【コラム】

セカンド・オピニオン

146 バスのアーキテクチャ - 過去から未来へ(107)

 

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フィールドバスの色々(その8)CAN(その7)

以上でCANに関しての大雑把な説明は終わりである。インプリメントに限って言えば、まだタイミング同期の説明は行ってない。CANの各ノードは基本的には非同期で動いている。CAN自体にはクロックの信号ラインはなく、またEmbedded Clockでもないからだ。このため、信号そのものから同期を取るという仕組みを用意する必要がある。このため、CANの各ノードは1bitのデータを更にQuantumという細かな単位に分けて、細かくサンプリングを行う事で同期を取らねばならない事が規定されている。ここの話で、通信開始のタイミングで各ノードは必ず先頭1bitをDOMINANTにする事が示されている。送信ノード以外のノードは、このDOMINANTのレベルをサンプリングすることで、タイミングを同期させることが出来るというわけだ。(だからこそ、必ず送信開始に1bit分DOMINANTレベルを挟まないと、他のノードはタイミング調整が出来ないということになる)。このタイミングの調整も細かく決まっていたりするが、技術的にそれほど珍しくないものなので、ここでは割愛したい。

大雑把にここまでを総括すると、CANというバスはプロトコル自体を簡略化しつつ、いかに抗堪性を高めるかに注力した規格といえば良いだろう。エラーの処理や、上に述べたノード間同期の仕組みはまさにこうした事である。普通バスといえば、バスコントローラとかバスマスタが別に存在し、ここがクロックを出力したりエラーハンドリングしたりという処理を行うことになるが、このケースではバスマスタあるいはバスコントローラがダウンすると、システム全体がダウンすることになる。CANではこうした問題をうまく回避することが出来る。

その一方で、CANには様々な問題が当然ある。一つは、各ノードで行うべき処理が結構多いことだ。同じ2線式インタフェースといっても、SPIとかI2Cに比べると各ノードが行うべき処理は明らかに多い。もっとも、システム内の接続に使うSPIやI2Cとシステム間の接続に使うCANを同じ基準で見るのはどうか? という話は当然あるが、CANの複雑さは当然コストに跳ね返ってくる訳で、これがLIN(Local Interconnect Network)が開発された理由の大きな部分だ。例えばドアミラーとかドアロックといった機能は、当初はCANを利用して、運転席の周囲に配置されるコントローラと各コンポーネントを接続する形で実現されていた。ところが現在これらは次第にLINを使うものに移行しつつある。一つにはこうしたものはCANほどのシビアさが必要ない事と、LINの方が柔軟な構成が取れるという事もあるが、コストの問題も無視できない。

それより問題なのは、性能の低さと拡張性の問題だろう。最大で1Mbpsというのは、かつての車であれば問題にならないほど高い性能だったわけだが、今ではかなり不足と感じざるを得ない。例えばサスペンション制御にしても、かつてはせいぜいストローク量が毎秒数回に渡って通知される程度で、これをベースに車体の姿勢を判断し、せいぜいがデフの制御を行う程度だった。それが今はというと、3Dジャイロや加速度センサーを使って姿勢制御し、その結果をアクティブサスペンションやアクティブデフに送るという話になっており、データ量自体が1桁~3桁(!)近く増えるという状況になっている。こうなるとCANで全てを賄うのは当然無理になってくる。

これを助長するのは、複数CANの構成が全く想定されていないことだ。データ量が増えた場合、対策として考えられるのはCANでの転送効率を上げる事で、そのためには1本のCANに接続されるノードの数を減らせばよい。が、ノードの数そのものを減らす訳にはいかないから、結果として複数のCANが同時に動くという形になる。で、CAN自体にはゲートウェイ機能が無い(というか、そもそもそういう接続を念頭においてない)から、結局複数のCANノードの機能を持つ機器を間に挟んで、必要に応じてゲートウェイの真似事をさせる事になるが、そうなるとその機器がダウンした瞬間に複数CANの間での通信が出来なくなる訳で、これはCANのポリシーに思いっきり反することになる。

こうした事もあり、最近焦点を浴びつつあるのが、FlexRayと呼ばれる全く新しいネットワークである。次回からはこのFlexRayについて説明したい。

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インデックス

連載目次
第421回 MCUで遊ぼう Part2 (12)
第420回 MCUで遊ぼう Part2 (11)
第419回 MCUで遊ぼう Part2 (10)
第418回 MCUで遊ぼう Part2 (9)
第417回 MCUで遊ぼう Part2 (8)
第416回 MCUで遊ぼう Part2 (7)
第415回 MCUで遊ぼう Part2 (6)
第414回 MCUで遊ぼう Part2 (5)
第413回 MCUで遊ぼう Part2 (4)
第412回 MCUで遊ぼう Part2 (3)
第411回 MCUで遊ぼう Part2 (2)
第410回 MCUで遊ぼう Part2 (1)
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第408回 MCUで遊ぼう(56)
第407回 MCUで遊ぼう(55)
第406回 MCUで遊ぼう(54)
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第404回 MCUで遊ぼう(52)
第403回 MCUで遊ぼう(51)
第402回 MCUで遊ぼう(50)
第401回 MCUで遊ぼう(49)
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