車載用中継接続ユニット
【課題】受信したメッセージのうちエラーメッセージを検出した場合は中継を停止するよう中継方式を切り替える。
【解決手段】ＥＣＵ３０が接続された複数のバス３１と接続され、ＥＣＵ間でのメッセージの送受信を中継する車載用の中継接続ユニット１０であって、メッセージの中継方式をカットスルー方式とストア＆フォワード方式を切り替える中継処理部１１と、受信したメッセージからエラーメッセージを検出する受信エラーカウンタ部１２を備え、中継処理部１１は、ＥＣＵが周期的に送信するメッセージのうち最大送信周期のメッセージの１周期内で受信エラーカウンタ部でエラーメッセージを検出した場合をエラー周期とし、該エラー周期の連続回数を予め定めた上限閾値と比較するエラー監視部１１ａを備え、エラー周期の連続回数が上限閾値以上になるとメッセージの中継方式をカットスルー方式からストア＆フォワード方式に切り替える。
【解決手段】ＥＣＵ３０が接続された複数のバス３１と接続され、ＥＣＵ間でのメッセージの送受信を中継する車載用の中継接続ユニット１０であって、メッセージの中継方式をカットスルー方式とストア＆フォワード方式を切り替える中継処理部１１と、受信したメッセージからエラーメッセージを検出する受信エラーカウンタ部１２を備え、中継処理部１１は、ＥＣＵが周期的に送信するメッセージのうち最大送信周期のメッセージの１周期内で受信エラーカウンタ部でエラーメッセージを検出した場合をエラー周期とし、該エラー周期の連続回数を予め定めた上限閾値と比較するエラー監視部１１ａを備え、エラー周期の連続回数が上限閾値以上になるとメッセージの中継方式をカットスルー方式からストア＆フォワード方式に切り替える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用の中継接続ユニットに関し、詳しくは、電子制御ユニットが接続された複数のバスと接続され、電子制御ユニット間でのメッセージの送受信を中継する車載用の中継接続ユニットにおいて、受信したメッセージからエラーメッセージを検出した場合にメッセージの中継方式をカットスルー方式からストア＆フォワード方式に切り替えるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載される機器を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）を多重通信用のバス（通信線）に接続すると共に、該複数のバスを中継接続ユニットに接続し、異なるバスに属するＥＣＵ間で送受信されるメッセージを該中継接続ユニットで中継している車載用通信システムが採用されている。
【０００３】
前記中継接続ユニットのメッセージの中継方式として、ストア＆フォワード方式及びカットスルー方式が知られている。
ストア＆フォワード方式は、中継接続ユニットがメッセージフレームを最後まで受信した後、アービトレーションフィールドからメッセージ識別子を読み出し、該メッセージ識別子に対応する中継先のバスを判別し、該バスに送信を開始する方式である。
中継接続ユニットはメッセージフレームを全て受信しているので、受信したメッセージフレームにエラーが発生していた場合には、該エラーを検知してメッセージフレームの送信を停止することができる。しかし、メッセージフレームを最後まで受信してから他のバスへの送信を開始しているので、後述するカットスルー方式に比べてメッセージフレームの受信を開始してから送信を開始するまでの時間が長くなる。
【０００４】
一方、カットスルー方式は、中継接続ユニットが、メッセージフレーム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までを受信した時点で、該メッセージ識別子に対応する中継先のバスを判別し、該バスに送信を開始する方式である。
メッセージフレームにエラーが存在していても、中継接続ユニットはアービトレーションフィールドを受信した時点で既に他のバスへの送信を開始しているので、該エラーを含むメッセージフレームを送信し、エラーを認識した段階でそのフレームをエラーフレームとして処理する。
しかし、メッセージフレームを最後まで受信せずにバスに送信を開始しているので、ストア＆フォワード方式に比べてメッセージフレーム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。
【０００５】
このようなカットスルー方式とストア＆フォワード方式の夫々の利点を生かし、中継するメッセージの内容によって切り替えて使用する方法が特開平９−１６２９１７号公報（特許文献１）に提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１６２９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、中継接続ユニットは、高速に中継を行う必要があるメッセージであっても、該メッセージからエラーメッセージが検出される場合は中継を停止することが好ましいが、特許文献１では、エラーメッセージの検出については記載されていない。このため、受信したメッセージがエラーメッセージであっても該エラーメッセージの一部とエラーフレームが中継されてしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、中継接続ユニットが受信したメッセージからエラーメッセージが検出される場合は中継を停止する一方、エラーメッセージが検出されない場合には高速に中継を行うことを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明は、電子制御ユニットが接続された複数のバスと接続され、前記電子制御ユニット間でのメッセージの送受信を中継する車載用の中継接続ユニットであって、
前記メッセージの中継方式を、メッセージフレームのアービトレーションフィールドを受信すると送信を開始するカットスルー方式と、メッセージフレームを最後まで受信してから送信を開始するストア＆フォワード方式を切り替える中継処理部と、
受信したメッセージからエラーメッセージを検出する受信エラーカウンタ部を備え、
前記中継処理部は、
前記バスに接続された電子制御ユニットが周期的に送信するメッセージのうち最大送信周期のメッセージの１周期内で前記受信エラーカウンタ部で前記エラーメッセージを検出した場合をエラー周期とし、該エラー周期の連続回数を予め定めた上限閾値と比較するエラー監視部を備え、前記エラー周期の連続回数が前記上限閾値以上になるとメッセージの中継方式を前記カットスルー方式からストア＆フォワード方式に切り替え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。
【００１０】
中継接続ユニットは、受信したメッセージからエラーメッセージが検出されていない通常時には、中継速度が高速のカットスルー方式を用いて電子制御ユニット（ＥＣＵ）から受信したメッセージを他のＥＣＵに中継送信している。これにより、中継接続ユニットは高速にメッセージの中継を行うことができる。
一方、中継接続ユニットの受信エラーカウンタ部は、受信したメッセージからエラーメッセージを検出する。
エラー監視部は、電子制御ユニットが周期的に送信するメッセージのうち最大送信周期のメッセージの１周期内で受信エラーカウンタ部を監視し、受信エラーカウンタ部がエラーメッセージを検出したか否かを検知し、受信エラーカウンタ部がエラーメッセージを検出したエラー周期の連続回数と上限閾値を比較する。エラー周期の連続回数が上限閾値以上になると、中継処理部はエラーメッセージをバスに継続的に送信するＥＣＵが存在すると判断し、メッセージの中継方式をカットスルー方式からストア＆フォワード方式に切り替える。ストア＆フォワード方式ではメッセージのフレームを最後まで受信してエラーのチェックを行うので、受信したメッセージがエラーメッセージである場合には、メッセージの中継を停止することができる。
【００１１】
