JP2008042485A - 半導体集積回路、電子制御装置、および電子被制御機器の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロコンピュータから送信される通信信号により所定の電圧信号を出力し、出力ドライバ回路を駆動して電子被制御機器を制御するための半導体集積回路、電子制御装置および制御方法に関し、車両等の衝突が発生したときにフェイルセーフ処理を実行し、通信信号を処理するＡＳＩＣの占有面積と製造コストを節減することを目的とする。
【解決手段】マイクロコンピュータ９から送信される通信信号に予め含まれている専用ビットを読み取る専用ビット読取手段１と、専用ビット読取手段にて読み取られた専用ビットの状態に基づき、通信信号をそのまま通過させて出力ドライバ回路７に供給するスルー出力モードに設定するか、または、通信信号に対して所定のプロトコルによるプロトコル変換を行ってから通信信号を出力ドライバ回路に供給するプロトコル出力モードに設定するかを切り替える出力切替手段２とを備えるように構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両等の移動体内のマイクロコンピュータから送信される任意の通信信号に基づいて所定の電圧信号を出力し、当該電圧信号により出力ドライバ回路を駆動することによって各種の電子被制御機器（例えば、エアバッグや電子制御式エンジン等）を制御するように構成される半導体集積回路、当該半導体集積回路を有する電子制御装置、および当該電子被制御機器の制御方法に関する。

一般に、車両等の移動体内には、マイクロコンピュータおよび統合ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit ：特殊用途向けの半導体集積回路）（単に、ＡＳＩＣと呼ぶこともある）を有する電子制御装置が設けられている。このような電子制御装置は、通常、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）と呼ばれている。このＥＣＵにおいては、車両等の衝突やＥＣＵの一部に何らかの故障が発生したことが検知された場合に、このような車両等の衝突やＥＣＵの一部の故障の影響をできる限り緩和させるために、マイクロコンピュータおよび統合ＡＳＩＣにより移動体内の電子被制御機器（例えば、エアバッグや電子制御式エンジン等）を正しく制御してフェイルセーフ処理を実行することが要求される。ここで、「フェイルセーフ処理」とは、車両等の衝突やＥＣＵの一部に何らかの故障が発生した場合に、移動体内の電子被制御機器を安全側に作用させることによって衝突や故障等による被害を最小限に抑える処理を行うことを指している。

このため、従来は、マイクロコンピュータから入力されるシリアル通信形式の通信信号を適宜処理して出力ドライバ回路を駆動するための２チャネルの拡張出力回路を統合ＡＳＩＣに内蔵していた。

より詳しく説明すると、従来の統合ＡＳＩＣに内蔵されている２チャネルの拡張出力回路において、ＥＣＵの制御下で車両等が正常に走行しているときには、マイクロコンピュータから一方のチャネルに入力される通常のシリアル通信形式の通信信号をそのまま出力して出力ドライバ回路に供給するようになっている。また一方で、車両等の衝突やＥＣＵの一部に何らかの故障が発生したことがマイクロコンピュータにより検知されたときには、一方のチャネルにて通常のシリアル通信形式の通信信号をそのまま出力する代わりに、他方のチャネルにて上記通信信号に対し所定のプロトコル変換を行って得られる信号を出力して出力ドライバ回路に供給するようになっている。これによって、車両等の衝突やＥＣＵの一部の故障が検知されたときには、ＭＯＳトランジスタ素子を有する出力ドライバ回路が駆動されて適切なレベルの電圧信号が移動体内の電子被制御機器に供給されるので、これらの電子被制御機器を制御してフェイルセーフ処理を行うことができるようになる。

しかしながら、従来の２チャネルの拡張出力回路は、それぞれ独立に動作するように構成されており、両方のチャネルから一度に信号を出力することができないようになっている。それゆえに、マイクロコンピュータにより車両等の衝突やＥＣＵの一部の故障が検知されたときには、その度にマイクロコンピュータから所定の制御信号を入力することによって他方のチャネルの拡張出力回路を選択しなければならない。このため、車両等の衝突やＥＣＵの一部の故障が発生した場合に、マイクロコンピュータの負荷が増大することになるので、移動体内の電子被制御機器を迅速かつ的確に制御してフェイルセーフ処理を誤りなく実行することが難しくなるという問題が発生する。

また一方で、運転者や他の乗員等のユーザによっては、２チャネルの拡張出力回路から出力される２種の信号を一度に監視したい場合が生じてくる。この場合でも、ある期間内では、いずれか一方のチャネルから出力される信号しか監視することができない。

さらに、従来の２チャネルの拡張出力回路では、ＡＳＩＣ内の回路の規模が大きくなって、ＡＳＩＣの占有面積が増大すると共にその製造コストが増加するという問題も発生する。

ここで、参考のため、従来の拡張出力回路に関連した技術内容が記載された５件の先行技術文献（特許文献１〜特許文献５）を呈示する。

特許文献１（特開２０００−１０１６５１号公報）においては、種々のプロトコルのデータの変換が可能であり、あるプロトコルの入力信号を他のプロトコルの出力信号へ変換するためのプロトコル変換を行うようなＡＳＩＣの構成が開示されている。

