JP2009005160A - エラー発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来は創り出すことができなかったネットワークのエラー状態を創り出すためのエラー発生装置を提供する。
【解決手段】 本実施形態のエラー発生装置１は、車両に搭載された複数のノード１１０を備える通信ネットワーク１００に接続して使用されるものであって、制御部１０，記憶部２０，通信コントローラ３０，外部入出力Ｉ／Ｆ４０などを備えている。
通信コントローラ３０は、記憶部２０に登録された評価対象フレームに該当するデータフレームを受信したときに、受信したデータフレームとは異なる異常フレームを通信ネットワーク１００に送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のノードを備える通信ネットワークに接続されるエラー発生装置に関する。

自動車等の車両においては、エンジンやトランスミッションなどのパワートレイン系システム，シートやミラーなどのボディ系システムに対する制御を複数の電子制御装置で分担して処理しており、通信線を介してこれら複数の電子制御装置や各種センサなどのノードを接続してネットワークを構成し、制御データや測定データなどを互いにやり取りすることで、トータルな制御性の向上を図っている。

上述した車載のネットワークにおける各ノードは、ノードの内部で自らエラーを発生させることや、ネットワーク上の他のノードから送信されるべきデータフレームが実際に受信できているか否かを判定することなどに基づいてエラーの診断を行い、その診断結果をノード内に記憶する機能を有している。

従来、車載のネットワークにおいてエラーを発生させ、各ノードの挙動を評価する試験を行う場合には、ネットワークに故障を解析するための診断機を接続し、その診断機によりノード内に記憶された診断結果を読み出すことで、発生したエラーをノードが正しく認識しているかを確認するという作業が行われていた。

また、各ノードに記憶された診断結果を外部装置（診断機）で確認する際に、各ノードが外部装置を特定することで、複数の外部装置からの要求に対して適正な応答をするという技術が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００６−２３８５０号公報

近年では、ステアリングやブレーキなど、従来はメカ的な接続をしていた要素に対しても、ネットワークを介して電気的に接続し制御する技術が開発されている。このような技術を用いると、ステアリングコラム，オイルポンプ等の構成部品が不要となることによる車体の軽量化や、ステアリングの配置などの制限が少なくなることによるデザインの自由度の向上といったメリットを享受することができる。

ステアリングやブレーキなどの構成要素は、その故障が自動車の事故に直結するため、上述した技術を実用化する際には、ネットワークの高い堅牢性が求められる。よって、従来よりも様々なネットワークのエラー状態を創りだし、そのような状態における各構成要素の挙動を評価する試験を行う必要がある。しかし、従来はネットワークに様々なエラー状態を創り出すという点に着目されていなかったので、そのような状態を創り出すための技術が提案されていない。

本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、従来は創り出すことができなかったネットワークのエラー状態を創り出すためのエラー発生装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、複数のノードを備える通信ネットワークに接続されるエラー発生装置である。
このエラー発生装置は、通信ネットワークに対してフレームを送受信する機能を有している。そして、受信したフレームと同一のフレームを通信ネットワークに送信する通常送信モードと、受信したフレームと異なる異常フレームを通信ネットワークに送信する異常送信モードと、のいずれかに設定することができるように構成されている。

このように構成されたエラー発生装置によれば、通信ネットワークの一部または全部に対し、通信ネットワークが正常な状態では流れることの無い異常なフレームを送信することができるため、従来は創り出すことができなかった通信ネットワークのエラー状態を創り出すことができる。それにより、従来は創り出すことができなかった通信ネットワークのエラー状態における各ノードの評価試験を行うことが可能になる。

また、通信ネットワークに流れるフレームを受信してそのまま送信することができるため、通信ネットワークのどの位置にエラー発生装置を配置しても、データフレームの送受信を妨げることが無い。よって、通信ネットワークの一部や、任意のノードにのみ異常が発生した状態を創ることができると共に、エラーフレームを送信しないときには通信ネットワークの働きを正常に維持することができる。

なお、上述したエラー発生装置が通常送信モードまたは異常送信モードに設定されるタイミングは特に限定されない。例えば、エラー発生装置に取り付けられたスイッチやエラー発生装置に接続されたＰＣなどの外部装置からの入力に応じて、上述した各モードのいずれかに設定する構成としてもよい。また、エラー発生装置が時刻を測定しており、一定の時間間隔をおいて定期的に設定を変更したり、所定の時刻に設定を変更したりしてもよい。

