RTOS対応CAN/LIN通信ミドルウェアパッケージ

RTOS対応CAN/LIN通信
ミドルウェアパッケージについて

2007年11月
東海ソフト株式会社

Embedded Technology 200718

RTOS対応CAN/LIN通信ミドルウェアパッケージ

なぜCAN/LIN通信ミドルウェアなのか
現在の車は、車内にある多数のECU※1間の協調制御がより重要となっている。
ECU間の通信技術のデファクトスタ
ンダードがCAN※2/LIN※3である。

ECU間の情報伝達（車載ネットワーク）が必要！

現在ではECU間の連携は当たり前！
その一方で、ECUのソフトウェアボリュームが増大している。
問題を解決するにはCAN/LIN通信ミドルウェアによって複雑化したソフトウェアを標準化する。

なぜ協調制御が重要か？
ECUによる電子制御を各部で完結させるのではなく、各部のもつ機能、機器を連動させ、新たな機能や利便性を生み出したり、性能を向上することができる。
例として、車両姿勢制御技術は、エンジン、ミッション、ブレーキ、サスペンションなど、それぞれに搭載されているECU間を相互に接続、協調させ、さらに統合制御コンピュータを介することで、高度な車両制御を実現している。

※1 Electronic Control Unit の略。電子制御装置；自動車制御用のコンピュータであり、通常1つ以上のマイクロプロセッサと各種周辺装置を持った装置※2 Control Area Network の略。現在の自動車向け通信で標準的に利用されている通信プロトコル※3 Local Interconnect Network の略。CANほどの通信速度を必要としない、小規模、小コスト向け通信プロトコル

Embedded Technology 2007

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CAN/LIN通信ミドルウェアへの要求＜必要事項＞• 特定デバイスに依存しないTCP/IP通信における、OSI参照モデルのような、物理層に左右されないネットワーク構造の規定が必要。
• 通信仕様の規定化
通信インタフェースを共通化し、ECU内部通信と、外部通信動作を規定することにより、利用するサービスをソフトウェアの規模から選択できる。
＜導入の目標＞• ソフトの移植性向上
通信仕様・構造が規定され、利用するサービス毎にソフトウェアが部品化されることで、移植性の向上が期待できる。
• アプリケーション開発者の負担を軽減
通信仕様・構造が規定され、アプリケーション作成者がデバイスドライバなどを意識することなくソフトウェアの開発が可能となる。逆に、デバイスドライバ開発時には、アプリケーションを意識することなく開発が可能。

OSEK/VDX仕様を採用

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CAN/LIN通信ミドルウェア開発の必要性（1/2)
従来のソフトウェア

これでは開発が大変！

アプリケーション

アプリケーション

アプリケーションの一部

アプリケーションの一部

CANドライバ

LINドライバ

例えばデバイス変更の為、ドライバ部を改造するとターゲット・デバイス

アプリケーション

LINドライバ

LINドライバ

ターゲット・デバイス
全部作り直しだ！

アプリケーション
アプリケーションの一部

アプリケーションの一部
CANドライバ

CANドライバ

アプリケーション変更の為、通信内容が変更される

ターゲット・デバイス

CANドライバ

LINドライバ

ターゲット・デバイス

ドライバとアプリケーション間のルールがない為、どこかを変更すると全てに影響が及んでしまう。
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CAN/LIN通信ミドルウェア開発の必要性（2/2)
CAN/LIN通信ミドルウェアでは

これなら安心アプリケーション

アプリケーション

OSEK/VDX仕様で規定

OSEK/VDX仕様で規定

CANドライバ

LINドライバ

例えばデバイス変更の為、ドライバ部を改造するとターゲット・デバイス

アプリケーション

LINドライバ

LINドライバ

ターゲット・デバイス
変更部分だ
けだから楽チン！

OSEK/VDX仕様で規定
CANドライバ

CANドライバ

アプリケーション
OSEK/VDX仕様で規定

アプリケーション変更の為、通信内容が変更される

ターゲット・デバイス

CANドライバ

LINドライバ

ターゲット・デバイス

ハードウェアとアプリケーションをつなぐ中間層がOSEK/VDX仕様で規定され、インターフェースが同一なので、異なるハードへの移植やアプリケーションの変更時の負担が軽減される。
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通信ミドルウェアの導入メリット
共通した通信ミドルウェアの導入により、利用者は利便性のメリットを大きく受けることができる。
現実の社会を例にすると、
例）海外旅行に行くときは携帯電話が無いと不便ですが・・・【以前では】

