に変換して前記車載機器へ出力する複数の通信回路とを備える。
本開示の一態様に係る通信方法は、車載機器の動作を制御するための制御信号を受信し、受信した前記制御信号を、複数種類の通信プロトコルのいずれかに準じた制御データとして出力する複数のポートを備えた車載制御装置を用いた通信方法であって、前記複数のポートから出力された前記制御データが入力する複数の第1端子と、前記制御データを出力する複数の第2端子とを備え、前記複数の第1端子と、前記複数の第2端子との接続経路を変更可能な回路を有するFPGA(Field Programmable Gate Array)と、前記複数の第2端子にそれぞれ接続されており、前記複数の第2端子から出力された制御データを、前記複数種類の通信プロトコルのいずれかに準じた制御信号に変換して前記車載機器へ出力する複数の通信回路とを用意し、前記FPGAにおける接続経路を変更することによって、前記車載制御装置の前記ポートに接続される前記通信回路を切り替える。
上記によれば、車載制御装置のハードウェア構成を変更すること無く、車両に搭載される車載機器の変更又は拡充に対応することができる車載通信システム、車載制御装置及び通信方法を提供することができる。
なお、本願は、このような特徴的なプロセッサを備える車載コンピュータとして実現することができるだけでなく、上記の通り、かかる特徴的な処理をステップとするコンピュータ実行方法として実現したり、かかるステップをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムとして実現したりすることができる。また、車載コンピュータの一部又は全部を実現する半導体集積回路として実現したり、車載コンピュータを含むその他のシステムとして実現したりすることができる。
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
(1)本開示の一態様に係る車載通信システムは、車載機器の動作を制御するための制御信号を送信する第1車載制御装置及び第2車載制御装置を備えた車載通信システムであって、前記第2車載制御装置は、前記第1車載制御装置から送信された前記制御信号を受信し、受信した前記制御信号を、複数種類の通信プロトコルのいずれかに準じた制御データとして出力する複数のポートを備え、更に、前記複数のポートから出力された前記制御データが入力する複数の第1端子と、前記制御データを出力する複数の第2端子とを備え、前記複数の第1端子と、前記複数の第2端子との接続経路を変更可能な回路を有するFPGA(Field Programmable Gate Array)と、前記複数の第2端子にそれぞれ接続されており、前記複数の第2端子から出力された制御データを、前記複数種類の通信プロトコルのいずれかに準じた制御信号に変換して前記車載機器へ出力する複数の通信回路とを備える。
本態様によれば、FPGAの回路構成を書き換えることによって、第2車載制御装置のポートから通信回路への接続経路を変更することができ、第2車載制御装置が車載機器と通信するための通信回路を変更することができる。
(2)第1車載制御装置は、前記接続経路を変更するための回路データを前記FPGAへ出力する回路データ出力部を備え、前記FPGAは、前記回路データ出力部から出力された前記回路データに従って前記複数の第1端子と、前記複数の第2端子との接続経路を変更する構成が好ましい。
本態様によれば、第1車載制御装置からFPGAへ回路データを出力して、FPGAの回路構成を書き換えることによって、第2車載制御装置が車載機器と通信するための通信回路を変更することができる。
(3)前記複数の第1端子は、前記第1車載制御装置から出力された、前記複数種類の通信プロトコルに準拠しないデジタルデータが入力される端子を含み、前記複数の第2端子は、前記デジタルデータを出力する端子を含み、更に、前記デジタルデータを出力する端子に接続されており、該端子から出力されたデジタルデータをアナログ信号に変換して外部出力する出力回路を備える構成が好ましい。
本態様によれば、FPGAの回路構成を書き換えるのみで、第2車載制御装置から車載機器へアナログ信号を出力可能なハードウェア構成に変更することができる。
(4)前記複数の第2端子は、前記複数種類の通信プロトコルに準拠しないデジタルデータが入力される端子を含み、前記複数の第1端子は、前記デジタルデータを出力する端子を含み、更に、前記デジタルデータが入力される端子に接続されており、外部入力されたアナログ信号をデジタルデータに変換して該端子へ出力する入力回路を備える構成が好ましい。
本態様によれば、FPGAの回路構成を書き換えるのみで、車載機器から第2車載制御装置へアナログ信号を入力可能なハードウェア構成に変更することができる。
(5)複数のコネクタ端子と、前記通信回路に接続される第3端子とを備え、前記複数のコネクタ端子と、前記第3端子との接続経路を変更可能な回路を有する第2のFPGAを備える構成が好ましい。
本態様によれば、第2のFPGAの回路構成を書き換えるのみで、第2車載制御装置と、車載機器とを接続する通信回路のコネクタ端子を変更することができる。
(6)前記FPGAは、複数のコネクタ端子と、前記通信回路に接続される第3端子とを備え、前記複数のコネクタ端子と、前記第3端子との接続経路を変更可能な回路を有する構成が好ましい。
本態様によれば、FPGAの回路構成を書き換えるのみで、第2車載制御装置と、車載機器とを接続する通信回路のコネクタ端子を変更することができる。
(7)複数のコネクタ端子と、前記出力回路に接続される第3端子とを備え、前記複数のコネクタ端子と、前記第3端子との接続経路を変更可能な回路を有する第2のFPGAを備える構成が好ましい。
本態様によれば、第2のFPGAの回路構成を書き換えるのみで、第2車載制御装置と、車載機器とを接続する出力回路のコネクタ端子を変更することができる。
(8)前記FPGAは、複数のコネクタ端子と、前記出力回路に接続される第3端子とを備え、前記複数のコネクタ端子と、前記第3端子との接続経路を変更可能な回路を有する構成が好ましい。
本態様によれば、FPGAの回路構成を書き換えるのみで、第2車載制御装置と、車載機器とを接続する出力回路のコネクタ端子を変更することができる。