特許文献２（実用新案登録第３０７１６０７号公報）においては、ホストであるパーソナルコンピュータからプリンタのＡＳＩＣに送信される信号のデータを保存し、かつ、保存されたデータのモードを判断し、さらに、このようなモード判断結果に基づいて当該データを処理するようなコンピュータ周辺装置およびプリンタ装置の構成が開示されている。

特許文献３（特開２００１−３３３１３９号公報）においては、通信速度が切り替わるタイミングが検出されたときに、通信プロトコルの切り替えを行うようなＰＩＡＦＳプロトコルモニタ装置の構成が開示されている。

特許文献４（特開平８−５６２４１号公報）においては、受信した信号の周波数パターンに応じて、通信プロトコルの切り替えを行うようなモデム装置の構成が開示されている。

特許文献５（特開平５−１６０８７１号公報）においては、信号パターンのフラグ状態に応じて、通信プロトコルの切り替えを行うような通信制御装置の構成が開示されている。

しかしながら、特許文献１〜特許文献５のいずれにおいても、車両等の衝突やＥＣＵの一部の故障が発生した場合に、移動体内の電子被制御機器を迅速かつ的確に制御してフェイルセーフ処理を誤りなく実行するための具体的な手法には言及していない。したがって、特許文献１〜特許文献５のいずれにおいても、前述のような従来の拡張出力回路の場合と同様の問題が依然として残る。

特開２０００−１０１６５１号公報 実用新案登録第３０７１６０７号公報 特開２００１−３３３１３９号公報 特開平８−５６２４１号公報 特開平５−１６０８７１号公報

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、車両等の衝突や電子制御装置（例えば、車両等に設けられたＥＣＵ）の一部の故障が発生した場合に、マイクロコンピュータの負荷を増大させることなく、移動体内の電子被制御機器を迅速かつ的確に制御してフェイルセーフ処理を誤りなく実行すると共に、マイクロコンピュータから入力される通信信号を出力処理するＡＳＩＣ等の占有面積および製造コストを節減することができるような半導体集積回路、電子制御装置、および電子被制御機器の制御方法を提供することを目的とするものである。

上記問題点を解決するために、本発明は、マイクロコンピュータから送信される通信信号を入力し、所定の電圧信号を出力して出力ドライバ回路を駆動することにより電子被制御機器（例えば、エアバッグや電子制御式エンジン等）を制御するように構成され、上記通信信号に予め含まれている専用ビットを読み取る専用ビット読取手段と、この専用ビット読取手段にて読み取られた上記専用ビットの状態に基づき、上記通信信号をそのまま通過させて上記出力ドライバ回路に供給するスルー出力モードに設定するか、または、上記通信信号に対して予め規定されたプロトコルによるプロトコル変換を行ってから上記通信信号を上記出力ドライバ回路に供給するプロトコル出力モードに設定するかを切り替える出力切替手段とを備える半導体集積回路（例えば、ＡＳＩＣ）を提供する。ここで、上記の専用ビット読取手段および出力切替手段は、一つのチャネルの拡張出力回路により構成され得る。

好ましくは、本発明の半導体集積回路において、上記出力切替手段によって上記スルー出力モードに設定された場合、上記マイクロコンピュータからの通信信号の任意のビットの値を変えずにそのまま通過させるようになっている。

さらに、好ましくは、本発明の半導体集積回路において、上記出力切替手段によって上記プロトコル出力モードに設定された場合、上記プロトコルに含まれる複数種の信号パターンの中から、上記専用ビットの状態に応じて選択された信号パターンに従って、上記マイクロコンピュータからの通信信号の任意のビットの値を変換するようになっている。

さらに、好ましくは、本発明の半導体集積回路において、上記複数種の信号パターンは、上記電子被制御機器が正常状態になったことを示す正常信号、上記電子被制御機器が異常状態になったことを示す異常信号、上記電子被制御機器に状態の変化があったことを検知する第１の検知信号、上記電子被制御機器に対してフェイルセーフ処理が行われたことを検知する第２の検知信号、および上記電子被制御機器の直前の状態を保持することを示す前状態保持信号を少なくとも含む。

さらに、好ましくは、本発明の半導体集積回路において、上記正常信号、上記第１の検知信号または上記第２の検知信号から上記異常信号への切り替えは、上記正常信号、上記第１の検知信号または上記第２の検知信号における１フレームの期間の終了を待つことなく直ちに実行され、また一方で、上記正常信号から上記第１の検知信号または上記第２の検知信号への切り替えは、上記正常信号における１フレームの期間の終了を待つことなく直ちに実行される。

さらに、好ましくは、本発明の半導体集積回路において、上記第１の検知信号または上記第２の検知信号から上記正常信号への切り替えは、上記第１の検知信号または上記第２の検知信号における１フレームの期間の終了を待ってから実行され、また一方で、上記第２の検知信号から上記第１の検知信号への切り替えは、上記第２の検知信号における１フレームの期間の終了を待ってから実行される。