このように、中継接続ユニットは受信したメッセージからエラーメッセージを検出したか否かを判断してカットスルー方式とストア＆フォワード方式を切り替えているので、エラーを含んでいるメッセージを受信している場合は中継を停止する一方、エラーを含んでいないメッセージを受信している場合には高速に中継を行うことができる。
【００１２】
また、前記バスに接続された電子制御ユニットが周期的に送信するメッセージのうち最大送信周期のメッセージの１周期内で前記受信エラーカウンタ部で前記エラーメッセージを検出した場合をエラー周期としている。
これにより、電子制御ユニットが送信する全てのメッセージは１期間内に少なくとも１回は送信されるので、受信エラーカウンタ部はＥＣＵが送信する全てのメッセージを受信してエラーの有無を検知することができる。
【００１３】
さらに、エラー監視部はエラー周期の連続回数を予め定めた上限閾値と比較し、中継処理部は前記エラー周期の連続回数が前記上限閾値以上になるとメッセージの中継方式を切り替えている。
エラーメッセージを継続的に受信している場合、エラーメッセージを受信してからメッセージの中継方式を切り替えるまでに要する時間は最大で該最大送信周期に上限閾値を乗じた時間となり、メッセージの中継方式の切替に要する時間をほぼ一定とすることができる。
【００１４】
また、受信エラーカウンタ部は受信したメッセージにビットエラー、スタッフエラー、ＣＲＣエラー、フォームエラーを検出した場合に、該受信したメッセージをエラーメッセージとして検出している。即ち、エラーメッセージとは、バスのエラーを検出した中継接続ユニットやＥＣＵによって送信されるエラーフレームを構成するメッセージではなく、前記ビットエラー等のエラーを含むメッセージを示している。
【００１５】
受信エラーカウンタ部は、エラーメッセージを検出して中継接続ユニットに内蔵された受信エラーカウンタ（ＲＥＣ）を用いてエラーメッセージをカウントしている。エラー監視部はＲＥＣのカウント値を監視することで、受信エラーカウンタ部がエラーメッセージを検出したか否かを検知している。
ＲＥＣはＣＡＮプロトコルでメッセージの送受信を行う中継接続ユニットやＥＣＵに内蔵されているカウンタであり、中継接続ユニット等に内蔵された送信エラーカウンタ（ＴＥＣ）と共に、中継接続ユニット等がバス上の通信に正常に参加することが出来る状態か、エラーを起こしやすい状態か、通信に参加できない状態かを管理するものである。
該ＲＥＣをメッセージの中継方式の切替の判断に用いることで、新たにカウンタを設けることなく中継方式の切替を行うことができる。
【００１６】
ＲＥＣは中継接続ユニットが受信したメッセージのうちエラーメッセージをカウントするものであり、エラーメッセージを検出する毎にカウント値が加算される。エラーの種類によって加算されるカウント値は異なり、また、受信したメッセージにエラーがない場合にはＲＥＣのカウント値は減算される。加算値及び減算値はＣＡＮプロトコルにより定められている。
このようにＲＥＣのカウント値は増減するため、エラー監視部はカウント値自体を基準値と比較するのではなく、ＲＥＣがエラーメッセージをカウントしたか否か、即ちＲＥＣのカウント値が１度でも増加したことを検知した場合に、受信エラーカウンタ部がエラーメッセージを検出したとしている。
なお、エラー監視部はＲＥＣのカウント値の減少については検知していない。
【００１７】
前記中継処理部は、ストア＆フォワード方式でのメッセージ中継時において、前記エラー周期が連続しない周期回数が前記エラー監視部で予め設定している下限閾値以上になると、メッセージ中継方式をカットスルー方式に切り替えることが好ましい。
【００１８】
メッセージの中継方式がストア＆フォワード方式である場合に、エラー監視部が受信エラーカウンタ部を監視し、前記エラー周期が連続しない周期回数と下限閾値を比較している。前記エラー周期が連続しない周期回数が下限閾値以上となると、中継処理部はエラーメッセージを継続的に送信していたＥＣＵが正常なメッセージを送信するようになったものと判断し、メッセージの中継方式を前記ストア＆フォワード方式からカットスルー方式に切り替える。カットスルー方式に切り替えることで、高速にメッセージの中継を行うことができる。
【００１９】
前記中継処理部は、カットスルー方式とストア＆フォワード方式が設定時間内に所定回数以上切り替えられた場合は、ストア＆フォワード方式でのメッセージの中継を継続させることが好ましい。
エラー監視部は中継方式の切替の履歴を記憶しており、エラー監視部は定期的に切替履歴を参照して、該切替が設定時間内に所定回数以上行われている場合には、エラーメッセージを送信するＥＣＵがバスに接続されていると判断してストア＆フォワード方式を継続することで、エラーメッセージの中継を停止することができる。
【発明の効果】
【００２０】
前述したように、本発明の中継接続ユニットによれば、受信したメッセージからエラーメッセージが検出されていない通常時には、中継方式としてカットスルー方式を用いることで高速にメッセージの中継を行うことができる。
一方、中継接続ユニットの受信エラーカウンタ部が受信したメッセージからエラーメッセージを検出した場合、エラー周期が上限閾値以上となると、エラーメッセージをバスに継続的に送信するＥＣＵが存在すると判断し、中継処理部はメッセージの中継方式をカットスルー方式からストア＆フォワード方式に切り替える。ストア＆フォワード方式ではメッセージのフレームを最後まで受信するので、受信したメッセージがエラーメッセージである場合には、メッセージの中継を停止することができ、不要なエラーフレームを中継先に送信しなくてもよくなる。
【００２１】
このように、中継接続ユニットは受信したメッセージからエラーメッセージを検出したか否かを判断してカットスルー方式とストア＆フォワード方式を切り替えているので、エラーを含んでいるメッセージを受信している場合は中継を停止する一方、エラーを含んでいないメッセージを受信している場合には高速に中継を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図４は本発明の第１実施形態を示す。
本発明の中継接続ユニット１０（ゲートウェイユニット）は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０と接続した複数のバス３１同士を接続し、異なるバス３１に接続されるＥＣＵ３０間でのメッセージの送受信の中継を行っている。
本実施形態では、中継接続ユニット１０に２本のバス３１Ａ、３１Ｂを接続すると共に、各バス３１Ａ、３１Ｂに夫々２つのＥＣＵ３０Ａ−１、３０Ａ−２、３０Ｂ−１、３０Ｂ−２を接続しており、通信プロトコルはＣＡＮプロトコルに準拠している。
【００２３】
中継接続ユニット１０は、受信エラーカウンタ部を構成するＣＡＮコントローラ部１２と中継処理部１１と記憶部１４を備えている。
ＣＡＮコントローラ部１２は、受信したメッセージからエラーメッセージを検出するメッセージ検知部１７と、該エラーメッセージをカウントする受信エラーカウンタ（ＲＥＣ）１６と送受信部１３を各バス３１毎に備えている。
メッセージ検知部１７は送受信部１３を介して受信したメッセージのエラーを検知してエラーメッセージとしており、具体的にはビットエラー、スタッフエラー、ＣＲＣエラー、フォームエラーを検知している。
【００２４】
ＲＥＣ１６はＣＡＮプロトコルで通信を行う中継接続ユニット１０に内蔵されたカウンタであり、該メッセージ検知部１７が受信したメッセージにエラーを検知した場合に所定の値が加算されると共に、メッセージ検知部１７がエラーを検知せず中継接続ユニット１０がメッセージを正常に受信した場合には所定の値が減算される。
ＲＥＣ１６は中継接続ユニット１０等に内蔵された図示しない送信エラーカウンタ（ＴＥＣ）と共に、図４に示すように中継接続ユニット１０の状態遷移を管理するものであり、中継接続ユニットがバス３１上の通信に正常に参加することが出来るエラーアクティブ状態か、エラーを起こしやすいエラーパッシブ状態か、通信に参加できないバスオフ状態かのいずれの状態にあるかを管理している。
【００２５】
