JP2000501534A - データ伝送システム - Google Patents

データ伝送システム

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JP2000501534A
JP2000501534A JP10502599A JP50259998A JP2000501534A JP 2000501534 A JP2000501534 A JP 2000501534A JP 10502599 A JP10502599 A JP 10502599A JP 50259998 A JP50259998 A JP 50259998A JP 2000501534 A JP2000501534 A JP 2000501534A
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Abstract

(57)【要約】 複数の局の間でデータを伝送する電子システムにおいて、各局における電源、ウォッチドッグ及び信号変換器の基本要素の制御信号及び機能が相互にリンクされ、これにより全要素にとって可能な動作モードの数が、対応するタスクにとり必要な数に減少することが保証され、かくして一層信頼性のある動作が保証される。更に、上記リンクによれば、例えば当該局のマイクロコントローラの故障が継続した場合でさえも、当該局のアプリケーション特有の電力節約及び安全要件に関して最適のディフォールト動作が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】 データ伝送システム 技術分野 本発明は、共通バスを介して相互接続された複数の局の間でデータを伝送する 電子システムに関する。 背景技術 冒頭に規定したような型式の既知のシステムにおいては、少なくとも幾つかの 局はマイクロコントローラを有し、該マイクロコントローラは各局を制御すると 共に、以下では「信号変換器」とも称する送/受信回路として構成されたインタ ーフェース回路を介して上記バスに接続され、これにより該バスを介して情報の 送信及び受信を行う。これらシステムは以下に「ウォッチドッグ」と称するタイ ミング回路もしばしば含み、この回路は該回路が所与の期間よりも長い時間にわ たって前記マイクロコントローラから信号を受信しなかった場合は該マイクロプ ロセッサに信号を供給する。これら要素、又はこれら要素の少なくとも幾つかは 、例えば自動車用の場合のように、利用できる電圧がこれら要素の動作電圧より も高いような場合は、電圧調整器回路を介して給電される。所与の条件下では、 上記マイクロコントローラは例えば電源を形成する電池を節約するために上記各 局の全ての要素を電力節約動作モードに設定し、又は局がローカルなイベントに より若しくは上記バスを経た信号により通常のモードに復帰することができる。 外部の妨害又は個々の要素における妨害は、不所望な動作状況を引き起こすこ とがある。通常、マイクロコントローラは如何なる不所望な動作状況をも検出し 、当該局をアプリケーションで有用な動作状況にリセットするような過程をとる 。又、マイクロコントローラは前記ウォッチドッグにより監視され、故障の場合 はリセット信号により明確な初期状態にリセットされる。 重要な問題点は、初期状態でも正しく動作しないような連続的に故障したマイ クロコントローラは、最早、他の要素を明確なディフォールト動作状態に設定す ることができず、所与の状況下では複数の局を含む全システムが故障するであろ う点にある。例えば、上記マイクロコントローラに対する電源が故障したのみの 場合にも、同様の状況が生じる。全システムの故障とは別に、アプリケーション にとって好ましくないような影響も生じ得る。 他の問題点は、上記のような状況においては前記マイクロコントローラが、最 早、関連する局を電源節約モードに設定することができなくなる点にある。何故 なら、この目的のために当該システムを介して伝送される直列データ又は情報が 、最早、当該局自身では評価することができないからである。 発明の開示 本発明の目的は、関連するマイクロコントローラの連続的な機能不良の場合に おいてさえも、局がアプリケーションにとって有用なディフォールト状態に自律 的に設定されるようなシステムを提供することにある。 本発明によれば、上記目的は請求項1に記載の特徴により達成される。 