CANバスとは？
車両ネットワークについて話す際、「CANバス」という用語を耳にしたことがあるかもしれません。では、そのCANバスとは何なのか、またはその仕組みについて、詳しくご説明します。
CANバスとは？
「CANバス」とは、 Controller Area Network Bus (CAN bus)の略で、自動車におけるシリアル通信のためのメッセージベースのプロトコルです。
自動車産業では、安全性、快適性、利便性を高めるために、さまざまな electronic control units (ECUs) が開発されています。より高度な車両には、エンジン制御ユニット、エアバッグ、ABS、電子燃料噴射システムなど、より多く、より高度なECUが関与しています。
これらのシステムは、データ形式や通信の信頼性要件が異なります。こうした違いに対応するためには、より多くのバスが必要となり、それに伴い車両内の配線が増加する可能性があります。この課題に対応し、配線の削減および複数のLANを介した大容量で高速な通信ニーズを満たすために、1986年、自動車用電子機器の開発と製造で知られるBOSCH社が車両用CANバスプロトコルを開発しました。CANバスはその後、ISO11898およびISO11519に基づき標準化され、現在では欧州における車両ネットワークの標準プロトコルとして採用されています。
CANバスの仕組み
車両の周囲に設置されたセンサーは、車両の状態を常時監視し、各制御ユニットへデータを送信します。例えば、センサーにより収集された空気圧、エンジン温度、エンジン回転数のデータは、エンジンの制御ユニットに到達し、分析および処理を経て、燃料の噴射量を制御するための指示が送信されます。
車両に搭載されているECU（電子制御ユニット）は、独立して動作するのではなく、より効果的な協調を実現するために情報を共有する必要があります。これにより、データ伝送に関する要件が生じます。
一般的に、ECU間の通信は2つの方法で行われます。
まず、各メッセージは独立したケーブルを通じて伝送されます。例えば、2つの制御ユニット間で5つの信号を交換する必要がある場合、5本の独立したケーブルが必要となります。この方法では、メッセージが多くなるほど、ケーブルやECU間のピンが増加します。
次に、すべてのメッセージは2本のケーブルを通じて伝送されます。この方法では、メッセージのサイズに関わらず、すべてのメッセージが2本のケーブルを通じて伝送されることになります。
このようなケーブルは CANバス.
CANバスは、ホストコンピュータを持たないブロードキャストタイプのバスです。すべてのノードはすべての送信を常に「聞く」ことができ、特別な設定がない限り、特定のノードにメッセージを送信する方法はありません。
CANバスとOBDの比較
CANバスに関連して OBDという言葉をご覧になったことがあるかもしれません。では、OBDとは何か、またCANバスとの違いについてご説明します。
OBDは On-board Diagnostics（車載診断）の略で、ヨーロッパとアメリカにより制定された規格です。これは、排出ガスに関連する自動車システム（例：エンジンやギアボックス）を監視する目的で使用されます。OBDは、関連するシステムが対応すべき診断サービスおよびデータ伝送フォーマットを定義し、故障の記録や車両所有者への警告を可能にします。
OBDのデータ伝送には、基盤となるデータリンクが必要です。このリンクはCANバスのほか、Kバスなどの他種のバスが使用される場合もあります。
ご覧のとおり、CANバスは車両内コントローラLAN通信の基盤となるデータリンクであり、一方OBDはCANバスを基盤として動作する自動車診断システムです。
CANバスの特長
車載環境の特殊性により、通信システムには使いやすさ、信頼性、コストに関して高い要求が求められます。CANバス規格は、以下の利点から、すべての車両および多くの機械で広く採用されています。
シンプルで低コスト
前述の通り、すべてのECUは複雑なアナログ信号線の代わりに2本のCANバス配線を通じて通信可能であり、これによりエラー、重量、配線、そしてコストを削減します。
完全な集中管理
CANバスはネットワーク上のすべてのECUと通信するための「1つの入り口」を提供し、中央診断、データ記録、設定変更を効率的に行うことが可能です。
極めて堅牢
CANバスシステムは電気的な妨害や電磁干渉に強く、安全性が重視される用途を含む多種多様な車両に設置することが可能です。
効率的
CANバスシステムでは通信がIDによって優先順位付けされ、最優先データは他の通信を妨げることなく即座にバスへアクセスできます。
容易な導入
CANバスは実績のある標準であり、豊富なサポートエコシステムを備えているため、さまざまな車両に簡単に導入できます。
CANバスのアプリケーション
優れた制御と故障検出機能を備えたCANバスは、車両診断に最適なプロトコルです。実際、その採用範囲はそれを超えてほぼすべての産業に広がっています。