(9)複数のコネクタ端子と、前記入力回路に接続される第3端子とを備え、前記複数のコネクタ端子と、前記第3端子との接続経路を変更可能な回路を有する第2のFPGAを備える構成が好ましい。
本態様によれば、第2のFPGAの回路構成を書き換えるのみで、第2車載制御装置と、車載機器とを接続する入力回路のコネクタ端子を変更することができる。
(10)前記FPGAは、複数のコネクタ端子と、前記入力回路に接続される第3端子とを備え、前記複数のコネクタ端子と、前記第3端子との接続経路を変更可能な回路を有する構成が好ましい。
本態様によれば、FPGAの回路構成を書き換えるのみで、第2車載制御装置と、車載機器とを接続する入力回路のコネクタ端子を変更することができる。
(11)本開示の一態様に係る車載制御装置は、車載機器の動作を制御するための制御信号を受信し、受信した前記制御信号を、複数種類の通信プロトコルのいずれかに準じた制御データとして出力する複数のポートを備えた車載制御装置であって、前記複数のポートから出力された前記制御データが入力する複数の第1端子と、前記制御データを出力する複数の第2端子とを備え、前記複数の第1端子と、前記複数の第2端子との接続経路を変更可能な回路を有するFPGA(Field Programmable Gate Array)と、前記複数の第2端子にそれぞれ接続されており、前記複数の第2端子から出力された制御データを、前記複数種類の通信プロトコルのいずれかに準じた制御信号に変換して前記車載機器へ出力する複数の通信回路とを備える。
本態様によれば、態様(1)同様、FPGAの回路構成を書き換えることによって、第2車載制御装置のポートから通信回路への接続経路を変更することができ、第2車載制御装置が車載機器と通信するための通信回路を変更することができる。
(12)本開示の一態様に係る通信方法は、車載機器の動作を制御するための制御信号を受信し、受信した前記制御信号を、複数種類の通信プロトコルのいずれかに準じた制御データとして出力する複数のポートを備えた車載制御装置を用いた通信方法であって、前記複数のポートから出力された前記制御データが入力する複数の第1端子と、前記制御データを出力する複数の第2端子とを備え、前記複数の第1端子と、前記複数の第2端子との接続経路を変更可能な回路を有するFPGA(Field Programmable Gate Array)と、前記複数の第2端子にそれぞれ接続されており、前記複数の第2端子から出力された制御データを、前記複数種類の通信プロトコルのいずれかに準じた制御信号に変換して前記車載機器へ出力する複数の通信回路とを用意し、前記FPGAにおける接続経路を変更することによって、前記車載制御装置の前記ポートに接続される前記通信回路を切り替える。
本態様によれば、態様(1)同様、FPGAの回路構成を書き換えることによって、第2車載制御装置のポートから通信回路への接続経路を変更することができ、第2車載制御装置が車載機器と通信するための通信回路を変更することができる。
[本開示の実施形態の詳細]
本開示の実施形態に係る車載通信システム、車載制御装置及び通信方法を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
本開示の実施形態に係る車載通信システム、車載制御装置及び通信方法を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
以下、本開示をその実施形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
(実施形態1)
図1は、実施形態1に係る車載通信システムのネットワーク構成を示すブロック図である。本実施形態1に係る車載通信システムは、車載機器Bの動作を制御するための制御信号を送信する第1ECU(第1車載制御装置)1及び第2ECU(第2車載制御装置)2と、FPGA3(Field Programmable Gate Array)とを備える。第1ECU1のコネクタ1aと、第2ECU2のコネクタ21aとは通信線Aにて接続されている。
(実施形態1)
図1は、実施形態1に係る車載通信システムのネットワーク構成を示すブロック図である。本実施形態1に係る車載通信システムは、車載機器Bの動作を制御するための制御信号を送信する第1ECU(第1車載制御装置)1及び第2ECU(第2車載制御装置)2と、FPGA3(Field Programmable Gate Array)とを備える。第1ECU1のコネクタ1aと、第2ECU2のコネクタ21aとは通信線Aにて接続されている。
図2は、第1ECU1の構成例を示すブロック図である。第1ECU1は、制御部10、記憶部11、通信部12、回路データ出力部13と、入出力I/F14とを備える。
記憶部11は、フラッシュメモリ又はEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)等の不揮発性のメモリ素子である。記憶部11は、車載機器Bを制御するために必要な制御プログラム11aを記憶する。車載機器Bは、車外を撮像する車載カメラ、LIDAR(Light Detection And Ranging)、車内カメラ等の各種センサである。また車載機器Bは、ドアの施解錠装置、ドアミラー、シート等を動作させるアクチュエータである。車載機器Bは、エンターテイメント系の画像、音声を出力するオーディオ装置であっても良い。車載機器Bは、電子制御ユニットであっても良い。
なお、制御プログラム11aは、第1ECU1の製造段階において記憶部11に書き込まれる態様でもよいし、外部サーバ装置(不図示)から配信された上記制御プログラムを第1ECU1が取得して記憶部11に書き込む態様であってもよい。また、メモリカード又は光ディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された上記制御プログラムを第1ECU1が読み出して記憶部11に書き込む態様であってもよい。上記制御プログラムの提供方法は、上記の通り、ネットワークを介した配信の態様で提供されてもよいし、記録媒体に記録された態様で提供されてもよい。
