通信装置及通信方法

xiaoxiao2020-9-10  3

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通信装置及通信方法
【专利摘要】为了提供能够容易地实现与网络的通信负载对应的通信报文的发送限制的通信装置及通信方法,CAN控制器(12)与构成车载的网络的通信用总线(50)连接,并且在CAN控制器(12)与该网络之间进行通信报文的发送及接收。CAN控制器(12)具备的总线负载计测部(125)基于在为了算出总线负载率而设定的计测期间G的期间接收在网络中流动的通信报文的情况,算出网络的总线负载率。总线负载计测部(125)进而基于算出的总线负载率,判定网络的负载的高低。而且,CAN控制器(12)具备基于由总线负载计测部(125)作出的判定为高负载的判定结果自行限制通信报文的发送的CAN协议引擎(122)。
【专利说明】通信装置及通信方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及与车辆等的网络连接的通信装置及通信方法。

【背景技术】
[0002]众所周知,搭载于车辆的多个电子控制装置(ECU)多构成通过分别进行网络连接而能够相互收发这些ECU具有的信息(车辆信息)的车辆网络系统。并且,在构成这样的车辆网络系统的通信系统的一个中具有控制器局域网(CAN)。
[0003]在这样的车辆网络系统中,当搭载于车辆的ECU增加时,将这些ECU连接的网络的数据通信量自然也增加。并且,网络中的这样的数据通信量的增加有可能使通信数据的冲突增加或使数据的传递延迟增大等,给系统整体带来不良影响。因此以往,提出了抑制网络中的数据通信量的技术,这样的技术的一例记载于专利文献I中。
[0004]专利文献I记载的通信系统中设有通信管理装置,该通信管理装置检测向车载网络的通信线发送的数据的发送周期,并基于根据发送周期而算出的标准偏差,以减少通过通信线的数据通信量的方式管理数据通信量。该通信管理装置中,对应各ECU来设定对于与车载网络连接的ECU的优先级。并且,通信管理装置在算出的标准偏差为预定值以上的情况下,停止来自优先级低的ECU的定期帧的发送,或者延长定期帧的发送周期,由此来抑制向通信线送出的数据的通信量。由此,抑制车载网络中的通信量的增加,也减轻数据的冲突、数据的延迟等。
[0005]专利文献1:日本特开2010-28355号公报


【发明内容】

[0006]然而,近年来,与车载网络连接的E⑶的个数处于进一步增加的趋势,并且伴随于此,掌握从与车载网络连接的ECU发送的全部报文也逐渐变得不易。因此,在专利文献I记载的装置中,无法忽视在通信管理装置设定的各ECU的优先级、定期帧的发送周期的设定所花费的劳力和时间。而且,当从ECU发送的报文之中的一部分也存在重要度高的报文时,无法降低该ECU的优先级,因此也存在无法抑制来自该ECU的报文的发送的不良情况。在这样的情况下,也考虑了不对应各E⑶而对应各数据帧(对应各报文ID)来设定重要度这一情况,但是优先级的设定对象的个数增多,相应地,设定所需的劳力和时间的增加也不可避免。
[0007]另外,这样的课题不仅是搭载于车辆的E⑶,而且在进行网络通信的各种通信装置中也成为大致共同的课题。而且,这样的课题不仅是搭载于车辆的CAN,而且在网络通信所用的各种网络中也成为大致共同的课题。
[0008]本发明鉴于这样的实际情况而作出,其目的在于提供一种能够容易地实现与网络的通信负载对应的通信报文的发送限制的通信装置及通信方法。
[0009]以下,记载用于解决上述课题的方案及其作用效果。
[0010]为了实现上述目的,本发明提供的通信装置与车载的网络连接,并且在通信装置与该网络之间进行通信报文的发送及接收,上述通信装置具备:负载计测部,基于在为了算出负载率而设定的计测期间的期间接收在网络中流动的通信报文的情况,算出网络的负载率;负载判定部,基于上述负载计测部算出的负载率,判定网络的负载的高低;及发送部,基于由上述负载判定部作出的判定为高负载的判定结果,自行限制通信报文的发送。
[0011]为了实现上述目的,本发明提供的通信方法在与车载的网络之间进行通信报文的发送及接收,上述通信方法具备:负载计测步骤,基于在为了算出负载率而设定的计测期间的期间接收在网络中流动的通信报文的情况,算出网络的负载率;负载判定步骤,基于所算出的上述负载率,判定网络的负载的高低;及发送步骤,基于由上述负载判定步骤作出的判定为高负载的判定结果,限制通信报文的发送。
[0012]根据这样的结构或方法,基于计测期间的网络的负载率来限制通信报文的发送。即,通信装置例如能够执行如下的发送限制:在网络的负载率高时限制通信报文的发送,而在网络的负载率低时不限制通信报文的发送。由此,通过抑制车载的网络中的通信量的增力口,能够减少该网络中的数据冲突、数据的延迟等。即,能够容易地执行与网络的通信负载对应的适当的通信报文的发送限制。
[0013]另外,对应各通信装置来设定通信限制,因此容易掌握作为限制对象的报文,并且不考虑从其他通信装置发送的报文的内容而能够进行通信限制。由此,能够减少通信限制所需的劳力和时间。
[0014]而且,由于按照各通信装置分别进行通信限制,因此能将对其他通信装置、网络的影响抑制成最小限度。因此,向已知的通信装置的适用容易,并且导致已知的通信装置、网络的复杂化、成本上升等的可能性也小。
[0015]另外,通过对算出负载率的计测期间单位的设定进行变更,也能够选定维持与网络相适的通信负载且将成为发送限制对象的通信报文适当地发送的状态。
