AUTOSAR CP入門（その4）BSWが提供するサービスの利用：AUTOSARを使いこなす（27）（2/3 ページ）

車載ソフトウェアを扱う上で既に必要不可欠なものとなっているAUTOSAR。このAUTOSARを「使いこなす」にはどうすればいいのだろうか。連載第27回は、「AUTOSAR CP入門」のその4として「BSWが提供するサービスの利用」について取り上げる。

[櫻井剛，MONOist]

2.3.1 ECU間の通信（送受信）、通信チャネル制御とネットワークマネジメント（通信スタック）

　ECU間の通信（データ授受での送受信およびSOME/IPプロトコルを用いた処理の実行要求／サービスのトリガーやその結果の取得）に関しては、第25回の「2.1.1.1 SW-C間のデータ授受用インタフェース」でご説明しましたように、インタフェース先の相手側SW-CがどのECUにいても経路を問わず（＝経路がECU内の同一のmemory partition内、同一Core内の異なるpartition間、また異なるCore間のいずれであっても）、SW-C内のRE（Runnable Entity）のコード内で使用するこれらのAPIは変わりません。RTE（および、ECU間通信になる場合には通信スタック^※3）のBSW）が経路の違いを吸収し、また、適宜必要なBSWモジュールの機能やハードウェアおよび通信路を利用して、任意のSW-C間が通信できるように接続します。

※3）「スタック（stack）」という表現はAUTOSARで定義されている用語ではありませんが、CP関連製品のベンダーがしばしば「同じ機能グループに関するBSW群」の意味で使う表現の一つです。ほかにも「クラスタ（cluster）」や「グループ（group）」などの表現を目にしたことがありますが、APでの「Function Group」や、AP／CPともに使われる「Functional Cluster」との混同には注意が必要です（「スタック」も、コンテキストを退避する「スタック」と表現が重なりますので、注意が必要なことには変わりがありませんが……）。

　データ授受の典型例として、CAN（Controller Area Network）を用いた、シグナルベースの通信の場合の動作をご紹介します。

　送信動作の場合には、SW-CからRTEにRte_Write() APIなどで引き渡されたDE（Data Element）の値がさらにComに引き渡され、DEに対応付けられたCANメッセージ内のシグナルに対して送信値が設定されます。送信タイミングは、周期（PERIODIC）、イベント送信（DIRECT with/without repetition ※1回のイベントに対し複数回送信することも可能）およびその両者の組み合わせ（MIXED）を選択することができ、その管理はCom（AUTOSAR COM、Communication）により行われます。送信タイミングを迎えると、Com→PduR（PDU Router）→CanIf（CAN Interface）→Can（CAN Driver）の順で送信PDU内容（＝CANメッセージで授受される内容）が引き渡され、マイコンのCANコントローラー内のメールボックスに格納されたのち、ハードウェアに対する送信要求がセットされます（図2）。送信完了通知を行うことも可能で、その場合にはこれを逆順でたどって行われます。

図2　CANでのシグナル送信動作の概要［クリックで拡大］

　受信動作は、基本的に送信動作の逆順です（一部相違あり）。Can→CanIf→ PduR→Comの順で受信PDU内容が引き渡され、ComからRTEに対して、受信通知が行われます。ハードウェアアクセプタンスフィルターを通り抜けてきた不要メッセージの破棄や受信DLCチェックはCanIfにて行われます。また、SW-Cは、Rte_Read() APIなどにより、任意のタイミングで受信シグナルを読み出すことができます（図3）。

図3　CANでのシグナル受信動作の概要［クリックで拡大］

　送受信を開始する役割を持つECUの場合、一般に、まずSW-CからBswM（BSW Mode Manager）に対して送受信が不要な動作モードから送受信が必要な動作モードへの遷移要求を行います。インテグレーション時にBswMにあらかじめ設定しておいたシーケンスで、ComM（COM Manager）がCanSM（CAN State Manager）経由でCanIfに対しCANトランシーバーやCANコントローラーの動作開始／初期化の指示を行い、CanTrcv（CAN Transceiver Driver）とCanが実際の動作開始・初期化を行います。

　さらに、Nm（Network Management Interface）とCanNm（CAN Network Management）により、他のECUに対して「自分（自ECU）は、通信を必要としているので、他のECUも通信開始を」という意味合いの意思の伝達を行うNM PDU（Network Management PDU）の送信要求が出され、CanIfおよびCan経由で送信が行われることで、ネットワーク全体が送受信を行うようになります。これがNM（ネットワークマネジメント）の基本動作です。なお、他のECUからのNM PDUの受信をきっかけに送受信を開始する場合には、BswMに対する通知をきっかけに、BswMにあらかじめ設定しておいたシーケンスでCANトランシーバーやCANコントローラーの動作開始・初期化が指示されます。

　なお、自ECUが送受信を必要としない状態になった場合は、BswMに対して送受信が必要ではない動作モードへの遷移要求を行いますが、同一ECU上の他のSW-Cや、他のECU上の他のSW-Cが送受信を必要としている場合には、NMのメカニズムを通じて送受信を継続し、ネットワーク全体として送受信が不要になったときにはじめて、CANコントローラーやCANトランシーバーの動作停止の指示が出ることとなります。

　また、通信保護が必要な場合には、CRCとカウンタとデータIDをベースとしたE2E（End-to-End Protection）関連BSWモジュール群^※4）や、リプレイアタックへのセキュリティ対抗策としての、CMACとFreshness Valueをベースとした保護を行うためのSecOC（Secure Onboard Communication）BSWモジュールが利用可能です。

※4）E2Eは、授受されるPDUサイズ（ペイロード長）により適切なCRCサイズも変わってきますし、可変長対応の要否によりヘッダレイアウトも変わります。概要は、本連載の第23回をご覧ください。