なお、制御プログラム11aは、第1ECU1の製造段階において記憶部11に書き込まれる態様でもよいし、外部サーバ装置(不図示)から配信された上記制御プログラムを第1ECU1が取得して記憶部11に書き込む態様であってもよい。また、メモリカード又は光ディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された上記制御プログラムを第1ECU1が読み出して記憶部11に書き込む態様であってもよい。上記制御プログラムの提供方法は、上記の通り、ネットワークを介した配信の態様で提供されてもよいし、記録媒体に記録された態様で提供されてもよい。
制御部10は、例えばCPU(Central Processing Unit)又はMPU(Micro-Processing Unit)等の演算処理装置を用いて構成され、記憶部11に記憶された制御プログラム11a等を読み出して実行することにより、車載機器Bを制御するためのデータを生成する。制御部10は、生成したデータをイーサネット(登録商標)、CAN、LIN、FlexRay、CXPI等の複数の通信プロトコルのいずれかに準じた制御データに変換する機能を有し、所定の通信プロトコルに準拠するように変換された制御データを通信部12に与える。
通信部12は、例えば、制御部10から与えられた制御データを所定の通信プロトコルに準拠した制御信号に変換し、変換した制御信号を第2ECU2へ送信する通信回路である。通信部12は、コネクタ1a及び通信線Aを介して第2ECU2に接続されている。当該通信回路は、例えば、100BASE-T1又は1000BASE-T1等の通信プロトコルに準拠して通信を行うイーサネット(登録商標)PHY部である。なお、イーサネット(登録商標)は一例であり、通信部12は、CAN(Controller Area Network)、CAN-FD、FlexRay、CXPI(Clock Extension Peripheral Interface)、LIN(Local Interconnect Network)等の通信プロトコルで通信を行う通信回路であってもよい。
入出力I/F14は、車外通信装置15等と通信するためのインタフェースである。車外通信装置15は、シリアルケーブル等のワイヤーハーネスを介して入出力I/F14に接続されている。
車外通信装置15は、無線通信を行うためのアンテナ15aを備え、WiFi等のインターネット通信ネットワーク、3G、LTE、4G、5G等のモバイル通信ネットワークを通じて無線通信を行う通信装置である。車外通信装置15は、例えばテレマティクス制御ユニット(TCU)である。制御部10は、車外通信装置15にて、更新された制御プログラム11a、FPGA3の回路を書き換えるための回路データ等を受信することができる。なお、本実施形態1は車外通信装置15と第1ECU1が別体であるものとして説明するが、第1ECU1が車外通信装置15の構成ないし機能を有するように構成しても良い。
回路データ出力部13は、FPGA3に接続されており、FPGA3の回路構成を書き換えるための回路データを出力する回路である。
図3は、第2ECU2の構成例を示すブロック図である。第2ECU2は、第1ECU1と同様の構成であり、制御部20、記憶部21、通信部22及び入出力部23を備える。
記憶部21は、フラッシュメモリ又はEEPROM等の不揮発性のメモリ素子である。記憶部21は、第2ECU2から送信された制御信号を、イーサネット(登録商標)、CAN、LIN、FlexRay、CXPI等の複数の通信プロトコルのいずれかに準じた制御データとしてFPGA3へ出力する処理を制御部20に実行させるためのプログラム(不図示)を記憶する。
通信部22は、第1ECU1から送信された制御信号を受信し、制御部20が処理できる制御データに変換する通信回路である。通信部22は、コネクタ21a及び通信線Aを介して第1ECU1に接続されている。当該通信回路は、例えば、100BASE-T1又は1000BASE-T1等の通信プロトコルに準拠して通信を行うイーサネット(登録商標)PHY部である。なお、イーサネット(登録商標)は一例であり、通信部12は、CAN、CAN-FD、FlexRay、CXPI、LIN等の通信プロトコルで通信を行う通信回路であってもよい。
入出力部23は、少なくとも制御データをFPGA3へ出力する複数の入出力ポート22a…,22b…を備える。なお、入出力ポート22a…,22b…は、FPGA3から第2ECU2へ出力されたデータを入力することもできる。
制御部20は、通信部22が制御信号を受信して得た制御データを、イーサネット(登録商標)、CAN、LIN、FlexRay、CXPI等の複数の通信プロトコルのいずれかに準じた制御データに変換する機能を有する。図1中、角丸長方形の「CAN」、「LIN」、図7に示す「CXPI」は、第1ECU1からの制御データをCAN、LIN、CXPI等に準拠した制御データに変換する機能部を示しており、制御部20は、記憶部21が記憶するプログラムを実行することによって、当該機能部を実現する。もちろん、制御部20は、イーサネット(登録商標)、FlexRay等の通信プロトコルに準拠した制御データに変換する機能を備えてもよい。制御部20は、所定の通信プロトコルに準拠するように変換された制御データを複数の入出力ポート22a…,22b…のいずれのポートを介してFPGA3へ出力する処理を実行する。
FPGA3は、図1に示すように、第2ECU2の複数の入出力ポート22a…,22b…から出力された制御データが入力する複数の第1端子31a…,31b…と、制御データを出力する複数の第2端子32a…,32b…とを備える。FPGA3は、複数の第1端子31a…,31b…と、複数の第2端子32a…,32b…との接続経路を書き換え可能な回路である。
第2端子32aにはCAN通信回路41が接続され、第2端子32bにはLIN通信回路42が接続されている。CAN通信回路41は、第2ECU2からFPGA3を介して出力された制御データを、CAN通信プロトコルに準拠した制御信号に変換して、車載機器Bへ出力する回路である。LIN通信回路42は、第2ECU2からFPGA3を介して出力された制御データを、LIN通信プロトコルに準拠した制御信号に変換して、車載機器Bへ出力する回路である。
