JP2000222370A

JP2000222370A - 電子制御システム

Info

Publication number: JP2000222370A
Application number: JP2000009648A
Authority: JP
Inventors: E Steiger Dieter; ディーター・イー・シュタイガー
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1999-01-28
Filing date: 2000-01-19
Publication date: 2000-08-11
Also published as: US6292718B2; DE10000997B4; US20010016789A1; DE10000997A1

Abstract

(57)【要約】【課題】高信頼性およびフォールト・トレランスを有
する高効率の埋込み処理システムを構築できるようにす
る電子制御システムを提供すること。【解決手段】特に自動車両において使用するために、
処理システムの機能を制御するための電子制御システム
であって、前記電子制御システムが複数の論理制御要素
を含み、そのそれぞれが特殊タスクを実行するために特
に適合され、それにより、前記制御要素のそれぞれが他
のすべての制御要素と通信できる電子制御システムを提
供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、処理システムの機
能を制御するための電子制御システムに関する。詳細に
は、本発明は、自動車両で使用可能な制御システムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】マイクロコンピュータを含むいわゆる
「電子制御ユニット」（ＥＣＵ）によって制御される電
子制御車両の出現は、近年、劇的に増大している。内燃
機関の回転速度の制御、変速機内のギア切換えの制御、
およびクラッチの制御に加え、このような車両はＥＣＵ
によって制御される様々な装備品も備えている。制御す
べき装置を駆動する様々なアクチュエータ上に設けられ
た様々なセンサからの信号に基づいて、ＥＣＵは、制御
される様々なアクチュエータに関する制御変数を計算
し、対応する信号をこれらのアクチュエータに出力して
各装置の動作を制御する。

【０００３】このタイプの制御システムは、たとえば、
通常車両で見られる制御機能を実行するために自動車両
で使用されている。従来のシステムでは、制御ユニット
は１つまたは複数のアプリケーション機能向けにそれぞ
れ具体的に設計されている。新しい車両機能を実施する
には、新しいそれぞれの制御ユニットの設計が必要であ
る。新しいセンサおよびアクチュエータの構成ととも
に、この新しい制御ユニットを車両内に取り付けなけれ
ばならない。

【０００４】最新構成の制御ユニットはたとえばＣＡＮ
バスによりネットワーク化されているが、個々の機能構
成要素にアクセスするために明示的なインタフェースは
まったく存在していない。その結果、それぞれのアプリ
ケーション機能全体が制御ユニットに現れる。したがっ
て、既存の機能から構築される新しいいわゆる再結合機
能を実施するため、明示的なインタフェースを手作業で
既存の機能に接続しなければならず、結果としてコスト
が高くなる。これは、たとえば、対応するＣＡＮメッセ
ージを定義または変更することによって達成される。さ
らに不利なことに、単一の新しい機能を追加するために
は、他のすべての制御ユニットの変更が必要になること
がある。

【０００５】自動車両内の諸機能がますます電子的に実
施され、それらの相互結合が増大する傾向とともに、複
雑さの大幅な上昇が発生し、それに対応して車両の電子
システム全体の開発および習得が困難になる。さらに、
この結果として、計算能力およびメモリ容量に対する要
求が増大する。しかも、シリーズの増加とそのシリーズ
の開発時間の短縮が同時に発生しながら複雑さが増大し
た結果、構成要素はシリーズ全体にわたってもう一度使
用できる能力が増すことが要求されている。

【０００６】関連技術の説明埋込みコントローラおよび
処理システムを使用する電子制御ユニット（ＥＣＵ）は
通常、分散ＨＷレイアウトを表示する。これは、埋込み
ＥＣＵの大部分のシステム・トポロジとその結果得られ
る機能ＨＷレイアウトおよび必要な構成要素が「アプリ
ケーション固有」として定義されることを意味する。す
なわち、埋込みシステムの大部分に使用するような標準
的な処理システム実装は、全体的なシステムのターゲッ
ト・アプリケーションによって定義される様々なサブシ
ステムに接続された中央演算処理装置（ＣＰＵ）を特徴
とするトポロジを備えた典型的なシステム・アーキテク
チャを表示するということである。個々のサブシステム
は、すべてが相俟って全体的なシステム・ターゲット・
アプリケーション（複数も可）を実行する「専門」アプ
リケーション・スライスをサポートするように構築され
る。

【０００７】この事実によれば、典型的な標準システム
アーキテクチャの基本原則による実装は、様々なサブシ
ステム向けに個々のＨＷアセンブリを使用する広範囲に
及ぶＨＷ実現を反映することになる。

【０００８】図１は、現況技術に応じて広範囲の埋込み
システム用に使用され実施されるような典型的なシステ
ム・レイアウトのブロック図を示している。ＥＣＵの機
能はシステム全体に及び、それにより冗長性および多数
の個別通信経路が発生することが分かるだろう。したが
って、その機能はフォールト・トレラントではない。と
いうのは、実際のトポロジのために存在する接続部品を
完全有利になるように使用できないからである。さら
に、このようなシステムは、それぞれの機能を実現する
ためにハードウェア・オーバヘッドを必要とするので、
費用効率のよいものではない。たとえば、「パワー・マ
ネジメント」について言及すると、多様なサブシステム
上で同一の機能を多重実施すると、ユニットの物理的サ
イズが増大し、さらに否定的な結果として、全体的なシ
ステムの電力消費量が増大し、システム信頼性に有害な
影響を及ぼす（関連する電子部品の数が増すと、システ
ムＭＴＢＦが低下する）。

【０００９】ＣＰＵに接続された典型的な共働要素は、
リアル・タイム・クロック（ＲＴＣ）、パワーアップリ
セットおよびブート制御回路、システム環境センサ（た
とえば、温度センサ、湿度センサなど）、ＣＰＵ独立シ
ステムウォッチドッグ機能およびタイマーなどのユニッ
トである。

【００１０】主要な機能アプリケーション／ソリューシ
ョン・エリアは通常、サブシステム全体によって表され
る。０パワーサブシステム（ＥＣＵパワー・デバイスなら
びに外部汎用パワー・システムを含む）０記憶サブシステム（シリコン記憶装置ならびにハー
ド・ドライブおよび光学装置などの潜在的な外部大容量
記憶装置）０直接接続リアルタイム装置（ＤＩＯ）を含み、外部
リアルタイム装置に連結するリアルタイム・バス・イン
タフェースを含む、リアルタイム・サブシステム（複数
も可）０無線送信機および受信機、レーダ・センサ、モデム
および受話器、広域ネットワーク（ＷＡＮ）へのアクセ
スおよび無線通信を可能にするその他の装置などのテレ
マティック・サブシステム（複数も可）０ヒューマン・インタフェース・システム（または
「マン・マシン・インタフェース」、ＭＭＩ）、すなわ
ち、スイッチ、回転ノブ、ジョイスティックなどの機械
的入出力装置；単純なインジケータ、英数字ディスプレ
イ、ＬＣＤディスプレイなどのグラフィカル・インタフ
ェース；ポケットベル、警笛、またはレコード・プレー
ヤなどの要求の少ない信号装置などのオーディオ装置で
あり、その結果、音声認識および音声出力を特徴とする
複雑な音声制御システムになる。

【００１１】それぞれのサブシステムのドメイン機能に
加え、上記のサブシステムのそれぞれは通常、実際に標
準的なシステム・アーキテクチャによって提供される、
パワー・マネジメント、初期設定ルーチン、記憶管理、
特定のＣＰＵおよびサブシステム相互通信および障害管
理という機能、すなわち、冗長的に含まれる機能を含
む。

【００１２】分散ＨＷレイアウトおよび異なる個別内部
サブシステム・ソリューションの成果として、「同様
の」標準的なアーキテクチャ実装に従っていても、多様
なＥＣＵ装置間には有益なＨＷ／ＳＷ共同関係（commun
ality）はまったく存在しない。

【００１３】もう１つの結果として、基本システム制御
機能、パワー・マネジメント、システム・サポート機
能、システム・インタフェース機能、ならびにシステム
内部固有通信リンクは、サブシステム上に位置すると同
時に主ＣＰＵまたはサポート・チップセット内に統合さ
れた同一のハードウェア装置によって繰り返し表され
る。

【００１４】考慮中の標準的なＨＷアーキテクチャおよ
びシステムに特徴的なことは、ＥＣＵおよびそれに対応
するサブシステムの相互通信の性質がまったく異なるこ
とである。