さらに、好ましくは、本発明の半導体集積回路において、上記専用ビットが少な上記マイクロコンピュータと上記半導体集積回路との間のシリアル通信線が断線したときに、上記スルー出力モードに強制的に切り替えられるようになっている。

さらに、好ましくは、本発明の半導体集積回路において、上記マイクロコンピュータと上記半導体集積回路との間のシリアル通信線が断線したときに、上記シリアル通信線の断線による異常が発生したことを上記半導体集積回路にて判別するための信号が、上記出力ドライバ回路から出力されるようになっている。

さらに、好ましくは、本発明の半導体集積回路において、上記出力ドライバ回路の電源がショートした場合に、電源ショート検出部により上記出力ドライバ回路の電源のショートを検出してから所定の時間が経過した後に、上記出力ドライバ回路がオフ状態に設定され、上記半導体集積回路を含むシステム全体のシステムリセットが行われるまで、上記出力ドライバ回路のオフ状態が継続されるようになっている。

さらに、本発明は、前述のような構成の半導体集積回路と、この半導体集積回路に接続されるマイクロコンピュータとを具備する電子制御装置（例えば、車両等に設けられたＥＣＵ）を提供する。

さらに、本発明は、マイクロコンピュータから送信される通信信号に予め含まれている専用ビットを読み取るステップと、読み取られた上記専用ビットの状態に基づき、上記通信信号をそのまま通過させて出力ドライバ回路に供給するスルー出力モードに設定するか、または、上記通信信号に対して予め規定されたプロトコルによるプロトコル変換を行ってから上記通信信号を上記出力ドライバ回路に供給するプロトコル出力モードに設定するかを切り替えるステップと、上記スルー出力モードまたは上記プロトコル出力モードに設定された状態で所定の電圧信号を出力し、上記出力ドライバ回路を駆動することにより電子被制御機器を制御するステップとを有する電子被制御機器の制御方法を提供する。

要約すれば、本発明では、ＡＳＩＣ等の半導体集積回路に内蔵された一つのチャネルの拡張出力回路内で、移動体内のマイクロコンピュータから送信される通信信号に予め含まれている専用ビットの状態に応じて、通信信号をそのまま通過させて出力するスルー出力モードに設定するか、または、通信信号に対して予め規定されたプロトコル変換を行ってから上記通信信号を出力するプロトコル出力モードに設定するかを切り替えるようになっている。

それゆえに、本発明によれば、車両等の衝突やＥＣＵの一部の故障が発生したことをマイクロコンピュータにて検知した場合に、このマイクロコンピュータからの通信信号にて設定されている専用ビットの状態に応じてプロトコル出力モードに自動的に切り替えられるようになっているので、マイクロコンピュータの負荷を増大させることなく、移動体内の電子被制御機器を迅速かつ的確に制御してフェイルセーフ処理を誤りなく実行することが可能になる。

さらに、本発明によれば、ＡＳＩＣ内の一つのチャネルの拡張出力回路でスルー出力モードとプロトコル出力モードとの間の切り替えが行われるように制御されるので、従来の２チャネルの拡張出力回路よりもＡＳＩＣの占有面積および製造コストを節減することが可能になる。

さらに、本発明によれば、ＡＳＩＣ内の一つのチャネルでスルー出力モードとプロトコプロトコル出力モードとの間の切り替えが行われるように制御されるので、スルー出力モードにて出力される通信信号、およびプロトコル出力モードにて出力される通信信号の両方を一度に監視することが可能になる。

以下、添付図面（図１〜図１０）を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態を説明する。

図１は、本発明の一実施例に係る統合ＡＳＩＣおよびＥＣＵの構成を示すブロック図である。ただし、ここでは、ＡＳＩＣ８に代表される半導体集積回路の構成と、このＡＳＩＣ８を具備するＥＣＵ８０の構成を簡略化して示す。なお、これ以降、前述した構成要素と同様のものについては、同一の参照番号を付して表すこととする。

図１に示すように、車両等の移動体内には、マイクロコンピュータ９および統合ＡＳＩＣ８を有するＥＣＵ８０が設けられている。このＥＣＵ８０は、車両等の衝突やＥＣＵ８０の一部に何らかの故障が発生したことが検知された場合に、マイクロコンピュータ９および統合ＡＳＩＣ８により移動体内の電子被制御機器（例えば、エアバッグまたは電子制御式エンジン：ここでは図示していない）を正しく制御してフェイルセーフ処理を実行する機能を有する。より具体的にいえば、ＥＣＵ８０は、マイクロコンピュータ９および統合ＡＳＩＣ８によりエアバッグの点火時期や、電子制御式エンジンの燃料噴射量等を適切に制御することによって、フェイルセーフ処理が誤りなく実行されるように構成される。