[0016]作为优选的结构,在上述记载的通信装置中,上述负载计测部对通信报文在网络中流动的时间进行累计,算出上述累计的时间相对于上述计测期间的比例而作为上述网络的负载率。
[0017]作为优选的方法,上述记载的通信方法在上述负载计测步骤中,对通信报文在网络中流动的时间进行累计,算出该累计的时间相对于上述计测期间的比例而作为上述网络的负载率。
[0018]根据这样的结构或方法,计测期间中的负载率基于流动的通信报文的累计时间而算出。由此,通过计测期间的选择能够调整与网络的通信负载的状况相适的通信报文的发送限制的等级。
[0019]作为优选的结构,在上述记载的通信装置中,每当上述计测期间开始时,上述负载计测部从零起开始累计上述通信报文流动的时间。
[0020]作为优选的方法,上述记载的通信方法在上述负载计测步骤中,每当上述计测期间开始时,从零起开始累计上述通信报文流动的时间。
[0021]根据这样的结构或方法,对应各计测期间从零起累计通信报文流动的时间,因此负载率在计测期间内以从零起增加的形态被算出。由此,在计测期间内,在负载率中必然设置包含零的低状态,因此在计测期间内设置不执行发送限制的时机。由此,即使是成为发送限制对象的通信报文也赋予不执行发送限制的时机,因此能够将对成为发送限制对象的通信报文的发送限制的影响抑制得较小。
[0022]作为优选的结构,在上述记载的通信装置中,作为通信报文,在上述发送部分别设定重要度高的报文和重要度低的报文,上述发送部对于上述重要度低的报文,自行限制报文的发送。
[0023]作为优选的方法,在上述记载的通信方法中,在上述发送步骤中,对于作为通信报文而设定的重要度高的报文和重要度低的报文中的、上述重要度低的报文,进行报文的发送限制。
[0024]根据这样的结构或方法,对于ECU发送的多样的通信报文,按照各通信报文分别设定重要度,由此能够按照各通信报文分别确定是否成为发送限制对象。另外,在CAN协议中,通过报文ID来规定通信报文的优先级,但即便是重要度高的通信报文,根据通信系统的设计等情况有时也会赋予优先级低的ID。例如,向已知的通信系统追加的通信装置无法利用已经利用的报文ID等,与ID赋予相关的自由度小。尽管是这样的情况,在该ECU中也基于在通信报文设定的重要度来执行发送控制,因此也能够提高重要度高的通信报文的发送可能性。
[0025]作为优选的结构,在上述记载的通信装置中,在上述负载判定部设定有判定用阈值,在上述负载率为上述判定用阈值以上时,上述负载判定部判定为网络的通信负载高,在上述负载率小于上述判定用阈值时,上述负载判定部判定为网络的通信负载低。
[0026]作为优选的方法,在上述记载的通信方法中,在上述负载判定步骤中设定判定用阈值,在上述负载判定步骤中,在上述负载率为上述判定用阈值以上时,判定为网络的通信负载高,在上述负载率小于上述判定用阈值时,判定为网络的通信负载低。
[0027]根据这样的结构或方法,负载的高低基于负载率与判定用阈值的比较而算出。即,能够以负载率来设定判定用阈值,因此这样的设定容易。
[0028]作为优选的结构,在上述记载的通信装置中,上述计测期间为5ms(毫秒)?Is (秒)之间。
[0029]根据这样的结构,能够设定计测期间的自由度高,即与负载率的计算相关的自由度高。由此,能够设定与通信网络的负载状况及限制对象的通信报文的形态相适合的计测期间。
[0030]作为优选的结构,在上述记载的通信装置中,上述网络是控制器局域网。
[0031]根据这样的结构,通过在搭载于车辆这一情况多的控制器局域网(CAN)适用这样的通信限制来抑制通信报文的增加。由此能够良好地维持车辆等的网络系统的通信状态,并防止对系统整体产生不良影响。

【专利附图】

【附图说明】
[0032]图1是关于将具备本发明的通信装置的通信系统具体化的一实施方式表示其概略结构的框图。
[0033]图2是表示图1所示的通信装置的概略结构的框图。
[0034]图3是说明图1所示的通信装置中的总线负载计测的原理的示意图。
[0035]图4是表示在图1所示的通信装置中与总线负载计测相关的初始设定的次序的流程图。
[0036]图5是说明图1所示的通信装置中的总线负载计测的形态的示意图。
[0037]图6是表示图1所示的通信装置根据总线负载进行发送控制的形态的示意图。
[0038]图7是关于将具备本发明的通信装置的电子控制装置具体化的一实施方式表示其概略结构的框图。
[0039]图8是关于将本发明的通信装置具体化的一实施方式示意性地表示其发送限制的形态的示意图。

【具体实施方式】
[0040]关于将具备本发明的通信装置的通信系统具体化的一实施方式,参照附图进行说明。
[0041]如图1所示,车辆I具备作为车辆网络系统的通信系统。通信系统包括第一电子控制装置(ECT) 10、第二 E⑶20、第三E⑶30、使上述第一?第三E⑶10、20、30能够相互通信地连接的通信用总线50。由此,第一?第三E⑶10、20、30经由通信用总线50能够相互授受(发送及接收)控制所用的各种信息。另外,通信系统构成为CAN(Control Area Network)网络,因此在通信协议中适用CAN协议。
[0042]第一?第三E⑶10、20、30分别是车辆I的各种控制所用的控制装置,例如是以驱动系统、行驶系统、车身系统、信息设备系统等为控制对象的ECU。例如,作为以驱动系统为控制对象的ECU,可列举引擎用ECU,作为以行驶系统为控制对象的ECU,可列举转向装置用ECU或制动器用ECU,作为控制车身系统的ECU,可列举车灯用ECU或车窗用ECU,作为以信息设备系统为控制对象的ECU,可列举车辆导航用ECU。
