LIN2.0／LIN2.1の新仕様：車載ネットワーク「LIN」入門（3）（1/2 ページ）
今回はLIN2.0／LIN2.1で追加された「ステータスマネジメント」「診断」「ノードコンフィグレーションと識別」「ノード機能ファイル」を解説する!!
前回までは、LINプロトコルの特徴やフレーム構造、フレームタイプといったLINプロトコルの概要について説明しました。
最終回となる今回は、LIN2.0／LIN2.1で追加された「ステータスマネジメント」「診断」「ノードコンフィグレーションと識別」「ノード機能ファイル」について詳しく説明します。
1．ステータスマネジメント
LIN2.0では、各スレーブノードがエラーを検知した際に、マスターノードに報告するステータスマネジメントが追加されました。
これにより、マスターノードはエラーの発生や原因となるノードの特定ができるので、より適切なリカバリ制御や処理が可能となります。ただし、連載第2回でも説明したとおり、LINの仕様にはエラー処理が定義されていないため、別途アプリケーションで定義する必要があります。
各スレーブノードは、マスターノードにエラー状況を報告するために、送信するアンコンディショナルフレームの1つ（ステータス管理フレーム）に、1ビットのレスポンスエラー（response_error）シグナルを定義します。
このレスポンスエラーシグナルは、フレームのレスポンスでエラーが検出された場合にスレーブノードのドライバにより自動的に設定されます。また、ステータス管理フレームの送信が完了すると、このシグナルは自動的にクリアされます。
2．診断
車載ネットワークにおける“診断”とは、ECUが自身の状態を判断すること、または外部からECUの状態を読み出し判断することにより、ECUの故障を診断するものです。
外部から診断を行う場合、診断テスターなどの「情報を読み出す側」から「対象となるECU」に対し、「診断要求（リクエスト）」を送信します。診断要求を受信したECUは要求に応じた処理を行い、「診断応答（レスポンス）」によって結果を返信します。
この診断応答には、受信した診断要求を正常に処理できた場合に送信される「肯定応答（ポジティブレスポンス）」と、エラーなどで処理できなかった場合に送信される「否定応答（ネガティブレスポンス）」の2種類があります。
LIN2.0では、この診断の仕様が追加されました。マスターノードとスレーブノードでは、以下のように診断の方法が異なります。
図1 LIN2.0で追加された「診断」の仕様（※ベクター・ジャパンの資料を基に作成）
※マスターノードの診断（左図）は、CANなどの基幹ネットワークを使用する。スレーブノードの診断（右図）は、マスターノードを経由（ゲートウェイ）して、LINネットワークを使用する
このように、LIN通信を用いた診断はスレーブノードに対してのみ使用され、マスターノードはスレーブノードに診断要求を、スレーブノードはマスターノードに診断応答を送信します。
次項では、診断で使われる通信手順「トランスポートプロトコル」について説明します。
トランスポートプロトコルとは
トランスポートプロトコルとは、OSI参照モデルのネットワーク層の通信手順で、LINでは8バイトを超えるデータを分割して送受信する際に使用します。LINのトランスポートプロトコルは、基本的にCANで使われている「ISO 15765-2」と同じで、データバイト内の一部に特別な情報を格納して送信されます。
LIN2.xでは、このトランスポートプロトコルを診断、ノードコンフィグレーションと識別に使用します。
トランスポートプロトコルを用いた通信では、診断フレーム（ID：0x3C、0x3D）を使用します。マスターノードは、対象となるスレーブノードに「マスターリクエストフレーム（ID：0x3C）」を送信し、診断要求（リクエスト）や設定の変更などを行います。また、診断要求を受信したスレーブノードは「スレーブレスポンスフレーム（ID：0x3D）」を使用し、診断応答（レスポンス）や設定変更の結果をマスターノードに送信します。スレーブノードの識別には、スレーブノードごとに割り振られたノードアドレス（NAD）を使用します（図2）。
トランスポートプロトコルのLINフレーム（データバイト）構造
トランスポートプロトコルを使用した場合、データバイトには下記の値が格納されます（表1）。
| 名称 | 意味 | |
|---|---|---|
| NAD（Node Address） | ノードを特定するために各スレーブノードに割り振られたアドレス。データバイトの1バイト目に格納する | |
| PCI（Protocol Control Information） | 上位4ビットで「フレームの種類（PCIタイプ）」、下位4ビットで「データ長」を表す。データバイトの2バイト目に格納する ・上位4ビットが0000：Single Frame（SF） ・上位4ビットが0001：First Frame（FF） ・上位4ビットが0010：Consecutive Frame（CF） |
|
| LEN（Length） | データ長。最大4095バイト | |
| SID（Service Identifier） | 診断要求の意味（サービス）を表す | |
| RSID（Response Service Identifier） | 診断応答の意味（サービス）を表す。SIDに0x40を加算した値が格納される（SIDが「0x10」の場合、RSIDは「0x50」となる） | |
| Err（Error Code） | 否定応答で使用し、エラーの意味を表す | |
| D1〜D6 | データバイト。SID、RSIDにより格納する情報が異なる。各フレームのデータ長は8バイト固定で、使用しないデータバイトには「0xFF」が格納される | |
| 表1 トランスポートプロトコルを使用した場合のデータバイトの値 | ||
トランスポートプロトコルの送信方法には、下記の2種類があります。
- 1つのフレームで送信する「非分割送信（シングルフレーム送信）」
- 複数のフレームを使用して送信する「分割送信（マルチフレーム送信）」
■非分割送信（シングルフレーム送信）
送信するデータが、1つのフレームに収まる場合に使用されます。PCIには「0x01〜0x06（データ長1バイトから6バイトのシングルフレーム）」が格納されます。
図3 非分割送信について（1）（※画像提供：ベクター・ジャパン）
※データバイトの最初3バイトにNAD、PCI、SID（RSID）を格納するため、シングルフレームで送信できるデータはSID（RSID）を含め、最大6バイトとなる。つまり、SIDを含めて7バイト以上のデータを送信する場合はマルチフレームを使用する
受信したスレーブノードが要求を処理できない場合（受信したサービス（SID）が未対応など）、否定応答となります。否定応答ではサービスに関係なく、PCIは「0x03（データ長3バイトのシングルフレーム）」、RSIDは否定応答を表す「0x7F」になります。また、D1はSID、D2はエラーコード、D3〜5は使用しないため「0xFF」になります（図4）。
■分割送信（マルチフレーム送信）
送信するデータが、1つのフレームに収まらない場合に使用されます。マルチフレームには、最初のフレーム「First Frame（FF）」と2つ目以降のフレーム「Consecutive Frame（CF）」の2種類があります。
また、LIN2.1では1つのマスターリクエストフレームで全スレーブノードに診断要求を行う「ファンクショナルアドレッシング」の仕様が追加されました。ファンクショナルアドレッシングで送信する場合、ノードアドレスには「ファンクショナルノードアドレス（0x7E）」が格納されます。
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