図１の実施例において、統合ＡＳＩＣ８では、マイクロコンピュータ９から送信されるシリアル通信形式の通信信号を認識してマイクロコンピュータ９との間で双方向の通信を行うシリアル通信部６と、このシリアル通信部６からの通信信号Ｓｃｏｍに予め含まれている専用ビットに応じて、通信信号Ｓｃｏｍをそのまま通過させて出力するスルー出力モードに設定するか、または、通信信号Ｓｃｏｍに対して予め規定されたプロトコルによるプロトコル変換を行ってから通信信号Ｓｃｏｍを出力するプロトコル出力モードに設定するかの切り替えを行う機能を有する拡張出力回路１０とが形成されている。ここでは、従来の拡張出力回路の場合と異なり、一つのチャネルの拡張出力回路１０のみがＡＳＩＣ８内に形成されている点に注意すべきである。

さらに、統合ＡＳＩＣ８では、拡張出力回路１０から出力される通信信号Ｓｃｏｍ（ここでは、拡張出力回路１０の内部からの出力信号ＤＲＭＯＳＤ）により駆動されて適切なレベルの電圧信号ＤＲＶＯを電子被制御機器に供給する出力ドライバ回路７が形成されている。この出力ドライバ回路７は、出力信号ＤＲＭＯＳＤに応じてオン／オフ動作を行って“Ｈ（High）”レベルまたは“Ｌ（Low ）”レベルの電圧信号ＤＲＶＯを電子被制御機器に供給するＭＯＳトランジスタ素子２７と、このＭＯＳトランジスタ素子２７に侵入するノイズを抑制するためのノイズ抑制用抵抗１７とを具備している。

ここで、マイクロコンピュータ９とシリアル通信部６との間で双方向の通信を行う際に、通信の基本となるクロック信号ＣＯＭＣＬＫ、チップイネーブル信号ＣＥ、およびスルー出力モード／プロトコル出力モードを切り替えるための専用ビット（例えば、コマンドビット）を含むシリアル通信信号ＣＯＭＩＮが、マイクロコンピュータ９からシリアル通信部６へ転送されると共に、ＥＣＵ８０内の異常をマイクロコンピュータ９に通知するためのシリアル通信信号ＣＯＭＯＵＴが、シリアル通信部６からマイクロコンピュータ９へ転送される。

より詳しく説明すると、図１の実施例に係る拡張出力回路１０は、シリアル通信形式の通信信号に予め含まれている専用ビットを読み取る専用ビット読取部１と、この専用ビット読取部１にて読み取られた専用ビットの状態に基づき、通信信号Ｓｃｏｍをそのまま通過させて出力するスルー出力モードに設定するか、または、通信信号Ｓｃｏｍに対してプロトコル変換部３で規定されたプロトコルによるプロトコル変換を行ってから通信信号Ｓｃｏｍを出力するプロトコル出力モードに設定するかを切り替えて選択するための出力切替制御部２と、この出力切替制御部２による切替選択動作に従ってスルー出力モードまたはプロトコル出力モードのいずれか一方のモードに設定された状態で出力信号ＤＲＭＯＳＤを出力ドライバ回路７に供給するための出力切替スイッチ部２０とを備えている。上記の専用ビット読取部１は、本発明の専用ビット読取手段に対応しており、上記の出力切替制御部２および出力切替スイッチ部２０は、本発明の出力切替手段に対応している。

さらに、上記の拡張出力回路１０は、通信信号Ｓｃｏｍに関連した各種のデータの演算処理を行ったり外部から入力される任意の信号の処理を行ったりするインタフェース４を備えている。また一方で、インタフェース４は、制御信号Ｓｓｃによりシリアル通信部６との通信を行うと共に、制御信号Ｓｍｃによりマイクロコンピュータ９との通信を行う機能を有している。

さらに、上記の拡張出力回路１０は、出力ドライバ回路７のＭＯＳトランジスタ素子２７をオン状態またはオフ状態にする時間を設定するためのタイマ５を備えている。

ここで、ＥＣＵ８０の制御下で移動体内の電子被制御機器が正常に動作していること（すなわち、車両等が正常に走行していること）がマイクロコンピュータ９により検知された場合は、その旨を示す専用ビットを含むシリアル通信形式の通信信号が拡張出力回路１０に入力される。このときに、拡張出力回路１０は、専用ビット読取部１により読み取られた専用ビットの状態に基づき、出力切替制御部２および出力切替スイッチ部２０によりスルー出力モードに切り替えることによって、上記通信信号の任意のビットの値（例えば、特定ビットの値）を変えずにそのまま通過させて得られる出力信号ＤＲＶＯＳＤを出力ドライバ回路７に供給するように動作する。

また一方で、車両等の衝突やＥＣＵの一部に何らかの故障が発生したことがマイクロコンピュータ９により検知された場合は、その旨を示す専用ビットを含むシリアル通信形式の通信信号が拡張出力回路１０に入力される。このときに、拡張出力回路１０は、専用ビット読取部１により読み取られた専用ビットの状態に基づき、出力切替制御部２および出力切替スイッチ部２０によりプロトコル出力モードに切り替えることによって、プロトコル変換部３で規定されたプロトコルに含まれる複数種の信号パターンの中から、当該専用ビットの状態に応じて選択された信号パターンに従って、上記通信信号の任意のビットの値を変換して得られる出力信号ＤＲＶＯＳＤを出力ドライバ回路７に供給するように動作する。