[0043]在第一 E⑶10设有执行各种控制所需的处理的信息处理装置11、发送及接收基于CAN协议的通信报文的作为通信装置的CAN控制器12。信息处理装置11与CAN控制器12经由内部总线等而连接,因此在信息处理装置11与CAN控制器12之间能够进行各种数据的授受。
[0044]另外,第二及第三E⑶20、30分别构成与第一 E⑶10同样的结构。S卩,第二 E⑶20具有:具有与第一 E⑶10的信息处理装置11同样的功能的信息处理装置21 ;及具有与第一E⑶10的CAN控制器12同样的功能的作为通信装置的CAN控制器22。第三E⑶30具有:具有与第一 E⑶10的信息处理装置11同样的功能的信息处理装置31 ;及具有与第一 E⑶10的CAN控制器12同样的功能的作为通信装置的CAN控制器32。
[0045]即,第一?第三ECUlO、20、30的各CAN控制器12、22、32与I个通信用总线50分别连接。通信用总线50由能够传递基于CAN协议的通信报文的通信线等构成。另外,通信用总线50可以在通信路径的一部分包含无线通信,或包含借助网关等经由其他网络的路径。由此,各CAN控制器12、22、32能够向通信用总线50发送通信报文RF、DF等,并且能够接收向通信用总线50发送的通信报文RF、DF等。S卩,各CAN控制器12、22、32经由通信用总线50,能够相互发送及接收基于CAN协议的规定的帧的通信报文RF、DF等。
[0046]第一 E⑶10基于利用信息处理装置11对提供预定的控制功能的应用(应用程序)111进行执行处理来提供该预定的控制功能。而且,第二 E⑶20基于利用信息处理装置21对应用211进行执行处理来提供预定的控制功能。而且,第三E⑶30基于利用信息处理装置31对应用311进行执行处理来提供预定的控制功能。
[0047]接下来,参照图2,详细说明第一 E⑶10的结构。另外,第二及第三E⑶20、30由于其结构与第一 ECUlO相同,因此省略其详细说明。
[0048]如图2所示,第一 E⑶10在CAN控制器12与通信用总线50之间具备CAN无线电收发机13,CAN控制器12与通信用总线50之间的通信经由CAN无线电收发机13进行。CAN无线电收发机13与CAN控制器12电连接,并且也与通信用总线50电连接。并且,CAN无线电收发机13通过对通信用总线50与CAN控制器12之间的电特性进行相互转换,而在通信用总线50与CAN控制器12之间能够向双方向传递通信报文。例如,将通信用总线50的总线等级的信号转换成CAN控制器12能够处理的数字信号,由此能够识别出显性(“O”)隐性(“I”)。即,CAN控制器12经由CAN无线电收发机13而与通信用总线50连接,由此能够进行CAN控制器12与通信用总线50之间的通信报文的收发。
[0049]信息处理装置11构成为包含具有运算装置(CPU)、存储装置的微型计算机。即在信息处理装置11设有执行控制用程序的运算处理的运算装置、存储有该控制用程序、数据等的只读存储器(ROM)、暂时存储运算装置的运算结果的易失性存储器(RAM)。由此,信息处理装置11将存储装置所保持的控制用程序(应用111)向运算装置读入、执行,由此对控制对象提供该应用111的功能而进行该控制对象的控制。另外,其他ECU20、30得到向通信用总线50发送的信息而在处理中使用应用111,或者将算出的信息等对通信用总线50发送,由此其他E⑶20、30能够利用应用111。
[0050]在CAN控制器12设有:对通信用总线50收发通信报文的收发电路121 ;及与信息处理装置11之间授受与通信报文相关的各种数据的接口 123。而且,在CAN控制器12设有CAN协议引擎122,该CAN协议引擎122构成基于CAN协议来解析接收到的通信报文并基于CAN协议来生成所发送的通信报文的发送部。而且,在CAN控制器12设有CAN控制寄存器124,该CAN控制寄存器124设定在CAN协议引擎122的通信报文的解析、通信报文的生成中利用的各种参数。
[0051]收发电路121是进行对通信用总线50的通信报文的收发的基本处理等的电路,进行接收到的通信报文的通信错误的检测、是否能够向通信用总线50发送通信报文的判定等。收发电路121在接收端口 Rx接受CAN无线电收发机13从通信用总线50接收到的通信报文,并且在对该通信报文进行接收的基本处理之后对CAN协议引擎122输出。而且,收发电路121监控通信用总线50是否为能够发送通信报文的状态。并且,收发电路121当检测到能够向通信用总线50发送通信报文时,将该检测结果向CAN协议引擎122通知,并根据该通知而将从CAN协议引擎122输入的通信报文从发送端口 Tx输出。由此经由CAN无线电收发机13将通信报文向通信用总线50发送。
[0052]在接口 123设有由可读写的存储器区域构成的接收缓存12R和发送缓存12T。接收缓存12R是能够从CAN协议引擎122写入并且能够从信息处理装置11读出的区域。发送缓存12T是能够从信息处理装置11写入的区域,并且是能够从CAN协议引擎122读出的区域。另外,接收缓存12R及发送缓存12T可以共用预定的存储器区域,也可以分别确保存储器区域。
