JP2002116921A - 中央演算装置の補助装置 - Google Patents

中央演算装置の補助装置

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JP2002116921A
JP2002116921A JP2000307354A JP2000307354A JP2002116921A JP 2002116921 A JP2002116921 A JP 2002116921A JP 2000307354 A JP2000307354 A JP 2000307354A JP 2000307354 A JP2000307354 A JP 2000307354A JP 2002116921 A JP2002116921 A JP 2002116921A
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JP
Japan
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cpu
power supply
signal
auxiliary
normal
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JP2000307354A
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Yasunori Shiga
康紀 志賀
Tatsuya Koga
達哉 古賀
Kazuya Ikeda
和也 池田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、一つのCPUの動作電源が異常な
場合でも、最小限の回路構成により、他のCPUによる
動作に切り替えることができるようにして、信頼性の高
いフェールセーフでCPUの動作を保障すること。 【解決手段】 正規CPU11が第1の電源回路12か
らの電力供給で動作するのと同様に、第2の電源回路1
4からの電力供給で動作する補助CPU13を備えるの
に加えて、これらCPU11、13による処理信号のい
ずれを装置本体に出力するか選択する切替回路21を設
け、補助CPU13は、ADポート13aで正規CPU
11への電源電圧を監視して、予め設定されているしき
い値を下回ったときに、その正規CPU11にリセット
信号を送出する一方、切替回路21は、そのリセット信
号を受け取ったときに、装置本体に出力する制御信号を
正規CPU11による処理信号から補助CPU13によ
る処理信号に切り替える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、中央演算装置の補
助装置に関し、詳しくは、中央演算装置の動作異常によ
るエラーの発生を未然に防止するものに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、中央演算装置(Central Proc
essing Unit、以下、CPUという)を装置本体内に組
み込んで装置各部に入力する制御信号(処理信号)を生
成させることにより統括制御することが行われており、
このCPUの動作を保障するために、補助装置を組み込
むことが行われている。
【0003】この種のCPUの補助装置としては、装置
本体にCPUを複数搭載することにより、定常時に動作
する一つのCPUを、他のCPUが監視して異常があっ
たときには直ちに制御を肩代わりして補助するようにす
ることが考えられ、例えば、図3に示すように、シリア
ル通信を介して監視するものがある。
【0004】図3において、CPU1、2は、それぞれ
個々に電源回路3、4を接続されて、独立に電力供給を
受けることができるようになっており、CPU1が定常
時に装置各部を統括制御するように制御信号を出力する
一方、CPU2はシリアル通信ライン5を介してCPU
1を監視することにより、CPU1の電源回路3の電圧
レベルの低下によりCPU1の動作異常が発生して、C
PU2が異常発生と判定したときに、CPU2は信号ラ
イン6を介してリセット信号をCPU1に送出してCP
U1のリセットを実行させ復帰させるようになっている
(第1従来例)。
【0005】また、他のCPUとの間のシリアル通信に
よらない方式としては、外部のウォッチドックタイマに
よる方式が考えられる。例えば、ウォッチドックタイマ
に対して、定常動作するCPUのポートから定期的にウ
ォッチドックタイマのクリア信号を送出するように構成
して、このクリア信号の周期が予め設定されている時間
を超えても送出されてこないときに、ウォッチドックタ
イマからCPUに対してリセット信号を送出するように
構築することも考えられる(第2従来例)。
【0006】なお、本明細書においては、容易に理解し
やすいように各信号毎の通信ラインがあるものとして図
示すると共にその説明をするが、必ずしも各信号毎の通
信ラインが必要な訳ではないことはいうまでもない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第1従
来例にあっては、CPU1に接続されている電源回路3
の電源電圧が低下したときに、CPU1がその電源電圧
の低下により暴走などして動作異常となった場合には、
CPU2からリセット信号が送出されてきてCPU1を
リセットして復帰させることが可能であるが、電源回路
3からの電源電圧の変化がCPU1の動作保証電圧の範
囲を超えた程度である場合には、CPU1の動作は保証
されていないが、逆に、動作異常が発生するという保障
もない。
【0008】すなわち、例えば、CPU1の動作保証電
圧を若干下回る程度まで電源回路3の電源電圧が低下し
たときに、CPU1の全ての機能が異常となる訳ではな
く、CPU1のシリアル通信機能は正常であるが他の機
能は停止してしまうなどの不安定な動作をする可能性が
あり、このような状態になった場合には、通信機能が正
常に動作しているために他方のCPU2は異常発生と判
定できない。
【0009】また、第2従来例にあっても同様に、電源
電圧の低下時に、ウォッチドッグクリア信号の出力動作
を禁止するという保証はないため、仮にCPUポートの
動作が正常であった場合には、ウォッチドッグタイマが
CPUにリセット信号を送出することはなく、CPUは
不安定な状態のまま動作を続ける可能性がある。
【0010】これら第1、第2従来例のいずれも、電源
電圧が変化したときに監視対象のCPUの動作が異常と
なることを期待したものであり、仮に前述のようなフェ
ールセーフが機能しない状況が生じた場合にはCPUを
搭載する装置が異常な動作を開始・継続してしまう可能
性がある、という問題がある。
【0011】なお、電源電圧による異常が発生してリセ
ット信号がCPUに送出されてきても、そのCPUが復
帰することができない場合には、装置本体を停止せざる