本発明の基礎となる原理は、上記マイクロコントローラは可能な最高度の信頼 性で以て動作されるので、もし必要なら、他の全ての要素を適切なディフォール トモードに設定することができ、当該マイクロコントローラ自体の故障の場合に は、残りの要素が独立した自律的な態様で、当該アプリケーションに対して、即 ち特に当該アプリケーションの安全性の要件、電力節約要件及び全システム上へ の悪影響に関して最適化されたディフォールトモードを確立する点にある。この 点に関して特に重要なのは、例えば要素のモノリシック集積により可能なような 、信号の間の、従って個々の要素の機能間の固定された不変の論理結合(リンク )である。この原理は具体的用途に関して効果的に実施することができる。 一実施例においては、前記ウオッチドッグと前記第2の電圧調整器とが、例え ばソフトウェアエラーの結果としての前記ウォッチドッグからの第1のリセット 信号に応じて、第2の電圧調整器は最初は当該マイクロコントローラに以前に規 定された状態に留まるが、例えば当該マイクロコントローラの連続的な故障によ りリセットが繰り返される場合は第2の電圧調整器はオフされ、これにより当該 局のアプリケーションに特有の要素が以降給電されず結果として制御されていな いような形では動作されないことを保証するように、相互にリンクされる。他の 例として、上記第2の電圧調整器は最初のリセットで即座にオフされてもよい。 他の実施例では、前記ウォッチドッグは前記2つの電源電圧と、前記信号変換 器とを、繰り返しリセットに基づいて検出された前記マイクロコントローラの継 続的故障の場合に、拡張機能において前記ウォッチドッグが或る期間の間それ以 上の直列データが伝送されておらず全システムが明らかに電力節約モードである ことを確認した場合、前記2つの電源と前記信号変換器とがオフされるように、 相互にリンクし、これにより故障した局の場合にも電力節約要件が満たされる。 又、他の実施例では、前記ウォッチドッグと前記第2の電圧調整器とが、当該 第2の電圧調整器が前記ウォッチドッグの少なくとも1つの連続的なリセット動 作の後まで前記マイクロコントローラ(トリガ)により起動され得ないように、 相互にリンクされ、これによりアプリケーション特有の要素は、当該マイクロコ ントローラの開始フェーズの間及び故障の結果延長された当該マイクロコントロ ーラの複数の開始フェーズにおいて制御されていないような状態では動作され得 ない。 又、他の実施例では、前記ウォチドッグと、前記一つの電源電圧とが、拡張機 能において上記一つの電源電圧が電力節約モードから周期的に起動され得、かく して全局を目覚ますことができ、これにより当該局の幾つかの基本的機能は保証 すると同時に電力を節約するように、相互にリンクされる。 又、他の実施例では、前記信号変換器と前記一つの電源電圧とが、当該信号変 換器が電源節約モードにおいて当該システムにおける直列データの伝送に関する 活動を監視することができ、且つ、他の局から伝送された目覚まし要求に応答し て前記一つの電源電圧を自動的に起動して関連する局を目覚ますことができるよ うに、相互にリンクされる。 又、他の実施例では、前記ウォッチドッグと、前記2つの電源電圧と、前記信 号変換器とが、前記各局の動作モードが変化する場合に、これら局が好ましくは 制御信号により個々の要素の特定の動作モードは一緒に且つ同時にのみ変化する よう制御されるように、相互にリンクされる。その結果、望ましくない遷移モー ドは防止され、安全性及び電力節約に関して当該アプリケーションに課された要 件が満たされる。上記信号は既知の安全手順により規定された直列の又は並列の 制御信号の形態をとることができ、個々の基本要素を有する集積化された要素に 供給される。 又、他の実施例では、前記ウォッチドッグと、前記信号変換器と、ローカルな 目覚まし要求を検出する別の回路とが、当該局が待機モードであるか又は電力節 約モードであるかに応じて、周期的な、ローカルな且つ伝送された目覚まし条件 が、 当該プログラムが正しく進行している場合は、例えば割り込みによる当 該マイクロコントローラへの通知、 当該マイクロコントローラの初期状態へのリセット、及びその結果とし ての当該プログラムのリスタート、 に変換され、これにより当該局がその時点の動作状態に応じて可能な限り即座に 目覚まされるように、相互にリンクされる。 