XCPの動向と適用事例：測定／キャリブレーションプロトコルXCP入門（3）（1/2 ページ）

今回は、XCPを使った測定／キャリブレーションのシステム構成からその応用例、動向と適用事例について紹介する。

[庄井美章（ベクター・ジャパン），＠IT MONOist]

　連載第3回では、XCPを使った測定／キャリブレーションのシステム構成からその応用例、動向と適用事例について説明します。

測定／キャリブレーションのシステム構成

　これまでの説明にあるとおり、XCPはマスター側である測定／キャリブレーションツールと、スレーブ側であるECUの通信プロトコルを定めたものになります。

　XCPのマスター側は、一般的にPC側で動作するアプリケーションとして提供されます（図1）。それに対して、スレーブ側はECUに組み込まれるC言語のソースコードの形でモジュール提供され、実際のトランスポート層、例えばXCP on CANの場合、CANの通信部分とつながってXCPのプロトコル処理を行うように実装されます。

図1　測定／キャリブレーションツール
※画像提供：ベクター・ジャパン

XCPスレーブドライバとその提供

　XCPのスレーブ側のモジュールは、一般的にXCPスレーブドライバとしてXCPのプロトコル処理部分、および同期測定の処理部分を持ちますが、このドライバは通常XCPのマスター側のアプリケーションを提供するツールベンダが提供しています。従って、測定／キャリブレーションツールベンダが、スレーブドライバの提供や実際に組み込むサービスなどを行うことになります。

総合化された測定／キャリブレーションシステム

　キャリブレーションの目的である制御全体の最適化を行って要求定義に合わせるという工程は、XCPによるECUの測定／キャリブレーションだけでは実現できません。例えば、連載第1回「測定／キャリブレーションプロトコルとは？」のキャブレーターのキャリブレーションには、混合気の状態をセンサなどで測定する必要があります。このようなセンサ入力が実際の測定／キャリブレーションの実現には必要不可欠になります。

　さらに、近年では自動車の制御も高度化・高機能化が進み、車両の外部環境を基に制御を行うようなECUが出てきました。「ACC」と呼ばれる“アダプティブ・クルーズ・コントロール”がその代表的な例です。このECUでは、電磁波やカメラを使った車両の外部環境の検出による車両制御、例えばミリ波レーダーによる先行車両の検出を行って、その追従走行や衝突回避などを行っています。この場合ですと、外部環境である車両の位置やそのときの状況を映像などで測定する必要があります（図2）。

図2　統合化された測定／キャリブレーションツール
※画像提供：ベクター・ジャパン

　このようにキャリブレーションの実現には、統合化された測定／キャリブレーションシステムが必要になってきます。

　続いて、キャリブレーション工程において副次的に求められる主な要求項目について説明します。

統合的な測定

　ECUの測定だけでなく、センサや車載ネットワーク、アナログ／デジタル信号やECUによっては車両の位置や周辺の映像を同期して測定することが求められます。

測定のオフライン評価

　キャリブレーションした結果や制御の妥当性を確認するために測定が行われますが、XCPにかかわる自動車および一般産業機器などでは測定に掛かるコストが高くなるケースが見られます。例えば、テストカーを使用したテストドライバによる測定はそれだけのコストが掛かりますし、航空機のエンジン測定などはさらに多くのコストが掛かることが容易に想像できます。このために、測定機能の高度化とともに、測定後のデータ解析や測定とキャリブレーションの因果関係の記録など、オフラインつまり測定後の評価機能が求められます。

キャリブレーションしたパラメータの管理

　制御にかかわる機能がすべて網羅されているECUであれば、制御対象が変わったとしてもキャリブレーションによってパラメータを変えるだけで、制御を変えることなく使用できます。エンジン制御では、部品という形でメーカーから販売され、購入後にパラメータを実際のエンジンに合わせてキャリブレーションすることで使用できるECUも存在します。

　このようなECUをさまざまな制御対象に合わせてパラメータの変更で共用化するような場合、制御対象ごとの適切なパラメータの集まり（パラメータセット）を管理する必要が出てきます。

　さらにこのような場合、より多くの制御対象に合わせるためにパラメータの数は多くなり、結果としてキャリブレーションの複雑化や複数のキャリブレーションエンジニアによる作業なども発生します。そのため、こうした側面からもパラメータの管理は必要になります。

　パラメータの管理としては、多くのパラメータセットの比較やマージ、検索などの機能が求められます（図3）。

図3　キャリブレーションしたパラメータの管理例
※画像提供：ベクター・ジャパン

XCPの応用事例

　XCPは、これまでどおり測定／キャリブレーションシステムと、対象となるECUおよびそのネットワークにおいて使用されていますが、これ以外でのXCPの利用について説明します。

（1）ロガーによるXCPロギング

　車載ネットワークや車両のアナログ状況を記録するロガーにおいて、これと合わせて「ECUの内部状態もロギングしたい」というニーズに応えるためにXCP対応している製品が存在します。アナログや車載ネットワークという出力結果のみならず、ECUの内部状態という出力過程もロギングすることが可能になり、解析効率が上がります。

（2）テスト

　ECUの外部環境を電気的に模擬し、ECUの動作テストを行うような場合において、そのテスト結果の判定や解析要因として、XCPを使用したECUの内部状態の測定を行うシステムが存在します（図4）。これにより、最終的なECUの出力結果だけでなく、過程も確認することが可能になり、テスト時の解析効率が上がります。

図4　ベクターのCANoeによるXCPを使ったECUのテスト実行
※画像提供：ベクター・ジャパン

（3）測定器の汎用インターフェイス

　連載第2回「XCPプロトコルの通信の仕組みと機能」の説明のとおり、XCPではマスターからの40ビットのXCPアドレスによる測定／キャリブレーション対象へのアクセスとその応答、そして同期測定対象をXCPアドレスによる指定とスレーブからの周期的な測定結果データの送信によって実現しています。このXCPを測定器の汎用インターフェイスとして使用している製品が存在します。この場合、XCPアドレスはECUのメモリを指すのではなく、測定対象のアナログやセンサの識別用番号として使われます。

　このように、XCPを測定器の汎用インターフェイスとして使用することで、既存の測定／キャリブレーションシステムに何ら変更を加えることなく、総合的な測定対象の1デバイスとして使用することが可能になります。