日本のキャリア

互換性なし

海外のキャリア

海外用の携帯をレンタル

・アドレス帳が入っていない。
・操作が難しい・デザインが悪い！
よってつかえなーーい。
【現在では】

日本のキャリア互換性ありいつも使っている携帯をそのまま海外で使える。

海外のキャリア・いつも使っているもの
だから操作もラクラク
よってこの様に、共通インフラが提供される事によりユーザーが快適に利用できる環境が構築される。
Embedded Technology 2007

いつもと変わらず使えます。
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CAN/LIN通信ミドルウェア機能
プロトコル

CAN

LIN

方法

内容

Communication（COM通信）CANノード間の一般的な通信

Direct Network Management通信（DirectNM通信）CAN Networkを監視用Messageを使って監視

InDirect Network Management通信（InDirectNM通信）CAN Networkを間接的に監視

Master通信

LINノード間の一般的な通信情報伝達のコントロールを行う。

Slave通信

LINノード間の一般的な通信
情報伝達指令に対し動作する。

Embedded Technology 200724

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公開パッケージ構成
対応環境

RTOS

NonOS
（参考）

方法

内容

CAN通信ミドルウェアCOMパッケージ

CAN通信COMを収録

CAN通信ミドルウェアCOM/NMパッケージ

CAN通信COMとDirectNMを収録
NM中心で構成

LIN通信ミドルウェアパッケージ

LIN通信Master,Slaveを収録（Slaveは、非OS版）リファレンスとして提供

CAN通信ミドルウェアDirectNMパッケージ

CAN通信COMとDirectNMを収録

CAN通信ミドルウェアInDirectNMパッケージ

CAN通信COMとInDirectNMを収録

LIN通信ミドルウェアMasterパッケージ

LIN通信のMaster機能を収録
機能を絞り込んだ、省メモリ仕様

LIN通信ミドルウェアSlaveパッケージ

LIN通信のSlave機能を収録
機能を絞り込んだ、省メモリ仕様

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RTOS対応通信ミドルウェアの特長《特色》

Application
OSEK/OS変動
情報

OSEK/COM

OSEK/NM

変動
情報

変動情報

通信Driver 変動
情報
H/W

OSEK
OIL

¾アプリケーション及び、通信Driverは、車載向け標準Interfaceを採用¾規格として、OSEK/VDXを採用
OSEK/VDX Communication Version 3.0.3 参考
OSEK/VDX Network Management
Concept and Application Programming
Interface Version 2.5.3参考¾NonOS版との互換性を確保¾推奨環境以外への移植時は、通信Driverを標準Interfaceにあわせる事で対応可能¾LINは、LINコンソーシアム仕様
LIN Consortium Specific Rev1.3をリファレンスとして開発¾RTOSが提供するサービスを利用することを前提にした構成であり、独自のサービス追加の必要性なし
コーディング言語は、一般的なＣ言語を採用¾CAN通信は、MISRA-Cコーディングルールに準拠¾OIL言語から各種設定を生成可能

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RTOS対応CAN/LIN通信ミドルウェアの展開•••

CANパッケージ
RTOS対応パッケージには、InDirectNMの開発を行っていない為、InDirect機能の実装とテストを行っていく予定。
LINパッケージ
実情として、LIN通信はボディー系などの小規模ECUに搭載されることが多く、リアルタイムOS上で動作するようなECUで利用することは少ないと思われる。ただし、LIN MasterはCANとのGateway通信に利用することなどが考えられる為、RTOS対応パッケージでは、Master機能のCOM対応を発展させることが今後の課題である。
各種RTOS及び、MCU対応
今後、使いやすい通信ミドルウェアへ展開して行くため、・各種利用環境への対応・機能の向上を検討中。

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RTOS対応CAN/LIN通信ミドルウェアパッケージまとめ• CAN/LIN通信ミドルウェアをオープンソースで公開するのは、世界的に例がなく、先進的な取り組みといえます。
• 自動車以外の民生分野においても利用が可能であり、TOPPERS/OSEK以外のOSへの移植が行われ、このミドルウェアが利用され、広まって行くことを期待しております。
最後に、名古屋大学組込みリアルタイムシステム研究室（高田・冨山研究室）並び、平成17-18年度 地域新生コンソーシア
ム研究開発事業のメンバーの方々に、お礼を申し上げます。

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