CAN/​LIN/​FlexRay​プラットフォーム​NI-​XNET​の​概要

NI-​XNET​インタフェース​は、​低​レベル​マイクロ​コントローラ​インタフェース​の​性能​と​柔軟性​に、​Windows/​LabVIEW Real-​Time OS​開発​の​スピード​と​パワー​を​兼​ね​備え​た​インタフェース​です。​HIL​シミュレーション​など​要件​の​厳しい​アプリケーション​で​の​性能​や​使い​やす​さ​を​追求​し​て​ゼ​ロ​から​設計​さ​れ​て​いる​ため、​取り扱う​信号​数​が​多く、​低い​レイ​テン​シ​が​求め​られる​用途​に​最適​です。  

NI-​XNET​の​性能​の​鍵​を​握る​技術​は、​特許​出願​中​の​NI-​XNET​デバイス​駆動​型​DMA​エンジン​です。​この​技術​を​導入​する​こと​で、​PC​ベース​の​CAN/​FlexRay​インタフェース​で​課題​と​なる​システム​遅延​を​ms（ミリ​秒）​から​μs（マイクロ​秒）​の​オーダ​に​短縮​しま​した。​この​エンジン​によって、​ポート​ごと​の​オン​ボード​プロセッサ​は​CAN/​LIN/​FlexRay​の​フレーム​と​信号​を、​CPU​を​介​さ​ず​に​インタフェース​と​ユーザ​プログラム​間​で​転送​する​こと​が​できる​ため、​ホスト​プロセッサ​を​複雑​な​モデル​や​アプリケーション​の​処理​に​使用​する​こと​が​でき​ます。