好ましくは、上記のような複数種の信号パターンとして、マイクロコンピュータ９による検知結果として移動体内の電子被制御機器が正常状態になっていることを示す正常信号、マイクロコンピュータ９による検知結果として電子被制御機器が異常状態になっていることを示す異常信号、車両等の衝突により電子被制御機器に状態の変化があったこと（例えば、異常が発生していること）を検知するための第１の検知信号、電子被制御機器に対してフェイルセーフ処理が行われたことを検知するための第２の検知信号、および電子被制御機器の直前の状態をそのまま保持することを示す前状態保持信号が挙げられる。ただし、上記のような複数種の信号パターン（ここでは、５つの信号パターン）の中に、専用ビット読取部により読み取られた専用ビットの状態に該当する信号パターンが存在しなかった場合、プロトコル出力モードに切り替えることなく現状のスルー出力モードのままで通信信号を出力することが望ましい。

さらに、好ましくは、上記のような専用ビット読取部１、出力切替制御部２および出力切替スイッチ部２０の機能を実行するためのロジックが、インタフェース４内に格納されている。したがって、前述の専用ビット読取部１、出力切替制御部２および出力切替スイッチ部２０は、インタフェース４により動作させることによって実現され得る。

さらに、図１に示すように、統合ＡＳＩＣ８では、拡張出力回路１０を含むコンピュータシステム（例えば、ＥＣＵ）全体のシステムリセットが行われてシステムクリアの状態になったことを検出するシステムリセット検出部１１が形成されている。このシステムリセット検出部１１は、システムリセット用の制御信号のレベル（“Ｈ”レベルまたは“Ｌ”レベル）を検出するための論理回路により構成されることが可能である。

ここで、コンピュータシステム全体のシステムクリアの状態が解除された後にマイクロコンピュータ８から入力される通信信号の初期値に関しては、スルー出力モードに設定することが望ましい。この理由として、システムクリアの状態が解除されてマイクロコンピュータ９が立ち上がった直後は、マイクロコンピュータ９がまだ正常に動作していないこともあり得るので、マイクロコンピュータ９が正常に動作するようになるまでの間はスルー出力モードに設定することによって、変な信号が出力ドライバ回路７に供給されないようにする必要があることが挙げられる。より具体的には、システムリセット検出部１１から出力される検出信号Ｓｒｄが出力切替制御部２に供給されてから一定の時間が経過するまでは、出力切替制御部２および出力切替スイッチ部２０によりスルー出力モードに切り替えられるようになっている。

さらに、図１に示すように、統合ＡＳＩＣ８では、出力ドライバ回路７の電源（電源電圧ＶＤＤ）とアース（グランドレベルの電圧ＤＲＶＧＮＤ）との間でショートが発生した場合に、出力ドライバ回路７を流れる電流の最大値を制限するための電流制限部７０が形成されている。好ましくは、この電流制限部７０は、出力ドライバ回路７を流れる電流が急激に増大してＭＯＳトランジスタ素子２７ひいては統合ＡＳＩＣ８が焼損するのを防止するために、当該電流の最大値を一定に保持する電流源により構成される。

さらに、図１に示すように、統合ＡＳＩＣ８では、出力ドライバ回路７を流れる電流が増大して最大値に達したことを検出する電源ショート検出部１２が形成されている。好ましくは、電源ショート検出部１２は、電流制限回路７０に直列に接続された第１の抵抗（図示していない）と当該第１の抵抗に並列に接続された第２の抵抗（図示していない）との組み合わせにより出力ドライバ回路７を流れる電流が増大したことを検出することによって、出力ドライバ回路７の電源とアースとの間でショートが発生したことを検知するようになっている。

さらに、図１に示すように、統合ＡＳＩＣ８では、出力ドライバ回路７内のＭＯＳトランジスタ素子２７のドレインの電圧（すなわち、ＭＯＳトランジスタ素子２７の出力端子の電圧）と、予め定められた基準電源７４の基準電圧Ｖｒｅｆとを比較するコンパレータ７２と、コンパレータ７２の反転入力端子（−）とＭＯＳトランジスタ素子２７のドレインとの間に接続される入力抵抗７６と、コンパレータ７２の反転入力端子（−）とアースとの間に接続される補助抵抗７５とが形成されている。

より具体的には、出力ドライバ回路内のＭＯＳトランジスタ素子２７がオン状態において出力ドライバ回路７の電源がショートした場合、出力ドライバ回路７を流れる電流が増大したことが電源ショート検出部１２により検出されると、この電源ショート検出部１２から出力される検出信号Ｓｓｄが出力切替制御部２に供給される。

