【解析ツール】そもそもCANとは？

はじめに知っておきたい基礎知識として、CANの仕組みや世に出てきた経緯、現在における需要などを整理していきましょう。

通信プロトコルの1つとして知られる「CAN」は、現在車載システムをはじめとした機器に採用されていることで有名です。

CANは略称で、正式名称は「Controller Area Network」となります。もともとはドイツのボッシュ社が開発したものであり、1985年の発表から5年後にあたる1990年に、量産型の自動車の車載システムとして採用されるようになったという経緯がありました。

その後、CANはシステムとして広く普及し国際的に標準化される結果となり、昨今では、一般流通している自動車ほぼすべてに使用されるようになったのです。さらに近年はその特徴を活かした上で、自動車以外の多くの工業分野・医療分野にまで採用されるようになり、その需要の拡大は依然として続いています。

【解析ツール】CANの特徴

自動車産業においては、従来は安全性や快適性、コストパフォーマンスなどを目的として、それぞれの分野ごとに様々な制御システムが世に出てきました。

さらにCANが開発されたことにより、ワイヤーハーネスの削減やデータ通信の高速化が実現されることとなりました。そして、自動車産業における通信プロトコルは、現在ではCANが標準として採用されるようになったのです。

従来の通信の仕組みと、CANのそれを比較すれば、その必要性は明らかなものであるとすぐにわかるでしょう。従来の形で通信を行った場合は、配線も非常に多くなり、重量も増してしまいます。また、多くの配線のためのスペースを確保する必要もあるため、スマートとはいえない作りになってしまうのも明らかです。

しかし、CANの場合、ワイヤーハーネスの数は非常に少なくなります。電子制御ユニット同士のデータ通信も簡単かつ高速に行えるようになり、情報共有も柔軟になるのが特徴です。また、CANが採用されていれば拡張性も高まります。

ちなみに、故障診断においてもCANが採用されていることには、大きなメリットがあるといえます。これまでの通信方式では、故障診断をする際には電子制御ユニットそれぞれをチェックしていかなければならず、非効率的なテストが大きな課題となっていました。

しかし、CANを採用した場合は電子制御ユニット1つ1つを見ていく必要はなく、ネットワークを単体として故障診断を行うことができるようになったのです。もちろん、処理も1箇所のみで済ませられます。

他にもCANの特徴としては下記が挙げられます。

株式会社ピーアンドエーテクノロジーズでは、CANやLINのテスト・評価に役立つ解析ツールの提供を行っております。解析ツールについて知りたい、解析ツールを購入したいとお考えの際には、ぜひお気軽にご相談ください。

【解析ツール】CANプロトコルの種類

車載ネットワークにはCAN以外にも様々な種類があり、LIN、Flex Ray、MOSTなどの通信プロトコルが代表的です。また、CANの中でも通信速度によって種類分けができ、速度によって具体的な用途も変わってきます。ここからは、CANプロトコルの種類について特徴や用途を見ていきましょう。

低速通信プロトコル

低速のCANプロトコルの中でも10～125kbpsの速度のものはCAN-Bという名前で呼ばれています。代表的な用途としては、オートエアコンやメーターなどがあります。また、他には故障診断を行うときにも採用。同じくCAN-Bも、125kbps以下の低速CANとして国際的に規格化されています。

高速通信プロトコル

続いて高速通信が可能なCANプロトコルは、125kbps～1Mbpsの速度のものを指します。これはCAN-Cと呼ばれ、エンジン、トランスミッション、ブレーキなどのリアルタイム性が求められる制御システムにおいて採用されるのが大きな特徴です。同じCANでも、125kbps以上のものは、高速CANとして低速CANとは別の規格として認められています。

【解析ツール】CANのフレームについて

続いて見ておきたいのは、CANの通信プロトコルにおける通信の仕組みを考える上で欠かせない「フレーム」という概念です。フレームとは、簡単にいうと通信を行う上での単位。

通常、CANには下記のフレームがあります。

それぞれには分類ごとに異なる情報があり、データのやり取りを行う際の信号には、この4つの単位で情報をまとめてやり取りを効率化させているのです。

データフレーム

データを送るときのフォーマットに該当。これには標準と拡張の2種類があるのが特徴で、それぞれフレーム構造は異なります。

リモートフレーム

CANの通信プロトコルにおいては、データを必要とするノードからリモートフレームが送信される仕組みとなっています。そしてノードではデータフレームを返す仕組みとなり、通信を実現。ただ、昨今ではデータ占有率を下げるための対策としてリモートフレームはあまり使われていないのが実情です。そのためそれぞれのノードには、定期的にデータフレームを送る形が採用されています。

エラーフレーム

通信エラーなどの不具合が見られたタイミングで送られるフレームです。CANネットワークにおける異常を通知してくれる役割を持つのが特徴となります。

オーバーロードフレーム

CANコントローラの性能がまだ低品質だったときに、コントローラの不具合を防止するために作られたフレーム。CAN通信プロトコルが世に出て間もない頃は、CANコントローラの処理品質はそこまで高いものではなかったのです。このためオーバーロードフレームは、データフレームの処理ができていないノードを見つけて送信を行い、処理の渋滞を防ぐために次のデータフレームが送られてこないよう制御する役割を担っています。

このようなCANの通信プロトコルについて解析・テストを行う上で必要となるのが、使い勝手に定評のある解析ツールです。株式会社ピーアンドエーテクノロジーズでは車載ネットワークの解析・評価が可能な解析ツールを提供しております。必要に応じてネットワーク通信のシミュレーションも可能となっており、テストの際にはあらゆる面で役立ちます。使い勝手が良く低価格で利用できる解析ツールをお探しの際には、ぜひお気軽にご相談ください。