をえない、という問題もある。
【0012】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、一つのCPUの動作電源が異常な場
合でも、最小限の回路構成により、他のCPUによる動
作に切り替えることができるようにして、信頼性の高い
フェールセーフでCPUの動作を保障することを目的と
する。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の中央演算装置の
補助装置は、第1の電源から中央演算装置への電力供給
に異常が確認されたときに正常な処理信号の出力を継続
するように補助する補助装置であって、信号処理能力を
有する補助演算装置と、前記補助演算装置に電力供給を
する第2の電源と、前記中央演算装置による処理信号ま
たは前記補助演算装置による処理信号のいずれかを選択
して出力する信号選択手段と、前記第1の電源による電
力供給の異常を判定する監視判定手段と、前記監視判定
手段による判定結果に基づいて前記信号選択手段で選択
する処理信号を切り替える信号切替手段とを備えた構成
を有している。
【0014】この構成により、第1の電源からの中央演
算装置への電力供給に異常発生と判定された場合には、
動作異常が発生する可能性のある中央演算処理による処
理信号から、別個の第2の電源からの電力供給で動作す
る補助演算装置による処理信号を選択して出力するよう
に切り替えられる。したがって、定常使用する中央演算
装置の動作に異常が発生する前に、補助演算装置に切替
使用することができ、装置本体に動作異常が発生するの
を未然に防止するフェールセーフを実現することができ
る。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて説
明する。図1および図2は本発明に係る中央演算装置の
補助装置の一実施形態を示す図である。
【0016】図1において、正規CPU11は、第1の
電源回路12からの電力供給により内蔵するメモリ内に
格納する制御プログラムに従って動作し、装置本体の装
置各部を制御する制御信号(処理信号)を生成して出力
するようになっており、これに対して、補助CPU(補
助演算装置)13も同様に、第2の電源回路14からの
電力供給により動作して、装置本体の装置各部を制御す
る制御信号を出力するようになっている。
【0017】これら正規CPU11と補助CPU13と
は、シリアル通信ライン15によってシリアル通信可能
に接続されているとともに、CPU13からCPU11
にリセット信号を送出して復帰動作を開始させるように
通信ライン16を接続されており、また、補助CPU1
3のADポート13aには、CPU11の第1の電源回
路12から供給される動作電源(電圧)を入力すること
により、そのCPU11が定常動作可能な電力供給の範
囲内であるか否かをCPU13が監視して、許容範囲外
であることが確認された場合には異常発生と判定して、
そのCPU13から通信ライン16を介してリセット信
号をCPU11に対して送出するようになっている。
【0018】また、正規CPU11と補助CPU13
は、生成した処理信号を出力する通信ライン17、18
をそれぞれ切替回路21に接続され、この切替回路21
によりそれぞれで生成する処理信号のいずれを装置本体
に制御信号として通信ライン22を介して出力するか選
択されるようになっており、この切替回路21は、補助
CPU13から正規CPU11に通信ライン16を介し
て送出されるリセット信号を監視して、リセット信号の
送出が確認されたときに、定常時には正規CPU11に
よる処理信号を選択して制御信号として装置本体に出力
していたのを、補助CPU13による処理信号に切り替
えて装置本体に制御信号として出力するようになってい
る。すなわち、切替回路21が信号選択手段を構成し
て、補助CPU13が監視判定手段および信号切替手段
を構成している。
【0019】このため、図2に示すように、電源投入さ
れた定常時に、正規CPU11に供給される動作電圧が
正常であることを補助CPU13のADポート13aへ
の入力から確認されている場合には、通信ライン17が
選択されて切替回路21からは通信ライン22を介して
正規CPU11による制御信号が出力される。
【0020】一方、そのADポート13aの監視する正
規CPU11への動作電圧が、予め設定されている電圧
値を下回って、図2に実線で示すように、そのCPU1
1による制御信号に異常が発生する可能性があると補助
CPU13が判定したときには、その補助CPU13か
らは通信ライン16を介してリセット信号が送出されて
正規CPU11がリセットされるとともに、そのリセッ
ト信号は切替回路21にも入力されることにより、選択
する通信ラインが通信ライン18に切替られて切替回路
21からは補助CPU13による制御信号が通信ライン
22を介して装置本体に出力される。
【0021】したがって、正規CPU11に供給される
動作電圧が保障範囲外となったときには、これを監視す
る補助CPU13が異常発生と判定して、図2に一点鎖
線で示すように、正規CPU11による制御信号に異常
が発生していない場合でも、そのCPU11の動作が異
常になって、図2に実線で示すような異常な制御信号を
装置本体に出力する状態になってしまう前に、補助CP
U13から正規CPU11の動作が異常になる可能性が
あることを報知する信号(リセット信号)を出力して、
装置本体を制御する制御信号を補助CPU13による処
理信号に切り替えることができ、装置本体の動作を保証
することができる。
【0022】なお、正規CPU11に供給される動作電
圧の異常は下限のしきい値より低下する場合に限らず、
上限のしきい値を設定しておき、これを超える場合に
も、異常と判定するようにしてもよいことはいうまでも
ない。
【0023】このように本実施形態においては、図3に
示す従来技術(部品・回路)に、切替回路21を追加す
るだけで、正規CPU11の本来の機能に動作異常が発
生する前に、補助CPU13を切替使用することがで
き、装置本体に動作異常が発生するのを未然に防止する
ことができる。したがって、最小限の回路構成で、信頼
性の高いフェールセーフ構成を構築することができ、装
置本体の動作を保障することができる。
【0024】また、本実施形態の他の態様としては、上
述実施形態では、正規CPU11および補助CPU13
が同一電圧の電力供給により動作する場合に適用可能な
ものとして説明するが、複数のCPUのそれぞれが異な
る電圧の電力供給を受けて動作するシステムにも、好適
に適用することができる。
【0025】すなわち、複数のCPUを備えるシステム
において、同じ電源電圧、例えば、5Vで動作する一般
的な回路構成では電源回路は1回路で済ます場合もある
が、例えば、省電力化、低ノイズ対策等の理由により、
回路に応じてCPUの動作電圧を例えば、5Vから3.