[0053]在接收缓存12R设有I个或多个报文框(未图示),接收到的通信报文存储于与该通信报文对应的报文框。而且,在发送缓存121'设有第一?第11(11:整数)报文框Ml?Mn,将从信息处理装置11发送的数据存储于与该数据对应的报文框Ml?Mn。另外,在本实施方式中,按照各报文ID而分别将报文框Ml?Mn建立对应,因此对应各报文框Ml?Mn来确定发送的信息内容。例如,若第一 ECUlO为引擎用ECU,则在第一报文框Ml中设定引擎转速作为特别重要的信息,在第二报文框M2中设定水温作为重要度低的信息。而且,例如,若第一 ECUlO为信息处理系统的ECU,则在第一报文框Ml中设定声音信息作为特别重要的信息,在第二报文框M2中设定图像信息作为重要度低的信息。
[0054]CAN协议引擎122基于CAN协议来执行通信报文的解析、生成。即CAN协议引擎122基于CAN协议来解析从收发电路121输入的通信报文。而且,CAN协议引擎122在从接口 123的各报文框Ml?Mn被输入发送用的数据时,基于CAN协议来生成包含该发送用数据的通信报文而对收发电路121输出。
[0055]CAN协议引擎122在通信报文的解析、生成的处理时,参照CAN控制寄存器124。
[0056]在CAN控制寄存器124设定有与通信报文的解析相关的各种参数、与通信报文的生成相关的各种参数。CAN控制寄存器124在其与信息处理装置11之间能够进行数据的读入或写入。各种参数向CAN控制寄存器124的设定在第一 E⑶10起动时等必要时,通过由信息处理装置11处理的应用111来执行。而且,在CAN控制寄存器124分别设有与第一?第η报文框Ml?Mn分别对应的发送要求标志设定用位。在CAN控制寄存器124的发送要求标志设定用位上,在要求基于所对应的第一?第η报文框Ml?Mn的通信报文的发送时,将发送要求标志设定为例如“I”。而且,在CAN控制寄存器124的发送要求标志设定用位上,在未要求来自所对应的第一?第η报文框Ml?Mn的通信报文的发送时,将发送停止标志设定为例如“O”。并且,CAN协议引擎122在与各报文框Ml?Mn对应的发送要求标志设定用位设定为发送停止标志“O”时,不发送基于第一?第η报文框Ml?Mn而生成的通信报文,在所对应的发送要求标志设定用位设定为发送要求标志“ I”时,发送基于第一?第η报文框Ml?Mn而生成的通信报文。即,即使CAN协议引擎122设定向第一?第η报文框Ml?Mn发送的数据,或者处于通信用总线50能够发送的状态,也根据发送要求标志设定用位所设定的发送停止标志“O”或发送要求标志“ I ”,来停止或执行通信报文的发送。另外,在CAN协议引擎122参照时,即使该发送要求标志设定用位设定为发送要求标志“1”,也能够将参照的值作为发送停止标志“O”而读入,即能够进行所谓掩码。
[0057]而且,在CAN控制寄存器124分别设有与第一?第η报文框Ml?Mn分别对应的重要度标志设定用位。在CAN控制寄存器124的重要度标志设定用位上,在从所对应的第一?第η报文框Ml?Mn生成的发送用的通信报文的重要度高时,设定表示重要度高的标志例如“I”。另一方面,在重要度标志设定用位上,在从所对应的第一?第η报文框Ml?Mn生成的发送用的通信报文的重要度低时,设定表示重要度低的标志例如“O”。在本实施方式中,在与第一报文框Ml对应的重要度标志设定用位上设定表示重要度高的“ 1”,而在与第二?第η报文框M2?Mn对应的重要度标志设定用位上设定表示重要度低的“O”。
[0058]另外,在CAN控制器12设有:对通信用总线50的总线负载率进行计测的、构成发送部且作为负载计测部的总线负载计测部125 ;及设定在总线负载计测部125中使用的参数的总线负载计测用寄存器128。
[0059]在总线负载计测用寄存器128设定有对总线负载率进行计测的期间即计测期间G、用于判定总线负载率的高低的作为判定用阈值的上限值Tup。计测期间G是用于算出总线负载率的期间,设定例如5ms (毫秒)?Is (秒)的范围,但该期间可以比5ms短,也可以比Is长。上限值Tup是与总线负载率进行比较的值,是在O?100%的范围内设定的值,设定为例如50%。计测期间G和上限值Tup均预先设定为通信系统没有问题的范围的值。
[0060]总线负载计测部125实时地计测通信用总线50的总线负载率(负载计测步骤)。总线负载计测部125与CAN无线电收发机13连接,因此被输入从CAN无线电收发机13对CAN控制器12输出的数字信号,即与在通信用总线50中流动的通信报文对应的信号。总线负载计测部125在计测总线负载率时,参照在总线负载计测用寄存器128设定的各种参数。
[0061]在总线负载计测部125设有:对通信报文在通信用总线50中流动的时间进行计测的计数器126 ;及基于总线负载率来判断发送禁止的作为负载判定部的禁止判断部127。
[0062]计数器126对通信报文在通信用总线50中流动的时间即通信报文占有通信用总线50的时间进行计测。计数器126对于向总线负载计测部125输入的通信报文,对应在总线负载计测用寄存器128设定的各计测期间G而累计接收这些通信报文的时间。即,计数器126在计测期间G开始时使累计的时间返回到零之后再次开始通信报文流动的时间的累计。由此,总线负载计测部125算出计数器126所累计的时间与计测期间G的比例作为该计测期间G中的总线负载率。
[0063]参照图3,说明通信报文流动的时间的累计。另外,CAN协议中,作为通信的I单位的帧,规定了数据帧、远程帧等4种帧,但是关于通信报文流动的时间的计测,对于任意帧都能够同样地进行。因此,以下,例示数据帧的情况,省略对其他帧的说明。