【００１５】図１は、たとえば、おそらく食器洗い機、
電子レンジ、洗濯機などの消費者製品に使用される単純
なコントローラから始まり、たとえば、セットトップ・
ボックスおよびマルチメディア装置として「普及コンピ
ューティング」の世界がカバーする広範囲の製品に使用
されるより複雑なシステムに至る、広範囲の埋込みシス
テムを表している。まったく新しい普及コンピューティ
ングの場は、現代の自動車に多重処理システムを大規模
に投入することによって呼び出される。車両ドメイン機
能に集中するだけでなく、クライアントおよびリモート
・サーバ・サービスに関する新しいアプリケーションを
サポートするためにその処理プラットフォームを拡張し
て使用する。すでに導入された最新車両および近い将来
の最新車両は外部ネットワークにアクセスすることにな
り、リモート診断およびメンテナンス、交通情報を使用
するインテリジェント・ナビゲーション、ファクシミリ
・メール、電子メール、最後にとりわけ、インターネッ
ト・アクセスおよびサービスなどのサービスを提供でき
るようになるが、このリストは完全なものではなく、今
後数年で劇的に拡張されるだろう。

【００１６】指摘したすべてのシステムにとって注目す
べきことは、システムが対応するアプリケーションの大
部分は、ＥＣＵ内の個別サブシステムによって主に実行
されるとしても、ある程度までまたは場合によっては相
当に主ＣＰＵに負荷をかけることである。たとえば、Ｍ
ＭＩ起因ルーチンおよびサブシステム・パワー・マネジ
メント機能などのすべてのリアルタイム機能ならびに非
リアルタイム機能は、主ＣＰＵに「負荷をかけてい
る」。さらに、ＣＰＵに直接「報告」する様々なＥＣＵ
内部およびシステム外部の通信リンク（リアルタイム・
バス誘導割込み、ＬＡＮおよびＷＡＮの接続性など）
は、さらに高いＣＰＵパフォーマンスを求める要求に直
面している。

【００１７】その結果、設計者は、予想される最も可能
性のあるピーク負荷をカバーする適正なシステム動作を
保証するために、システム・アプリケーションによって
設計された必要ＭＩＰＳレートと比較して過大の十分な
処理パフォーマンス（ＣＰＵＭＩＰＳ）を確保しなけれ
ばならない。

【００１８】図２は、大部分の処理システム（たとえ
ば、インテル・ベースのパーソナル・コンピュータ）で
通常使用されるシステム・バス通信方式を示している。
このバス構造は階層指向である。ＣＰＵローカル・バス
は、通常、このバスを表し、最高帯域パフォーマンスを
特徴とする。ＣＰＵと、それに密接に関連するユニット
およびサブシステムは、このバスに接続されている。バ
ス・ブリッジは、次に低いレベルのバス・システムへの
ゲートウェイを確立している。パーソナル・コンピュー
ティング・システムでは、これは通常、ＰＣＩバスにな
るだろう。

【００１９】このアーキテクチャによって得られる利点
は、それぞれのバス・レベル内での複数ユニットの同時
かつ邪魔の入らない通信である。

【００２０】しかし、他のバス・レベル上に位置するユ
ニットにアクセスするために高レベルのバスからのユニ
ットを必要とする（またはその逆の）すべての通信は、
それぞれのブリッジ装置によって提供されるゲートウェ
イにより「経路をたどる」必要があるだろう。

【００２１】標準的なバス構造が遭遇するこのようなネ
ックの欠点は明らかであり、説明する必要はない。もう
１つの欠点は、このバス構造に関する「一時単一使用
（single usage in time）」によってもたらされる。た
とえば、１つのレベルで通信している２通りのバス関係
者は、このバス上に位置する他のユニットに関する通信
だけを妨害するのではなく、さらに、この時間では前者
のレベル上にあるいかなるユニットに接触することも、
他のバス・レベル上に位置するユニットにとっては達成
できないものになる。

【００２２】Ｍ／Ｓ（マスタ／スレーブ）方式およびＤ
ＭＡ（直接メモリ・アクセス）技法などの様々な通信タ
イプを管理し制御するために必要な、広範なバス・プロ
トコルを可能にするために、専用ＳＷおよびＨＷモジュ
ールが使用されている。

【００２３】特開昭６０−２１７４７１号では、記載の
電子制御車両が様々なアクチュエータを制御するための
ＥＣＵ（主制御ユニット）を含むだけでなく、いずれか
のアクチュエータまたは主制御ユニット自体がワイヤの
破損または短絡などの異常を発生した場合のバックアッ
プ目的の非常用アクチュエータと、その非常用アクチュ
エータを制御するための非常用ＥＣＵも備えている、制
御システムが開示されている。

【００２４】米国特許第４９１０４９４号では、非常用
ＥＣＵを監視する際に障害を診断するために主ＥＣＵ内
に設けられた障害検出手段を含む自動車両制御システム
を開示している。

【００２５】欧州特許第０８６２２９６号には、そこで
使用され、それぞれが電子装置を制御するための中央演
算処理装置を含む複数のＥＣＵを含み、それぞれのＥＣ
Ｕが所定のデータ伝送プロトコルにより他のＥＣＵと通
信するデータ通信システムが記載されている。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
一目的は、高信頼性およびフォールト・トレランスを有
する高効率の埋込み処理システムを構築できるようにす
る電子制御システムを提供することにある。

【００２７】本発明の他の目的は、非リアルタイム・ア
プリケーションと同時にリアルタイム・アプリケーショ
ンを実行することを必要とする処理プラットフォームに
おいて有利なシステムを提供することにある。

【００２８】本発明のさらに他の目的は、様々な普及コ
ンピューティング・アプリケーションで有益な制御シス
テム・アーキテクチャを提供することにある。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上記その他の目的は、複
数の論理制御要素を含み、そのそれぞれが特殊タスクを
実行するために特に適合され、それにより、前記制御要
素のそれぞれが他のすべての制御要素と通信できる、処
理システムの機能を制御するための電子制御システムを
提供することによって達成される。

【００３０】本発明は、四面体制御要素トポロジ（ＴＣ
ＥＴ）と呼ばれ、最重要なシステム効率およびシステム
可用性によって区別された電子制御ユニット（ＥＣＵ）
を有利に構築することができる処理／コンピューティン
グ・システム用の原理およびシステム・トポロジについ
て記載するものである。提案されたシステムは、基本的
なフォールト・トレラント挙動を提供し、広範なフォー
ルト・トレラント・システム、障害回復、または障害フ
ォールバック・メカニズムの効率のよい構築をサポート
するという属性を含む。

【００３１】ＴＣＥＴ原理は、基本的なフォールト・ト
レラントを提供するためにハードウェア資源ならびにソ
フトウェア資源に関する最小システム・オーバヘッドを
維持している。この原理は、システムＨＷ資源を最大効
率まで使用し、したがって、最小コストでシステム実現
を可能にするために根本的なものである。

【００３２】提案されたアーキテクチャは、固有に処理
トポロジに編成された４つの個別論理主制御要素からな
る中核セットまで全体的なシステム構成要素およびサブ
システムを削減する。制御要素のそれぞれは、明確に概
略を示した機能上の責任、すなわち、指定のタスク・セ
ットを最適に解決する専用ソリューションの前提条件を
カバーするように個別に定義される。制御要素は、固有
の相互通信方式で共働し、標準的なシステム／サブシス
テム・アーキテクチャ・ソリューションを使用する実装
が通常示すように、全体的なシステム内で機能的に「オ
ーバラップする」ＨＷエリアまたはＳＷモジュールを回
避する。

【００３３】提案された概念の重要な要所は、識別され
た制御要素を共働四面体結合構造に編成し、以下のもの
を可能にすることである。ａ）それぞれの要素との同時多重通路通信ｂ）すべてのＥＣＵハードウェア付近の構成要素、サブ
システム、およびネットワークへのリアルタイム機能ｃ）システム外部ユニット（ＬＡＮ、ＷＡＮ、および無
線上に位置する）への安全なアクセス

【００３４】結合電子回路配置およびソフトウェア区画
化のＴＣＥＴ原理は、高いシステム信頼性とシステム処
理可用性を特徴とする非常に効率のよい埋込み処理シス
テムを構築できるようにする。それぞれのシステム・タ
ーゲット・アプリケーション（複数も可）を達成するた
めに、「標準的な」処理システム・ソリューションと直
接比較して大幅に低減された電子回路およびシステム複
雑さによる効率が必要である。さらに、この原理は、最
小コスト・オーバヘッドでフォールト・トレラント・シ
ステムを構築するための最適基本構造サポートをもたら
すものである。

【００３５】ＴＣＥＴは、非リアルタイム・アプリケー
ションと同時にリアルタイム・アプリケーションを実行
することを必要とする処理プラットフォーム向けに有利
に実行に移される。

【００３６】さらに、このアーキテクチャは、様々な普
及コンピューティング・アプリケーションにおいて有益
である。

【００３７】さらに、このソリューションは、大規模コ
ンピューティング・システムならびに標準的なオフィス
・コンピューティング・システム、たとえば、「パーソ
ナル・コンピュータ」、非常にローエンド／低コストの
埋込みシステム、およびゲーム・コンピュータで使用す
ることができる。このリストは、単に例示的なものであ
り、限定的なものではない。