又、他の実施例においては、前記ウォッチドッグと、前記信号変換器と、付加 的な監視回路とが、マイクロコントローラにおけるプログラムサイクルの再スタ ート後、当該リセットの原因及び源が検出され、斯くして当該マイクロコントロ ーラが上記リセット前の履歴を検出することができ、例えば学習演算をスキップ することにより当該プログラムサイクルを最適化することができ、例えば以前に 発生されたデータを再び利用することによりデータ管理を最適化することができ るように、相互にリンクされる。上記リセット源の検出は、例えば: 前記入力電圧への最初の接続後の初期システムスタート、 当該プログラムサイクルの監視中における前記ウォッチドッグのリセット、 前記ウォッチドッグの拡張機能により、当該システムの待機モード又は電力節 約モードからの周期的な目覚ましのためのリセット、 アプリケーションにより当該局へ伝送された要求に応じての目覚まし要求によ るリセット、 電源電圧に、従って当該マイクロコントローラ電源に課された不足電圧条件に 基づくリセット、 例えば過熱により、或る期間にわたり維持されていたディフォールトモードか らの新たなスタートの企てとしてのリセット、 当該マイクロコントローラが割り込みに応答しなかった場合のディフォールト 手段によるリセット、 を考慮に入れる。 又、他の実施例においては、前記ウォッチドッグと、前記信号変換器と、付加 的な監視回路とが、個々の要素の警告機能、エラー表示及びリセット源により開 始される作用が、全局をディフォールトモードに設定するためにとられるべき作 用に鑑み、アプリケーション指向の形態で以下のように分類されるように、相互 にリンクされる: 例えば当該プログラムが正しく進行している場合は、割り込みによる当該マイ クロコントローラの通報、 当該マイクロコントローラの初期状態へのリセット、従って当該プログラムの 再スタート、 当該マイクロコントローラの永久リセット、及び当該局の残りの要素による当 該アプリケーションに最も有用なディフォールトモードへの自動的且つ独立した 設定。 個々の基本要素の種々の制御信号及び機能並びにディフォールトモードのリン クは、集積回路上の不揮発性メモリによりアプリケーションに特有の態様でプロ グラムすることができる。 個々の基本要素の機能及び制御信号をリンクすることにより得られる利点は: − 当該マイクロコントローラの連続的な故障の場合でさえ得られる、当該アプ リケーションに最適な独立したリセット動作、 − 故障しているマイクロコントローラの場合でさえ得られる、自律的オフの結 果としての確かな電力節約、 − 局において起こり得る動作状況の確かな減少の結果としての、当該システム の一層信頼性のある動作、 − リセット源の検出の結果としての、一層最適化されたオペレーショナルプロ グラムの流れ、 − 電源電圧のマイクロコントローラとは独立した監視の結果としての、良く規 定されたシステムのスタート、 − 零電流思想を実現する高い可能性、 等である。 図面の簡単な説明 本発明の実施例を図面を参照して例示的に詳細に説明するが、これら図面にお いて: 第1図は、本発明による局のブロック図、 第2図ないし第4図は、状態遷移を示す図である。 発明を実施するための最良の形態 例示として、自動車エレクトロニクスの分野での応用例(アプリケーション) を説明する。 このアプリケーションでは、30個までの局のシステムが回路網を形成し、個 々の局の各々は安全に関係する異なる任務を遂行し、一方、全システムは電力消 費に関して最適化されねばならず、これにより比較的長い駐車期間のような場合 においてさえも搭載電源たる電池が過度に放電されないことを保証するようにす る。 確かな動作は、局の信頼性のある動作及び故障の場合における該局の明確なデ ィフォールト動作により達成される。この目的のため、各局は、基本要素がウォ ッチドッグと、2つの電源電圧と、信号変換器とを含むような集積化された要素 を使用する。 第1の対策として、上記集積回路上の個々の要素の制御信号は互いにリンクさ れ、これにより完全な局における当該アプリケーションに必要とされる7つの動 作条件のみが許されるようにし、これら7つの動作条件の中の3つは当該アプリ ケーション用の動作モード: 通常動作(NB); 待機動作(BB); 電源節約動作(SB); であり、又、4つの開始又はディフォールト条件は: コールドスタート(KS); ウォームスタート(WS); 電源オンディフォールト動作(VR); 電源オフディフォールト動作(UR); である。 