3V等に低下させる場合もあり、このような回路構成で
は、使用するCPUの組み合わせによっては、システム
内部に5V用の電源回路と、3.3V用の電源回路とい
うように、異なる電圧を供給する電源回路を準備する必
要がある。
【0026】具体的には、例えば、車両では、搭載する
バッテリ電源から12V(DC)の電力供給を受けてレ
ギュレータを通すことにより5Vや3.3Vを生成して
車載機器を機能させるが、本実施形態の正規CPU11
が第1の電源回路12から5Vの電力供給を受ける一
方、補助CPU13が第2の電源回路14から3.3V
の電力供給を受けて、それぞれを機能させる場合があ
る。
【0027】この場合に、車両のバッテリ電源の供給す
る電力の電圧が4Vに低下してしまったときには、第1
の電源回路12は5Vの電力供給をすることはできない
ことから、ADポート13aの監視する正規CPU11
への電力供給電圧の異常に応じて補助CPU13から送
出されるリセット信号により、切替回路21は選択する
通信ラインを通信ライン17から通信ライン18に切替
えて補助CPU13の制御信号を通信ライン22を介し
て装置本体に出力することができる。
【0028】したがって、異なる電圧で動作する複数の
CPUを備えるシステムでも、本実施形態を好適に適用
することができ、特に、車載機器のように1つのバッテ
リ電源をソースにする場合でも的確に機能させることが
できる。
【0029】なお、上述の実施形態においては、補助C
PU13から正規CPU11に出力されるリセット信号
をそのCPU11が異常であることを知らせる信号とし
て利用するが、これに限るものではなく、例えば、装置
本体の異常を警告するための外部警告ランプの制御信号
を兼用するようにしてもよく、また、独自に信号を生成
するようにしてもよいことはいうまでもなく、CPU1
1が異常になる可能性があることを認識することができ
るとともにCPU13による制御に切り替えることが可
能な構成であればよい。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、中央演
算装置への電力供給に異常発生と判定された場合には、
別個の電源からの電力供給で動作する補助演算装置に切
り替えることができ、中央演算装置の動作異常が発生す
る前に補助演算装置による処理信号を使用するように切
り替えることができる。したがって、従来技術に最小限
の回路などの手段を追加するだけで、装置本体の動作異
常を未然に防止するフェールセーフを実現して、装置本
体による信頼性の高い動作を保障することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る中央演算装置の補助装置の一実施
形態を示す概略全体構成のブロック図
【図2】そのやり取りされる信号を示すシーケンス図
【図3】その従来技術を示すブロック図
【符号の説明】
11 正規CPU 12 第1の電源回路 13 補助CPU 13a ADポート 14 第2の電源回路 15 シリアル通信ライン 16〜18、22 通信ライン 21 切替回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 和也 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目3番1 号 松下通信工業株式会社内 Fターム(参考) 5B034 BB02 BB17 CC01 DD01 DD02 5H209 AA10 DD13 GG04 GG13 HH13 HH14 SS01 SS04 SS08 TT05

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の電源から中央演算装置への電力供
    給に異常が確認されたときに正常な処理信号の出力を継
    続するように補助する補助装置であって、 信号処理能力を有する補助演算装置と、前記補助演算装
    置に電力供給をする第2の電源と、前記中央演算装置に
    よる処理信号または前記補助演算装置による処理信号の
    いずれかを選択して出力する信号選択手段と、前記第1
    の電源による電力供給の異常を判定する監視判定手段
    と、前記監視判定手段による判定結果に基づいて前記信
    号選択手段で選択する処理信号を切り替える信号切替手
    段とを備えることを特徴とする中央演算装置の補助装
    置。
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