[0064]如图3所示,具有数据帧的结构的通信报文从I位的显性(“O”)即S0F(StartOf Frame)开始,并且通过11位的隐性(“I”)而结束。即,计数器126可以通过SOF来检测通信报文的开始,并通过11位的隐性来检测通信报文的结束。另外,11位的隐性中包含Ack定界符(I位)、E0F(7位)及中断(3位)。因此,计数器126对从通信报文开始到通信报文结束的时间即通信报文占有通信用总线50的时间进行累计。另一方面,计数器126不累计在通信报文结束之后到下一通信报文开始的期间即所谓总线空闲的期间的时间。
[0065]并且,总线负载计测部125算出计数器126累计的时间与计测期间G的比例(百分率)、即“累计的时间/计测期间GX 100”作为总线负载率(% )。另外,计测期间G在总线负载计测用寄存器128中可以任意设定,因此能够根据通信系统、通信用总线50、各E⑶10、20,30的状态来调整总线负载率的计算。而且,每当计测期间G开始时计数器126的值为零即所谓清零,因此以在计测期间G开始时总线负载率为“0%”、伴随时间的经过而总线负载率上升的方式变化。
[0066]例如,如图5所示,在总线负载计测部125中,每当各计测期间GlO?G13开始时,将计数器126累计的时间清零。因此,在无间隙地向通信用总线50发送通信报文的计测期间GlO中,期间开始时负载率为“0%”,在期间的一半的时刻负载率为“50%”,在期间结束时负载率为“100%”。即,算出通信报文相对于从计测期间GlO的开始点起向未来时间所设定的期间的占有率作为负载率。由此,每当计测期间G开始时,负载率为“0%”,因此设置不执行发送限制的时机。而且,在其他各计测期间G11、G12、G13中也是在各计测期间开始时负载率为“0%”,在各计测期间的期间内对在通信用总线50中流动的通信报文的时间进行累计来算出负载率。
[0067]另外,以往多是例如算出测定机刻之前的预定期间的范围的平均值作为负载率。在这种情况下,能始终得到平均的负载率。例如,在图5所示的计测期间GlO中,始终算出负载率为“ 100% ”,因此难以确保能够发送重要度低的通信报文的时机。
[0068]禁止判断部127进行总线负载率与上限值Tup的比较,在总线负载率为上限值Tup以上时,判断为总线负载率高(高负载),并且在总线负载率小于上限值Tup时,判断为总线负载率低(低负载)(负载判定步骤)。禁止判断部127在判断为总线负载率高时,输出表示发送禁止信号有效(active)的“接通”。反之,在判断为总线负载率低时,输出表示发送禁止信号无效(negative)的“断开”。
[0069]并且,总线负载计测部125对从禁止判断部127输出的发送禁止信号为“接通”这一情况进行响应,对CAN控制寄存器124的发送要求标志设定位进行掩码、即、使掩码有效。通过使掩码有效,CAN协议引擎122当参照发送要求标志设定位时,能看到该设定位设定为发送停止标志“O”。因此当掩码有效时,在CAN协议引擎122中,即使发送要求标志设定位设定为发送要求标志“1”,也读出发送停止标志“O”。由此,在CAN控制器12中,保留所对应的报文框Ml?Mn的发送要求。另一方面,总线负载计测部125对从禁止判断部127输出的发送禁止信号为“断开”这一情况进行响应,使CAN控制寄存器124的发送要求标志设定位的掩码无效。当掩码无效时,CAN协议引擎122能够正确地读出在发送要求标志设定位设定的发送停止标志“O”或发送要求标志“I”。另外,在发送要求标志设定位设定的发送要求标志“I”仅在掩码有效时被隐藏,因此当掩码无效时,能够参照在发送要求标志设定位设定的发送要求标志“I”。由此,CAN协议引擎122对于在掩码有效中设定了发送要求标志“I”的报文框,通过使掩码无效而能够进行基于该设定的发送要求标志“I”的发送处理。这样一来,CAN控制器12根据总线负载率自行限制通信报文的发送(发送步骤)。
[0070]在此,说明在总线负载计测用寄存器128、CAN控制寄存器124中对发送限制的各种值进行初始设定的情况。
[0071]如图4所示,在第一E⑶10中,当电源被接通时,进行对信息处理装置11的CPU、时钟的初始设定(步骤S10)。由此,第一 E⑶10的信息处理装置11起动。然后,在第一 E⑶10中,利用信息处理装置11执行应用111,接着进行基于该应用111的初始设定。即,所执行的应用111在总线负载计测用寄存器128中,设定总线负载计测用的计测期间G (步骤Sll),并且设定作为总线负载判定用阈值的上限值Tup (步骤S12)。而且,所执行的应用111在CAN控制寄存器124的各报文框Ml?Mn所对应的重要度标志设定用位上,分别设定重要度高的情况“I”、重要度低的情况“O”。即,所执行的应用111在重要度标志设定用位上设定表示重要度低的“0”,由此设定在总线负载率高时禁止发送的报文框(步骤S13)。而且,在所执行的应用111中,在CAN控制寄存器124的各寄存器中进行对CAN协议引擎122的各种设定(步骤S14),并且进行对其他功能的各种设定(步骤S15)。由此,初始设定结束。
[0072]关于这样的通信装置的作用,基于图6进行说明。
[0073]如图6所示,总线负载计测部125在计测期间Gl开始时,算出总线负载率为“0%”。在开始时由于总线负载率为“0%”,因此在计测期间Gl中,发送禁止信号设定为“断开”,总线负载计测部125使CAN控制寄存器124的第一?第η报文框Ml?Mn所对应的发送要求标志设定用位的掩码无效。由此,CAN协议引擎122不限制基于第一?第η报文框Ml?Mn而生成的通信报文的发送。
[0074]之后,总线负载计测部125依次算出相对于计测期间Gl的总线负载率。例如,在计测期间Gl中,在通信用总线50中流动的通信报文少,因此在总线负载率未到达作为自行限制发送的阈值的上限值Tup的状态下,计测期间Gl结束。