なお、作図の便宜上、図1には、1組みのCAN通信回路41、第1端子31a、第2端子32a,入出力ポート22aを図示しているが、本実施形態1に係る車載通信システムは、複数組みのCAN通信回路41,41…、第1端子31a,31a…、第2端子32a,32a…,入出力ポート22a,22a…を備える。同様に図1には、1組みのLIN通信回路42、第1端子31b、第2端子32b,入出力ポート22bを図示しているが、本実施形態1に係る車載通信システムは、複数組みのLIN通信回路42,42…、第1端子31b,31b…、第2端子32b,32b…,入出力ポート22b,22b…を備える。
また、図1では、通信回路の一例として、CAN通信回路41及びLIN通信回路42を図示しているが、イーサネット(登録商標)PHY部、FlexRay、CXPI(Clock Extension Peripheral Interface)、その他の通信回路を備えてもよい。FPGA3に接続する通信回路の種類及び個数が多い程、車両に搭載される車載機器Bの変更及び拡充により柔軟に対応することが可能である。
第2端子32aにはCAN通信回路41が接続され、第2端子32bにはLIN通信回路42が接続されている。CAN通信回路41は、第2ECU2からFPGA3を介して出力された制御データを、CAN通信プロトコルに準拠した制御信号に変換して、車載機器Bへ出力する回路である。LIN通信回路42は、第2ECU2からFPGA3を介して出力された制御データを、LIN通信プロトコルに準拠した制御信号に変換して、車載機器Bへ出力する回路である。
なお、作図の便宜上、図1には、1組みのCAN通信回路41、第1端子31a、第2端子32a,入出力ポート22aを図示しているが、本実施形態1に係る車載通信システムは、複数組みのCAN通信回路41,41…、第1端子31a,31a…、第2端子32a,32a…,入出力ポート22a,22a…を備える。同様に図1には、1組みのLIN通信回路42、第1端子31b、第2端子32b,入出力ポート22bを図示しているが、本実施形態1に係る車載通信システムは、複数組みのLIN通信回路42,42…、第1端子31b,31b…、第2端子32b,32b…,入出力ポート22b,22b…を備える。
また、図1では、通信回路の一例として、CAN通信回路41及びLIN通信回路42を図示しているが、イーサネット(登録商標)PHY部、FlexRay、CXPI(Clock Extension Peripheral Interface)、その他の通信回路を備えてもよい。FPGA3に接続する通信回路の種類及び個数が多い程、車両に搭載される車載機器Bの変更及び拡充により柔軟に対応することが可能である。
図4は、FPGA3の構成例を示すブロック図である。FPGA3は、格子状に配された複数の論理ブロックLBと、各論理ブロックLBを囲むように縦横に配された配線Wと、スイッチブロックSBと、コネクションブロックCBと、データが入出力する入出力ブロックIOBとを備える。論理ブロックLBは、例えばLUT(Lookup table)を備え、論理演算を行う回路である。スイッチブロックSBは、配線Wの交点に設けられ、配線Wによる接続経路をオンオフするトランジスタを備える。コネクションブロックCBは、論理ブロックLBと、配線Wとの間に設けられ、論理ブロックLBと配線Wとの接続をオンオフするトランジスタを備える。また、コネクションブロックCBは、入出力ブロックIOBと、配線Wとの間に設けられ、入出力ブロックIOBと配線Wとの接続をオンオフするトランジスタを備える。入出力ブロックIOBは、第1端子31b,31b…、第2端子32b,32b…に接続されている。
FPGA3は、論理ブロックLBのLUT、スイッチブロックSB及びコネクションブロックCBを構成するトランジスタをオンオフすることによって、回路構成を書き換えることができる。FPGA3は、回路構成を定める回路データを記憶する不揮発性の回路データ記憶部30を備える。FPGA3は、回路データ記憶部30が記憶する回路データを読み出して、論理ブロックLBのLUT、スイッチブロックSB及びコネクションブロックCBを構成するトランジスタを制御することによって、特定の回路を構成することができる。特に、本実施形態1に係るFPGA3は、回路データを書き換えることによって、第1端子31b,31b…と、第2端子32b,32b…との接続経路を変更することができる。
図5は、接続経路変更の第1の例を示すブロック図である。ここでは一本の接続経路に着眼して、経路の変更を説明する。
接続経路変更前の図1に示す車載通信システムにおいては、FPGA3の第1端子31aと、第2端子32aとが接続され、第2ECU2はFPGA3を介してCAN通信回路41に接続された状態にある。この場合、第2ECU2は、CAN通信プロトコルに準拠した制御データを入出力ポート22aからFPGA3へ出力することによって、車載機器Bへ、CANの制御信号を出力することができる。
接続経路変更前の図1に示す車載通信システムにおいては、FPGA3の第1端子31aと、第2端子32aとが接続され、第2ECU2はFPGA3を介してCAN通信回路41に接続された状態にある。この場合、第2ECU2は、CAN通信プロトコルに準拠した制御データを入出力ポート22aからFPGA3へ出力することによって、車載機器Bへ、CANの制御信号を出力することができる。
ここで第1ECU1は、回路データをFPGA3へ出力することによって、FPGA3の回路データ記憶部30が記憶する回路データを書き換えることができる。例えば、第1ECU1は、FPGA3の回路データを書き換えることによって、図5に示すように、第1端子31aと、第2端子32aとの経路を切断し、第1端子31bと、第2端子32bとが接続されるように、第1端子31b,31b…と、第2端子32b,32b…との接続経路を変更することができる。
図5に示す車載通信システムにおいては、FPGA3の第1端子31bと、第2端子32bとが接続され、第2ECU2はFPGA3を介してLIN通信回路42に接続された状態にある。この場合、第2ECU2は、LIN通信プロトコルに準拠した制御データを入出力ポート22bからFPGA3へ出力することによって、車載機器Bへ、LINの制御信号を出力することができる。