【００３８】

【発明の実施の形態】本発明の目標属性に到達するため
には、システム・トポロジを再定義し、ＣＰＵおよび対
応するサブシステムにおけるオーバラップの低減と冗長
機能を特徴とする新しいシステム編成および内部構造を
見つけることが重要である。主なガイドラインとして、
各サブシステムは、特定の明確に概略を示したタスク領
域をカバーするように定義される。このようにして、専
用タスク部分の要件と完全に一致する最適機能副要素を
構築することは可能である。最終的に目標に到達するた
めには、共働要素の非常に効果的な相互通信を可能にす
るトポロジに副要素を編成することが不可欠である。

【００３９】提案された新しいＥＣＵ原理およびアーキ
テクチャに至るために、３通りの主要原理を使用する。（１）ＨＷサブシステムおよび機能ＨＷ要素を再編成
し、特定かつ相互関係にあるタスクに専念する新しい論
理要素を識別する。この段階では、その論理要素が必ず
しも対象となるタスクおよびアプリケーションを実行す
るＨＷによって表されるわけではないことを理解するこ
とが重要である。目標は、さらに制御要素（Ｃ１・・・
Ｃｎ）と呼ばれる新たに定義された論理要素の機能オー
バラップを回避し、制御要素Ｃｎ上に広がる冗長機能を
回避することである。（２）識別された論理制御要素上に構築された新しいハ
ードウェアおよびソフトウェア・システム・トポロジを
定義する。各制御要素は、固有のものになり、個別特別
注文オペレーティング・システム、ＳＷ層およびドライ
バ、適切な特定の制御要素アプリケーションにより独立
オペレーティング・ソフトウェアを可能にする／サポー
トすることになる。（３）内部的には通信ＥＣＵシステムにとってならびに
すべてのそれぞれの外部通信リンクに対して効率がよく
安全で信頼できる属性を提供する制御要素相互通信方式
を定義する。目標は、（上記のように）標準的なアーキ
テクチャ実装が把握している欠点を回避することであ
る。いずれかの制御要素から他のいずれかの制御要素へ
の通信経路は、全体的なＥＣＵアプリケーション・プロ
グラムにとって見えないものになる。基本原則として、
個々の制御要素を相互接続する特定のタスクにカスタマ
イズされた通信リンクを回避することが重要である。

【００４０】ＥＣＵ内部通信方式に加え、ＥＣＵ関連リ
アルタイム・ネットワークおよびリアルタイム・サブシ
ステムにアクセスすることならびに標準的なネットワー
ク（ＬＡＮ、ＷＡＮ、および無線）によってアクセスさ
れるシステム外部拡張部に通信することを可能にする安
全なソリューションを提供しなければならない。「プラ
グアンドプレイ」機能と外部ユーザおよびシステムが無
許可になる可能性は、この外部ネットワーク・リンクに
は典型的なものである。

【００４１】次に上記の３通りの原理についてより詳細
に説明する。

【００４２】原理１：論理制御要素Ｃ_nを識別する図１は、標準的なシステム・アーキテクチャに適合して
実施されたシステム内の分散機能を分析し、原理１が要
求する新しい制御要素を定義するために使用する。

【００４３】第１の目標は、諸機能を類別し、その後、
関連機能を特定の論理制御要素に直接割り当てることで
ある。このように１つの論理制御要素内に関連機能と潜
在的に直接通信する機能とを凝縮して集めると、非常に
効果的なソリューションを定義できるようになる。

【００４４】「標準システム」を詳細に検査すると、４
通りの主要機能エリアからなる最小セットが発見され
る。そのそれぞれは、特定の分野のアプリケーションお
よびサービスをカバーしている。基本概念は、各エリア
が要求する機能を正確に提供する個別の特別注文制御要
素（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４）を定義することである。

【００４５】次のステップでは、識別された４通りのエ
リアが制御要素Ｃ１〜Ｃ４として定義される。この時点
では、識別された制御要素が個別制御要素に割り当てら
れた論理機能を定義し、必ずしもハードウェアによって
表されないと述べることが重要である。

【００４６】制御要素Ｃ１〜Ｃ４の機能要約４つの制御要素のそれぞれの機能上のタスクを以下に示
す。

【００４７】制御要素Ｃ１「ＳｙｓＭｏｎ」（システ
ムモニタ）・パワー・マネジメント（未使用電源の停止、電圧の
制御）・システム・パワーオン制御（パワー・シーケンス、
パワー良好）・システム・ブート・シーケンス生成およびモニタ
（エラー・モニタおよびフォールバック・ソリューショ
ン制御）・システム活力モニタ（温度、湿度の感知、他の制御
要素の機能活力インジケータのポーリング）・システム待機およびスリープ制御・システム障害処理

【００４８】制御要素Ｃ２「ＣｏｍＰｒｏ」（通信プ
ロセッサ）・リアルタイム・アプリケーション・リアルタイム・ネットワーク・アクセスおよび制御・非リアルタイム・サブシステムおよびネットワーク
へのゲートウェイ・システム障害処理

【００４９】制御要素Ｃ３「ＭＭＩ／Ａ」（マンマシ
ンインタフェースおよび汎用アプリケーション）・主ＥＣＵシステム・アプリケーション・ヒューマン・インタフェース・アプリケーションお
よび入出力機能（機械的入出力、視覚入出力、音声／オ
ーディオ入出力）・マルチメディア・アプリケーション（ビデオおよび
オーディオ処理）・システム障害処理

【００５０】制御要素Ｃ４「ＣＡＰ」（共通アクセス
・ポイント）・システム内部通信用の集中アクセス・ポイント・外部通信へのシステム拡張リンク・システム障害処理

【００５１】原理２：論理システムの区画化ＴＣＥＴ原理による定義によれば、各制御要素は、独立
して動作し、それ専用の特定分野のアプリケーションを
実行するように定義される。異なる性質のアプリケーシ
ョンに応じて調整し、概略を示したシステム目標を満足
するには、その特定の要件を最もよく満足するように明
確に定義されたハードウェア（ＨＷ）またはソフトウェ
ア（ＳＷ）あるいはその両方によって表される個別ソリ
ューションを使用することにより制御要素を実現する義
務がある。

【００５２】すでに述べたように、論理制御要素は、必
ずしも別々のプロセッサまたはハードウェア・ユニット
あるいはその両方によって表す必要はない。全体的なシ
ステム機能に応じて、単一プロセッサ・システム上で論
理制御要素を実施することにより、提案されたＴＣＥＴ
アーキテクチャを実現することも可能である。この場
合、機能制御要素は、統合されたＨＷ拡張部によって解
決するかまたはＳＷ同等物によって置き換えることがで
きる。

【００５３】各制御要素ごとに識別された個別領域の機
能に集中すると、特定分野の動作に完全に対応する特別
注文のソリューションが得られる。従来技術によって既
知のように冗長要素は最小限に維持される。全体的なＴ
ＣＥＴシステムの利点は、全体的なシステム・コスト、
パフォーマンス、機能の目標に到達するために重要な点
である、ハードウェアおよびソフトウェアに関する最小
資源オーバヘッドを特徴とする。

【００５４】典型的な埋込みシステムのＨＷ／ＳＷ実装
は以下のようにすることができる。

【００５５】制御要素Ｃ１（ＳｙｓＭｏｎ）ハードウェア・ソリューション：典型的なものとして
は、ローエンドの８ビット・コントローラかまたは所与
の場合にはＡＳＩＣ内に集積された専用シーケンサ設計
になるだろう。大部分のシステムに関する要件に完全に
適合する実装としては、たとえば、Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ
社が供給する「ＰＩＣ」コントローラ・ファミリのロー
エンドμコントローラ・チップが考えられる。オペレーティング・システムおよびアプリケーション・
ソフトウェア：好ましいソリューションはオペレーテ
ィング・システムを必要としないだろう。アプリケーシ
ョンは最下位レベルのＨＷ言語でプログラミングされ
る。このため、ＨＷによって直接実行される、非常にコ
ンパクトで効果的なコードが得られる。μコードでプロ
グラミングされたＳｙｓＭｏｎアルゴリズムは、「ファ
ームウェア」としてＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭ内に記憶
され、通常、ＳｙｓＭｏｎ構成要素上に統合される。プレーン・ソフトウェア実装：ＳｙｓＭｏｎ機能は、
Ｃ２またはＣ３のいずれかによって実行されるＳＷモジ
ュールによって表される。このソリューションは通常、
非常に小さい埋込みシステム向けに選択されるだろう。