中継処理部１１は、メッセージの中継方式を、メッセージフレームのアービトレーションフィールドを受信すると送信を開始するカットスルー方式と、メッセージフレームを最後まで受信してから送信を開始するストア＆フォワード方式を切り替えている。
【００２６】
また、中継処理部１１はエラー監視部１１ａを備えており、エラー監視部１１ａはバス３１に接続されたＥＣＵ３０が周期的に送信するメッセージのうち最大送信周期を時間幅として設定した所定期間Δｔ毎に、ＣＡＮコントローラ部１２のＲＥＣ１６のカウント値の増減を監視し、所定期間Δｔ内でＲＥＣ１６のカウント値が増加したことを検知する。
ＲＥＣ１６のカウント値の増加を検知した周期をエラー周期とし、該エラー周期の連続回数と予め定めた上限閾値Ｃ１とを比較し、前記周期の所定期間Δｔの数が前記上限閾値Ｃ１以上になると、中継処理部１１がメッセージの中継方式を前記カットスルー方式からストア＆フォワード方式に切り替える。
【００２７】
さらに、中継処理部１１がストア＆フォワード方式でメッセージの中継を行っている場合に、エラー監視部１１ａは、前記ＣＡＮコントローラ部１２がエラー周期が連続しない周期回数と下限閾値Ｃ２を比較し、該周期回数が下限閾値Ｃ２以上になると中継処理部１１がメッセージ中継方式をカットスルー方式に切り替えている。
【００２８】
さらに、中継処理部１１は、カットスルー方式とストア＆フォワード方式が設定時間内に所定回数以上切り替えられた場合は、ストア＆フォワード方式でのメッセージの中継を継続させている。
また、中継処理部１１は異なるバス３１に接続されるＥＣＵ３０間でのメッセージの中継処理を行っている。
【００２９】
記憶部１４は、エラー監視部１１ａが中継方式を切り替えるための上限閾値Ｃ１と下限閾値Ｃ２を記憶する閾値記憶領域１４ａを備えている。
また、エラー監視部１１ａがＲＥＣ１６のカウント値が１度でも増加したことを検知した場合に所定時間Δｔごとに＋１される判定カウント値を記憶したエラー判定領域１４ｂと、エラー記憶部１４が中継方式を切り替えた履歴を記憶する履歴記憶領域１４ｃを備えている。
【００３０】
ＣＡＮコントローラ部１２はコントローラにより構成されており、中継処理部１１はＣＰＵにより構成されている。また、記憶部１４はＲＯＭまたはＲＡＭから構成され、送受信部１３はドライバーから構成されている。
【００３１】
次に、中継接続ユニット１０がメッセージの中継方式をカットスルー方式からストア＆フォワード方式へ切り替える方法について、バス３１Ａに接続されたＥＣＵ３０Ａ−１、３０Ａ−２から送信され中継接続ユニット１０を介してＥＣＵ３０Ｂに送信されるメッセージが、図２に示す送信周期とメッセージ数を持つ場合を例として説明する。
【００３２】
中継接続ユニット１０が受信したメッセージからエラーメッセージを検出していない場合には、メッセージの中継方式はカットスルー方式としている。
中継処理部１１のエラー監視部１１ａは、所定期間Δｔの間のＲＥＣ１６のカウント値の増減を監視している。所定期間Δｔは、２つのＥＣＵ３０Ａが送信するメッセージのうち最大送信周期の時間幅としており、所定期間Δｔでは全てのメッセージが少なくとも１回はＥＣＵ３０から送信される。図２において、ＥＣＵ３０Ａの最大送信周期は１０００ｍｓであるため、所定期間Δｔは１０００ｍｓとなる。
【００３３】
図３（Ａ）に示すように、ＥＣＵ３０Ａから送信されたメッセージに、中継接続ユニット１０のＣＡＮコントローラ部１２のメッセージ検知部１７がエラーメッセージを検知しない場合は、ＲＥＣ１６のカウント値に増減はなく０のままである。
一方、図３（Ｂ）に示すように、所定期間Δｔの間にメッセージ検知部１７がエラーメッセージを検出した場合には、ＲＥＣ１６のカウント値はＡ部、Ｂ部、Ｃ部のように増加する。エラー監視部１１ａはＲＥＣ１６のカウント値が増加を示したか否かを検知し、一度でも増加を示した場合には、記憶部１４のエラー判定領域１４ｂに記憶された判定カウント値を＋１する。
なお、ＲＥＣ１６のカウント値は受信したメッセージにエラーを含まない場合は減少するが、エラー監視部１１ａはＲＥＣ１６のカウント値の減少については検知していない。
【００３４】
また、エラー監視部１１ａは記憶部１４から閾値Ｃ１を読み出す。本実施形態では閾値Ｃ１を４としている。
エラー監視部１１ａは所定期間Δｔを繰り返してＲＥＣ１６のカウント値の監視を行い、カウント値が増加している場合、即ち該所定期間Δｔがエラー周期である場合には記憶部１４のエラー判定領域１４ｂに記憶された判定カウント値を＋１していく。また、エラー監視部１１ａがＲＥＣ１６のカウント値の増加を検知しなかった場合には、判定カウント値は０に戻す。
【００３５】
エラー監視部１１ａは判定カウント値と閾値Ｃ１を比較し、判定カウント値が閾値４以上となった場合、即ち、エラー周期の連続回数が４以上となった場合には、エラー監視部１１ａはバス３１Ａにエラーメッセージを継続的に送信するＥＣＵ３０Ａが存在すると判断し、バス３１Ａからバス３１Ｂへのメッセージの中継方式をカットスルー方式からストア＆フォワード方式に切り替える。
【００３６】
次に、中継接続ユニット１０がメッセージの中継方式をストア＆フォワード方式からカットスルー方式へ戻す方法について説明する。
中継接続ユニット１０のメッセージの中継方式がストア＆フォワード方式の場合は、エラー監視部１１ａは記憶部１４から閾値Ｃ２を読み出す。本実施形態ではＣ２を１としている。
エラー監視部１１ａは所定期間Δｔを繰り返してＲＥＣ１６のカウント値の監視を行い、エラー監視部１１ａがＲＥＣ１６のカウント値の増加を検知しなかった場合には、判定カウント値を０とする。
判定カウント値がＣ１回（本実施形態では１回）０となった場合、即ち、エラー周期が連続しない周期回数がＣ１回以上になると、バス３１Ａにエラーメッセージを継続的に送信するＥＣＵ３０が存在しなくなったと判断し、バス３１Ａからバス３１Ｂへの中継方式をストア＆フォワード方式からカットスルー方式に切り替える。
【００３７】
また、エラー監視部１１ａはカットスルー方式からストア＆フォワード方式への切替及びストア＆フォワード方式からカットスルー方式への切替の履歴を記憶部１４の履歴記憶領域１４ｃに記憶している。また、履歴記憶領域１４ｃには所定の設定時間と所定切替回数を記憶している。エラー監視部１１ａは記憶部１４の履歴記憶領域１４ｃを定期的に参照し、中継方式の切替が、所定の設定時間内においてΔｔ×（Ｃ１＋Ｃ２）の周期またはこれに近い周期で所定切替回数以上行われている場合には、エラーメッセージを継続的に送信するＥＣＵ３０が存在するものとして、ストア＆フォワード方式を継続する。
【００３８】
なお、中継方式をストア＆フォワード方式からカットスルー方式へ戻す場合に、既にストア＆フォワード方式でメッセージの中継を行っている時間が、中継接続ユニット１０がバス３１上に連続した１１ビットのレセッシブビットを１２８回検出する時間Ｔ１よりも短い場合には、ストア＆フォワード方式でメッセージの中継を行っている時間を時間Ｔ１よりも長く継続する。
【００３９】
この理由について以下に説明する。
エラーメッセージを継続的に送信しているＥＣＵ３０は、図４に示すように、ＥＣＵ３０に備えた図示しない送信エラーカウンタ（ＴＥＣ）の値を増加させ、エラーアクティブ→エラーパッシブ→バスオフという状態遷移を繰り返す。ＥＣＵ３０はエラーアクティブとエラーパッシブの場合にはメッセージを送信することが可能であるが、バスオフの場合にはメッセージを送信することができない。ＥＣＵ３０がバスオフの場合、中継接続ユニット１０もエラーメッセージを受信せず、ＲＥＣ１６のカウント値は増加しない。
【００４０】
ＥＣＵ３０のバスオフからエラーアクティブへの復帰は、ＥＣＵ３０がバス３１上に連続した１１ビットのレセッシブビットを１２８回検出することで行われる。
このとき、ＣＡＮプロトコルの通信速度を５００ｋｂｐｓとすると、ＥＣＵ３０がバス３１上に連続した１１ビットのレセッシブビットを１２８回検出する時間Ｔ１は式（１）で求められる。
Ｔ１＝１／５００ｋｂｐｓ・１１ビット・１２８回＝２８１６μｓｅｃ ・・式（１）
【００４１】