[0075]当计测期间GI结束时,计测期间G2开始。
[0076]当计测期间G2开始时,总线负载计测部125从“0% ”起计算总线负载率。即,CAN协议引擎122不限制基于第一?第η报文框Ml?Mn而生成的通信报文的发送。
[0077]之后,总线负载计测部125依次算出相对于计测期间G2的总线负载率。在计测期间G2中,在通信用总线50中流动的通信报文也少,因此在总线负载率未到达上限值Tup的状态下,计测期间G2结束。
[0078]当计测期间G2结束时,计测期间G3开始。
[0079]当计测期间G3开始时,总线负载计测部125从“0% ”起计算总线负载率。即,CAN协议引擎122不限制基于第一?第η报文框Ml?Mn而生成的通信报文的发送。
[0080]之后,总线负载计测部125依次算出相对于计测期间G3的总线负载率。在计测期间G3中,在通信用总线50中流动的通信报文比较多,因此总线负载率与计测期间G1、G2时相比较大地上升,在比计测期间G3的结束点提前了期间G31的时刻成为上限值Tup以上。当总线负载率为上限值Tup以上时,禁止判断部127仅在计测期间G3结束之前的期间G31的期间输出表示发送禁止信号有效的“接通”。总线负载计测部125对应于发送禁止信号为“接通”这一情况,将重要度标志设定用位上设定了 “O”的第二?第η报文框M2?Mn所对应的发送要求标志设定用位的掩码的状态从无效变更为有效。CAN协议引擎122使根据掩码有效的第二?第η报文框M2?Mn所设定的数据而生成的通信报文的发送停止。S卩,在第一 E⑶10中,在期间G31的期间,限制即禁止基于第二?第η报文框M2?Mn而生成的通信报文的发送。另外,此时,在重要度标志设定用位设定了 “I”的第一报文框Ml所对应的发送要求标志设定用位的掩码保持无效的状态。因此,CAN协议引擎122根据向发送要求标志设定位的各标志的设定而使基于掩码无效的第一报文框Ml所设定的数据而生成的通信报文的发送继续,即不禁止发送。另外,总线负载率在计测期间G3结束之前不下降,因此基于总线负载率的发送限制在计测期间G3结束之前即在期间G31的期间继续。
[0081]当计测期间G3结束时,计测期间G4开始。
[0082]当计测期间G4开始时,总线负载计测部125从“O % ”起计算总线负载率。因此,对应于在计测期间G3成为“接通”的发送禁止信号返回到“断开”,总线负载计测部125使在第二?第η报文框M2?Mn设定的掩码无效。由此,CAN协议引擎122不限制基于第二?第η报文框M2?Mn而生成的通信报文的发送。
[0083]然而,在计测期间G4中,在通信用总线50中流动的通信报文比较多,因此总线负载率与计测期间G1、G2时相比较大地上升,在比计测期间G4结束提前了期间G41的时刻成为上限值Tup以上。当总线负载率为上限值Tup以上时,禁止判断部127仅在计测期间G4结束之前的期间G41的期间输出表示发送禁止信号有效的“接通”。并且,总线负载计测部125将在重要度标志设定位上设定了 “O”的第二?第η报文框M2?Mn所设定的掩码的状态从无效变更为有效。由此,在第一 ECUlO中,限制即禁止在掩码有效的第二?第η报文框M2?Mn设定的通信报文的发送。另一方面,在第一 ECUlO中,在重要度标志设定用位设定了“1”,因此不禁止在掩码无效的第一报文框Ml设定的通信报文的发送。另外,总线负载率在计测期间G4结束之前不下降,因此基于总线负载率的发送限制在计测期间G4结束之前的期间G41的期间继续。
[0084]当计测期间G4结束时,计测期间G5开始。
[0085]当计测期间G5开始时,总线负载计测部125从“O % ”起计算总线负载率。因此,对应于在计测期间G4为“接通”的发送禁止信号返回到“断开”这一情况,总线负载计测部125使在第二?第η报文框M2?Mn设定的掩码无效。由此,CAN协议引擎122不限制基于第二?第η报文框M2?Mn而生成的通信报文的发送。
[0086]之后,总线负载计测部125依次算出相对于计测期间G5的总线负载率。在计测期间G5中,在通信用总线50中流动的通信报文也少,因此在总线负载率未到达上限值Tup的状态下,计测期间G5结束。
[0087]这样一来,在各计测期间Gl?G5,根据基于在通信用总线50中流动的通信报文的累计时间而依次算出的总线负载率,各ECU10、20、30分别执行通信报文的发送限制。
[0088]如以上说明那样,具备本实施方式的通信装置的通信系统具有以下列举的效果。
[0089](I)基于计测期间G的通信用总线50的总线负载率来限制通信报文的发送。即,CAN控制器12例如可以执行如下的发送限制:在通信用总线50的总线负载率高时限制通信报文的发送,而在通信用总线50的总线负载率低时不限制通信报文的发送。由此,通过抑制车载的网络中的通信量的增加,能够减少该网络中的数据冲突、数据的延迟等。即,能够容易地执行与网络的通信负载对应的适当的通信报文的发送限制。
[0090]另外,由于对应各CAN控制器12、22、32来设定通信限制,因此容易掌握作为限制对象的报文,并且不考虑从其他CAN控制器发送的通信报文而能够进行通信限制。由此,能够减少通信限制所需的劳力和时间。
[0091]而且,由于按照各CAN控制器12、22、32分别进行通信限制,因此能够将对其他CAN控制器、通信用总线50的影响抑制成最小限度。因此,向已知的CAN控制器的适用容易,并且导致已知的CAN控制器、网络的复杂化、成本上升等的可能性也小。