【００５６】制御要素Ｃ２（ＣｏｍＰｒｏ）ハードウェア・ソリューション：ＣｏｍＰｒｏの重要
性は、最小割込み待ち時間および最小割込みハンドラ実
行時間にある。これは、ハードウェア（マイクロ・コン
トローラおよび関連の記憶システム）ならびにＳＷによ
って実行されるソフトウェア（割込みハンドラ・スタッ
ク）にとって重要なことである。提供されるリアルタイ
ム・アプリケーションの量および複雑さに応じて、Ｃｏ
ｍＰｒｏは、専用プログラム可能状態マシンによってロ
ーエンドで実現するか、標準的な３２ビットのマイクロ
・コントローラによってハイエンドで実現することがで
きる。大部分のシステムでは、８ビットまたは１６ビッ
トのコントローラが使用されるだろう。オペレーティング・システムおよびアプリケーション・
ソフトウェア：ａ）リアルタイム・オペレーティング
・システム（ＲＴＯＳ）マイクロ・コントローラ固有
（たとえば、ＯＳＥＫ、ＱＮＸ他）ｂ）ローエンド・ソリューション：直接プログラミン
グされたリアルタイム・シーケンサ（ハードウェアまた
はファームウェアとして）オペレーティング・システムＯＳＥＫは、ヨーロッパで
登場した規格であり、大部分の車両メーカによって使用
されることが要求されている。非常に強力なＯＳＥＫ実
装は、ＩＢＭによって開発され、ＡＲ／ＯＳ（自動車用
リアルタイム・オペレーティング・システム）と呼ばれ
るものであり、ＰｏｗｅｒＰＣアーキテクチャを利用す
るように設計されている。ＡＲ／ＯＳは、構成可能であ
り、全機能満載のリアルタイム監視プログラムと、ＡＮ
ＳＩＣおよびＰＯＳＩＸ規格をサポートするオープン
・ネットワーク・インタフェースおよび拡張部を提供す
る任意選択ライブラリの豊富な集合とを含む。リアルタ
イム監視プログラムは、ドラフトのＰＯＳＩＸに定義さ
れた基本サービスをリアルタイムで提供し、メモリ制約
付きで深く埋め込まれたシステムの必要性を満足する。
ＰｏｗｅｒＰＣおよびＡＲ／ＯＳを使用する組合せによ
り、ＣｏｍＰｒｏは幅広いアプリケーションをサポート
できるようになる。プレーン・ソフトウェア実装：ａ）制御要素Ｃ３のア
プリケーションに対して非常に高いパフォーマンスを提
供すること、およびｂ）リアルタイム機能およびインタ
フェースに対する要求が非常に低いことを要求するＴＣ
ＥＴのＥＣＵ実装では、Ｃ３マイクロ・プロセッサによ
って実行されるＳＷモジュールとしてＣｏｍＰｒｏ機能
を実現することは意味のあることである。このタイプの
実現では、Ｃ３マイクロ・コントローラは、Ｃ２コード
をＣ３コードおよびアプリケーションから分離できるよ
うにするメモリ管理ユニット（ＭＭＵ）を設けなければ
ならない。これは、安全な動作を保証する（Ｃ３要素に
接続される可能性のある「安全対策が施されていない」
プラグアンドプレイ・システムからリアルタイム世界を
分離する）ソフトウェア・モデルの実施を可能にするた
めに不可欠なことである。

【００５７】制御要素Ｃ３ハードウェア・ソリューション：Ｃ３は通常、ヒュー
マン・インタフェース構成要素およびマルチメディア・
ユニットを取り扱う制御要素であり、ＴＣＥＴＥＣＵ内
で処理パフォーマンスに対する要求が最も高い（高いＭ
ＩＰＳレート）ものである。割込み待ち時間および最小
割込みハンドラ実行時間は、通常、重大なものではな
い。このため、Ｃ３は、大部分のシステムの場合、標準
の３２ビット・マイクロ・プロセッサによって実現され
る。しかし、単純なＭＭＩサポートのみを必要とするロ
ーエンド・システムの場合、１６ビットまたは８ビット
のマイクロ・コントローラ・ソリューションで十分であ
る可能性がある。オペレーティング・システムおよびアプリケーション・
ソフトウェア：制御要素Ｃ３は通常、グラフィック・
サポートを提供する標準のオペレーティング・システム
（たとえば、ＱＮＸ、ＷＩＮ−ＣＥ他）によって操作さ
れる。インターネット・アクセスおよび電子メール機能
に関連するアプリケーションの場合、好ましいソリュー
ションは、統合ＪＶＭ（Ｊａｖａ仮想計算機）を特徴と
するＲＴＯＳにすることができる。このソリューション
では、Ｃ３アプリケーションはＪａｖａプログラムおよ
びアプレットで実施されるだろう。プレーン・ソフトウェア実装：通常、適用不能である
が、わずかなヒューマン・インタフェース機能しか備え
ず、リアルタイム接続性およびリアルタイム・アプリケ
ーションに対する関心が高い非常にローエンドのシステ
ムは、Ｃ３ソフトウェア・アプリケーションの実行も可
能にするような、より強力なＣ２実装で実現することが
できる。Ｃ２について説明したプレーン・ソフトウェア
実装の場合と同じ理由で、このタイプの論理Ｃ３実現の
ために選択されたマイクロ・コントローラはＭＭＵを提
供しなければならない。

【００５８】制御要素Ｃ４ハードウェア・ソリューション：制御要素Ｃ４は通
常、ハードウェア専用ソリューションとして実施され
る。ほとんどの場合、標準的なネットワーク・コントロ
ーラを使用することができる。ＴＣＥＴＥＣＵのＡＳ
ＩＣソリューションでは、Ｃ４用の専用ソリューション
によって最良かつ最も費用効果の高い実装が得られる。
低コストの実装の場合、Ｃ４の機能を構築するためによ
り小さい標準バスコントローラを補足する書替え可能ゲ
ート・アレイ（ＦＰＧＡ）は意味のあるものになる可能
性がある。オペレーティング・システムおよびアプリケーション・
ソフトウェア：Ｃ４は通常、ハードウェア専用ソリュ
ーションなので、Ｃ４アルゴリズムは、ハードウェアに
よって実行される特定のマイクロプログラムによって提
供される。そのコードは、ファームウェアとして実施さ
れ、ＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭに記憶され、通常はＣ４
デバイス上に統合される。Ｃ４要素は、いかなるＴＣＥ
ＴＥＣＵアプリケーション機能も提供せず、このた
め、システム・アプリケーション・ソフトウェアにとっ
ては「見えない」ものである。ネットワーク・アクセス
のために必要になる可能性のあるドライバ・ソフトウェ
アは、Ｃ２およびＣ３あるいはその両方に使用するそれ
ぞれのオペレーティング・システムに追加される。プレーン・ソフトウェア実装：このタイプの実装は、
典型的ではないＴＣＥＴ実現と「見なされる」だろう
が、意味のある場合は実行することができる。このよう
な場合のＣ４の機能は、Ｃ２またはＣ３のいずれかでＳ
Ｗモジュールおよびハードウェア拡張部によって提供さ
れるだろう。

【００５９】原理３：ＴＣＥＴ制御要素Ｃ_nの共働動
作一般に、ＴＣＥＴシステムと全体的なシステム環境の２
通りのタイプの通信を区別することができる。ＴＣＥＴ
ＥＣＵ内部通信から始めるには、制御要素Ｃ１〜Ｃ４
が互いに通信できるようにするリンクを設けなければな
らない。第２のタイプの通信は、ＴＣＥＴＥＣＵの外
部世界に至るすべての対話リンクを考慮している。

【００６０】原理１および原理２に定義されているよう
に、ＴＣＥＴ原理の結果として、このタイプの専門の通
信、すなわち、それぞれの制御要素に多様なＴＣＥＴ
ＥＣＵ外部通信リンクが割り当てられる。これは、シス
テム・セキュリティおよび信頼性のために提示されたＴ
ＣＥＴ属性に至る重要なことであり、ＴＣＥＴ「外部リ
ンク」の細部を理解した後では妥当なものである。

【００６１】ＴＣＥＴ「外部リンク」リアルタイム関連世界への接続（図３、通信経路ｉ）は
ＣｏｍＰｒｏ（Ｃ２）によって提供される。リアルタイ
ム機能を取り扱うすべてのアプリケーションはこの制御
要素によって実行される。

【００６２】ＳｙｓＭｏｎ（Ｃ１）は、外部パワー・サ
ブシステムおよび汎用システム・サポート装置（図３、
経路ｋ）に接続されている。両方のリンクｉ）および
ｋ）は、密接にＥＣＵに関連する機能およびハードウェ
ア・サポート機能を取り扱う。このタイプの通信の性質
を例示するための一例として、自動車では、このシステ
ムがブレーキ・システム、変速機制御、ライト制御他な
どの安全関連要素および重大システム機能要素に接続さ
れている。