図6は、経路変更処理と機器制御処理の手順を示すフローチャートである。第1ECU1は、図示しない外部サーバからハードウェアの変更要求を受信した場合、ハードウェアを変更するための更新プログラムをダウンロードする(ステップS11)。当該更新プログラムには、FPGA3を書き換えるための回路データが含まれる。また、当該更新プログラムには、新たにLIN通信回路42に接続された車載機器Bへ制御データを送信する処理を実行するためのプログラムを含む。
そして、第1ECU1の制御部10は、FPGA3を書き換えるため、回路データをFPGA3へ出力する(ステップS12)。FPGA3は、第1ECU1から出力された回路データを回路データ記憶部30に記憶することにより、回路構成、即ち、第1端子31b,31b…と、第2端子32b,32b…との接続経路を書き換える(ステップS13)。例えば、図1に示すような接続経路から、図5に示すような接続経路に変更される。
FPGA3の書き換えた後、LIN通信回路42に接続された車載機器Bを制御する場合、第1ECU1は、制御データ及び指示データを第2ECU2へ送信する(ステップS31)。制御データは、車載機器Bの動作を制御するためのデータである。指示データは、制御データを出力すべき入出力ポート22a…,22b…を示すポート指定データと、利用すべき通信プロトコルを示すプロトコル指定データとを含む。
第2ECU2は、第1ECU1から送信された制御データ及び指示データを受信し、受信した制御データを、プロトコル指定データによって指定された通信プロトコルに準拠した制御データに変換し、変換した制御データをポート指定データが示す入出力ポート22a…,22b…へ出力する(ステップS32)。
図5に示す例では、LIN通信プロトコルに準拠した制御データが入出力ポート22bからFPGA3出力される。入出力ポート22bから出力された制御データは、FPGA3の第1端子31bに入力し、第2端子32bからLIN通信回路42へ出力される。LIN通信回路42は、端子32bから出力された制御データをLIN通信プロトコルに準拠した制御信号に変換して、車載機器Bへ出力する。
以上の通り、FPGA3を介して接続される車載機器Bが変更された場合であっても、第2ECU2のハードウェア構成を変更する必要はない。また、当該車載機器Bを制御するための第2ECU2のプログラムを変更する必要もない。第2ECU2は、第1ECUから送信された制御データを、指示データに従って指定された通信プロトコルによって、指定された入出力ポート22bから出力するのみであり、接続経路が変更される前後で処理内容は変わらない。このように、FPGA3の回路を書き換え、第1ECU1が制御データと共に送信する指示データの内容を変更するのみで、車載機器Bの変更及び追加に対応することができる。
図7は、接続経路変更の第2の例を示すブロック図である。図7に示すように、FPGA3に接続される通信回路が変更される場合であっても、FPGA3の回路を変更するのみで対応することができる。具体的には、図5及び図7に示すように第2端子32aに接続されていたCAN通信回路41がLIN通信回路42に変更され、第2端子32bに接続されていたLIN通信回路42がCXPI通信回路43に変更された場合、第1端子31bと、第2端子32bとの経路を遮断し、第1端子31bと、第2端子32aとの経路を接続することによって、ハードウェア変更を吸収することができる。つまり、第1ECU1及び第2ECU2のハードウェア及びソフトウェアを変更する必要は無く、配置変更されたLIN通信回路42及び車載機器Bを制御することができる。
図8は、接続経路変更の第3の例を示すブロック図である。また、図7においてLIN通信回路42に接続されていた車載機器BをCXPI通信回路43に接続する変更が行われた場合、図7及び図8に示すように第1端子31bと、第2端子32aとの経路を遮断し、第1端子31bと、第2端子32bとの経路を接続することによって、ハードウェア変更を吸収することができる。つまり、第1ECU1及び第2ECU2のハードウェアを変更する必要は無く、FPGA3の回路構成を変更するのみで、配置変更されたLIN通信回路42及び車載機器Bを制御することができる。
以上の通り、実施形態1に係る車載通信システム等によれば、第2ECU2のハードウェア構成を変更すること無く、車両に搭載される車載機器Bの変更又は拡充に対応することができる。
具体的には、FPGA3の回路構成を書き換えることによって、第2ECU2の入出力ポート22c,22dから、CAN通信回路41、LIN通信回路42、CXPI通信回路43等の通信回路への接続経路を変更することができ、第2ECU2が車載機器Bと通信するための通信回路を変更することができる。
また、実施形態1によれば、第1ECU1からFPGA3へ回路データを出力して、FPGA3の回路構成を書き換えることによって、第2ECU2が車載機器Bと通信するための通信回路を変更することができる。
(実施形態2)
実施形態2に係る車載通信システム及び通信方法は、車載機器Bとの間で任意のアナログ信号を入出力可能にするハードウェア変更ができる点が実施形態1と異なる。その他の構成は、実施形態1に係る車載通信システム等と同様であるため、同様の箇所には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
実施形態2に係る車載通信システム及び通信方法は、車載機器Bとの間で任意のアナログ信号を入出力可能にするハードウェア変更ができる点が実施形態1と異なる。その他の構成は、実施形態1に係る車載通信システム等と同様であるため、同様の箇所には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
図9及び図10は、実施形態2に係る車載通信システムのネットワーク構成を示すブロック図である。
実施形態2に係る第2ECU2は、CAN等の通信プロトコルに準拠しないデジタルデータを入出力する入出力ポート22c,22dを備える。当該デジタルデータは、例えば車載機器Bとの間で入出力するアナログ信号をAD変換、DA変換、フィルタ処理等して得られるデジタルデータである。