即ち、ＥＣＵ３０がバスオフの状態にある時間の最短時間はＴ１＝２８１６μｓｅｃであり、少なくともストア＆フォワード方式に切り替えられてからＴ１までの間は、ＥＣＵ３０がバスオフの状態にあるために中継接続ユニット１０のＲＥＣ１６が増加しない。
このため、少なくともストア＆フォワード方式でのメッセージの中継をＴ１＝２８１６μｓｅｃ以上の時間継続し、時間Ｔ１が経過した後にカットスルー方式に切り替えることで、ＥＣＵ３０がバスオフからエラーアクティブに復帰して再びエラーメッセージを送信した場合に、中継接続ユニット１０の中継方式が既にカットスルー方式となっていてエラーメッセージを他のバス３１に中継することを防いでいる。
【００４２】
なお、式（１）のＥＣＵ３０がバスオフの状態にある時間Ｔ１は最短時間であり、ストア＆フォワード方式でメッセージの中継を行う時間が時間Ｔ１以上に長い場合であっても中継方式の切替時にＥＣＵ３０がバスオフの状態となることもあるが、少なくともストア＆フォワード方式を時間Ｔ１以上継続することで、ＥＣＵ３０がバスオフからエラーアクティブに復帰したときに中継方式がカットスルー方式となっている可能性を少なくすることができる。
【００４３】
なお、本実施形態ではバス３１Ａに接続されたＥＣＵ３０Ａから送信されるメッセージは図２に示す送信周期とメッセージ数を持ち、メッセージの最大送信周期である所定期間Δｔは１０００ｍｓであり、閾値Ｃ２は１である。
エラー監視部１１ａが中継方式をカットスルー方式からストア＆フォワード方式に切り替えた後、所定期間Δｔ後にエラー監視部１１ａが再びＲＥＣ１６のカウント値を検知しカウント値が増加している場合には中継方式を切替える。このため、少なくとも所定期間Δｔの時間はストア＆フォワード方式が継続する。ストア＆フォワード方式が継続する所定時間Δｔは１０００ｍｓｅｃであり、Ｔ１＝２８１６μｓｅｃよりも十分に大きい値であるため、閾値Ｃ２が１であっても中継方式を切り替えることができる。
【００４４】
本発明において、中継接続ユニット１０が、エラーメッセージを受信してから、中継方式をカットスルー方式からストア＆フォワード方式へ切り替え、該メッセージの他のバス３１への中継を停止するまでに要する時間は以下のとおりである。
エラー監視部１１ａは、ＥＣＵ３０が送信するメッセージのうち最大送信周期の時間幅である所定時間Δｔ毎にＲＥＣ１６のカウント値を監視し、カウント値が増加している場合は記憶部１４のエラー判定領域１４ｂの判定カウント値を＋１している。この判定カウント値がＣ１以上になると中継方式をカットスルー方式からストア＆フォワード方式へ切り替えている。即ち、所定期間Δｔ×Ｃ１の時間経過後に中継方式が切り替わる。
図２に示す送信周期とメッセージ数を持つ場合、所定期間ΔｔはＥＣＵ３０Ａが送信するメッセージのうち最大送信周期の時間幅である１０００ｍｓであり、本実施形態ではＣ１を４としているので、４０００ｍｓｅｃ後には中継接続ユニット１０はエラーメッセージの他のバス３１への中継を停止することができる。
【００４５】
一方、本発明の方法を採用しない中継接続ユニット１０におけるエラーメッセージの中継について説明する。
中継方式はカットスルー方式が採用されるため、ＥＣＵ３０から周期的に送信されたエラーメッセージが他のバス３１に中継される。
例として、図２に示すメッセージのうち、送信周期２０ｍｓで送信される２０のメッセージのうち２つがエラーメッセージであり、かつ２つのうち１つが中継接続ユニット１０によって中継されるメッセージであった場合、中継接続ユニット１０が中継するエラーメッセージは１秒間に５０メッセージとなる。
【００４６】
このエラーメッセージを送信しているＥＣＵ３０が図４に示すようにエラーアクティブからバスオフするまでの時間は、ＴＥＣのカウント値が２５６以上となる時間である。エラーを含む１つのメッセージにつきＴＥＣのカウント値は８ずつ加算されていくため、ＴＥＣのカウント値が２５６以上となる時間は２５６÷８＝３２メッセージのエラーメッセージが送信される時間であり、３２メッセージ×送信周期２０ｍｓｅｃ＝６４０ｍｓｅｃを要する。
【００４７】
また、バスオフからエラーアクティブに復帰するまでの時間は、連続した１１ビットのレセッシブビットを１２８回検出する時間である。連続した１１ビットのレセッシブビットはエラーを含まないメッセージを連続して受信する場合にバス３１上に現れるため、１２８回連続してエラーを含まないメッセージを受信すればよい。１２８の正常なメッセージを受信するのに必要な時間は、図２のＥＣＵ３０のメッセージの送信周期から算出すると１２０ｍｓｅｃである。
【００４８】
従って、６４０ｍｓｅｃ＋１２０ｍｓｅｃ＝７６０ｍｓｅｃの周期でＥＣＵ３０はエラーアクティブからエラーパッシブ、バスオフを介して再びエラーアクティブに復帰し、この期間に受信するメッセージのうちエラーメッセージは３２メッセージである。本方式を採用しない中継接続ユニット１０は、７６０ｍｓｅｃごとに３２のエラーメッセージを中継し続けることになる。
【００４９】
前記構成によれば、エラーメッセージを受信していない通常時には、中継方式として中継速度が高速のカットスルー方式を用いている。
一方、中継接続ユニット１０が受信したメッセージからエラーメッセージを検出した場合、バス３１にエラーメッセージを継続的に送信するＥＣＵ３０が存在すると判断し、メッセージの中継方式をカットスルー方式からストア＆フォワード方式に切り替えているので、メッセージの中継を停止することができる。
このように、中継接続ユニット１０はメッセージにエラーが含まれているか否かを判断してカットスルー方式とストア＆フォワード方式を切り替えているので、エラーメッセージを受信している場合は中継を停止する一方、エラーメッセージを受信していない場合には高速に中継を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明である中継接続ユニットの第１実施形態を示す構成図である。
【図２】中継接続ユニットが受信するメッセージの例である。
【図３】（Ａ）は受信エラーカウンタのカウンタ値が増加していない場合であり、（Ｂ）は受信エラーカウンタのカウンタ値が増加した場合である。
【図４】中継接続ユニットの状態遷移を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０ 中継接続ユニット
１１ 中継処理部
１１ａ エラー監視部
１２ ＣＡＮコントローラ部
１３（１３Ａ、１３Ｂ） 送受信部
１４ 記憶部
１６（１６Ａ、１６Ｂ） 受信エラーカウンタ（ＲＥＣ）
１７（１７Ａ、１７Ｂ） メッセージ検知部
３０（３０Ａ−１、３０Ａ−２、３０Ｂ−１、３０Ｂ−２） 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
３１（３１Ａ、３１Ｂ） バス
Δｔ 所定期間
Ｃ１、Ｃ２ 閾値
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用の中継接続ユニットに関し、詳しくは、電子制御ユニットが接続された複数のバスと接続され、電子制御ユニット間でのメッセージの送受信を中継する車載用の中継接続ユニットにおいて、受信したメッセージからエラーメッセージを検出した場合にメッセージの中継方式をカットスルー方式からストア＆フォワード方式に切り替えるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載される機器を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）を多重通信用のバス（通信線）に接続すると共に、該複数のバスを中継接続ユニットに接続し、異なるバスに属するＥＣＵ間で送受信されるメッセージを該中継接続ユニットで中継している車載用通信システムが採用されている。
【０００３】
前記中継接続ユニットのメッセージの中継方式として、ストア＆フォワード方式及びカットスルー方式が知られている。
ストア＆フォワード方式は、中継接続ユニットがメッセージフレームを最後まで受信した後、アービトレーションフィールドからメッセージ識別子を読み出し、該メッセージ識別子に対応する中継先のバスを判別し、該バスに送信を開始する方式である。