【００６３】いわゆる「安全対策が施されていない」世
界に結合し、ＣＡＰ（Ｃ４）は、システム拡張部への通
信リンクを提供し、ＬＡＮ、ＷＡＮ、無線接続へのアク
セスを確立する（図３、経路ｍおよび経路ｐ）。ネット
ワークによる「安全対策が施されていない世界」は、シ
ステム・ユーザ（たとえば、車両のドライバまたは乗
客）が新しい装置（ＰＤＡ、ＣＤプレーヤ、モデム他な
どの「プラグアンドプレイ」装置）をプラグで接続でき
るようにすると同時にインターネットへのアクセスを含
む遠くのシステムへの立入りを可能にするものである。

【００６４】このような分離は、ＣｏｍＰｒｏ上のリア
ルタイム関連アプリケーションを偏向させ、ＭＭＩ／Ａ
（Ｃ３）およびＣＡＰ（Ｃ４）上に「安全対策が施され
ていない」プラグアンドプレイ世界を集中させ、安全な
ゲートウェイの実施をサポートする完全な前提条件をも
たらし、その結果、重要なアプリケーションを隔離す
る。

【００６５】ＴＣＥＴ「内部リンク」ＴＣＥＴ内部リンク（図３、経路ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｇ、
ｆ）は制御要素Ｃ１〜Ｃ４を相互接続している。この接
続のすべてを使用して、複数タイプの通信タスクをサポ
ートする。あるタイプのタスクでは、すべての内部リン
クを考慮し、「システム内部管理および制御」機能とし
て要約することができる。典型的な内部管理機能は、パ
ワー・マネジメント、ブート制御、システム・テスト、
活力チェック、最後にとりわけ、フォールト・トレラン
ト戦略をサポートするための通信機能を提供することで
ある。

【００６６】通信リンクｂ）は主に、ＣｏｍＰｒｏ制御
要素とＭＭＩ／Ａ制御要素の間のデータ交換を可能にす
るために使用する。２つの上記の制御要素が実行するア
プリケーションの程度に応じて、このリンクは、典型的
なシステムの場合に１Ｍｂｐｓから始まる伝送帯域幅を
提供しなければならず、たとえば、グラフィック情報を
交換しなければならない場合は、帯域幅に対する要求が
２０Ｍｂｐｓ以上の高さまで容易に上昇する可能性があ
る。

【００６７】リンクｄ）、ｆ）、ｇ）は、制御要素Ｃ１
〜Ｃ３をＣＡＰ（Ｃ４）に接続し、したがって、システ
ムＥＣＵ拡張部へのアクセスを可能にしている。これら
のリンク用に用意される帯域幅は、主に接続される外部
ユニットによって定義され、通常、少なくとも経路ｂ）
に必要な帯域幅と同じ高さになる。

【００６８】ＴＣＥＴ原理の実施用のガイドラインとし
て、同一パフォーマンスおよびアービトレーション機能
を特徴とするすべてのＴＣＥＴ「内部リンク」を実現す
ることは有利である。このため、実行すべき多様な通信
タイプのために複数の選択が可能になり、その結果、高
いシステム可用性および効果に関する目標が設定され
る。さらに、任意選択でＣ１〜Ｃ４によって提供される
「障害回復」アルゴリズムによってサポートされ使用さ
れる多重通路リンク機能は、基本的なフォールト・トレ
ラント挙動を表し、さらに障害管理するための効果的な
実装を可能にする。

【００６９】ＴＣＥＴＥＣＵ内部通信は、ＴＣＥＴ要
素内のみの情報交換によりＥＣＵ内部に留まるリンク
と、外部ネットワークによってＥＣＵを離れるより広い
通信経路の一部になるリンクにさらに分類することがで
きる。さらに説明するため、これらのリンクには、内部
リンク用のｉＬ（即時リンク）およびＥＣＵ外部リンク
用のａＬ（アービトレーション付きリンク）というラベ
ルを付けて示す。

【００７０】即時リンク（ｉＬ）制御要素Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３はリンクａ、ｂ、ｃによって
相互接続されている。ＴＣＥＴ原理によれば、これらの
リンクは両方向２地点間接続として定義される。これら
のリンクのそれぞれは、最高２人の通信関係者を暗示す
る。

【００７１】ＴＣＥＴ原理の実施用のガイドラインとし
て、全体的なシステム実装モデル（ＨＷおよびＳＷの区
画化）にかかわらず、列挙された通信経路の各端部に独
立したアクセス・ポイントを設けることが必要である。

【００７２】制御要素の物理的代表（ＨＷソリューショ
ン）の場合、これは、各リンクごとの個々の独立したト
ランシーバ装置を意味し、ＳＷ実装では、それぞれに独
立したドライバ要素を意味するだろう。

【００７３】このタイプの通信経路（複数も可）の実現
は、ＳＷまたはＨＷあるいはその両方のいずれについて
も、非常に単純である。通常、割込み駆動ソリューショ
ンが好ましいが、全体的なシステム実装次第ではポーリ
ング技法が意味のある場合もある。２つのポイントのみ
をアドレス指定するので、（対象となる典型的な帯域幅
の場合）伝送速度に対する要求が高くなっても、重要性
の点でＨＷコストに影響することはない。

【００７４】アービトレーション付きリンク（ａＬ）通信経路ｄ、ｆ、ｇは、ＣＡＰ（Ｃ４）に接続し、Ｃ４
により外部ネットワークに結合できるようになってい
る。外部ネットワークはＬＡＮおよびＷＡＮによって表
すことができ、どちらのネットワーク・タイプについて
も、無線接続が有効な実施形態である。通常、これらの
外部通信経路は、バス・アクセス権および通信権の獲得
および制御を許可するアービトレーションを必要とする
分岐ネットワークとして表される。

【００７５】汎用埋込みシステムおよび普及コンピュー
ティング装置などの対象となるＥＣＵの場合、分散バス
・アクセス方式を適用することは明らかである。ＣＳＭ
Ａ／ＣＤ（キャリア検知多重アクセス／衝突回避）また
はＣＳＭＡ／ＣＤ（キャリア検知多重アクセス／衝突検
出）などの標準的なバス・アクセス技法および関連の手
順は、通常使用するバス・アクセス方式を表すものであ
る。

【００７６】ＴＣＥＴＥＣＵアプリケーションの分野
に応じて、ＩＰフレーム・ベース通信、非同期、同期、
および等時データ転送のための移送機能を確立しなけれ
ばならない。

【００７７】一般に、すべてのＴＣＥＴ内部リンクに以
下のように適用される。

【００７８】互換性のためならびに実施を容易にするた
め、標準のＬＡＮ、ＷＡＮ、インターネットへのアクセ
スを必要とする大多数のシステムにはＩＰフレーム・ベ
ース・メッセージ交換の移送機能が好ましく有利であ
り、すべてのＴＣＥＴＥＣＵ内部リンクに有効であ
る。

【００７９】ＴＣＥＴＥＣＵリンク（属性、要件、お
よび典型的表現の要約）：ＴＣＥＴシステムＣ１・・・Ｃ４内部通信ａ）、ｂ）、ｄ）ＳｙｓＭｏｎタスク関連通信要件：低ボリューム・データ、低速ｃ）アプリケーション駆動通信／ファイアウォール・
データ交換（すなわち、ＩＰフレーム）要件：中〜高ボリューム・データおよび速度ｇ）、ｆ）外部拡張装置への通信ａ）ＳｙｓＭｏｎタスク関連（パワー・マネジメン
ト、活力モニタ、テスト）要件：低ボリューム・データ、低速ＴＣＥＴシステムＣ１・・・Ｃ４外部通信ｉ）リアルタイム「近」ＨＷ通信（すなわち、ＣＡ
Ｎ、ＶＡＮネットワーク）要件：１０Ｋｂｐｓ〜１Ｍｂｐｓ、決定的挙動ｋ）ＳｙｓＭｏｎ／パワーサブシステム通信／パワー
・マネジメント（ＩＩＣバス、ＳＰＩ他）要件：低ボリューム・データ、低速（通常１００Ｋｂ
ｐｓ）ｌ）ＭＭＩ／アプリケーション・サブシステム通信
（ローカル装置）要件：アプリケーション依存、グラフィック・データ
入出力、たとえば、１０Ｍｂｐｓｍ）システム拡張バス（ＬＡＮ；リモート装置）要件：アプリケーション依存、通常１０〜１００Ｍｂ
ｐｓ（およびそれ以上）

【００８０】ＴＣＥＴ内部通信基本原則以下の要約した基本原則をガイドラインとして使用する
と、ＴＣＥＴ原理に適合する実装に関する有利な属性が
得られる。それにもかかわらず、開発すべきシステムの
要件に応じて、すべての点に従っているわけではない派
生物に遭遇する可能性がある。兼ね合いおよび制限を理
解すると、ＴＣＥＴ実装は依然としてその包括的で有益
な属性を提供するだろう。・各リンクごとの個々のアクセス・ポートが各制御要
素ごとに設けられる。・１つの制御要素の内部通信ポート間の直接電気結合
（または、光学リンクの場合は光学結合）は一切ない。・各制御要素ごとに各リンク・ポート用の個別ＳＷド
ライバ・モジュールがある。・すべてのＴＣＥＴ内部リンクに同一帯域幅（必要な
最高データ転送速度によって指定される）を提供する。・各内部リンクごとに同時両方向通信の機能・非同期、同期、等時データ転送特性を提供する。・プログラム可能メッセージ・フレーム構造を提供す
る（たとえば、ＩＰフレーム・ベース・メッセージ交換
をサポートする）。・たとえば、非常用通信用の例外メッセージ経路指定
／処理を含む、すべてのＴＣＥＴ通信タイプについてプ
ログラム可能優先順位テーブル（好ましくはすべての制
御要素によってアクセス可能）を提供する。

