JP7446517B2 - 電子装置及び通信制御方法 - Google Patents

Description

参照による取り込み

本出願は、令和３年（２０２１年）２月２５日に出願された日本出願である特願２０２１－２８４７９の優先権を主張し、その内容を参照することにより、本出願に取り込む。

本発明は、電子装置に関し、特に、異なるプロトコルのネットワークが接続された制御システムにおいて、通信タイミングを調整する技術に関する。

車両の電子化に伴って、車両に搭載される電子装置の数が増加し、各電子装置間の通信データ量が増大している。電子装置の機能ごとに通信の要件が異なるため、車両には複数の通信プロトコルネットワークが搭載されており、ゲートウェイを介して異なるネットワーク間でデータ通信を行っている。しかし、異なるネットワークは別のタイマで動作しているため、データ転送時間に加えて、データ通信開始までの待機時間が発生し、通信遅延時間が増大することがある。

特許文献１（特開２０１１－１０９４５２号）には、タイムトリガ方式の通信ネットワークと、イベントドリブン方式の通信ネットワークとがゲートウェイを介して接続された車載通信システムであって、タイムトリガ方式の通信ネットワークから送信された同期フレームに所定の優先順位を設定して、ＣＡＮネットワークに送信する優先的送信手段と、同期フレームの受信をトリガにＦｌｅｘＲａｙネットワークへ送信データを送信する送信手段と、を有する車載通信システムが開示されている。

しかし、特許文献１に記載された通信方法は、要求及び応答の関係となる通信フレームを対象としているため、イベントドリブン方式ネットワークからタイムトリガ方式ネットワークへ一方的に送信する通信フレームや、異なる通信サイクルの通信フレームの通信遅延時間を短縮する制御は困難である。

本発明は、前述した課題を解決するために、タイムトリガ方式ネットワークの通信スケジュールに同期して、イベントドリブン方式ネットワーク間の通信タイミングを調整する技術の提供を目的とする。

本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、タイムトリガ方式の第１の通信ネットワークと、イベントドリブン方式の第２の通信ネットワークとがゲートウェイを介して接続されたシステムにおいて、前記第２の通信ネットワークの配下に設置された電子装置であって、前記第１の通信ネットワークの通信スケジュールを保持し、前記第１の通信ネットワークから送信されたフレームから、通信サイクルを特定し、前記第１の通信ネットワークから送信された特定の通信フレームの受信によって、前記第１の通信ネットワークへの通信フレームの送信タイミングを決定することを特徴とする。

本発明の一態様によれば、イベントドリブン方式ネットワークからゲートウェイを介してタイムトリガ方式ネットワークへ通信フレームを送信する際、通信遅延時間を短縮できる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明によって明らかにされる。

通信システムの一例を示すブロック図である。 車載電子装置の処理を示すフローチャート図である。 サイクル同期フレーム受信周期における同期通信実行を示すシーケンス図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一部分には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

図１は、本実施形態の通信システムの一例を示すブロック図である。

本実施形態の通信システムは、スロットがスケジュール化されているタイムトリガ方式のＦｌｅｘＲａｙネットワーク１０と、イベントドリブン方式のＥｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０で構成されており、各ネットワークはゲートウェイ３１を介して接続される。

まず、Ｅｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１がＦｌｅｘＲａｙネットワーク１０の通信スケジュールに同期したタイミングで通信フレームを送信する制御の概要を説明する。
（１）ＦｌｅｘＲａｙネットワーク１０は、ゲートウェイ３１を介してＥｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１へ通信フレームを送信する。
（２）Ｅｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１は、受信した通信フレームからＦｌｅｘＲａｙ通信スケジュールのサイクルカウントを特定する。
（３）Ｅｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１は、特定したサイクルカウントに基づいて、送信開始する１サイクル分のフレーム構成を切り替える。
（４）Ｅｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１は、予め設定されたスロット番号のフレーム受信をトリガとして、（３）で選択された１サイクル分の通信フレームをＦｌｅｘＲａｙネットワーク１０へ送信開始する。