アプリケーションにより要求されると、各局は通常動作と電力節約動作又は待 機動作との間で切り替えを行うが、この場合、通常動作への切り替えの方が速く 、電力節約は電力節約モードにおけるよりも待機モードにおける方が少ない。 可能な動作条件の低減は、個々の要素が、前記マイクロコントローラから集積 回路への単一の直列コード語により一緒にのみ他の動作状態に設定することがで きるようにすることにより、達成される。 前記リンクは、連続的に機能不良なマイクロコントローラの場合でさえも、当 該アプリケーション用の最適のディフォールト動作を決定することを可能とする と共に、自己充足したディフォールト動作を確立することを可能とする。 第1図は、本発明による1つの局のブロック図である。この局は、以下に説明 する幾つかの要素を備える集積回路10と、該集積回路10に接続されると共に 通常の方法で集積回路として構成されたマイクロコントローラ40とを含んでい る。該マイクロコントローラ40は、接続部41を介して周辺回路42を制御す るが、これら周辺回路は当該アプリケーションに依存すると共に例えば比較的大 電力の負荷用のスイッチを含んでいてもよい。前記集積回路10は、更に、他の 局が接続されたバス6にも接続されている。又、該集積回路10は、例えば手動 操作されるスイッチ又はセンサから出力される所謂目覚まし要求が印加される入 力端子7を有している。集積回路10は端子9を介して動作電圧を入力するが、 該電圧はマイクロコントローラ40、周辺回路42及び当該集積回路10の所与 の要素の電源として必要とされる電圧よりも高い。 上記電源電圧VBは2つの電圧調整器12及び14に供給され、関連する回路 用の低い電源電圧が導出される。電圧調整器12は電圧V1を発生し、該電圧は ライン13を介してマイクロコントローラ40のみに供給される。電圧調整器1 4は電圧V2を発生し、該電圧は当該集積回路10内の送受信回路20と周辺回 路42とに供給される。電圧調整器12及び14は、監視回路22によりライン 23を介して個別にオフ又は一緒にオフすることができる。 集積回路10は、更に、ウォッチドッグ・タイミング回路16を制御する発振 器18を含んでいる。このウォッチドッグは他の例として集積回路10の外部、 好ましくは前記マイクロコントローラ内、に配置することができる。更に、イン ターフェース回路28が設けられ、該回路はマイクロコントローラ40から制御 語を入力し、又は特別に状態語を送出する。リセット制御回路24は、ライン2 5上にマイクロコントローラ40用のリセット信号若しくは割り込み信号を発生 し、又は該マイクロコントローラから前記監視期間を再スタートさせるリスター ト信号を入力する。回路26は、入力端子7を介して又は送受信回路20から入 力される前記目覚まし信号を前記制御回路24用の制御信号に変換する。 ウォッチドッグ16は接続部17cを介してインターフェース回路28に接続 されて、該ウォッチドッグをマイクロコントローラ40からの制御語により所与 の監視期間に設定することを可能にすると共に、これら監視期間の設定及び適用 可能なら他の条件を前記マイクロコントローラに報告するのを可能にする。更に 、ウォッチドッグ回路16は接続部17aを介して制御回路24に接続され、こ れにより該回路にマイクロコントローラ40用のリセット信号若しくは割り込み 信号を送信し、又は該マイクロコントローラからリスタート信号を入力する。更 に、ウォッチドッグ回路16は接続部17bを介して監視回路22に接続され、 これにより該監視回路を介して電源調整器12及び14をオンし又はオフする。 更に、インターフェース回路28は監視回路22に接続され、これにより電圧調 整器12及び14がマイクロコントローラ40からの制御信号によってもオフさ れるのを可能とする。 監視回路22は調整されていない入力電圧を監視し、これにより該電圧が「ジ ャンプスタート(jump-starting)」により倍化されていないか否か、且つ、ア プリケーション関連の要素がこれらを不能化することにより保護されるべきか否 かを検出する。上記監視回路は、更に、付帯する突然の電圧低下により前記入力 電圧の消失を検出し、その結果として当該局は何れの揮発性データも依然として 記憶することができ、妥当な態様で当該プログラムを終了させることができる。 この場合、ローカルなエネルギバッファが上記電源電圧の最終的な消失前に、最 後に述べた動作がなされるように当該局に電源を供給する。