【００８１】制御要素Ｃ１〜Ｃ４の詳細説明制御要素Ｃ１「ＳｙｓＭｏｎ」（システム・モニタ）図４は、制御要素Ｃ１（ＳｙｓＭｏｎ）の機能を示して
いる。

【００８２】ＳｙｓＭｏｎは、ＥＣＵ内部機能に割り当
てられ、全体的なシステムのフォールト・トレラント挙
動を可能にする重要な構成要素である。主な任務は、ス
リープおよびウェイクアップ制御を含むパワー・マネジ
メント、ウォッチドッグ機能、ＣＳＥシステム構成要素
の活力の監視である。パワー・マネジメントを可能にす
るために必要な通信リンクは、たとえば、ＳＰＩまたは
Ｉ²Ｃなど、１次パワー・サブシステムへの低速標準Ｓ
ＩＯリンクによって確立することができる。

【００８３】障害回復メカニズム用に個別に指定したシ
ステム要件に応じて、障害回復要素の制御はＳｙｓＭｏ
ｎ用の主タスクになる可能性がある。この制御要素によ
って提供されるパフォーマンスは、このタスクの実施に
よって幅広く定義される。

【００８４】残りの制御要素に接続する通信リンクなら
びに障害挙動および障害回復機能を定義するためのアル
ゴリズムは、ＴＣＥＴアーキテクチャにより、すべての
制御要素について同一に有利に実施される。

【００８５】Ｃ２およびＣ３と同様に、ＳｙｓＭｏｎ
は、３ウェイ内部／外部通信リンクを監視する。それ
は、障害挙動時に情報移送のＥＣＵ内部経路を自動的に
再編成するために使用可能になる。

【００８６】制御要素Ｃ２「ＣｏｍＰｒｏ」（通信プロ
セッサ）図５は、制御要素Ｃ２（「ＣｏｍＰｒｏ」）の機能を示
している。

【００８７】ＣｏｍＰｒｏ用の主要ジョブ割当ては、Ｔ
ＣＥＴＥＣＵのすべてのリアルタイム・アプリケーシ
ョンを取り扱う。このため、ＣｏｍＰｒｏは、すべての
ＴＣＥＴ−ＥＣＵ内部ネットワークおよびＥＣＵ拡張リ
アルタイム・ネットワークに接続された中央通信要素で
ある。これに加え、ＴＣＥＴ−ＥＣＵは、「密接に関連
する」ハードウェア・ユニットを接続している。このタ
イプの装置は、デジタル入出力（ＤＩＯ）、アナログ入
出力（ＡＩＯ）、赤外線通信リンク（ＩｒＤＡ）、スマ
ートカード、その他のインタフェースなどの特殊な入出
力ポートによってサポートされる。この機能の一部は、
強いリアルタイム関連ではないとしても、制御要素Ｃ３
によって提供することができ、したがって、依然として
ＴＣＥＴアーキテクチャに適合する。

【００８８】この制御要素内の通信の可能性とともにす
べてのリアルタイム・ネットワークへの集中アクセスが
進むことにより、ＣｏｍＰｒｏは、ブリッジ、経路指
定、ゲートウェイ機能を提供するための「えり抜きの要
素」になる。このアプリケーション・シナリオでは、複
雑なメッセージ・フィルタリングおよびメッセージ・モ
ーフィングをサポートするようにＣｏｍＰｒｏを構築す
ることができ、したがって、制御要素Ｃ４から重要な処
理ひずみを取ることができる。

【００８９】さらに、ＴＣＥＴ内部通信アーキテクチャ
によって提供され、ＣｏｍＰｒｏは、マルチメディア・
リンクおよびすべてのタイプのＬＡＮおよびＷＡＮ接続
などのすべての追加通信経路へのアクセス権を有する。

【００９０】リアルタイム・リンクの典型的な見本は、
ＣＡＮ、Ｊ１９３９、ＶＡＮ他などのフィールドバスで
ある。ＣｏｍＰｒｏ用のハードウェア・ソリューション
は、最小割込み待ち時間および高速割込み処理サポート
に焦点を置いたリアルタイム対応電子機器を提供しなけ
ればならない。一般処理パフォーマンスに関する重要性
は２次的な性質である。

【００９１】たとえば、３通りの個別ＣＡＮネットワー
クに接続し、さらに、副制御要素機構リンクおよび機構
入出力に結合すると、ＣｏｍＰｒｏ処理システムによっ
て処理すべき割込みレートが１５０００割込み／秒を上
回る可能性がある。

【００９２】通信リンク・サブシステムと障害挙動アル
ゴリズムおよび機能は、ＴＣＥＴアーキテクチャによ
り、すべての制御要素について同一に有利に実施され
る。

【００９３】Ｃ２およびＣ３と同様に、ＳｙｓＭｏｎ
は、３ウェイ内部／外部通信リンクを監視する。それ
は、障害挙動時に情報移送のＥＣＵ内部経路を自動的に
再編成するために使用可能になる。

【００９４】制御要素Ｃ３「ＭＭＩ／Ａ」（マンマシン
・インタフェース／アプリケーション）制御要素Ｃ３の機能を図６に示す。

【００９５】制御要素Ｃ３は、最も要求の厳しいＴＣＥ
ＴＥＣＵシステム・アプリケーションをカバーしてい
る。さらに、入出力サポートとともに進むヒューマン・
インタフェース動作は、この要素によって実行される重
要な機能である。ＭＭＩインタフェースは、機械的入出
力（センサおよびアクチュエータなど）、視覚入出力
（カメラおよびディスプレイなど）、最後にとりわけ、
音声／オーディオ入出力（マイクロホンおよびスピーカ
装置など）をカバーする。このタイプの入出力装置を凝
縮して集めると、ＭＭＩ／Ａは、ビデオおよびオーディ
オ処理を含む、増大する範囲のマルチメディア・アプリ
ケーションおよびテレマティックス・アプリケーション
を実行するための有力な要素として区別される。

【００９６】今後のＭＭＩシステムは、マルチメディア
・システムおよびテレマティックス・システム以上のも
のであって、非常に高いコンピューティング・パフォー
マンスを要求し、３次元で表示したり、たとえば、動い
ている車両で発生するような動的光状況で人間工学的に
目に見えるということは、非常に高い２Ｄ／３Ｄグラフ
ィック・パフォーマンスを強制することになる。特に、
革新的な「片手」操作制御、自動車の公平「トレラン
ト」タッチ画面オーバレイ、または音声認識および音声
合成を使用する「ハンドフリー」装置などの新しい入出
力装置は、この制御要素に関する高いコンピューティン
グ能力の要求を定義するものである。

【００９７】標準的なＭＭＩ／ＭＭシステムが現在すで
に予測されているので、通常、３００ＭＩＰＳを用意し
なければならない。「コスト制約が厳しいエントリーシ
ステム」の最低限界は、１００ＭＩＰＳに推定される。

【００９８】市場に出ている多数のプロセッサは、コン
ピューティング能力要求を満足することができる。しか
し、埋込み世界におけるシステム・コストの制約ならび
にたとえば自動車で使用するＥＣＵが必要とする高い信
頼性は、選択肢の数を大幅に低減するものである。

【００９９】通信リンク・サブシステムと障害挙動アル
ゴリズムおよび機能は、ＴＣＥＴアーキテクチャによ
り、すべての制御要素について同一に有利に実施され
る。

【０１００】Ｃ２およびＣ３と同様に、ＳｙｓＭｏｎ
は、３ウェイ内部／外部通信リンクを監視する。それ
は、障害挙動時に情報移送のＥＣＵ内部経路を自動的に
再編成するために使用可能になる。

【０１０１】制御要素Ｃ４「ＣＡＰ」（共通アクセス・
ポイント）図７は、制御要素Ｃ４の機能を示している。

【０１０２】制御要素Ｃ４は、内部ＥＣＵ世界を外部に
接続する通信リンクを集中させる。共通アクセス・ポイ
ントとして動作するので、ＣＡＰは、外部システムがＴ
ＣＥＴＥＣＵに入り、それと通信できるようにするた
めの唯一のポイントである。この単一アクセス・ポイン
トは、外部の「無保護」装置がＴＣＥＴＥＣＵと通信
できるようにし、提案されたアーキテクチャの重要な特
徴であり、フォールト・トレラント・システムならび
に、Ｃ２およびＣ３について記載したようにタスク割当
てとともに費用効果の高い安全なゲートウェイを構築す
るようにサポートする。すべての制御要素の協力は、Ｔ
ＣＥＴ原理の有利な属性にとって要所である。