[0092]另外,通过对算出总线负载率的计测期间单位的设定进行变更,能够选定维持与网络相适的通信负载且将成为发送限制对象的通信报文适当地发送的状态。
[0093](2)计测期间G中的总线负载率的计算基于流动的通信报文的累计时间而算出。由此,通过计测期间G的选择,能够调整与通信用总线50的通信负载的状况相适的通信报文的发送限制的等级。
[0094](3)对应各计测期间G将通信报文流动的时间从零起累计,因此总线负载率在计测期间G内以从零起增加的形态被算出。由此,在计测期间G内,总线负载率必然设置包含零的低状态,因此在计测期间G内设置不执行发送限制的时机。由此,即使是成为发送限制对象的通信报文,也赋予不执行发送限制的时机,因此能够将对成为发送限制对象的通信报文的发送限制的影响抑制得较小。
[0095](4)对于E⑶10、20、30发送的多样的通信报文,按照各报文框Ml?Mn即按照各通信报文分别设定重要度,由此能够按照各通信报文分别确定是否成为发送限制对象。另外,在CAN协议中,通过报文ID来规定通信报文的优先级,但即便是重要度高的通信报文,根据通信系统的设计等的情况有时也会赋予优先级低的ID。例如,向已知的通信系统追加的通信装置无法利用已经利用的报文ID等,与ID赋予相关的自由度小。尽管是这样的情况,在该ECU中也基于在通信报文设定的重要度来执行发送控制,因此也能够提高重要度高的通信报文的发送可能性。
[0096](5)通信用总线50的负载的高低基于总线负载率与上限值Tup的比较来算出。即,能够以负载率来设定上限值Tup,因此设定容易。
[0097](6)能够将计测期间G在5ms (毫秒)?Is (秒)之间自由设定,因此与总线负载率的计算相关的自由度高。由此,能够设定与通信用总线50的负载状况及限制对象的通信报文的形态相适合的计测期间G。
[0098](7)通过在搭载于车辆I的情况多的控制器局域网(CAN)适用这样的通信限制而抑制通信报文的增加。由此,能够良好地维持车辆I的通信系统的通信状态,并且防止对车辆系统整体产生不良影响。
[0099](其他实施方式)
[0100]另外,上述实施方式也可以通过以下的形态来实施。
[0101].在上述实施方式中,例示了总线负载计测部125实时地累计依次在通信用总线50中流动的通信报文的情况。然而,并不局限于此,在ECU成为睡眠模式时、总线断开时等无法进行有意的总线负载率的计测时,可以使总线负载率的计测停止。由此,能实现这样的通信装置的设计自由度的提高。
[0102].在上述实施方式中,例示了在CAN控制器12设有收发电路121、CAN协议引擎122、接口 123、CAN控制寄存器124、总线负载计测部125及总线负载计测用寄存器128的情况。然而并不局限于此,CAN控制器只要能够基于计测期间的总线负载率进行发送限制即可,收发电路、CAN协议引擎、接口、CAN控制寄存器、总线负载计测部及总线负载计测用寄存器的配置、结构等可以任意设计,没有限定为上述实施方式。而且,CAN控制器可以是各功能放入一个集成电路的结构,也可以是使用多个集成电路的结构。由此,该通信装置的设计自由度提高。
[0103].在上述实施方式中,例示了在各E⑶10、20、30仅设有一个CAN控制器12、22、32的情况。然而并不局限于此,也可以在ECU设置多个CAN控制器。
[0104]例如,如图7所示,在I个E⑶40具有多个CAN控制器12、42且与多个通信用总线50、51分别连接时,可以是I个E⑶40相对于多个通信用总线50、51分别进行与总线负载率对应的通信限制。由此,通过使用该通信装置能提高通信系统的设计自由度。
[0105]?在上述实施方式中,例示了仅在上限值Tup以上时执行通信限制的情况。然而并不局限于此,也可以设置多个判定用阈值,根据判定等级来变更通信限制的内容。
[0106]例如,如图8所示,可以对比上限值Tup低的总线负载率设定第二上限值Tup2,或者对比上限值Tup高的总线负载率设定第三上限值Tup3。由此,能够设置多个进行发送限制的等级。
[0107]?在上述实施方式中,例示了在通信报文设定的重要度为高和低这两种的情况。然而并不局限于此,在通信报文设定的重要度可以多于两个。例如,可以将重要度分为“I”?“4”这四个,重要度为“I”的通信报文不进行通信限制,重要度为“2”的通信报文以前述的第三上限值Tup3进行通信限制,重要度为“3”的通信报文以上述实施方式的上限值Tup进行通信限制,重要度为“4”的通信报文以前述的第二上限值Tup2进行通信限制。由此,能够更详细地进行该通信装置对通信报文的发送限制。
[0108].在上述实施方式中,例示了计数器126每当计测期间G开始时使累计为零的情况。然而并不局限于此,计数器可以对应多次计测期间中的各计测期间返回到零,也可以使累计返回到零以外的值。无论如何,都能够以总线负载率从低状态向高状态变化的方式实时地算出。由此,作为通信装置的设计自由度提高。
[0109]?在上述实施方式中,例示了计数器126对通信报文的时间进行累计的情况。然而并不局限于此,计数器也可以对通信报文的个数进行累计。在这种情况下,只要推定并使用累计的报文数与计测期间总线负载率为100%前后的通信报文数的比例作为总线负载率即可。由此,该通信装置的设计自由度提高。
[0110].在上述实施方式中,例示了通过百分率表示总线负载率的情况,但并不局限于此,也可以以小数显示等百分率以外的单位来显示总线负载率。而且,计数器只要能够根据通信报文的检测而对值进行累计即可,也可以累积对检测出的时间、个数等实施预定的运算处理等而得到的值。由此,该通信装置的设计自由度提高。