また、上述した以外のタイミングでモードの設定を行うために、請求項１に記載のエラー発生装置を、請求項２に記載のように構成してもよい。
請求項２に記載のエラー発生装置は、予め定められている評価対象フレームに受信したフレームが該当するか否かを判定し、該当すると判定したときに異常送信モードに設定されるように構成されている。

このように構成されたエラー発生装置は、通信ネットワークから評価対象フレームに該当するフレームを受信したときに、異常フレームを送信する。よって、通信ネットワークに所定のフレームが流れる状態となったときに通信ネットワークを異常な状態とすることができる。

また、上述した請求項２に記載のエラー発生装置は、請求項３に記載のように構成してもよい。
請求項３に記載のエラー発生装置は、受信したフレームが上述した予め定められている評価対象フレームに該当しないと判定したときに、通常送信モードに設定されるように構成されている。

このように構成されたエラー発生装置は、通信ネットワークから評価対象フレーム以外のフレームを受信したときに、受信したフレームをそのまま送信する状態となる。そのため、評価対象フレームに該当するフレームを受信したときは異常フレームを送信し、通常のフレームを受信したときはそれをそのまま送信することができる。よって、通信ネットワークの一部または全部に、所定の評価対象フレームのみが異常フレームとして流れ、その他のフレームは正常に流れているというエラー状態を創り出すことができる。

また、上述した請求項２または請求項３のエラー発生装置において、送信される異常フレームは、予め定められた１種類のフレームであってもよいし、予め定められた複数の異常フレームの中から選択された任意のフレームであってもよい。

後者のように、送信される異常フレームを決定するためには、請求項４に記載されているように、異常送信モードのときに、受信したフレームが該当した評価対象フレームに対応して定められた異常フレームを送信するように構成することが考えられる。

このように構成されたエラー発生装置であれば、受信したフレームに応じて異なるフレームを送信することができる。それにより、複数の異なる異常フレームを送信することができるので、通信ネットワークにおいて複数の異なるエラーが同時に発生した状態を創りだすことができる。

ところで、上述したエラーフレームの具体的な構成は特に限定されない。例えば、請求項５に記載したように、フレームのデータが０のフレームを異常フレームとして用いてもよい。このような異常フレームを用いることで、通信ネットワークに流れる所定のフレームが、通信ネットワークの一部または全部においてデータが０となるエラー状態を創り出すことができる。

上述したものと別の例として、請求項６に記載したように、既に受信したフレームのうち、送信される異常フレームに対応するフレーム（異常フレームを送信する契機となる現在受信したフレーム）を除いたフレームの中から、所定の基準に基づいて選択されたものを異常フレームとして用いてもよい。

ここで言う所定の基準に応じた選択とは、例えば、既に受信して記憶されているフレームの中から、所定時間前に受信したものを選択することや、所定回数前に受信したものを選択することなどである。このような異常フレームを用いることで、通信ネットワークの一部または全部において、所定のフレームのみが遅延して目的のノードに到達することや、所定のフレームのみが、送信された順ではない順序で到達するエラー状態を創り出すことができる。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
（１）全体構成
本実施形態のエラー発生装置１は、車両に搭載された通信ネットワーク１００に接続して使用されるものである。上述した通信ネットワーク１００は、複数のノード１１０（１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ）を備えている。ノード１１０としては車両に搭載された電子制御装置やセンサが該当する。各ノード１１０は、他のノード１１０に送信すべき情報や、識別番号（ＩＤ）を示すデータを有するデータフレームを作成する機能を有しており、互いにデータフレームをやり取りすることで車両の制御を行う。

上述したエラー発生装置１は、図１に示すように、制御部１０，記憶部２０，通信コントローラ３０，外部入出力Ｉ／Ｆ４０などを備えている。
このエラー発生装置１の制御部１０は、記憶部２０に記憶されているプログラムに従って、エラー発生装置１全体を制御する。

記憶部２０は、データを記憶する記憶領域として、制御部１０を制御するプログラム用の記憶領域のほか、評価対象となるデータフレーム（以降、評価対象フレームという）の識別番号を示すＩＤ（以降、評価対象ＩＤという）や、評価対象ＩＤに対応して定められる異常フレームを示す情報などを登録するための記憶領域などを有している。

ここでいう評価対象フレームとは、そのデータフレームを受信した際に、後述するフレーム送信処理が開始され、受信したデータフレームとは異なる異常フレームを送信する契機となるデータフレームである。