このときに、コンパレータ７２の反転入力端子（−）の入力電圧が非反転入力端子（＋）の基準電圧Ｖｒｅｆよりも低くなって、コンパレータ７２の比較結果出力信号ＤＲＶＦＡＩＬが“Ｌ”レベルになる。この“Ｌ”レベルの比較結果出力信号ＤＲＶＦＡＩＬが、タイマ５を経由してインタフェース４に入力される。インタフェース４では、タイマ５にて設定された一定時間が経過した後に拡張出力回路１０の出力信号（出力ドライバ回路７の入力信号）ＤＲＭＯＳＤのレベルを“Ｌ”レベルに設定する。このようにして、出力ドライバ回路内のＭＯＳトランジスタ素子２７の出力端子の電圧が“Ｈ”レベルになり、ＭＯＳトランジスタ素子２７がオフ状態になって出力ドライバ回路７の電流が流れなくなる。その後、拡張出力回路１０を含むコンピュータシステム全体のシステムリセットが行われるまで、出力ドライバ回路内のＭＯＳトランジスタ素子２７のオフ状態が継続されるようになっている。換言すれば、コンピュータシステム自体がリセットされて出力ドライバ回路７の電源がショートした状態がなくなるまで、出力ドライバ回路７が復帰しないように構成されている。

また一方で、マイクロコンピュータ９と拡張出力回路１０との間のシリアル通信線が断線した場合、シリアル通信部６からの通信信号Ｓｃｏｍが“Ｈ”レベル（または“Ｌ”レベル）のままになっていることを出力切替制御部２に通知することによって、スルー出力モードに強制的に切り替えられるようになっている。この理由として、プロトコル出力モードに設定した状態になっていると、変な信号が出力ドライバ回路７に供給されない可能性があることが挙げられる。

さらに、マイクロコンピュータ９と拡張出力回路１０との間のシリアル通信線が断線して当該シリアル通信線が機能しなくなっている場合、出力ドライバ回路内のＭＯＳトランジスタ２７の出力端子の電圧レベルは不定になっている。予め定められた時間（タイマ５により設定された時間）内でＭＯＳトランジスタ２７の出力端子の電圧レベルが不定のままになっている場合、上記シリアル通信線の断線による異常が発生したことを拡張出力回路１０にて判別するための信号が出力ドライバ回路内のＭＯＳトランジスタ２７から出力され、コンパレータ７２により検出される。

コンパレータ７２により検出された信号は、タイマ５を経由して拡張出力回路１０内のインタフェース４に入力される。インタフェース４では、タイマ５にて設定された一定時間が経過した後に、マイクロコンピュータ９と拡張出力回路１０との間のシリアル通信線が断線した旨をマイクロコンピュータ９にフィードバックすると共に、拡張出力回路１０の出力信号ＤＲＭＯＳＤのレベルを“Ｌ”レベルに固定する。このようにして、出力ドライバ回路内のＭＯＳトランジスタ素子２７の出力端子の電圧が“Ｈ”レベルに固定され、ＭＯＳトランジスタ素子２７がオフ状態に固定されて出力ドライバ回路７の電流が流れなくなる。その後、マイクロコンピュータ９と拡張出力回路１０との間でシリアル通信線が接続された状態になって拡張出力回路１０を含むコンピュータシステム全体のシステムリセットが行われるまで、出力ドライバ回路内のＭＯＳトランジスタ素子２７のオフ状態が継続されるようになっている。

前述のように、図１の実施例では、ＡＳＩＣ内の一つのチャネルの拡張出力回路にて、マイクロコンピュータからシリアル通信部を介して送信される通信信号に予め含まれている専用ビットの状態に応じて、スルー出力モードに設定するかまたはプロトコル出力モードに設定するかを容易に切り替えることができるようになっている。

それゆえに、図１の実施例によれば、車両等の衝突やＡＳＩＣ内のシリアル通信線の断線や電源のショート等が発生したことをマイクロコンピュータにて検知した場合に、このマイクロコンピュータからの通信信号にて設定されている専用ビットの状態に応じてプロトコル出力モードに自動的に切り替えられるようになっているので、マイクロコンピュータの負荷を増大させることなく、移動体内の電子被制御機器を迅速かつ的確に制御してフェイルセーフ処理を誤りなく実行することが可能になる。

さらに、図１の実施例によれば、ＡＳＩＣ内の一つのチャネルの拡張出力回路によってスルー出力モードとプロトコル出力モードとの間の切り替えが行われるように制御されるので、従来の２チャネルの拡張出力回路よりもＡＳＩＣの占有面積および製造コストを節減することが可能になる。

さらに、図１の実施例によれば、ＡＳＩＣ内の一つのチャネルでスルー出力モードとプロトコプロトコル出力モードとの間の切り替えが行われるように制御されるので、スルー出力モードにて出力される通信信号、およびプロトコル出力モードにて出力される通信信号の両方を一度に監視することが可能になる。