• NI-​XNET​ドライ​バ​ソフトウェア: LabVIEW​や​LabWindows™/​CVI、​C/​C​+​+言語​を​使用​し​て、​フレーム​処理/​信号​アプリケーション​を​開発​する​こと​が​でき​ます。​読み出し​（リード）​と​書き込み​（ライト）​について​は、​CAN/​LIN/​FlexRay​で​関数​が​共通​化​さ​れ​て​いる​ため、​複数​の​ネットワーク​が​混在​する​システム​を​大幅​に​簡素​化​でき​ます。
• NI-​XNET​デバイス​駆動​型​DMA​エンジン:全て​の​ポート​で、​FlexRay（チャンネル​当たり​最大​10 Mbit/​s）/​CAN/​LIN​バス​の​最大​負荷​を​フレーム​ロス​なし​に​ストリーミング​する​こと​が​可能​です。
  組​込​ネットワーク​デバイス​の​性能​の​測定​について​は​こちら
• 各​ポート​専用​の​プロセッサ: ハードウェア​による​高速​フレーム​を​最大​192​個​管理​する​ため、​ホスト​システム​の​負荷​を​軽減​し​ソフトウェア​を​簡素​化​でき​ます。
• NI​製品​と​の​統合: ms（マイクロ​秒）​レベル​の​タイム​スタンプ​や、​外部​タイム​ベース​の​サポート、​PXI/​RTSI​トリガといったメリットを利用すれば、​ナショナル​イン​ス​ツル​メンツ​が​提供​する​多数​の​PCI/​PXI​デバイス​に​NI-​XNET​インタフェース​を​統合​する​こと​が​可能​です。​そうした​統合​によって、​同期​を​とり​ながら​の​データ​収集​や、​バス​レベル​の​計測​といった​用途​から、​欠陥​生成​や​大規模​な​分散​型​システム​に​いたる​まで、​様々​な​カスタム​アプリケーション​に​対応​でき​ます。
• 付属​ソフトウェア: NI-​XNET CAN/​LIN/​FlexRay​インタフェース​に​は、​NI-​XNET​ドライバ/​API​の​ほか、​NI-​XNET Bus Monitor（バス​モニタ）​や​NI-​XNET Database Editor（データベース​エディタ）​が​付属​し​て​おり、​追加​コスト​は​不要​です。
  LabVIEW​用​NI-​XNET API​入門
• 信号​データベース​の​統合:CAN/​LIN/​FlexRay​の​フレーム​を​エンジニアリング​レベル​の​信号​に​自動​変換​する​機能​を​備え​てい​ます。​通常​は​ターン​キー​アプリケーション​でなければ​提供​さ​れ​ない​よう​な​機能​ですが、​NI-​XNET​インタフェース​では​NI-​XNET API​が​インタフェース​プロセッサ​と​連携​し​て​実現​し​てい​ます。​また​NI-​XNET​は、​業界​標準​の​信号​データベース​で​ある​FIBEX​や​CANdb（ファイル​の​拡張​子​は.dbc）、​NI-​CAN（ファイル​の​拡張​子​は.ncd）​など​の​サポート​を​統合​し​てい​ます。​この​ため、​複雑​な​組​込​設計​の​ワーク​フロー​の​中​で​ほか​の​ツール​と​組み合わせ​て​使う​カスタム​アプリケーション​の​構築​を​簡略​化​する​こと​が​可能​です。
  FIBEX​と​NI-​XNET​データベース​エディタ​の​詳細
• 後方​互換性:NI-​XNET​インタフェース​は、​旧​NI USB CAN​インタフェース​の​NI-​CAN Channel API​と​NI-​CAN Frame API​に​基づく​ほとんど​の​アプリケーション​と​の​互換性​が​確保​さ​れ​てい​ます。​NI-​XNET​の​NI-​CAN​互換​レイヤ​は​ドライ​バレ​ベル​で​動作​する​ため、​ユーザ​は​プログラム​コード​を​リ​ファクタ​リング​した​り​再​コンパイル​した​り​する​こと​なく、​以前​に​開発​した​アプリケーション​の​性能​を​高める​こと​が​でき​ます。  
  NI-​CAN​の​互換性​レイヤ​の​詳細
• 統合​トランシーバ:NI-​XNET CAN/​LIN/​FlexRay​インタフェース​は​オン​ボード​トラ​ン​シー​バ​を​内蔵​し​て​いる​ため、​セットアップ​が​簡単​で​信頼​性​が​高​く、​思​わ​ぬ​コスト​が​かかる​こと​も​ありま​せん。​NI-​XNET CAN​インタフェース​は、​高速/​FD、​低速、​ソフトウェア​選択​可能​モデル​を​用意​し​てい​ます。
• 信号​データベース​の​サポート:CAN/​LIN/​FlexRay​に​向け​た​業界​標準​の​信号​データベース​フォーマット​で​ある、​FIBEX​や​CANdb、​LDF、​NI-​CAN（.NCD）​に​対応​し​てい​ます。​NI-​XNET​デバイス​は、​ハードウェア​による​高速​フレーム​を​最大​128​個​まで​扱​え​ます​ので、​ホスト​システム​の​繰り返し​処理​の​負荷​を​軽減​でき​ます。​また、​LabVIEW​ソフトウェア​や​PXI​モジュール​式​計測​器​と​の​統合​や​同期​が​可能​です。

NI-​XNET CAN​プログラミング

図​1. CAN​信号​の​読み込み/​書き出し​（リード/​ライト）​の​簡単​な​NI-​XNET​サンプル​コード

NI-​XNET FlexRay​プログラミング

図​2. セッション​入力​を​変更​する​だけ​で、​図​1​と​同じ​NI-​XNET​コード​が​FlexRay​信号​の​読み込み/​書き出し​に​対応

自動車​業界​では、​組​込​ネットワーク​の​性能​を​最大​化​し​ながら​も、​コスト​優位​性​を​維持​し​つつ、​新​規格​へ​の​移行​に​伴う​労力​を​軽減​する​ため、​CAN/​LIN/​FlexRay​バス​を​組み合わせ​て​使う​手法​が​普及​し​始め​てい​ます。​共通​の​API​を​使​え​ば、​こうした​ハイブリッド​型​の​組​込​ネットワーク​の​試作​や​シミュレーション、​テスト​に​向け​た​アプリケーション​の​開発​や​保守​が​簡単​に​なり​ます。​FlexRay​バスを採用すれば、​性能​を​さらに​高め​られる​という​メリット​が​ある​半面、​テスト/​シミュレーション/​試作​に​向け​た​システム​が​複雑​に​なる​上、​より​広い​帯域​幅​が​必要​に​なり​ます。