ＦｌｅｘＲａｙネットワーク１０のＥＣＵ１１は、ＦｌｅｘＲａｙ通信スケジュールに従って通信する。本実施形態に特有の制御は無い。

ＦｌｅｘＲａｙネットワーク１０のＥＣＵ１１は、ＦｌｅｘＲａｙ通信プロトコルに従って、通信フレームをゲートウェイ３１へ送信する。

ゲートウェイ３１は、まず、受信した通信フレームのプロトコル、すなわち、ＦｌｅｘＲａｙ通信フレームをＥｔｈｅｒｎｅｔ通信フレームへ変換する。プロトコル変換された通信フレームを、Ｅｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１へ直ちに送信する。ＦｌｅｘＲａｙ通信フレームとＥｔｈｅｒｎｅｔ通信フレームは、ＦｌｅｘＲａｙフレームＩＤとＥｔｈｅｒｎｅｔポート番号で関連付けられ、関連付け情報はゲートウェイ３１が保持する。

ＦｌｅｘＲａｙネットワーク１０からＥｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０へは、本発明適用の有無にかかわらず、通信フレームが送信される。Ｅｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１は、ＦｌｅｘＲａｙ通信スケジュールに同期したタイミングで通信フレームを送信するように制御される。Ｅｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１は、ＦｌｅｘＲａｙネットワーク１０から受信する通信フレームのうち選択された二つの通信フレームを用いて、通信フレームの送信タイミングを定める。一つはサイクル同期フレームであり、もう一つはスロット同期フレームである。サイクル同期フレームはスロット同期フレームより長周期である。この二つの通信フレームを用いることによって、現在のＦｌｅｘＲａｙ通信スケジュールに適するフレーム送信タイミングでデータを送信でき、通信の効率を向上できる。

サイクル同期フレームは、ＦｌｅｘＲａｙ通信スケジュールのサイクルカウントを特定可能な通信フレームを選択する。サイクル同期フレームは、ＦｌｅｘＲａｙネットワーク１０からＥｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１へ送信される通信フレームの内、通信周期が最も長い一つを選択するとよい。このため、Ｅｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１は、サイクル同期フレームの受信によって、サイクルカウントを識別できる。このように、サイクル同期フレームは４サイクルに１回、スロット同期フレームは毎サイクルなど、サイクル同期フレームはスロット同期フレーム以上の間隔で受信される。

サイクル同期フレームは、Ｅｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１が送信する１サイクル分のフレームの構成を切り替えるために使用される。ＦｌｅｘＲａｙでは複数の通信サイクルのフレームが混在しているため、通信フレーム毎に通信スケジュールを切り替える。

スロット同期フレームは、ＦｌｅｘＲａｙ通信スケジュールのスロット番号を特定可能な通信フレームを選択する。スロット同期フレームは、ＦｌｅｘＲａｙネットワーク１０からＥｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１へ送信される通信フレームの内、通信周期が最も短い一つを選択するとよい。

スロット同期フレームは、Ｅｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１が１サイクル分の通信フレームを送信開始する際のトリガとして使用される。サイクル同期フレームによってサイクルカウントを特定した後、スロット同期フレームの受信によってカウントを更新することで、次サイクルに送信する通信フレームを切り替える。

次に、Ｅｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１が送信する１サイクル分の通信フレーム構成について説明する。

Ｅｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１は、通信フレーム構成の全パターンを保持する。通信フレーム構成のパターン数の最大値は、ＦｌｅｘＲａｙネットワーク１０からＥｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１へ送信される通信フレームの最長サイクル周期÷最短サイクル周期となる。ＦｌｅｘＲａｙ通信スケジュールは６４サイクルで定義されるが、通信フレーム構成の重複するサイクルを考慮すると前述の式で表される。つまり、Ｅｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１はＦｌｅｘＲａｙ通信スケジュールを、必ずしも６４サイクルとして認識する必要はない。

ただし、ＦｌｅｘＲａｙネットワーク１０からＥｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１へ送信される通信フレームの最長サイクル周期と最短サイクル周期が同一である場合、通信フレーム構成が１パターンのみとなり、サイクル毎にフレーム構成を切り替える必要が無いため、サイクル同期フレームを定めなくてよい。

通信フレーム構成は、スロット同期フレーム受信をトリガとして送信開始される１サイクル分の通信フレームのデータ内容及び送信タイミング情報を含む。データ内容及び送信タイミングは、ＦｌｅｘＲａｙ通信スケジュール情報を参照して定められる。

Ｅｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１からＦｌｅｘＲａｙネットワーク１０へ送信する通信フレームの１サイクルは、ＦｌｅｘＲａｙネットワーク１０からＥｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１へ送信される通信フレームの最短サイクル周期と同じ周期とし、ＦｌｅｘＲａｙ通信スケジュールの１サイクルと同じ周期とは限らない。