実施形態2に係るFPGA3は、実施形態1と同様の構成であり、更に、第2ECU2の入出力ポート22c,22dに接続され、CAN等の通信プロトコルに準拠しないデジタルデータを入出力する第1端子31c,31dを備える。また、FPGA3は、I/O回路45,46に接続された第2端子32c,31dを備える。I/O回路45,46は、デジタルデータをアナログ信号に変換し、またアナログ信号をデジタル信号に変換することによって、アナログ信号を入出力する回路である。本実施形態2では、第1のI/O回路45は、第2端子32cから出力されたデジタルデータをアナログ信号に変換して車載機器Bへ出力する回路であり、第2のI/O回路46は、車載機器Bから出力されたアナログ信号をデジタルデータに変換して第2端子32dへ出力する回路であるものとして説明する。
図9に示す例では、第1端子31dと、第2端子32cとが接続されている。第1ECUは、車載機器Bへ出力するアナログ信号を生成するためのデジタルデータ及び指示データを含む制御信号を第2ECU2へ送信する。指示データは実施形態1と同様、アナログデータを出力すべき入出力ポート22a…,22b…を示すポート指定データを含む。第2ECUは、第1ECU1から送信された制御信号を受信し、受信した制御信号に含まれるデジタルデータをフィルタ処理し、フィルタ処理されたデジタルデータを、ポート指定データが示す入出力ポート22dからFPGA3の第1端子31dへ出力する。第2ECU2から出力されたデジタルデータは、第1端子31d及び第2端子32cを介してI/O回路45へ出力され、I/O回路45からアナログ信号として車載機器Bへ出力される。
実施形態1と同様、第1ECU1は回路データをFPGA3へ出力することによって、FPGA3の回路構成を書き換えることができる。例えば、図9及び図10に示すように、第1端子31dと、第2端子32cとの経路を遮断し、第1端子31dと、第2端子32dとを接続することができる。図10に示すように回路構成が変更された場合、車載機器Bから出力されたアナログ信号はI/O回路46でデジタルデータに変換され、デジタルデータは、第2端子32d及び第1端子31dを経由して入出力ポート22dに入力される構成となる。第2ECU2は、入力されたデジタルデータに対して入力フィルタ処理を施し、入力フィルタ処理されたデータを第1ECU1へ送信する。
図11は、経路変更処理と機器制御処理の手順を示すフローチャートである。第1ECU1は、図示しない外部サーバからハードウェアの変更要求を受信した場合、ハードウェアを変更するための更新プログラムをダウンロードする(ステップS51)。当該更新プログラムには、FPGA3を書き換えるための回路データが含まれる。また、当該更新プログラムには、新たに接続された車載機器Bから出力されたデジタル信号を処理するためのプログラムを含む。
そして、第1ECU1の制御部10は、FPGA3を書き換えるため、回路データをFPGA3へ出力する(ステップS52)。FPGA3は、第1ECU1から出力された回路データを回路データ記憶部30に記憶することにより、回路構成、即ち、第1端子31b,31b…と、第2端子32b,32b…との接続経路を書き換える(ステップS53)。例えば、図9に示すような接続経路から、図10に示すような接続経路に変更される。
また、第1ECU1の制御部10は、新たに接続された車載機器Bからのデジタルデータに対する入力フィルタ処理の内容変更を指定するフィルタ指定データを第2ECU2へ送信する(ステップS54)。第2ECU2は、第1ECU1から送信されたフィルタ指定データを受信し、受信したフィルタ指定データが指定するフィルタを用いて、車載機器Bから入力されるデジタルデータの入力処理を実行するように入力処理内容を変更する(ステップS55)。
実施形態2に係る車載通信システム等によれば、アナログ信号を入出力する車載機器Bが新たに接続された場合、FPGA3の回路構成を変更し、第2ECU2におけるフィルタ処理の内容を変更するのみで、かかる車載機器Bの変更及び追加に対応することができる。
つまり、FPGA3の回路構成を書き換えるのみで、第2ECU2から車載機器Bへアナログ信号を出力可能なハードウェア構成に変更することができる。
また、FPGA3の回路構成を書き換えるのみで、車載機器Bから第2ECU2へアナログ信号を入力可能なハードウェア構成に変更することができる。
なお、実施形態2では、第2ECU2がフィルタ処理を実行する例を説明したが、FPGA3がフィルタ処理を実行するように構成してもよい。つまり、回路データを変更し、FPGA3にフィルタ回路を構成するようにしてもよい。
(実施形態3)
実施形態3に係る車載通信システム及び通信方法は、FPGA3を書き換えることにより、車載機器Bに接続するためのコネクタ端子を変更することができる点が実施形態2と異なる。その他の構成は、実施形態2に係る車載通信システム等と同様であるため、同様の箇所には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
実施形態3に係る車載通信システム及び通信方法は、FPGA3を書き換えることにより、車載機器Bに接続するためのコネクタ端子を変更することができる点が実施形態2と異なる。その他の構成は、実施形態2に係る車載通信システム等と同様であるため、同様の箇所には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
図12は、実施形態3に係る車載通信システムのネットワーク構成を示すブロック図である。実施形態3に係る車載通信システムは第1FPGA3と、第2FPGA5とを備える。第1FPGA3は、実施形態1及び2のFPGA3と同様の構成であるため、同様の符号を付して詳細は省略する。第2FPGA5は、車載機器Bと接続するためのコネクタ端子を切り替えるための回路である。