当該監視回路は、更 に、例えばエンジンが始動された際のような過負荷の結果としての前記入力電圧 の一時的な低下を検出することができ、これにより当該局はアプリケーション関 連の負荷をオフさせて電池を節約することができる。 送受信回路20は接続部21を介してマイクロコントローラ40に接続され、 これにより前記バスから入力されたデータを上記マイクロコントローラに供給し 、又は当該マイクロコントローラにより送信されたデータを入力する。 上記各要素16、18、22、24及び26は本質的に電源電圧VBにより給 電されるので、これら要素は電源調整器12及び14が不動作状態である場合に おいてさえも常に活動的である。 第2図ないし第4図は上記各動作状況を図式的に表し、ここでV1は前記マイ クロコントローラ用の電源電圧を表し、V2は前記周辺回路及び信号変換器用の 電源電圧を表し、これらはオン及びオフすることができる。信号変換器(SF) は通常動作では直列データを送信及び受信することができ、電力節約モード(待 機)では目覚まし要求のみを受信することができる。更に、上記信号変換器は当 該システム内の他の局へのラインに対して高インピーダンスを示すことができる 。通常動作では、前記ウォッチドッグ(WD)はソフトウェア監視用の短い期間 を有すると共に、当該局の待機モード及び電力節約モードからの周期的目覚まし のための長い及び非常に長い期間を各々有する。更に、当該ウォッチドッグはリ セット(スタート)後に前記マイクロコントローラの監視をする。 本実施例においては、種々の自己監視機能、警告機能及びリセット源が下記の ように分類される: 当該マイクロコントローラのプログラム実行が悪くなっていない場合の割り込み による警告機能、例えば、 ジャンプスタート、 前記入力電圧の電圧低下、 早期の電圧消失、 信号変換器の故障、 過熱遮断用の早期警告としての過熱メッセージ、 他の電源電圧の電圧不足、 及び、当該マイクロコントローラの動作が一時的に不良になった場合のリセット を介してのディフォールト機能、例えば、 プログラム実行中の一時的誤り、 応答されない警告割り込み、 応答されない目覚まし割り込み、 例えば目覚ましとしての、応答されないウォームスタート、 及び、当該マイクロコントローラが故障した場合における、マイクロコントロー ラとは独立した自律的な永久ディフォールト動作、例えば、 マイクロコントローラにおける持続的な正しくない電源電圧、 マイクロコントローラの応答されないコールド又はウォームスタート、 過熱遮断(集積部品の自己破壊に対する保護)。 第2図において、各状態番号は下記のような意味を有する: 50 モード変更;マイクロコントローラによりNB、BB及びSBに おいてのみ、 51 V1、V2オン、SF通常、WD通常/オフの場合のNB、 52 V1オン、V2オン/オフ、SF待機、WD長/オフの場合のB B、 53 V1オフ、V2オフ、SF待機、WD非常に長い/オフの場合の SB、 54 V1オン、V2以前のまま、SF以前のまま、WDリセットパル スのためのスタートの場合のWS、 55 V1オン、V2オフ、SF=待機、WDスタート、リセット=V 1による制御(Wdh.−>パルス)の場合のKS、 56 V1オフ、V2オフ、SF高インピーダンス状態、WDオフの場 合のUR、 57 INT、 58 何れかの状態、 又、遷移番号は、 61 SCW、 62 INTによりマスクされた目覚まし要求(目覚まし要求がINT によりマスクされておらず又RESETによってもマスクされていない場合:R ESETへのディフォールト)、 63 WD期間内にSCW無し、 64 RESETによりマスクされた目覚まし要求、RESETにより マスクされたWDによる繰り返しスタート、 65 全てのローカルな目覚まし要求、伝送された目覚まし要求、WD による繰り返し目覚まし、 66 集積部品の初期給電、 67 集積部品への電源電圧の消滅、 を示す。 第3図においては、以下の状態番号が更に以下のような意味を有する: 59 V1オフ、V2オフ、SF待機、WDオフの場合のVR、 又、遷移番号は: 68 WDオーバーフロー(通常)、 69 WDオーバーフロー(スタート)、 70 電圧不足V1、 71 過熱遮断、 72 長時間目覚まし要求無し又は過熱遮断、 73 目覚まし要求(以前の状態が「KS」の場合)又は過熱保護は最 早不要、 を示している。 