[0111].在上述实施方式中,例示了各E⑶10、20、30的CAN控制器12、22、32基于总线负载率进行发送限制的情况。然而并不局限于此,具备能够进行发送限制的通信装置的ECU可以在网络上仅连接一个,也可以连接两个以上的多个。无论是哪种情况,通过ECU根据通信用总线的负载率对在通信用总线中流动的通信报文的量进行发送限制,都能够抑制通信用总线的数据量的增加。
[0112]S卩,能够仅适用于选择了该发送限制的E⑶。因此,容易将这样的进行发送限制的E⑶向已知通信系统进行追加,并且仅适用于在已知通信系统设置的特定E⑶也容易。即,在适用于已知通信系统的情况下,除了进行发送限制的ECU以外,也能够将对该通信系统的变更抑制为最小限度,该通信装置的可适用性、设计自由度提高。
[0113]?在上述实施方式中,例示了在网络上连接有各E⑶10、20、30的情况。然而并不局限于此,作为与网络连接的通信装置,可以是ECU的通信装置以外的通信装置,也可以是例如网关的通信装置或其他各种装置的通信装置。由此,对于与网络连接的各种装置也能够适用该通信装置而抑制向网络发送的数据的通信量。
[0114].在上述实施方式中,例示了网络是与CAN协议对应的网络即所谓CAN网络的情况。然而并不局限于此,网络也可以是CAN网络以外的网络例如Ethernet (注册商标)或FlexRay(注册商标)等网络。由此,对于搭载于车辆的各种网络也能够适用该通信装置而减少所发送的数据的通信量。
[0115]附图标记说明
[0116]L...车辆,10…第一 E⑶(电子控制装置),11…信息处理装置,12…CAN控制器,12R…接收缓存,12T…发送缓存,13…CAN无线电收发机,19…依次通信用总线,20...第二E⑶,21…信息处理装置,22…CAN控制器,30…第三E⑶,31…信息处理装置,32…CAN控制器,40...Ε⑶,42…CAN控制器,50、51…通信用总线,11L...应用,121…收发电路,122…CAN协议引擎,123...接口,124…CAN控制寄存器,125...总线负载计测部,126...计数器,127...禁止判断部,128…总线负载计测用寄存器,211、311…应用,Ml?Mn…第一?第η报文框,RF…通信报文,Rx…接收端口,Tx…发送端口。
【权利要求】
1.一种通信装置,与车载的网络连接,并且在所述通信装置与该网络之间进行通信报文的发送及接收,所述通信装置的特征在于,具备: 负载计测部,基于在为了算出负载率而设定的计测期间的期间接收在网络中流动的通信报文的情况,算出网络的负载率; 负载判定部,基于所述负载计测部算出的负载率,判定网络的负载的高低;及发送部,基于由所述负载判定部作出的判定为高负载的判定结果,自行限制通信报文的发送。
2.根据权利要求1所述的通信装置,其中, 所述负载计测部对通信报文在网络中流动的时间进行累计,算出所累计的所述时间相对于所述计测期间的比例而作为所述网络的负载率。
3.根据权利要求2所述的通信装置,其中, 每当所述计测期间开始时,所述负载计测部从零起开始累计所述通信报文流动的时间。
4.根据权利要求1?3中任一项所述的通信装置,其中, 作为通信报文,在所述发送部分别设定重要度高的报文和重要度低的报文,所述发送部对于所述重要度低的报文自行限制报文的发送。
5.根据权利要求1?4中任一项所述的通信装置,其中, 在所述负载判定部设定有判定用阈值, 在所述负载率为所述判定用阈值以上时,所述负载判定部判定为网络的通信负载高,在所述负载率小于所述判定用阈值时,所述负载判定部判定为网络的通信负载低。
6.根据权利要求1?5中任一项所述的通信装置,其中, 所述计测期间为5ms (毫秒)?Is (秒)之间。
7.根据权利要求1?6中任一项所述的通信装置,其中, 所述网络是控制器局域网。
8.一种通信方法,与车载的网络之间进行通信报文的发送及接收,所述通信方法的特征在于,具备: 负载计测步骤,基于在为了算出负载率而设定的计测期间的期间接收在网络中流动的通信报文的情况,算出网络的负载率; 负载判定步骤,基于所算出的所述负载率,判定网络的负载的高低;及发送步骤,基于由所述负载判定步骤作出的判定为高负载的判定结果,限制通信报文的发送。
9.根据权利要求8所述的通信方法,其中, 在所述负载计测步骤中,对通信报文在网络中流动的时间进行累计,算出所累计的该时间相对于所述计测期间的比例而作为所述网络的负载率。
10.根据权利要求9所述的通信方法,其中, 在所述负载计测步骤中,每当所述计测期间开始时,从零起开始累计所述通信报文流动的时间。
11.根据权利要求8?10中任一项所述的通信方法,其中, 在所述发送步骤中,对于作为通信报文而设定的重要度高的报文和重要度低的报文中的、所述重要度低的报文,进行报文的发送限制。
12.根据权利要求8?11中任一项所述的通信方法,其中, 在所述负载判定步骤设定有判定用阈值, 在所述负载判定步骤中,在所述负载率为所述判定用阈值以上时,判定为网络的通信负载高,在所述负载率小于所述判定用阈值时,判定为网络的通信负载低。
【文档编号】H04L12/28GK104170326SQ201280071296
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2012年3月15日 优先权日:2012年3月15日
【发明者】守谷友和 申请人:丰田自动车株式会社

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