本実施形態では、ＩＤ５０のデータフレームおよびＩＤ２００のデータフレームが評価対象フレームとして登録されている。また、ＩＤ５０のデータフレームに対応する異常フレームとして、フレームのデータが０のデータフレームが登録されており、ＩＤ２００のデータフレームに対応する異常フレームとして、後述する受信バッファ３４に保存されるＩＤ２００のデータフレームのうち、５回前に受信したデータフレームを用いるという設定が登録されている。

通信コントローラ３０（３０Ａ，３０Ｂ）は、エラー発生装置１に２つ備えられるものであって、コネクタ３２（３２Ａ，３２Ｂ）を介して通信ネットワーク１００における通信線１２０（１２０Ａ，１２０Ｂ）と接続している。この通信コントローラ３０は、ノード１１０から送信されるデータフレームを受信する機能と、通信線１２０にデータフレームを送信する機能と、を有している。

また、各通信コントローラ３０は、通信線１２０から受信したデータフレームを記憶する受信バッファ３４（３４Ａ，３４Ｂ），および，通信線１２０へ送信されるデータフレームを記憶する送信バッファ３６（３６Ａ，３６Ｂ）を有している。これら受信バッファ３４および送信バッファ３６は、先に記憶されたものから順に出力、かつ更新しながら記憶するように（いわゆるＦＩＦＯにて）構成されたものである。受信バッファ３４は、受信したフレームをＩＤ毎に分類し、所定回受信したデータフレームを記憶する。

また、外部入出力Ｉ／Ｆ４０は、外部装置２００とエラー発生装置１とを接続するためのインターフェースである。外部装置２００は、記憶部２０に記憶された評価対象フレームやそれに対応する異常フレームの設定を変更して記憶部２０の情報を更新するための装置である。
（２）制御部１０によるフレーム送信処理
以下に、制御部１０により実行されるフレーム送信処理について説明する。ここでは、通信線１２０Ａからデータフレームを受信した際の処理を例示する。このフレーム送信処理は、通信コントローラ３０Ａが通信線１２０Ａからデータフレームを受信するごとに実行される。

本処理では、まず、受信したデータフレームを受信バッファ３４Ａに記憶する（ステップ１、以降ステップをＳと記載する）。
次に、Ｓ１にて受信バッファ３４Ａに記憶されたデータフレームが、記憶部２０に登録されている評価対象フレームに該当するか否かを判定する（Ｓ２）。ここでは、Ｓ１にて受信バッファ３４Ａに記憶されたデータフレームが有するＩＤ（以降，受信ＩＤという）と、記憶部２０に登録されている評価対象ＩＤ（本実施形態においてはＩＤ５０およびＩＤ２００）とを比較する。

このとき、受信ＩＤと評価対象ＩＤが一致すれば（Ｓ２：ＹＥＳ）、つまり、受信ＩＤがＩＤ５０またはＩＤ２００であれば、記憶部２０に設定登録されている評価対象ＩＤに対応する異常フレームを、通信コントローラ３０Ｂの送信バッファ３６Ｂに記憶する（Ｓ３）。具体的には、受信ＩＤがＩＤ５０のときは、データを全て０にしたデータフレームを送信バッファ３６Ｂに記憶する。また、受信ＩＤがＩＤ２００のときは、受信バッファ３４Ａに記憶されている５回前に受信したＩＤ２００のデータフレームの出力値をもつデータフレームを、送信バッファ３６Ｂに記憶する。

一方、受信ＩＤと評価対象ＩＤとが一致しなければ（Ｓ２：ＮＯ）、Ｓ１にて受信バッファ３４Ａに記憶されたデータフレームを、送信バッファ３６Ｂに記憶する（Ｓ４）。
次に、送信バッファ３６Ｂに記憶されたデータフレームを、通信線１２０Ｂに送信し（Ｓ５）、本処理を終了する。
（３）効果
このように構成されたエラー発生装置１は、通信ネットワーク１００において、各ノード１１０間のデータ通信を基本的には阻害することなく、所定のデータフレームが通信ネットワーク１００に流れたときにのみ、ノード１１０Ｃに異常フレームを送信することができる。

よって、ノード１１０Ｃに接続される通信線１２０Ｂに異常が発生している場合や、ノード１１０Ｃの受信機能のみ異常である場合などの状況を創り出すことができる。
また、複数の異常フレームを送信することができるので、通信ネットワーク１００に複数の異なるエラーが同時に発生した状態を創り出すこともできる。
（４）変形例
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。

例えば、上記実施形態においては、通信線１２０Ａからデータフレームを受信して、その受信したデータフレームに応じた異常フレームを通信線１２０Ｂへ送信する構成を例示した。しかし、通信線１２０Ｂから受信したデータフレームに対しても同様の処理を行って通信線１２０Ａへ送信することとしてもよい。

