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K-Line：旧来のプロトコルに対する柔軟なソリューション
∼精密なモニタリングから汎用的なバイトプロトコルのデータ操作まで∼
かつて、K-Lineは多様な車両の診断に用いられた標準的な診断プロトコルでした。そしてそれは現在でも幅広く使用
されており、誕生から長い時を経たにもかかわらず、そのインターフェイスは今日の最新のハードウェアやソフトウェア
の診断、開発プロジェクト、サービス作業においても現役で用いられています。そこには、これを使用することで、ECU
との単純な通信から独自技術によるバイトレベルの K-Line バリアントのサポート、さらにはK-Line 診断テスターと
K-Line ECU全体のシミュレーションに至る、幅広い要求に対応できるという理由があります。
以前、K-Lineが担っていた診断タスクは、かなり前からCANや
ライセンス下でアジアで組み立てられました。そして、ヨーロッパ
Ethernetなどのシステムに引き継がれているため、K-Lineという
でのそれらの量産は何年も前に終了しているに関わらず、現地で
診断プロトコルが新規開発で主要な役割を果たすことはなくなり
の組立ては今日でも続いています。少量生産の場合は特にそうで
ました。しかし、いまだに多くの車両やECUがK-Line技術を使用し
すが、実績のあるECU開発を後継や関連の製品ラインに引き続い
ており、その状況が当面は変わらないという事実を、世界のどの
て使用することはまだ慣例的に行われており、これもK-Lineの寿
自動車メーカー、サプライヤー、サービス工場も無視するわけに
命を延ばす一因となっています。
はいきません。K-Lineのインターフェイスを持つECUは今でも乗
用車、トラック、オートバイなどに使用されているのです。
バス特性を持つシリアル UART 診断プロトコル
生き延びた絶滅危惧種
K- L i n e は I S O 14230 標準に準拠した診断プロトコルで、
標準のRS 232シリアルインターフェイスと同じく、通常のUART
(Universal Asynchronous Receiver Transmitter) 回路の技術
中国、インド、南アジアなどの市場では特に、K-Line技術を使用
している乗用車やオートバイが今なお数百万の規模で路上を走行
を基盤としています。非同期伝送では、送信側と受信側がスタート
しています。これらは一般に、約10年から15年前の技術水準で作
ビットとストップビットを使用することにより同期が行われます。
られた車両であり、この時期に開発されたヨーロッパ車の多くが、
すなわち、このシステムでは信号線が1本あれば十分で、補助的な
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クロック線は不要です。RS232とは対照的に、K-Lineはバスシス
これらのソリューションは、考えられるあらゆる要件をカバーする
テム同様、アドレスを指定することで他のECUとの通信を実現し
ほか、単一チャンネルのK-Lineをモニタリングするツールから、
ます。標準の転送レートは10.4kBaudですが、メモリの書換えな
K-Lineの診断テスターとECU、さらには大規模なHILシステムの
どの用途には最大で115.2kBaudまでの速度が使用されます。
シミュレーションが可能なソリューションまでも実現する、柔軟な
K-Lineはオンボード/オフボードいずれの診断にも適しており、
初期化には2つの専用のパターンが用意されています。高速初
期化は10.4kBaudの標準に基づくもので、ウェイクアップパター
ンが送出されます。もう1つは5Baud初期化パターンと呼ばれる
もので、ここではシステムがアドレスバイトを5Baudで送信する
と、受信側がこの低速の伝送レートを検知します。K-Lineにはこ
スケーラビリティーを備えています。最後に挙げたソリューション
のほかに、専用のキーバイトを使用してヘッダー形式とタイミン
グ用パラメーターを特定するという特徴もあります。
自動車メーカーにとり、適切なK-Lineテスターを備えたサー
ビス工場を設置して、K-Line 搭載車両のサービスをグローバル
は、リアルタイム性をはじめとする特性を備えており、CAN、LIN、
FlexRayなどの他のバスシステムをK-Lineと合わせて統合するこ
とで、マルチチャンネルECUのテスト環境をシミュレーションできま
す。ベクターは、USBインターフェイスやPCIバスを介してK-Line
に接続する各種のインターフェイスを提供しています。これらには
インターフェイス製品であるVN1600やVN8900に加え、VN7572
などのプラグインカードや、VTシステム用のVT6204が含まれてい
ます (図1)。物理的なレベルでの伝送は、K-Lineを最適にサポート
する7269 LINトランシーバーが処理します。
に支援することは、アフターセールス市場における重要な作業
の1つです。K-Lineを利用したECUの開発では、提供される新機
能をテストしなければなりません。そのため、メーカーやサプライ