図２は、通信信号の中でスルー出力モード／プロトコル出力モードを切り替えるための専用ビットを示すビット構成図である。

図２に示すように、シリアル通信形式の通信信号に予め含まれているシリアルの専用ビットは、ＤＳ１およびＤＳ２の２ビットにより構成されている。より具体的には、スルー出力モード（例えば、コンピュータシステム全体のシステムリセットが解除された後の初期値）に切り替えられる場合には２つの“０”が連続して配置されるビット構成になっており、プロトコル出力モードに切り替えられる場合には２つの“１”が連続して配置されるビット構成になっている。代表的に、プロトコル出力モードでは、車両等の衝突を検知し、燃料の供給を停止して車両等の炎上を防止するためのフューエルカットのモードに設定されるか、または、車両等の衝突を検知し、高電圧電源リレーを遮断し乗員およびレスキュー隊員の感電を防止するためのＨＶカット（ハイブリッドカット）のモードに設定される。なお、上記以外のビット構成では、ＡＳＩＣや電子被制御機器等の直前の状態が保持されるモード（前状態保持モード）になっている。

上記のように、専用ビットを２ビット構成にすることによって、１ビット化けによる誤りが生じても、マイクロコンピュータの誤った判断によるスルー出力モードとプロトコル出力モードとの間の切り替えが起こらないようになっている。なお、専用ビットを３ビット構成にした場合、スルー出力モードとプロトコル出力モードとの間の切り替えに関する信頼性はさらに向上する。

図３は、通信信号の中でスルー出力モードの場合の専用ビットを示すビット構成図である。

図３に示すように、ＤＳ１およびＤＳ２の２ビットが連続して“０”になるようなビット構成によってスルー出力モードに切り替えられている場合のシリアルの専用ビットは、ＤＲ１の１ビットにより構成されている。スルー出力モードにおいては、ＤＲ１の専用ビットの値がそのまま出力される。より具体的には、ＤＲ１の専用ビットの値が“０”のときには、通信信号出力制御装置の内部からの出力信号ＤＲＭＯＳＤが“Ｈ”レベルに設定され、出力ドライバ回路の出力信号（電圧信号ＤＲＶＯ）が“Ｌ”レベルに設定される。また一方で、ＤＲ１の専用ビットの値が“１”のときには、通信信号出力制御装置の内部からの出力信号ＤＲＭＯＳＤが“Ｌ”レベルに設定され、出力ドライバ回路の出力信号が“Ｈ”レベルに設定される。なお、コンピュータシステム全体のシステムリセットが解除された後の初期値として、出力ドライバ回路の出力信号が“Ｈ”レベルに設定されるようになっている。

図４は、通信信号の中でプロコトル出力モードの場合の専用ビットを示すビット構成図である。

図４に示すように、ＤＳ１およびＤＳ２の２ビットが連続して“１”になるようなビット構成によってプロトコル出力モードに切り替えられている場合のシリアルの専用ビットは、ＤＲ１、ＦＣ１およびＦＣ２の３ビットにより構成されている。プロトコル出力モードにおいては、マイクロコンピュータから入力される上記３ビットの専用ビットの状態に応じて、予め規定されたプロトコルに含まれる複数種の信号パターンを切り替えて選択するようになっている。

ここでは、上記プロトコルに含まれる５つの信号パターンの中から、上記３ビットの専用ビットの状態に応じて選択された信号パターンに従って、マイクロコンピュータからの通信信号の特定ビットの値を変換するようになっている。このようにして、それぞれ対応する信号パターンに従ってプロトコル変換が行われた出力ドライバ回路の出力信号（電圧信号ＤＲＶＯ）は、移動体内の電子機器に供給される。

より具体的には、図４のテーブルに示すように、シリアル専用ビットのＤＲ１、ＦＣ１およびＦＣ２が全て“０”の場合には、マイクロコンピュータによる検知結果として移動体内の電子被制御機器が正常状態になっていることを示す正常信号（例えば、プロトコル出力モードに切り替えられた後の初期値）が出力され、シリアル専用ビットのＤＲ１、ＦＣ１およびＦＣ２が “１”、 “０”および“１”の場合には、マイクロコンピュータによる検知結果として電子被制御機器が異常状態になっていることを示す異常信号が出力される。また一方で、シリアル専用ビットのＤＲ１、ＦＣ１およびＦＣ２が “０”、 “１”および“１”の場合には、車両等の衝突により電子被制御機器に状態の変化があったことを検知するための第１の検知信号が出力され、シリアル専用ビットのＤＲ１、ＦＣ１およびＦＣ２が “１”、 “１”および“０”の場合には、電子被制御機器に対してフェイルセーフ処理が行われたことを検知するための第２の検知信号が出力される。なお、上記以外のビット構成では、ＡＳＩＣや電子被制御機器等の直前の状態が保持された状態（前状態保持の状態）で信号が出力される。

つぎに、図５〜図９に基づき、プロトコル出力モードに設定されている場合に、予め規定されたプロトコルに含まれる複数の信号パターン（ここでは、５つの信号パターン）の中で、一つの信号パターンによる出力から他の信号パターンによる出力へ切り替えられる様子を説明する。

図５は、正常信号出力から異常信号出力への切り替えの様子を示す信号波形図である。図５の時間ｔ（任意単位）に対する信号波形図に示すように、正常信号の信号パターンにおいては、１フレーム（Ｔｆｎ）内の“Ｈ”レベルの期間および“Ｌ”レベルの期間がほぼ同じであるような複数のフレームの信号パターンが、無限に繰り返される。その後の異常信号の信号パターンにおいては、“Ｈ”レベルのままになっている。