中継接続ユニットはメッセージフレームを全て受信しているので、受信したメッセージフレームにエラーが発生していた場合には、該エラーを検知してメッセージフレームの送信を停止することができる。しかし、メッセージフレームを最後まで受信してから他のバスへの送信を開始しているので、後述するカットスルー方式に比べてメッセージフレームの受信を開始してから送信を開始するまでの時間が長くなる。
【０００４】
一方、カットスルー方式は、中継接続ユニットが、メッセージフレーム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までを受信した時点で、該メッセージ識別子に対応する中継先のバスを判別し、該バスに送信を開始する方式である。
メッセージフレームにエラーが存在していても、中継接続ユニットはアービトレーションフィールドを受信した時点で既に他のバスへの送信を開始しているので、該エラーを含むメッセージフレームを送信し、エラーを認識した段階でそのフレームをエラーフレームとして処理する。
しかし、メッセージフレームを最後まで受信せずにバスに送信を開始しているので、ストア＆フォワード方式に比べてメッセージフレーム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。
【０００５】
このようなカットスルー方式とストア＆フォワード方式の夫々の利点を生かし、中継するメッセージの内容によって切り替えて使用する方法が特開平９−１６２９１７号公報（特許文献１）に提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１６２９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、中継接続ユニットは、高速に中継を行う必要があるメッセージであっても、該メッセージからエラーメッセージが検出される場合は中継を停止することが好ましいが、特許文献１では、エラーメッセージの検出については記載されていない。このため、受信したメッセージがエラーメッセージであっても該エラーメッセージの一部とエラーフレームが中継されてしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、中継接続ユニットが受信したメッセージからエラーメッセージが検出される場合は中継を停止する一方、エラーメッセージが検出されない場合には高速に中継を行うことを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明は、電子制御ユニットが接続された複数のバスと接続され、前記電子制御ユニット間でのメッセージの送受信を中継する車載用の中継接続ユニットであって、
前記メッセージの中継方式を、メッセージフレームのアービトレーションフィールドを受信すると送信を開始するカットスルー方式と、メッセージフレームを最後まで受信してから送信を開始するストア＆フォワード方式を切り替える中継処理部と、
受信したメッセージからエラーメッセージを検出する受信エラーカウンタ部を備え、
前記中継処理部は、
前記バスに接続された電子制御ユニットが周期的に送信するメッセージのうち最大送信周期のメッセージの１周期内で前記受信エラーカウンタ部で前記エラーメッセージを検出した場合をエラー周期とし、該エラー周期の連続回数を予め定めた上限閾値と比較するエラー監視部を備え、前記エラー周期の連続回数が前記上限閾値以上になるとメッセージの中継方式を前記カットスルー方式からストア＆フォワード方式に切り替え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。
【００１０】
中継接続ユニットは、受信したメッセージからエラーメッセージが検出されていない通常時には、中継速度が高速のカットスルー方式を用いて電子制御ユニット（ＥＣＵ）から受信したメッセージを他のＥＣＵに中継送信している。これにより、中継接続ユニットは高速にメッセージの中継を行うことができる。
一方、中継接続ユニットの受信エラーカウンタ部は、受信したメッセージからエラーメッセージを検出する。
エラー監視部は、電子制御ユニットが周期的に送信するメッセージのうち最大送信周期のメッセージの１周期内で受信エラーカウンタ部を監視し、受信エラーカウンタ部がエラーメッセージを検出したか否かを検知し、受信エラーカウンタ部がエラーメッセージを検出したエラー周期の連続回数と上限閾値を比較する。エラー周期の連続回数が上限閾値以上になると、中継処理部はエラーメッセージをバスに継続的に送信するＥＣＵが存在すると判断し、メッセージの中継方式をカットスルー方式からストア＆フォワード方式に切り替える。ストア＆フォワード方式ではメッセージのフレームを最後まで受信してエラーのチェックを行うので、受信したメッセージがエラーメッセージである場合には、メッセージの中継を停止することができる。
【００１１】
このように、中継接続ユニットは受信したメッセージからエラーメッセージを検出したか否かを判断してカットスルー方式とストア＆フォワード方式を切り替えているので、エラーを含んでいるメッセージを受信している場合は中継を停止する一方、エラーを含んでいないメッセージを受信している場合には高速に中継を行うことができる。
【００１２】
また、前記バスに接続された電子制御ユニットが周期的に送信するメッセージのうち最大送信周期のメッセージの１周期内で前記受信エラーカウンタ部で前記エラーメッセージを検出した場合をエラー周期としている。
これにより、電子制御ユニットが送信する全てのメッセージは１期間内に少なくとも１回は送信されるので、受信エラーカウンタ部はＥＣＵが送信する全てのメッセージを受信してエラーの有無を検知することができる。
【００１３】
さらに、エラー監視部はエラー周期の連続回数を予め定めた上限閾値と比較し、中継処理部は前記エラー周期の連続回数が前記上限閾値以上になるとメッセージの中継方式を切り替えている。
エラーメッセージを継続的に受信している場合、エラーメッセージを受信してからメッセージの中継方式を切り替えるまでに要する時間は最大で該最大送信周期に上限閾値を乗じた時間となり、メッセージの中継方式の切替に要する時間をほぼ一定とすることができる。
【００１４】
また、受信エラーカウンタ部は受信したメッセージにビットエラー、スタッフエラー、ＣＲＣエラー、フォームエラーを検出した場合に、該受信したメッセージをエラーメッセージとして検出している。即ち、エラーメッセージとは、バスのエラーを検出した中継接続ユニットやＥＣＵによって送信されるエラーフレームを構成するメッセージではなく、前記ビットエラー等のエラーを含むメッセージを示している。
【００１５】
受信エラーカウンタ部は、エラーメッセージを検出して中継接続ユニットに内蔵された受信エラーカウンタ（ＲＥＣ）を用いてエラーメッセージをカウントしている。エラー監視部はＲＥＣのカウント値を監視することで、受信エラーカウンタ部がエラーメッセージを検出したか否かを検知している。
ＲＥＣはＣＡＮプロトコルでメッセージの送受信を行う中継接続ユニットやＥＣＵに内蔵されているカウンタであり、中継接続ユニット等に内蔵された送信エラーカウンタ（ＴＥＣ）と共に、中継接続ユニット等がバス上の通信に正常に参加することが出来る状態か、エラーを起こしやすい状態か、通信に参加できない状態かを管理するものである。
該ＲＥＣをメッセージの中継方式の切替の判断に用いることで、新たにカウンタを設けることなく中継方式の切替を行うことができる。
【００１６】
ＲＥＣは中継接続ユニットが受信したメッセージのうちエラーメッセージをカウントするものであり、エラーメッセージを検出する毎にカウント値が加算される。エラーの種類によって加算されるカウント値は異なり、また、受信したメッセージにエラーがない場合にはＲＥＣのカウント値は減算される。加算値及び減算値はＣＡＮプロトコルにより定められている。