通信フレーム構成の１サイクルの時間範囲は、スロット同期フレームのスロット番号に、ゲートウェイ３１とＥｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１間の送受信総処理時間分のオフセットを追加したスロット番号から１サイクル分である。但し、安全係数として数スロット分オフセットをさらに追加してもよい。

図２は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１が実行する処理のフローチャートである。

ＥＣＵ２１は、サイクルカウントの初期値を設定する。例えば、初期値を０に設定するとよい（１０１）。

次に、ＥＣＵ２１は、通信フレーム構成パターンを参照して（１０２）、送信するフレームの構成を切り替える（１０３）。具体的には、サイクルカウント毎に一周期分のデータ構成を設定する。

次に、ＥＣＵ２１は、スロット同期フレームを受信すると（１０４）、スロット同期フレームの受信をトリガとして、１サイクル分の通信フレームの送信を開始する（１０５）。すなわち、ＦｌｅｘＲａｙネットワーク１０への通信に要する時間の後、通信フレームが送信される。なお、ＥＣＵ２１がスロット同期フレームを受信しなければ、処理を終了する。例えばイグニッションオフによって、ＥＣＵ２１はしばらくの間動作するが、スロット同期フレームを受信しない。

次に、ＥＣＵ２１は、サイクル同期フレームを受信すると（１０６）、サイクルカウントをリセットする（１０７）。ＥＣＵ２１は、このタイミングで１サイクル分のフレームの構成を切り替える。一方、ＥＣＵ２１は、サイクル同期フレームを受信しなければ、サイクルカウントをカウントアップする（１０８）。ＥＣＵ２１は、このタイミングで１サイクル分のフレームの構成を切り替えることができる。

その後、ステップ１０２に戻り、通信フレーム構成のパターンを参照して、処理を繰り返し実行する。

図３は、本実施形態の車載電子装置の通信シーケンスを示す図の一例である。

ＦｌｅｘＲａｙネットワーク１０からＥｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１へ送信される通信フレームの内、通信周期が最も長いものが選択されたサイクル同期フレームは、ゲートウェイ３１にて、プロトコル変換され、Ｅｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１へ転送される。Ｅｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１は、サイクル同期フレームを受信によって、サイクルカウントを識別でき、ＦｌｅｘＲａｙネットワーク１０へ送信する通信フレームの構成を切り替える。

ＦｌｅｘＲａｙネットワーク１０からＥｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１へ送信される通信フレームの内、通信周期が最も短いものが選択されたスロット同期フレームは、ゲートウェイ３１にてプロトコル変換され、Ｅｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１へ転送される。Ｅｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１は、スロット同期フレームを受信すると、ＦｌｅｘＲａｙネットワーク１０への通信フレームの送信を開始し、１周期分の通信フレームを送信する。

その後、Ｅｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１は、ＦｌｅｘＲａｙ通信スケジュールに同期して通信フレームを送信する。

［効果］
このように本実施例のＥｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１は、通信フレーム構成の１サイクルにおける第１スロットから、ＦｌｅｘＲａｙ通信スケジュールに基づいた時間間隔にて通信フレームを送信することによって、Ｅｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１が、ＦｌｅｘＲａｙネットワーク１０のタイムトリガ方式通信を模擬し、ＦｌｅｘＲａｙ通信スケジュールに同期して通信フレームを送信できる。

従来は、ＦｌｅｘＲａｙネットワーク１０とＥｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０の間で要求及び応答の関係となる通信フレームを対象に同期制御を行っていたため、Ｅｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０からＦｌｅｘＲａｙネットワーク１０へ一方的に送信する通信フレーム、及び異なる通信サイクルの通信フレームに適用した同期制御が困難である。

これに対し、本発明の実施例では、Ｅｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０の通信フレーム送信タイミングをＦｌｅｘＲａｙネットワーク１０の通信スケジュールに同期させるので、以下の条件においても、データ発生から送信までの通信遅延時間を短縮できる。
・ＦｌｅｘＲａｙネットワーク１０の通信スケジュールに複数の通信サイクルの通信フレームが混在している。
・Ｅｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０からＦｌｅｘＲａｙネットワーク１０へ一方的に通信フレームが送信される。

以上説明したように、Ｅｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１は、サイクル同期フレーム及びスロット同期フレームの受信を識別し、保持しているＦｌｅｘＲａｙ通信スケジュール情報に基づいて通信フレームの送信を制御するので、ＦｌｅｘＲａｙ通信スケジュールに同期して通信フレームを送信できる。