【０１０３】ＣＡＰの１次側には３つの通信ポート
ｄ）、ｇ）、ｆ）が設けられ、ＥＣＵ内部制御要素への
通信リンクを確立する。内部通信ポートは、好ましく
は、他のＴＣＥＴ制御要素に接続する個々の物理的なト
ランシーバ装置によって互いに電気的に絶縁されてい
る。

【０１０４】２次通信ポートｍ）は、ＬＡＮまたはＷＡ
Ｎあるいはその両方を介してＴＣＥＴＥＣＵを「外
界」に接続する。通信経路ｍ）は通常、システムユーザ
またはシステムオペレータが新しいシステム機能拡張装
置を追加できるようにするために、「プラグアンドプレ
イ」動作用に使用可能になっている。フォールト・トレ
ラント上の理由で、このポートは複数の物理的なトラン
シーバ装置によって表すことができる。

【０１０５】外部ネットワーク（ＬＡＮ、ＷＡＮ）は通
常、外部ネットへのＣ１／Ｃ２／Ｃ３通信のためのバス
権を獲得するためのアービトレーション機能を提供する
ためにＣ４を必要とする、分岐ネットワークである。

【０１０６】ＣＡＰは、「内部ＣＳＥ」要素から外部ユ
ニットを絶縁している。ＳＷ面から見ると、ＣＡＰ機能
は中継器に匹敵し、したがって、目に見えないものであ
る。

【０１０７】ＴＣＥＴソリューション − 動作理論の
要約上記のように諸原理に従う際に、個々の特別注文論
理制御要素は、各アプリケーション／タスク・エリアが
要求する機能を正確に提供するように決定され、定義さ
れる。

【０１０８】ターゲット・システム要件に応じて、制御
要素Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は中核システム機能を形成する。
これらの要素は通常、専用の個別プロセッサまたは特定
のＨＷ要素またはソフトウェア・モジュールあるいはそ
れらの組合せによって表される。制御要素Ｃ４は「共通
アクセス・ポイント（ＣＡＰ）」として機能する。Ｃ４
は、内部（１次）側のすべてのＴＣＥＴＥＣＵ内部制
御要素に接続され、２次側のＥＣＵ外部システムおよび
拡張ユニットへの通信リンクを提供する。この例示で
は、制御要素Ｃ４は、この単一アクセス・ポイント上
に、潜在的に「安全対策が施されていないプラグアンド
プレイ」世界およびインターネット接続ハザードを暗示
する外部システム通信全体を集中させる。

【０１０９】図８は、提供される特定のタスクの論理表
現および物理的例示に関する４つの主制御要素Ｃ１〜Ｃ
４の要約を表示する。

【０１１０】一般的なＥＣＵ機能を提供するＳｙｓＭｏ
ｎ（Ｃ１）、ＣｏｍＰｒｏ（Ｃ２）、ＭＭＩ／Ａ（Ｃ
３）は、通信三角形として編成される。それぞれは、そ
れぞれ２つの隣接制御要素に個別に接続されている。

【０１１１】Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３のそれぞれに提供される
個別通信リンクは、ＥＣＵ外部接続を確立し、ＣＡＰ
（Ｃ４）を介してＴＣＥＴ内部要素を外界に接続し、そ
の結果、四面体という幾何学的特徴を形成する内部連係
制御要素システムを構築する。

【０１１２】この構造は、ＴＣＥＴ原理の有利な属性に
とって重要なものである。このシステム・アーキテクチ
ャは、特定の最適制御要素上に関連タスクおよびアプリ
ケーションを集中させる。この説明は、費用効果が高く
非常に効率のよいシステムの構築を可能にし、冗長コー
ドおよび回路に至る機能オーバヘッドを回避する、重要
な要所である。さらに、ＥＣＵ内部および外部通信用の
ＴＣＥＴ編成は、高性能システムを構築するようにサポ
ートし、重要なものである。ＴＣＥＴトポロジは、同時
多重通路リンク機能を提供し、その結果、通信ネックを
克服して、基本的な障害回復の可能性を提供する。

【０１１３】さらに、このシステム・トポロジは、要求
に応じてフォールト・トレラント・システム挙動を特徴
とする、実装の変形をサポートする基本的な前提条件で
ある。

【０１１４】システム障害処理制御要素Ｃ１（ＳｙｓＭｏｎ）は一般に、システム活力
を監視し、システム障害フォールバック挙動を制御す
る。ＴＣＥＴシステム・アーキテクチャは、包括的な障
害フォールバック挙動論理計算の実施を可能にする、理
想的な前提条件を提示する。フォールト・トレラント通
信構造をすでに備えているので、全体的なシステム障害
挙動を非常に効果的に拡張することができる。

【０１１５】これは、潜在的に小さい「システム障害処
理」テスト・ルーチンおよび障害回復ルーチンを各制御
要素に追加することにより幅広く達成することができ、
非常に効果的なシステム障害回復戦略の実施が可能にな
る。

【０１１６】標準的なシステム実装で最も一般的に使用
される冗長要素およびサブシステムの追加などの技法
は、ＴＣＥＴ原理によって確かにサポートされる。この
タイプのフォールト・トレラント実装では、ＴＣＥＴト
ポロジは依然として費用効果の高い実現のために有利な
ものである。

【０１１７】基本的なフォールト・トレラントＴＣＥＴ
実装の概略を示すシナリオ例は以下の通りである。

【０１１８】ＣｏｍＰｒｏをＭＭＩ／Ａに接続する通信
経路ｉＬ＿３は、いずれかの理由により、一定の期間の
間、混乱しているかまたは妨害されている。

【０１１９】このシステム障害状況を克服するため、Ｔ
ＣＥＴ原理によって提供される代替通信経路を自動的に
使用して、アルゴリズムを定義することができる。この
結果行われる再経路指定は、背景で自動的に開始され、
その結果、ＣｏｍＰｒｏおよびＭＭＩ／Ａによってこの
瞬間に実行される基本アプリケーションにとって見えな
いものになる。

【０１２０】この例の代替通信経路は以下の通りであ
る。（１）ｉＬ＿１−ｉＬ＿２または（２）ｉＬ＿１−
ａＬ３−ａＬ２

【０１２１】このタイプの実装では、すべての関連制御
要素について同一のこのルーチン用の論理計算を実現す
ることが最も効果的である。

【０１２２】重要な利点は、非常に費用効率の高いシス
テム・フレームワークが以下の点をサポートし可能にす
ることである。・全体的なハードウェア構成要素の削減によるコスト
上の利点・物理的サイズの低減・電力消費量の最小化・実装および障害回復メカニズムをサポートする前提
条件としての基本的なフォールト・トレラント・システ
ム構造・「未調整」システム冗長の低減による全体的なシス
テム効率の高さ・システム可能性の高さ − 典型的なシステム・バ
スのいかなるネックもシステムをブロックしない・システム信頼性の高さ・「ファイアウォール」実装をサポートする完全なハ
ードウェア前提条件

【０１２３】一般に、ＴＣＥＴアーキテクチャは、以下
に列挙したアプリケーションでも使用することができる
が、新しいタイプのシステム・アーキテクチャを表すの
で、このシステムは、たとえば現在のパーソナル・コン
ピュータ・シナリオで知られるような事実上の標準に直
ちに適合するものではない。その結果、既存のオペレー
ティング・システムおよびアプリケーション（ソフトウ
ェア）は移植し変換しなければならないだろう。・大規模コンピューティング・システム・標準的なオフィス・コンピューティング・システム
（たとえば、「パーソナル・コンピュータ」）・非常にローエンド／低コストの埋込みシステム・ゲーム・コンピュータ

【０１２４】図９は、現在のハイエンド自動車で通常実
現される全体的な電子システムを一例として示してい
る。このブロック図は、８個の外部ＥＣＵによりネット
ワーク化した／対応するＴＣＥＴＥＣＵを表示してい
る。

【０１２５】このシステム例によって提供されるアプリ
ケーションは、ヒューマンインタフェース機能、マルチ
メディア・サポート、ならびにキャビン制御機能（ライ
ト制御、環境制御、エンジンおよびブレーキ・システム
・モニタ他）などの車両ドメイン機能である。