このようにＲＥＣのカウント値は増減するため、エラー監視部はカウント値自体を基準値と比較するのではなく、ＲＥＣがエラーメッセージをカウントしたか否か、即ちＲＥＣのカウント値が１度でも増加したことを検知した場合に、受信エラーカウンタ部がエラーメッセージを検出したとしている。
なお、エラー監視部はＲＥＣのカウント値の減少については検知していない。
【００１７】
前記中継処理部は、ストア＆フォワード方式でのメッセージ中継時において、前記エラー周期が連続しない周期回数が前記エラー監視部で予め設定している下限閾値以上になると、メッセージ中継方式をカットスルー方式に切り替えることが好ましい。
【００１８】
メッセージの中継方式がストア＆フォワード方式である場合に、エラー監視部が受信エラーカウンタ部を監視し、前記エラー周期が連続しない周期回数と下限閾値を比較している。前記エラー周期が連続しない周期回数が下限閾値以上となると、中継処理部はエラーメッセージを継続的に送信していたＥＣＵが正常なメッセージを送信するようになったものと判断し、メッセージの中継方式を前記ストア＆フォワード方式からカットスルー方式に切り替える。カットスルー方式に切り替えることで、高速にメッセージの中継を行うことができる。
【００１９】
前記中継処理部は、カットスルー方式とストア＆フォワード方式が設定時間内に所定回数以上切り替えられた場合は、ストア＆フォワード方式でのメッセージの中継を継続させることが好ましい。
エラー監視部は中継方式の切替の履歴を記憶しており、エラー監視部は定期的に切替履歴を参照して、該切替が設定時間内に所定回数以上行われている場合には、エラーメッセージを送信するＥＣＵがバスに接続されていると判断してストア＆フォワード方式を継続することで、エラーメッセージの中継を停止することができる。
【発明の効果】
【００２０】
前述したように、本発明の中継接続ユニットによれば、受信したメッセージからエラーメッセージが検出されていない通常時には、中継方式としてカットスルー方式を用いることで高速にメッセージの中継を行うことができる。
一方、中継接続ユニットの受信エラーカウンタ部が受信したメッセージからエラーメッセージを検出した場合、エラー周期が上限閾値以上となると、エラーメッセージをバスに継続的に送信するＥＣＵが存在すると判断し、中継処理部はメッセージの中継方式をカットスルー方式からストア＆フォワード方式に切り替える。ストア＆フォワード方式ではメッセージのフレームを最後まで受信するので、受信したメッセージがエラーメッセージである場合には、メッセージの中継を停止することができ、不要なエラーフレームを中継先に送信しなくてもよくなる。
【００２１】
このように、中継接続ユニットは受信したメッセージからエラーメッセージを検出したか否かを判断してカットスルー方式とストア＆フォワード方式を切り替えているので、エラーを含んでいるメッセージを受信している場合は中継を停止する一方、エラーを含んでいないメッセージを受信している場合には高速に中継を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図４は本発明の第１実施形態を示す。
本発明の中継接続ユニット１０（ゲートウェイユニット）は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０と接続した複数のバス３１同士を接続し、異なるバス３１に接続されるＥＣＵ３０間でのメッセージの送受信の中継を行っている。
本実施形態では、中継接続ユニット１０に２本のバス３１Ａ、３１Ｂを接続すると共に、各バス３１Ａ、３１Ｂに夫々２つのＥＣＵ３０Ａ−１、３０Ａ−２、３０Ｂ−１、３０Ｂ−２を接続しており、通信プロトコルはＣＡＮプロトコルに準拠している。
【００２３】
中継接続ユニット１０は、受信エラーカウンタ部を構成するＣＡＮコントローラ部１２と中継処理部１１と記憶部１４を備えている。
ＣＡＮコントローラ部１２は、受信したメッセージからエラーメッセージを検出するメッセージ検知部１７と、該エラーメッセージをカウントする受信エラーカウンタ（ＲＥＣ）１６と送受信部１３を各バス３１毎に備えている。
メッセージ検知部１７は送受信部１３を介して受信したメッセージのエラーを検知してエラーメッセージとしており、具体的にはビットエラー、スタッフエラー、ＣＲＣエラー、フォームエラーを検知している。
【００２４】
ＲＥＣ１６はＣＡＮプロトコルで通信を行う中継接続ユニット１０に内蔵されたカウンタであり、該メッセージ検知部１７が受信したメッセージにエラーを検知した場合に所定の値が加算されると共に、メッセージ検知部１７がエラーを検知せず中継接続ユニット１０がメッセージを正常に受信した場合には所定の値が減算される。
ＲＥＣ１６は中継接続ユニット１０等に内蔵された図示しない送信エラーカウンタ（ＴＥＣ）と共に、図４に示すように中継接続ユニット１０の状態遷移を管理するものであり、中継接続ユニットがバス３１上の通信に正常に参加することが出来るエラーアクティブ状態か、エラーを起こしやすいエラーパッシブ状態か、通信に参加できないバスオフ状態かのいずれの状態にあるかを管理している。
【００２５】
中継処理部１１は、メッセージの中継方式を、メッセージフレームのアービトレーションフィールドを受信すると送信を開始するカットスルー方式と、メッセージフレームを最後まで受信してから送信を開始するストア＆フォワード方式を切り替えている。
【００２６】
また、中継処理部１１はエラー監視部１１ａを備えており、エラー監視部１１ａはバス３１に接続されたＥＣＵ３０が周期的に送信するメッセージのうち最大送信周期を時間幅として設定した所定期間Δｔ毎に、ＣＡＮコントローラ部１２のＲＥＣ１６のカウント値の増減を監視し、所定期間Δｔ内でＲＥＣ１６のカウント値が増加したことを検知する。
ＲＥＣ１６のカウント値の増加を検知した周期をエラー周期とし、該エラー周期の連続回数と予め定めた上限閾値Ｃ１とを比較し、前記周期の所定期間Δｔの数が前記上限閾値Ｃ１以上になると、中継処理部１１がメッセージの中継方式を前記カットスルー方式からストア＆フォワード方式に切り替える。
【００２７】
さらに、中継処理部１１がストア＆フォワード方式でメッセージの中継を行っている場合に、エラー監視部１１ａは、前記ＣＡＮコントローラ部１２がエラー周期が連続しない周期回数と下限閾値Ｃ２を比較し、該周期回数が下限閾値Ｃ２以上になると中継処理部１１がメッセージ中継方式をカットスルー方式に切り替えている。
【００２８】
さらに、中継処理部１１は、カットスルー方式とストア＆フォワード方式が設定時間内に所定回数以上切り替えられた場合は、ストア＆フォワード方式でのメッセージの中継を継続させている。
また、中継処理部１１は異なるバス３１に接続されるＥＣＵ３０間でのメッセージの中継処理を行っている。
【００２９】
記憶部１４は、エラー監視部１１ａが中継方式を切り替えるための上限閾値Ｃ１と下限閾値Ｃ２を記憶する閾値記憶領域１４ａを備えている。
また、エラー監視部１１ａがＲＥＣ１６のカウント値が１度でも増加したことを検知した場合に所定時間Δｔごとに＋１される判定カウント値を記憶したエラー判定領域１４ｂと、エラー記憶部１４が中継方式を切り替えた履歴を記憶する履歴記憶領域１４ｃを備えている。
【００３０】
ＣＡＮコントローラ部１２はコントローラにより構成されており、中継処理部１１はＣＰＵにより構成されている。また、記憶部１４はＲＯＭまたはＲＡＭから構成され、送受信部１３はドライバーから構成されている。
【００３１】
次に、中継接続ユニット１０がメッセージの中継方式をカットスルー方式からストア＆フォワード方式へ切り替える方法について、バス３１Ａに接続されたＥＣＵ３０Ａ−１、３０Ａ−２から送信され中継接続ユニット１０を介してＥＣＵ３０Ｂに送信されるメッセージが、図２に示す送信周期とメッセージ数を持つ場合を例として説明する。
【００３２】
中継接続ユニット１０が受信したメッセージからエラーメッセージを検出していない場合には、メッセージの中継方式はカットスルー方式としている。
中継処理部１１のエラー監視部１１ａは、所定期間Δｔの間のＲＥＣ１６のカウント値の増減を監視している。所定期間Δｔは、２つのＥＣＵ３０Ａが送信するメッセージのうち最大送信周期の時間幅としており、所定期間Δｔでは全てのメッセージが少なくとも１回はＥＣＵ３０から送信される。図２において、ＥＣＵ３０Ａの最大送信周期は１０００ｍｓであるため、所定期間Δｔは１０００ｍｓとなる。