NI-​XNET API​は、​FlexRay/​LIN/​CAN​に​精通​した​エンジニア​でも​初めて​取り組む​エンジニア​でも、​FlexRay/​LIN/​CAN​アプリケーション​を​すぐ​に​使いこなせる​よう​に​設計​さ​れ​てい​ます。​LabVIEW​プロジェクト​や、​すぐ​に​利用​可能​な​140​例​を​超える​サンプル​コード、​信号​データベース​の​サンプル、​各種​ドキュメント​を​緊密​に​統合​し​て​いる​ため、​CAN/​LIN/​FlexRay​アプリケーション​の​開発​が​簡単​に​なり​ます。​また、​PCI、​PXI、​CompactDAQ、​CompactRIO​で​共通​の​NI-​XNET API​を使用すれば、​同じ​ソフトウェア​アプリケーション​を​異なる​環境​や​状況​でも​簡単​に​使用​する​こと​が​でき​ます。

高​精度​の​HIL​シミュレーション​や​RCP（ラピッドコントロールプロトタイピング）​では、​CAN/​LIN/​FlexRay​の​信号​や​フレーム​データ​を​リアルタイム​で​処理​する​こと​が​極めて​重要​です。​NI-​XNET​デバイス​向け​の​LabVIEW​アプリケーション​は、​コード​を​ほとんど​変更​する​こと​なく、​Windows​と​LabVIEW Real-​Time​いずれ​の​OS​上​でも​動作​する​ため、​複数​の​プラットフォーム​にわたる​コード​の​開発​や​保守​も​簡単​です。​NI-​XNET​インタフェース​は、​リアルタイム​環境​において​ジッタ​を​最小​に​抑え​つつ​高い​性能​が​得​られる​よう​に​設計​さ​れ​て​いる​ため、​シミュレーション​の​精度​や​テスト​システム​の​信頼​性​を​高める​こと​が​可能​です。

NI​デバイス​駆動​型​DMA​エンジン

NI-​XNET​インタフェース​は、​Windows​や​LabVIEW Real-​Time OS​を​採用​した​開発​環境​の​速度​や​パワー​と、​低​レベル​の​マイクロ​コントローラ​インタフェース​が​持つ​性能​と​を​兼​ね​備え​てい​ます。​特許​出願​中​の​NI-​XNET​デバイス​駆動​型​DMA​エンジン​を​導入​する​こと​で、​PC​を​ベース​に​した​CAN​インタフェース​において​共通​の​課題​と​な​って​い​た​システム​遅延​を、​ms（ミリ​秒）​から​μs（マイクロ​秒）​に​短縮​でき​ます。​この​エンジン​によって、​各​ポート​の​オン​ボード​プロセッサ​は、​CAN/​FlexRay​の​フレーム​や​信号​を​インタフェース​と​ユーザ​プログラム​の​間​で​CPU​を​介在​させる​こと​なく​転送​する​こと​が​可能​です。​この​ため​ホスト​プロセッサ​を​複雑​な​モデル​や​アプリケーション​の​処理​に​使用​する​こと​が​でき​ます。

FlexRay

Controller Area Network

Local Interconnect Network

LabWindows​という​商標​は、​Microsoft Corporation​から​の​使用​許諾​を​得て​使用​し​てい​ます。​Windows​は、​Microsoft Corporation​の​米国​および​その他​の​国​における​登録​商標​または​商標​です。