また、ＦｌｅｘＲａｙネットワーク１０からＥｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１へ送信される通信フレームの内、通信周期が最も長い一つをサイクル同期フレームに選択するので、適確なタイミングで通信フレーム毎に通信スケジュールを切り替えられる。

ＦｌｅｘＲａｙネットワーク１０からＥｔｈｅｒｎｅｔネットワーク２０のＥＣＵ２１へ送信される通信フレームの内、通信周期が最も短い一つをスロット同期フレームに選択するので、スロット同期フレームの受信によってカウントを更新でき、ＦｌｅｘＲａｙ通信スケジュールに同期して通信フレームを送信できる。

なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲の趣旨内における様々な変形例及び同等の構成が含まれる。例えば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに本発明は限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えてもよい。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えてもよい。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をしてもよい。

また、前述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により、ハードウェアで実現してもよく、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。

各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記憶装置、又は、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に格納することができる。

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、実装上必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてよい。

Claims (10)

1. タイムトリガ方式の第１の通信ネットワークと、イベントドリブン方式の第２の通信ネットワークとがゲートウェイを介して接続されたシステムにおいて、前記第２の通信ネットワークの配下に設置された電子装置であって、
   前記第１の通信ネットワークの通信スケジュールを保持し、
   前記第１の通信ネットワークから送信されたフレームから、通信サイクルを特定し、
   前記第１の通信ネットワークから送信された特定の通信フレームの受信によって、前記第１の通信ネットワークへの通信フレームの送信タイミングを決定することを特徴とする電子装置。
2. 請求項１に記載の電子装置であって、
   前記特定の通信フレームのうちスロット同期フレームの受信をトリガに、前記第１の通信ネットワークへ通信フレームの送信を開始することを特徴とする電子装置。
3. 請求項２に記載の電子装置であって、
   前記特定の通信フレームは、前記スロット同期フレームと、前記電子装置が送信する１サイクル分の通信フレームの構成を切り替えるために使用されるサイクル同期フレームとを含み、
   前記サイクル同期フレームは前記スロット同期フレームより長周期であることを特徴とする電子装置。
4. 請求項３に記載の電子装置であって、
   前記第１の通信ネットワークから前記第２の通信ネットワークへ送信される通信フレームのうち、通信サイクルが最も短いものを前記スロット同期フレームに選択することを特徴とする電子装置。
5. 請求項３に記載の電子装置であって、
   前記第１の通信ネットワークから前記第２の通信ネットワークへ送信される通信フレームのうち、通信サイクルが最も長いものを前記サイクル同期フレームに選択することを特徴とする電子装置。
6. 電子装置が実行する通信制御方法であって、
   前記電子装置は、タイムトリガ方式の第１の通信ネットワークと、イベントドリブン方式の第２の通信ネットワークとがゲートウェイを介して接続されたシステムにおいて、前記第２の通信ネットワークの配下に設置されており、
   前記通信制御方法は、
   前記電子装置が、前記第１の通信ネットワークの通信スケジュールを保持し、
   前記電子装置が、前記第１の通信ネットワークから送信されたフレームから、通信サイクルを特定し、
   前記電子装置が、前記第１の通信ネットワークから送信された特定の通信フレームの受信によって、前記第１の通信ネットワークへの通信フレームの送信タイミングを決定することを特徴とする通信制御方法。
7. 請求項６に記載の通信制御方法であって、
   前記電子装置が、前記特定の通信フレームのうちスロット同期フレームの受信をトリガに、前記第１の通信ネットワークへ通信フレームの送信を開始することを特徴とする通信制御方法。
8. 請求項７に記載の通信制御方法であって、
   前記特定の通信フレームは、前記スロット同期フレームと、前記電子装置が送信する１サイクル分の通信フレームの構成を切り替えるために使用されるサイクル同期フレームとを含み、
   前記サイクル同期フレームは前記スロット同期フレームより長周期であることを特徴とする通信制御方法。
9. 請求項８に記載の通信制御方法であって、
   前記電子装置が、前記第１の通信ネットワークから前記第２の通信ネットワークへ送信される通信フレームのうち、通信サイクルが最も短いものを前記スロット同期フレームに選択することを特徴とする通信制御方法。
10. 請求項８に記載の通信制御方法であって、
    前記電子装置が、前記第１の通信ネットワークから前記第２の通信ネットワークへ送信される通信フレームのうち、通信サイクルが最も長いものを前記サイクル同期フレームに選択することを特徴とする通信制御方法。

Images