その場合には、上記Ｓ１に該当する処理において、通信線１２０Ｂから受信したデータフレームは受信バッファ３４Ｂに記憶され、また、上記Ｓ３，Ｓ４の処理において、データフレームは送信バッファ３６Ａに記憶され、Ｓ５の処理において、通信線１２０Ａへ送信されることとすればよい。

また、上記実施形態においては、所定の評価対象フレームを受信したタイミングで異常フレームを送信する構成を例示したが、異常フレームを送信するタイミングは上記構成に限定されない。例えば、エラー発生装置１に操作スイッチが取り付けられており、その操作スイッチの入力に応じたタイミングや、上述した外部装置２００からの入力に応じたタイミングで、異常フレームを送信することとしてもよい。また、それ以外のタイミングとして、エラー発生装置１が時刻を測定しており、一定の時間間隔で異常フレームを送信したり、予め定められた時刻になったときに異常フレームを送信したりすることとしてもよい。

また、上記実施形態においては、評価対象フレームはデータフレームである構成を例示したが、ノード１１０から通信ネットワーク１００に送信されるフレームであれば、その構成は特に限定されない。たとえば、ノード１１０がエラーを検出した際に送信されるエラーフレームを評価対象フレームとすることとしてもよい。

また、上記実施形態においては、異常フレームとして、データを全て０にしたデータフレームや、受信バッファ３４に記憶されたデータフレームのうち評価対象フレームと同一ＩＤのデータフレームを送信する構成を例示したが、異常フレームの構成は上述したものに限定されない。例えば、新しく作成したデータフレームを異常フレームとする構成や、受信バッファ３４に記憶されているデータフレームをランダムに選択して異常フレームとして用いる構成としてもよい。

また、上記実施形態においては、通信ネットワーク１００において、ノード１１０Ｃとそれ以外のノードとを区切る位置においてエラー発生装置１が接続される構成を例示したが、エラー発生装置１が配置される位置は特に限定されない。例えば、図３（ａ）に示すように、複数のノード１１０を区切るように配置してもよく、また、図３（ｂ）に示すように、通信ネットワーク１００の一端に接続されてもよい。このように配置を変えることで、異常フレームの送信先を変えることができるため、様々な通信ネットワーク１００のエラー状態を創ることができる。

本発明のエラー発生装置を示すブロック図 制御部による処理の処理手順を示すフローチャート エラー発生装置の接続態様を示す図

符号の説明

１…エラー発生装置、１０…制御部、２０…記憶部、３０，３０Ａ，３０Ｂ…通信コントローラ、３２…コネクタ、３４，３４Ａ，３４Ｂ…受信バッファ、３６，３６Ａ，３６Ｂ…送信バッファ、１００…通信ネットワーク、１１０，１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ…ノード、１２０，１２０Ａ，１２０Ｂ…通信線、２００…外部装置

Claims (6)

1. 複数のノードを備える通信ネットワークに接続されるエラー発生装置であって、
   フレームを前記通信ネットワークから受信する受信手段と、
   フレームを前記通信ネットワークに送信する送信手段と、
   前記受信手段が受信したフレームと同一のフレームを前記通信ネットワークに送信する通常送信モードと、前記受信手段が受信したフレームと異なる異常フレームを前記通信ネットワークに送信する異常送信モードと、のいずれかに前記送信手段のモードを設定する設定手段と、を備える
   ことを特徴とするエラー発生装置。
2. 前記受信手段が受信したフレームが、予め定められた評価対象フレームに該当するか否かを判定する判定手段を備え、
   前記設定手段は、前記受信手段が受信したフレームが前記評価対象フレームに該当すると前記判定手段により判定されたときに、前記送信手段を前記異常送信モードに設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載のエラー発生装置。
3. 前記設定手段は、前記受信手段が受信したフレームが前記評価対象フレームに該当しないと前記判定手段により判定されたときに、前記送信手段を前記通常送信モードに設定する
   ことを特徴とする請求項２に記載のエラー発生装置。
4. 前記送信手段は、該送信手段が前記異常送信モードの場合に、前記評価対象フレームに対応する予め定められた異常フレームを前記通信ネットワークに送信する
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のエラー発生装置。
5. 前記異常フレームは、フレームのデータが０のフレームである
   ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のエラー発生装置。
6. 前記異常フレームは、前記受信手段が受信した前記フレームのうち、前記異常フレームに対応するフレーム以外のフレーム中から、所定の基準に基づいて選択されたものである
   ことを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれかに記載のエラー発生装置。

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