ヤーには、K-Lineのテスト機器とECUに使用できる、K-Lineプロト
コル対応の高機能のハードウェアとソフトウェアが必要です。
テスト用ハードウェアに対する要求はさらにシビアに
どのような診断/テストプロセスでも、診断用PCとテスト対象デ
バイス (DUT：Device under test) との接続を実現する適切なイ
ンターフェイスハードウェアの存在は、基本的な前提条件です。
PCに搭載されている従来のUART/RS232インターフェイスでも
K-Lineデバイスのテストは可能ですが、この方法ではすぐに限界
に直面することになります。これには仕様適合性をチェックし、正
図1：
単一チャンネルのUSBインターフェイスからHILモジュール
までをカバーする各種のK-Lineインターフェイス
しい動作を検証するための高度な機能が備わっていません。また、
仕様上の限界値に対するDUTの動作レベル、すなわちパフォーマ
ンスの余裕がどれだけあるかも把握しておく必要があります。
独自のK-Lineバリアントとバイトプロトコルのサポート
効率のよいK-Lineインターフェイスは、RS232のソリューション
とは対照的に、精密な通信タイミングの取得を可能にします。送
CANoeとCANalyzerはベクターが提供するソフトウェアツール
信/受信のいずれのK-Lineフレームにも正確なタイムスタンプが
で、お客様のニーズに合ったいずれかを選択してご利用いただ
与えられます。また、高速初期化や5Baud初期化といったボーレー
けます。CANoeが (自動) テストとシミュレーションを目的とした
トの自動検出が可能であるだけでなく、K-Lineのタイミングと
汎用的なソリューションであるのに対し、CANalyzerでは分析や
データを操作し、任意のバイトストリームを送信することもできま
モニタリング作業に重点が置かれています (図2)。これらのツー
す。これらのインターフェイスは任意のPCとUSB経由で接続でき、
ルでは、すべてのK-Lineパラメーターと設定へのアクセスが可
ソフトウェアツールにぴたりと連動します。たとえば専用のK-Line
能です。テスト担当者はテスト、測定、エラー注入を、診断レベ
APIを使用することにより、あらゆるハードウェアの機能をテストス
ルや通信レベルだけでなく、独自の機能であるバイトレベルも含
クリプトで手軽に実現できます。
むさまざまなレベルで実施できます。そのためこれらのツール
は、汎用的なシリアルバイトプロトコルに留まらず、標準から
スケーラブルな K-Lineソリューション
離れた独自の K- L i n e バリアントについても利用が可能です。
トレースWindowおよび解析Windowには、タイミング、ボーレー
ベクターは、高品質のインターフェイスハードウェアと高機能
ト、ヘッダーバイト、データバイト、インターバイトスペース、イ
のソフトウェアツールから構成された、K-Line開発におけるテスト
ンターフレームスペースが高い精度で表示されます (図3)。他の
とシミュレーションを支援する、K-Line製品を取り揃えています。
WindowではK-Lineフレームのインタラクティブ送信が可能です。
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図2：
K-Line のテストおよびシミュレーション環境
図3：
異なる通信レベルでの K-Line の解析
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アプリケーションプログラミング言語のCAPLを使用すれば、任意
のフレームの送出やエラー注入を実行できます。CAPLに専用の
K-Line APIを併用することにより、シミュレーションも作成可能
で、そこからテストモジュールを通じて自動テストシーケンスを
生成し、レポートを生成できます。
まとめ
K-Lineプロトコルが年代物のプロトコルであることは事実です
が、今なお診断テスターやECUの保守などの目的で使用されて
おり、K-Line向けの現代的で高機能のツールも提供されていま
す。これらのツールによって、自動車メーカーやサプライヤーで
は質の高い適格なテストを実施できるだけでなく、既存のK-Line
コンポーネントのさらなる開発や再利用をスムーズに行うことが
できます。
本稿は、2015年5月にAutomotive EE Times Europeに掲載された
ベクター執筆によるオンライン記事の内容を和訳したものです。
提供元：
見出し画像および全図：Vector Group
リンク：
ベクター･ジャパン www.vector-japan.co.jp
執筆者：
Peter Decker
2002年にVector Informatikに入社、現
在はネットワークおよび分散システム製
品部門のプロダクトマネージャー。
■ 本件に関するお問い合わせ先
ベクター・ジャパン株式会社
営業部
（東京） TEL：03-5769-6980 FAX：03-5769-6975
（名古屋）TEL：052-238-5020 FAX：052-238-5077
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