第2FPGA5は、CAN通信回路41、LIN通信回路42、I/O回路45、I/O回路45の車載機器B側の端子に接続される複数の第3端子51a,51b,51c,51dと、複数のコネクタ端子52a,52b,52c,52dとを備える。なお、図12では、4組の第3端子51a,51b,51c,51dと、コネクタ端子52a,52b,52c,52dを図示しているが、端子数及びコネクタ数は特に限定されるものでは無い。また、同数である必要もない。第2FPGA5の回路構成は第1FPGA3と同様であり、回路データを書き換えることによって、複数の第3端子51a,51b,51c,51dと、複数のコネクタ端子52a,52b,52c,52dとの接続経路を変更することができる。
例えば、図12に示す例では、CAN通信回路41は、第3端子51aを介してコネクタ端子52aに接続され、LIN通信回路42は第3端子51bを介してコネクタ端子52cに接続されている。
ここで例えばCANの制御信号を、コネクタ端子52bを用いて入出力するようにハードウェア構成が変更したい場合、第1ECU1は回路データを第2FPGA5へ出力して回路構成を変更することによって、第3端子51aと、コネクタ端子52bを接続することによって対応することができる。
実施形態3に係る車載通信システム等によれば、車載機器Bが接続されるCAN通信回路41、LIN通信回路42、I/O回路45、I/O回路46のコネクタ端子52a,52b,52c,52dが変更された場合であっても、第2FPGA5の回路構成を変更するのみで、各種制御信号及びアナログ信号を入出力するコネクタ端子52a,52b,52c,52dを変更し、かかる車載機器Bの変更及び追加に対応することができる。
(実施形態4)
実施形態4に係る車載通信システム及び通信方法は、FPGA3を書き換えることにより、車載機器Bに接続するためのコネクタ端子を変更することができる点が実施形態2と異なる。その他の構成は、実施形態2に係る車載通信システム等と同様であるため、同様の箇所には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
実施形態4に係る車載通信システム及び通信方法は、FPGA3を書き換えることにより、車載機器Bに接続するためのコネクタ端子を変更することができる点が実施形態2と異なる。その他の構成は、実施形態2に係る車載通信システム等と同様であるため、同様の箇所には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
図13は、実施形態4に係る車載通信システムのネットワーク構成を示すブロック図である。実施形態4に係るFPGA3は、CAN通信回路41、LIN通信回路42、I/O回路45、I/O回路46の車載機器B側の端子に接続される複数の第3端子33a,33b,33c,33dと、複数のコネクタ端子34a,34b,34c,34dとを備える。なお、図13では、4組の第3端子33a,33b,33c,33dと、コネクタ端子34a,34b,34c,34dを図示しているが、端子数及びコネクタ数は特に限定されるものでは無い。また、同数である必要もない。FPGA3の回路構成はFPGA3と同様であり、回路データを書き換えることによって、複数の第3端子33a,33b,33c,33dと、複数のコネクタ端子34a,34b,34c,34dとの接続経路を変更することができる。
例えば、図13に示す例では、CAN通信回路41は、第3端子33cを介してコネクタ端子34cに接続され、LIN通信回路42は第3端子33dを介してコネクタ端子34aに接続されている。
ここで例えばCANの制御信号を、コネクタ端子34bを用いて入出力するようにハードウェア構成が変更したい場合、第1ECU1は回路データをFPGA3へ出力して回路構成を変更することによって、第3端子33dと、コネクタ端子34bを接続することによって対応することができる。
実施形態4に係る車載通信システム等によれば、実施形態3と同様、車載機器Bが接続されるCAN通信回路41、LIN通信回路42、I/O回路45、I/O回路46のコネクタ端子52a,52b,52c,52dが変更された場合であっても、FPGA3の回路構成を変更するのみで、各種制御信号及びアナログ信号を入出力するコネクタ端子52a,52b,52c,52dを変更し、かかる車載機器Bの変更及び追加に対応することができる。
なお、実施形態1~実施形態4では、FPGA3を第2ECU2と別体で構成する例を説明したが、FPGA3は第2ECU2の筐体内部に配してもよい。
また、第1ECU1と、FPGA3とを接続する配線は、第2ECU2を経由するものであってもよい。第1ECU1は、通信線Aを用いて、回路データをFPGA3へ送信し、回路データを書き換えるように構成してもよい。
更に、実施形態1~実施形態4では、第1ECU1がFPGA3の回路データを書き換える例を説明したが、他の車載装置、ダイアグツール等の車外装置を用いて、FPGA3の回路データを書き換えるように構成してもよい。
また、工場出荷前の車両の組立工程において、車種の違い、オプションの有無等の相違に応じて搭載される車載機器、第2ECU2への接続態様を変更する場合、任意の外部コンピュータを用いて回路データを書き換えたFPGA3を搭載するようにしてもよい。
また、工場出荷前の車両の組立工程において、車種の違い、オプションの有無等の相違に応じて搭載される車載機器、第2ECU2への接続態様を変更する場合、任意の外部コンピュータを用いて回路データを書き換えたFPGA3を搭載するようにしてもよい。
1 第1ECU
1a コネクタ
2 第2ECU
3 FPGA(第1FPGA)
5 第2FPGA
10 制御部
11 記憶部
11a 制御プログラム
12 通信部
13 回路データ出力部
14 入出力インタフェース
15 車外通信装置
15a アンテナ
20 制御部
21 記憶部
21a コネクタ
22 通信部
22a,22b 入出力ポート
23 入出力部
30 回路データ記憶部
31a,31b 第1端子
32a,32b 第2端子
LB 論理ボックス
SB スイッチブロック
CB コネクションボックス
IOB 入出力ブロック
W 配線
41 CAN通信回路
42 LIN通信回路
43 CXPI通信回路
A 通信線
B 車載機器
1a コネクタ
2 第2ECU
3 FPGA(第1FPGA)
5 第2FPGA
10 制御部
11 記憶部
11a 制御プログラム
12 通信部
13 回路データ出力部
14 入出力インタフェース