【００３３】
図３（Ａ）に示すように、ＥＣＵ３０Ａから送信されたメッセージに、中継接続ユニット１０のＣＡＮコントローラ部１２のメッセージ検知部１７がエラーメッセージを検知しない場合は、ＲＥＣ１６のカウント値に増減はなく０のままである。
一方、図３（Ｂ）に示すように、所定期間Δｔの間にメッセージ検知部１７がエラーメッセージを検出した場合には、ＲＥＣ１６のカウント値はＡ部、Ｂ部、Ｃ部のように増加する。エラー監視部１１ａはＲＥＣ１６のカウント値が増加を示したか否かを検知し、一度でも増加を示した場合には、記憶部１４のエラー判定領域１４ｂに記憶された判定カウント値を＋１する。
なお、ＲＥＣ１６のカウント値は受信したメッセージにエラーを含まない場合は減少するが、エラー監視部１１ａはＲＥＣ１６のカウント値の減少については検知していない。
【００３４】
また、エラー監視部１１ａは記憶部１４から閾値Ｃ１を読み出す。本実施形態では閾値Ｃ１を４としている。
エラー監視部１１ａは所定期間Δｔを繰り返してＲＥＣ１６のカウント値の監視を行い、カウント値が増加している場合、即ち該所定期間Δｔがエラー周期である場合には記憶部１４のエラー判定領域１４ｂに記憶された判定カウント値を＋１していく。また、エラー監視部１１ａがＲＥＣ１６のカウント値の増加を検知しなかった場合には、判定カウント値は０に戻す。
【００３５】
エラー監視部１１ａは判定カウント値と閾値Ｃ１を比較し、判定カウント値が閾値４以上となった場合、即ち、エラー周期の連続回数が４以上となった場合には、エラー監視部１１ａはバス３１Ａにエラーメッセージを継続的に送信するＥＣＵ３０Ａが存在すると判断し、バス３１Ａからバス３１Ｂへのメッセージの中継方式をカットスルー方式からストア＆フォワード方式に切り替える。
【００３６】
次に、中継接続ユニット１０がメッセージの中継方式をストア＆フォワード方式からカットスルー方式へ戻す方法について説明する。
中継接続ユニット１０のメッセージの中継方式がストア＆フォワード方式の場合は、エラー監視部１１ａは記憶部１４から閾値Ｃ２を読み出す。本実施形態ではＣ２を１としている。
エラー監視部１１ａは所定期間Δｔを繰り返してＲＥＣ１６のカウント値の監視を行い、エラー監視部１１ａがＲＥＣ１６のカウント値の増加を検知しなかった場合には、判定カウント値を０とする。
判定カウント値がＣ１回（本実施形態では１回）０となった場合、即ち、エラー周期が連続しない周期回数がＣ１回以上になると、バス３１Ａにエラーメッセージを継続的に送信するＥＣＵ３０が存在しなくなったと判断し、バス３１Ａからバス３１Ｂへの中継方式をストア＆フォワード方式からカットスルー方式に切り替える。
【００３７】
また、エラー監視部１１ａはカットスルー方式からストア＆フォワード方式への切替及びストア＆フォワード方式からカットスルー方式への切替の履歴を記憶部１４の履歴記憶領域１４ｃに記憶している。また、履歴記憶領域１４ｃには所定の設定時間と所定切替回数を記憶している。エラー監視部１１ａは記憶部１４の履歴記憶領域１４ｃを定期的に参照し、中継方式の切替が、所定の設定時間内においてΔｔ×（Ｃ１＋Ｃ２）の周期またはこれに近い周期で所定切替回数以上行われている場合には、エラーメッセージを継続的に送信するＥＣＵ３０が存在するものとして、ストア＆フォワード方式を継続する。
【００３８】
なお、中継方式をストア＆フォワード方式からカットスルー方式へ戻す場合に、既にストア＆フォワード方式でメッセージの中継を行っている時間が、中継接続ユニット１０がバス３１上に連続した１１ビットのレセッシブビットを１２８回検出する時間Ｔ１よりも短い場合には、ストア＆フォワード方式でメッセージの中継を行っている時間を時間Ｔ１よりも長く継続する。
【００３９】
この理由について以下に説明する。
エラーメッセージを継続的に送信しているＥＣＵ３０は、図４に示すように、ＥＣＵ３０に備えた図示しない送信エラーカウンタ（ＴＥＣ）の値を増加させ、エラーアクティブ→エラーパッシブ→バスオフという状態遷移を繰り返す。ＥＣＵ３０はエラーアクティブとエラーパッシブの場合にはメッセージを送信することが可能であるが、バスオフの場合にはメッセージを送信することができない。ＥＣＵ３０がバスオフの場合、中継接続ユニット１０もエラーメッセージを受信せず、ＲＥＣ１６のカウント値は増加しない。
【００４０】
ＥＣＵ３０のバスオフからエラーアクティブへの復帰は、ＥＣＵ３０がバス３１上に連続した１１ビットのレセッシブビットを１２８回検出することで行われる。
このとき、ＣＡＮプロトコルの通信速度を５００ｋｂｐｓとすると、ＥＣＵ３０がバス３１上に連続した１１ビットのレセッシブビットを１２８回検出する時間Ｔ１は式（１）で求められる。
Ｔ１＝１／５００ｋｂｐｓ・１１ビット・１２８回＝２８１６μｓｅｃ ・・式（１）
【００４１】
即ち、ＥＣＵ３０がバスオフの状態にある時間の最短時間はＴ１＝２８１６μｓｅｃであり、少なくともストア＆フォワード方式に切り替えられてからＴ１までの間は、ＥＣＵ３０がバスオフの状態にあるために中継接続ユニット１０のＲＥＣ１６が増加しない。
このため、少なくともストア＆フォワード方式でのメッセージの中継をＴ１＝２８１６μｓｅｃ以上の時間継続し、時間Ｔ１が経過した後にカットスルー方式に切り替えることで、ＥＣＵ３０がバスオフからエラーアクティブに復帰して再びエラーメッセージを送信した場合に、中継接続ユニット１０の中継方式が既にカットスルー方式となっていてエラーメッセージを他のバス３１に中継することを防いでいる。
【００４２】
なお、式（１）のＥＣＵ３０がバスオフの状態にある時間Ｔ１は最短時間であり、ストア＆フォワード方式でメッセージの中継を行う時間が時間Ｔ１以上に長い場合であっても中継方式の切替時にＥＣＵ３０がバスオフの状態となることもあるが、少なくともストア＆フォワード方式を時間Ｔ１以上継続することで、ＥＣＵ３０がバスオフからエラーアクティブに復帰したときに中継方式がカットスルー方式となっている可能性を少なくすることができる。
【００４３】
なお、本実施形態ではバス３１Ａに接続されたＥＣＵ３０Ａから送信されるメッセージは図２に示す送信周期とメッセージ数を持ち、メッセージの最大送信周期である所定期間Δｔは１０００ｍｓであり、閾値Ｃ２は１である。
エラー監視部１１ａが中継方式をカットスルー方式からストア＆フォワード方式に切り替えた後、所定期間Δｔ後にエラー監視部１１ａが再びＲＥＣ１６のカウント値を検知しカウント値が増加している場合には中継方式を切替える。このため、少なくとも所定期間Δｔの時間はストア＆フォワード方式が継続する。ストア＆フォワード方式が継続する所定時間Δｔは１０００ｍｓｅｃであり、Ｔ１＝２８１６μｓｅｃよりも十分に大きい値であるため、閾値Ｃ２が１であっても中継方式を切り替えることができる。
【００４４】
本発明において、中継接続ユニット１０が、エラーメッセージを受信してから、中継方式をカットスルー方式からストア＆フォワード方式へ切り替え、該メッセージの他のバス３１への中継を停止するまでに要する時間は以下のとおりである。
エラー監視部１１ａは、ＥＣＵ３０が送信するメッセージのうち最大送信周期の時間幅である所定時間Δｔ毎にＲＥＣ１６のカウント値を監視し、カウント値が増加している場合は記憶部１４のエラー判定領域１４ｂの判定カウント値を＋１している。この判定カウント値がＣ１以上になると中継方式をカットスルー方式からストア＆フォワード方式へ切り替えている。即ち、所定期間Δｔ×Ｃ１の時間経過後に中継方式が切り替わる。
図２に示す送信周期とメッセージ数を持つ場合、所定期間ΔｔはＥＣＵ３０Ａが送信するメッセージのうち最大送信周期の時間幅である１０００ｍｓであり、本実施形態ではＣ１を４としているので、４０００ｍｓｅｃ後には中継接続ユニット１０はエラーメッセージの他のバス３１への中継を停止することができる。
【００４５】