第4図においては、以下の状態番号が更に以下のような意味を有する: 50aモード変更、マイクロコントローラ自体は任意のディフォールト 動作を選択することができる、 又、遷移番号は: 74 マスクされた割り込み:SFでのエラー、V2不足電圧、ジャン プスタート、過熱警告、端子30での割り込み、 75 マスクされた割り込み、 76 SCW(割り込みもキャンセルする)、 77 WD期間内にSCW無し、 78 長時間目覚まし要求なし、 79 目覚まし要求、 を意味する。 全ての図において、各参照番号は以下のような意味を有する: SCW 動作モードを選択しWDを起動する直列コード語、 NB 通常動作、 BB 待機動作、 SB 電力節約動作、 WS V1の変化無しでウォームスタート、 KS 多分V1の立ち上がりを伴うコールドスタート、 UR 給電されていないディフォールト動作、 SF 直列データ用の信号変換器、 WD プログラム監視用のウォッチドッグ、 V1 マイクロコントローラの電源電圧、 V2 信号変換器及びアプリケーション関連部品の電源電圧、 INT 割り込み。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.共通バスを介して相互に接続された複数の局の間でデータの伝送を行うシス テム用の局であって、当該局が要素として、 − マイクロコントローラと、 − 上記マイクロコントローラに結合されると共に前記バスに接続された送受 信回路と、 − 前記マイクロコントローラに対しリセット信号を発生するためのタイミン グ回路(ウォッチドッグ)と、 − 第1の電圧調整器と、 を少なくとも含み、且つ、当該局が通常動作モードか、又は好ましくは待機モ ードであるような少なくとも一つの他の動作モードかであり得るような局にお いて、 或る条件下において前記ウォッチドッグが前記マイクロコントローラにリセ ット信号又は割り込み信号を供給し、 少なくとも第2の電圧調整器が設けられ、前記第1の電圧調整器は前記マイ クロコントローラを専ら給電し、前記両電圧調整器は不能化することが可能で あり、 可能な動作モードの数は、前記個々の要素の制御信号のリンクにより或る動 作モードに限定され、 前記個々の要素の前記制御信号のリンクにより、当該局の副機能、特にディ フォールト機能、は前記マイクロコントローラの関与なしに自律的に設定され 得る、 ことを特徴とする局。 2.請求項1に記載の局において、前記ウォッチドッグと前記第2の電圧調整器 とが、前記第2の電圧調整器が前記ウォッチドッグからの或る数の連続したリ セット信号により不能化されるように、相互にリンクされていることを特徴と する局。 3.請求項1に記載の局において、前記ウォッチドッグと、前記2つの電圧調整 器と、前記送受信回路とが、前記バスを介してのデータの伝送がない場合に前 記2つの電圧調整器が或る数のリセット信号により不能化されるように、相互 にリンクされていることを特徴とする局。 4.請求項1に記載の局であって、前記第2の電圧調整器が前記待機モードにお いて不能化されるような局において、前記第2の電圧調整器が前記マイクロコ ントローラから前記ウォッチドッグへのトリガ信号によってのみオンされるこ とを特徴とする局。 5.電力節約モードにある請求項1に記載の局において、前記ウォッチドッグが 、前記リセット信号を発生する代わりに、前記両電圧調整器用の短いオン信号 を周期的に発生することを特徴とする局。 6.電力節約モードにある請求項1に記載の局において、前記送受信回路が、前 記バスを介して目覚まし要求を受信すると、前記両電圧調整器を自律的にオン させることを特徴とする局。 7.請求項1ないし6の何れか一項に記載の局において、前記2つの電源電圧と 前記送受信回路とが、前記個々の動作モード用の共通制御信号が前記全ての要 素を他の動作モードへ一緒且つ同時に切り換えるように、相互にリンクされて いることを特徴とする局。 8.請求項5又は6に記載の局であって、当該局がローカルな目覚まし要求を発 生するための目覚まし手段を含むような局において、前記ウォッチドッグと、 前記送受信回路と、前記目覚まし手段とが、前記ウォッチドッグが繰り返しの 、ローカルな又は送信された目覚まし要求が現れるか否かに依存して、且つ、 当該局の動作モードに依存して前記マイクロコントローラに対し割り込み信号 か又はリセット信号の何れかを送信するように、相互にリンクされていること を特徴とする局。
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