15 車外通信装置
15a アンテナ
20 制御部
21 記憶部
21a コネクタ
22 通信部
22a,22b 入出力ポート
23 入出力部
30 回路データ記憶部
31a,31b 第1端子
32a,32b 第2端子
LB 論理ボックス
SB スイッチブロック
CB コネクションボックス
IOB 入出力ブロック
W 配線
41 CAN通信回路
42 LIN通信回路
43 CXPI通信回路
A 通信線
B 車載機器
Claims (12)
- 車載機器の動作を制御するための制御信号を送信する第1車載制御装置及び第2車載制御装置を備えた車載通信システムであって、
前記第2車載制御装置は、前記第1車載制御装置から送信された前記制御信号を受信し、受信した前記制御信号を、複数種類の通信プロトコルのいずれかに準じた制御データとして出力する複数のポートを備え、
更に、
前記複数のポートから出力された前記制御データが入力する複数の第1端子と、前記制御データを出力する複数の第2端子とを備え、前記複数の第1端子と、前記複数の第2端子との接続経路を変更可能な回路を有するFPGA(Field Programmable Gate Array)と、
前記複数の第2端子にそれぞれ接続されており、前記複数の第2端子から出力された制御データを、前記複数種類の通信プロトコルのいずれかに準じた制御信号に変換して前記車載機器へ出力する複数の通信回路と
を備える車載通信システム。 - 第1車載制御装置は、
前記接続経路を変更するための回路データを前記FPGAへ出力する回路データ出力部を備え、
前記FPGAは、
前記回路データ出力部から出力された前記回路データに従って前記複数の第1端子と、前記複数の第2端子との接続経路を変更する
請求項1に記載の車載通信システム。 - 前記複数の第1端子は、前記第1車載制御装置から出力された、前記複数種類の通信プロトコルに準拠しないデジタルデータが入力される端子を含み、
前記複数の第2端子は、前記デジタルデータを出力する端子を含み、
更に、前記デジタルデータを出力する端子に接続されており、該端子から出力されたデジタルデータをアナログ信号に変換して外部出力する出力回路を備える
請求項1又は請求項2に記載の車載通信システム。 - 前記複数の第2端子は、前記複数種類の通信プロトコルに準拠しないデジタルデータが入力される端子を含み、
前記複数の第1端子は、前記デジタルデータを出力する端子を含み、
更に、前記デジタルデータが入力される端子に接続されており、外部入力されたアナログ信号をデジタルデータに変換して該端子へ出力する入力回路を備える
請求項1又は請求項2に記載の車載通信システム。 - 複数のコネクタ端子と、前記通信回路に接続される第3端子とを備え、前記複数のコネクタ端子と、前記第3端子との接続経路を変更可能な回路を有する第2のFPGAを備える
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の車載通信システム。 - 前記FPGAは、
複数のコネクタ端子と、前記通信回路に接続される第3端子とを備え、前記複数のコネクタ端子と、前記第3端子との接続経路を変更可能な回路を有する
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の車載通信システム。 - 複数のコネクタ端子と、前記出力回路に接続される第3端子とを備え、前記複数のコネクタ端子と、前記第3端子との接続経路を変更可能な回路を有する第2のFPGAを備える
請求項3に記載の車載通信システム。 - 前記FPGAは、
複数のコネクタ端子と、前記出力回路に接続される第3端子とを備え、前記複数のコネクタ端子と、前記第3端子との接続経路を変更可能な回路を有する
請求項3に記載の車載通信システム。 - 複数のコネクタ端子と、前記入力回路に接続される第3端子とを備え、前記複数のコネクタ端子と、前記第3端子との接続経路を変更可能な回路を有する第2のFPGAを備える
請求項4に記載の車載通信システム。 - 前記FPGAは、
複数のコネクタ端子と、前記入力回路に接続される第3端子とを備え、前記複数のコネクタ端子と、前記第3端子との接続経路を変更可能な回路を有する
請求項4に記載の車載通信システム。 - 車載機器の動作を制御するための制御信号を受信し、受信した前記制御信号を、複数種類の通信プロトコルのいずれかに準じた制御データとして出力する複数のポートを備えた車載制御装置であって、
前記複数のポートから出力された前記制御データが入力する複数の第1端子と、前記制御データを出力する複数の第2端子とを備え、前記複数の第1端子と、前記複数の第2端子との接続経路を変更可能な回路を有するFPGA(Field Programmable Gate Array)と、
前記複数の第2端子にそれぞれ接続されており、前記複数の第2端子から出力された制御データを、前記複数種類の通信プロトコルのいずれかに準じた制御信号に変換して前記車載機器へ出力する複数の通信回路と
を備える車載制御装置。 - 車載機器の動作を制御するための制御信号を受信し、受信した前記制御信号を、複数種類の通信プロトコルのいずれかに準じた制御データとして出力する複数のポートを備えた車載制御装置を用いた通信方法であって、
前記複数のポートから出力された前記制御データが入力する複数の第1端子と、前記制御データを出力する複数の第2端子とを備え、前記複数の第1端子と、前記複数の第2端子との接続経路を変更可能な回路を有するFPGA(Field Programmable Gate Array)と、
前記複数の第2端子にそれぞれ接続されており、前記複数の第2端子から出力された制御データを、前記複数種類の通信プロトコルのいずれかに準じた制御信号に変換して前記車載機器へ出力する複数の通信回路と
を用意し、
前記FPGAにおける接続経路を変更することによって、前記車載制御装置の前記ポートに接続される前記通信回路を切り替える
通信方法。
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230531 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20231012 |