一方、本発明の方法を採用しない中継接続ユニット１０におけるエラーメッセージの中継について説明する。
中継方式はカットスルー方式が採用されるため、ＥＣＵ３０から周期的に送信されたエラーメッセージが他のバス３１に中継される。
例として、図２に示すメッセージのうち、送信周期２０ｍｓで送信される２０のメッセージのうち２つがエラーメッセージであり、かつ２つのうち１つが中継接続ユニット１０によって中継されるメッセージであった場合、中継接続ユニット１０が中継するエラーメッセージは１秒間に５０メッセージとなる。
【００４６】
このエラーメッセージを送信しているＥＣＵ３０が図４に示すようにエラーアクティブからバスオフするまでの時間は、ＴＥＣのカウント値が２５６以上となる時間である。エラーを含む１つのメッセージにつきＴＥＣのカウント値は８ずつ加算されていくため、ＴＥＣのカウント値が２５６以上となる時間は２５６÷８＝３２メッセージのエラーメッセージが送信される時間であり、３２メッセージ×送信周期２０ｍｓｅｃ＝６４０ｍｓｅｃを要する。
【００４７】
また、バスオフからエラーアクティブに復帰するまでの時間は、連続した１１ビットのレセッシブビットを１２８回検出する時間である。連続した１１ビットのレセッシブビットはエラーを含まないメッセージを連続して受信する場合にバス３１上に現れるため、１２８回連続してエラーを含まないメッセージを受信すればよい。１２８の正常なメッセージを受信するのに必要な時間は、図２のＥＣＵ３０のメッセージの送信周期から算出すると１２０ｍｓｅｃである。
【００４８】
従って、６４０ｍｓｅｃ＋１２０ｍｓｅｃ＝７６０ｍｓｅｃの周期でＥＣＵ３０はエラーアクティブからエラーパッシブ、バスオフを介して再びエラーアクティブに復帰し、この期間に受信するメッセージのうちエラーメッセージは３２メッセージである。本方式を採用しない中継接続ユニット１０は、７６０ｍｓｅｃごとに３２のエラーメッセージを中継し続けることになる。
【００４９】
前記構成によれば、エラーメッセージを受信していない通常時には、中継方式として中継速度が高速のカットスルー方式を用いている。
一方、中継接続ユニット１０が受信したメッセージからエラーメッセージを検出した場合、バス３１にエラーメッセージを継続的に送信するＥＣＵ３０が存在すると判断し、メッセージの中継方式をカットスルー方式からストア＆フォワード方式に切り替えているので、メッセージの中継を停止することができる。
このように、中継接続ユニット１０はメッセージにエラーが含まれているか否かを判断してカットスルー方式とストア＆フォワード方式を切り替えているので、エラーメッセージを受信している場合は中継を停止する一方、エラーメッセージを受信していない場合には高速に中継を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明である中継接続ユニットの第１実施形態を示す構成図である。
【図２】中継接続ユニットが受信するメッセージの例である。
【図３】（Ａ）は受信エラーカウンタのカウンタ値が増加していない場合であり、（Ｂ）は受信エラーカウンタのカウンタ値が増加した場合である。
【図４】中継接続ユニットの状態遷移を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０ 中継接続ユニット
１１ 中継処理部
１１ａ エラー監視部
１２ ＣＡＮコントローラ部
１３（１３Ａ、１３Ｂ） 送受信部
１４ 記憶部
１６（１６Ａ、１６Ｂ） 受信エラーカウンタ（ＲＥＣ）
１７（１７Ａ、１７Ｂ） メッセージ検知部
３０（３０Ａ−１、３０Ａ−２、３０Ｂ−１、３０Ｂ−２） 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
３１（３１Ａ、３１Ｂ） バス
Δｔ 所定期間
Ｃ１、Ｃ２ 閾値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子制御ユニットが接続された複数のバスと接続され、前記電子制御ユニット間でのメッセージの送受信を中継する車載用の中継接続ユニットであって、
前記メッセージの中継方式を、メッセージフレームのアービトレーションフィールドを受信すると送信を開始するカットスルー方式と、メッセージフレームを最後まで受信してから送信を開始するストア＆フォワード方式を切り替える中継処理部と、
受信したメッセージからエラーメッセージを検出する受信エラーカウンタ部を備え、
前記中継処理部は、
前記バスに接続された電子制御ユニットが周期的に送信するメッセージのうち最大送信周期のメッセージの１周期内で前記受信エラーカウンタ部で前記エラーメッセージを検出した場合をエラー周期とし、該エラー周期の連続回数を予め定めた上限閾値と比較するエラー監視部を備え、前記エラー周期の連続回数が前記上限閾値以上になるとメッセージの中継方式を前記カットスルー方式からストア＆フォワード方式に切り替えることを特徴とする車載用の中継接続ユニット。
【請求項２】
前記中継処理部は、ストア＆フォワード方式でのメッセージ中継時において、前記エラー周期が連続しない周期回数が前記エラー監視部で予め設定している下限閾値以上になると、メッセージ中継方式をカットスルー方式に切り替える請求項１に記載の車載用の中継接続ユニット。
【請求項３】
前記中継処理部は、カットスルー方式とストア＆フォワード方式が設定時間内に所定回数以上切り替えられた場合は、ストア＆フォワード方式でのメッセージの中継を継続させる請求項１または請求項２に記載の車載用の中継接続ユニット。
【請求項１】
電子制御ユニットが接続された複数のバスと接続され、前記電子制御ユニット間でのメッセージの送受信を中継する車載用の中継接続ユニットであって、
前記メッセージの中継方式を、メッセージフレームのアービトレーションフィールドを受信すると送信を開始するカットスルー方式と、メッセージフレームを最後まで受信してから送信を開始するストア＆フォワード方式を切り替える中継処理部と、
受信したメッセージからエラーメッセージを検出する受信エラーカウンタ部を備え、
前記中継処理部は、
前記バスに接続された電子制御ユニットが周期的に送信するメッセージのうち最大送信周期のメッセージの１周期内で前記受信エラーカウンタ部で前記エラーメッセージを検出した場合をエラー周期とし、該エラー周期の連続回数を予め定めた上限閾値と比較するエラー監視部を備え、前記エラー周期の連続回数が前記上限閾値以上になるとメッセージの中継方式を前記カットスルー方式からストア＆フォワード方式に切り替えることを特徴とする車載用の中継接続ユニット。
【請求項２】
前記中継処理部は、ストア＆フォワード方式でのメッセージ中継時において、前記エラー周期が連続しない周期回数が前記エラー監視部で予め設定している下限閾値以上になると、メッセージ中継方式をカットスルー方式に切り替える請求項１に記載の車載用の中継接続ユニット。
【請求項３】
前記中継処理部は、カットスルー方式とストア＆フォワード方式が設定時間内に所定回数以上切り替えられた場合は、ストア＆フォワード方式でのメッセージの中継を継続させる請求項１または請求項２に記載の車載用の中継接続ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２４４７１９（Ｐ２００８−２４４７１９Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８１００５（Ｐ２００７−８１００５）
【出願日】平成１９年３月２７日（２００７．３．２７）
【出願人】（３９５０１１６６５）株式会社オートネットワーク技術研究所 (2,668)
【出願人】（０００１８３４０６）住友電装株式会社 (6,135)
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２７日（２００７．３．２７）
【出願人】（３９５０１１６６５）株式会社オートネットワーク技術研究所 (2,668)
【出願人】（０００１８３４０６）住友電装株式会社 (6,135)
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]