【０１２６】したがって、中核ＥＣＵとしてラベルが付
けられたＴＣＥＴＥＣＵは通常、このシステム・シナ
リオ内で主処理機能を提供する。

【０１２７】リアルタイム・アクセス・ポート上では、
ＴＣＥＴＥＣＵは（ＣｏｍＰｒｏ、Ｃ２を介して）Ｃ
ＡＮ＿１（たとえば、キャビン・ネットワーク）、ＣＡ
Ｎ＿２（たとえば、診断ネットワーク）、ＣＡＮ＿３
（たとえば、モータ・ネットワーク）、その他のバスな
どの車両のリアルタイム・ネットワークに接続してい
る。このネットワークによって収集され制御される情報
は、たとえば、エンジン温度、油圧、ブレーキ・ライト
障害、ＥＣＵユニット付近のＨＷによって提供されるそ
の他の情報である。

【０１２８】「無保護」側では、ＴＣＥＴＥＣＵはＣ
ＡＰ（Ｃ４）を介してシステム相互通信リンクにアクセ
スする。この例では、このリンクは２つのエリアによっ
て区別される。「ローカル・ユニット」エリアは、中核
ＥＣＵの物理的にすぐ近くにあるＥＣＵを相互接続して
いる。コスト上の理由から、このタイプのネットワーク
は低コストの銅媒体を使用する。ユニット１〜３は、た
とえば、ディスプレイ、無線システム、または電話であ
る。

【０１２９】「ｓｙｓ−ｌｉｎｋＸｔｅｎｄｅｒ」ユ
ニットにより、このローカル・システムは拡張され、リ
モート・システム・ユニット（ＣＤ−ＲＯＭプレーヤま
たはたとえば車両のトランク内に位置するその他のもの
など）に接続する。ローカル・ユニットとリモート・ユ
ニットを接続するネットワーク媒体は、通常、光学リン
クになるだろう。

【０１３０】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。

【０１３１】（１）処理システムの機能を制御するため
の電子制御システムであって、前記電子制御システムが
複数の主論理制御要素を含み、そのそれぞれが特殊タス
クを実行するように特に適合され、それにより、前記制
御要素のそれぞれが他のすべての制御要素と通信できる
ことを特徴とする電子制御システム。（２）４つの論理制御要素を使用する、上記（１）に記
載の制御システム。（３）前記制御要素が個別プロセッサである、上記
（１）に記載の制御システム。（４）前記制御要素が、標準のμコントローラ、プログ
ラム可能またはファームウェア制御状態マシンおよびシ
ーケンサ、または組合せ非同期または順次ブール論理回
路である、上記（１）に記載の制御システム。（５）前記制御要素が単一ＣＰＵである、上記（１）に
記載の制御システム。（６）前記制御要素がソフトウェアである、上記（１）
に記載の制御システム。（７）前記論理制御要素の１つが共通アクセス・ポイン
トとして機能する、上記（１）に記載の制御システム。（８）前記制御要素が四面体結合構造に配置されてい
る、上記（２）に記載の制御システム。（９）前記制御要素のうちの３つが、前記共通アクセス
・ポイントとして機能する制御要素に接続された複数の
即時リンク・ポートと１つのアービトレーション付きリ
ンク・ポートとを含む、上記（７）に記載の制御システ
ム。（１０）前記リンク・ポートが好ましくは同一データ・
リンク・プロトコルまたはその物理的表現あるいはその
両方を使用する、上記（９）に記載の制御システム。（１１）制御要素１がシステム・サポート・アプリケー
ションの特定の機能を表し、要素２がリアルタイム・ネ
ットワークおよび直接ハードウェア制御に関連するすべ
てのアプリケーションをカバーし、要素３がすべてのヒ
ューマン・インタフェース・アプリケーションおよびＥ
ＣＵ固有機能を実行し、要素４がＥＣＵ外部拡張ユニッ
トおよびローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）ま
たは広域ネットワーク（ＷＡＮ）に接続するネットワー
ク・アクセス・ポイントとして機能する、上記（１）に
記載の制御システム。（１２）前記システム・サポート・アプリケーション
が、パワー・マネジメント、ウェイクアップおよびスリ
ープ制御、システム活力モニタ、システム障害処理から
なるグループから選択される、上記（１１）に記載の制
御システム。（１３）前記直接ハードウェアが、モータ、リレー、そ
の他のリアルタイムＥＣＵからなるグループから選択さ
れる、上記（１１）に記載の制御システム。（１４）前記ヒューマン・インタフェース・アプリケー
ションが、物理的入出力、視覚入出力、音声入出力から
なるグループから選択される、上記（１１）に記載の制
御システム。（１５）前記アービトレーション付きリンクが、標準的
なバス・アクセス技法である衝突検知多重アクセス（Ｃ
ＳＭＡ）を使用する、上記（９）に記載の制御システ
ム。（１６）自動車両における上記（１）ないし（１５）の
いずれか一項に記載の制御システムの使用。

【図面の簡単な説明】

【図１】現況技術に応じて広範囲の埋込みシステム用に
使用され実施されるような典型的なシステム・レイアウ
トのブロック図である。

【図２】大部分の処理システム（たとえば、インテル・
ベースのパーソナル・コンピュータ）で通常使用される
システム・バス通信方式を示す図である。

【図３】各制御要素の関係を示す図である。

【図４】制御要素Ｃ１（ＳｙｓＭｏｎ）の機能を示す図
である。

【図５】制御要素Ｃ２（「ＣｏｍＰｒｏ」）の機能を示
す図である。

【図６】制御要素Ｃ３の機能を示す図である。

【図７】制御要素Ｃ４の機能を示す図である。

【図８】提供される特定のタスクの論理表現および物理
的例示に関する４つの主制御要素Ｃ１〜Ｃ４の要約を示
す図である。

【図９】現在のハイエンド自動車で通常実現される全体
的な電子システムを一例として示す図である。

【符号の説明】

パワーシステム／センサーＩＣリアルタイム・ハードウェア無線システムＴＣＥＴシステムＭＭＩサブシステムシステム拡張部ＳｙｓＭｏｎＣｏｍＰｒｏＭＭＩ／ＡＣＡＰ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理システムの機能を制御するための電子
制御システムであって、前記電子制御システムが複数の主論理制御要素を含み、
そのそれぞれが特殊タスクを実行するように特に適合さ
れ、それにより、前記制御要素のそれぞれが他のすべて
の制御要素と通信できることを特徴とする電子制御シス
テム。
【請求項２】４つの論理制御要素を使用する、請求項１
に記載の制御システム。
【請求項３】前記制御要素が個別プロセッサである、請
求項１に記載の制御システム。
【請求項４】前記制御要素が、標準のμコントローラ、
プログラム可能またはファームウェア制御状態マシンお
よびシーケンサ、または組合せ非同期または順次ブール
論理回路である、請求項１に記載の制御システム。
【請求項５】前記制御要素が単一ＣＰＵである、請求項
１に記載の制御システム。
【請求項６】前記制御要素がソフトウェアである、請求
項１に記載の制御システム。
【請求項７】前記論理制御要素の１つが共通アクセス・
ポイントとして機能する、請求項１に記載の制御システ
ム。
【請求項８】前記制御要素が四面体結合構造に配置され
ている、請求項２に記載の制御システム。
【請求項９】前記制御要素のうちの３つが、前記共通ア
クセス・ポイントとして機能する制御要素に接続された
複数の即時リンク・ポートと１つのアービトレーション
付きリンク・ポートとを含む、請求項７に記載の制御シ
ステム。
【請求項１０】前記リンク・ポートが好ましくは同一デ
ータ・リンク・プロトコルまたはその物理的表現あるい
はその両方を使用する、請求項９に記載の制御システ
ム。
【請求項１１】制御要素１がシステム・サポート・アプ
リケーションの特定の機能を表し、要素２がリアルタイ
ム・ネットワークおよび直接ハードウェア制御に関連す
るすべてのアプリケーションをカバーし、要素３がすべ
てのヒューマン・インタフェース・アプリケーションお
よびＥＣＵ固有機能を実行し、要素４がＥＣＵ外部拡張
ユニットおよびローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡ
Ｎ）または広域ネットワーク（ＷＡＮ）に接続するネッ
トワーク・アクセス・ポイントとして機能する、請求項
１に記載の制御システム。
【請求項１２】前記システム・サポート・アプリケーシ
ョンが、パワー・マネジメント、ウェイクアップおよび
スリープ制御、システム活力モニタ、システム障害処理
からなるグループから選択される、請求項１１に記載の
制御システム。
【請求項１３】前記直接ハードウェアが、モータ、リレ
ー、その他のリアルタイムＥＣＵからなるグループから
選択される、請求項１１に記載の制御システム。
【請求項１４】前記ヒューマン・インタフェース・アプ
リケーションが、物理的入出力、視覚入出力、音声入出
力からなるグループから選択される、請求項１１に記載
の制御システム。
【請求項１５】前記アービトレーション付きリンクが、
標準的なバス・アクセス技法である衝突検知多重アクセ
ス（ＣＳＭＡ）を使用する、請求項９に記載の制御シス
テム。
【請求項１６】自動車両における請求項１ないし１５の
いずれか一項に記載の制御システムの使用。