さらに、図５の正常信号から異常信号への切り替えのタイミングから明らかなように、正常信号の信号パターンから異常信号の信号パターンへの切り替えは、正常信号における１フレーム（Ｔｆｎ）の期間の終了を待つことなく直ちに実行される。この理由として、車両等の衝突によって移動体内の電子被制御機器が異常状態（すなわち、移動体内のユーザが危険な状態）になったときには、この異常状態を早急に統合ＡＳＩＣ等に通知する必要があることが考えられる。

図６は、第１の検知信号出力または第２の検知信号出力から異常信号出力への切り替えの様子を示す信号波形図である。ただし、ここでは、第１の検知信号出力から異常信号出力への切り替えの様子を示すこととする。

図６の時間ｔに対する信号波形図に示すように、第１の検知信号においては、１フレーム（Ｔｆｄ１）内にパルス幅の異なる２つの“Ｈ”レベルのパルス（正のパルス）が含まれている。なお、第２の検知信号においても、１フレーム（Ｔｆｄ２）内にパルス幅の異なる２つの“Ｈ”レベルのパルスが含まれている。ただし、第１の検知信号と第２の検知信号は、図９にて後述するように、一方の“Ｈ”レベルのパルスのパルス幅が互いに異なっている。第１の検知信号および第２の検知信号のいずれにおいても、１フレームについて上記のような信号波形を有する複数のフレームの信号パターンが、無限に繰り返される。その後の異常信号の信号パターンにおいては、“Ｈ”レベルのままになっている。

さらに、図６の第１の検知信号（または第２の検知信号）から異常信号への切り替えのタイミングから明らかなように、第１の検知信号（または第２の検知信号）の信号パターンから異常信号の信号パターンへの切り替えは、第１の検知信号（または第２の検知信号）における１フレーム（Ｔｆｄ１（またはＴｄｆ２））の期間の終了を待つことなく直ちに実行される。この場合も、前述の図５の場合とほぼ同様の理由により、車両等の衝突によって移動体内の電子被制御機器に状態の変化が生じて異常状態になったときには、この異常状態を早急に統合ＡＳＩＣ等に通知しなければならない。

図７は、正常信号出力から第１の検知信号出力または第２の検知信号出力への切り替えの様子を示す信号波形図である。ただし、ここでは、正常信号出力から第１の検知信号出力への切り替えの様子を代表して示す。

図７の時間ｔに対する信号波形図、および正常信号から第１の検知信号（または第２の検知信号）への切り替えのタイミングに示すように、正常信号から第１の検知信号（または第２の検知信号）への切り替えは、正常信号における１フレーム（Ｔｆｎ）の期間の終了を待ってから実行される。この理由として、移動体内の電子被制御機器が正常状態に変化したときには、車両等の衝突により電子被制御機器に状態の変化が生じたこと（例えば、異常が発生したこと）に関する検知が完了しているか否かを早急に確認したり電子被制御機器に対してフェイルセーフ処理が完了しているか否かの検知を早急に行ったりして、車両に対する安全性を確実に保証しなければならないことが考えられる。

図８は、第１の検知信号出力または第２の検知信号出力から正常信号出力への切り替えの様子を示す信号波形図である。ただし、ここでは、第１の検知信号出力から正常信号出力への切り替えの様子を代表して示す。

図８の時間ｔに対する信号波形図、および第１の検知信号（または第２の検知信号）から正常信号への切り替えのタイミングに示すように、第１の検知信号（または第２の検知信号）から正常信号への切り替えは、上記第１の検知信号または上記第２の検知信号における１フレーム（Ｔｆｄ１（またはＴｄｆ２））の期間の終了を待ってから実行される。この理由として、第１の検知信号（または第２の検知信号）が電子被制御機器にきちんと送出されたことをマイクロコンピュータおよび通信信号出力制御装置にて判断した上で、正常信号への切り替えを行う必要があることが考えられる。

図９は、第２の検知信号出力から第１の検知信号出力への切り替えの様子を示す信号波形図である。

図９の時間ｔに対する信号波形図に示すように、第２の検知信号においては、１フレーム（Ｔｆｄ２）内にパルス幅の異なる２つの“Ｈ”レベルのパルス（正のパルス）が含まれている。さらに、第１番目の“Ｈ”レベルのパルスと第２番目の“Ｈ”レベルのパルスとの間の間隔（“Ｌ”レベルの期間）Ｐｃが定義されると共に、第２番目の“Ｈ”レベルのパルスのパルス幅Ｐｄが定義される。また一方で、第１の検知信号においては、１フレーム（Ｔｆｄ１）内にパルス幅の異なる２つの“Ｈ”レベルのパルスが含まれている。さらに、第１番目の“Ｈ”レベルのパルスと第２番目の“Ｈ”レベルのパルスとの間の間隔（“Ｌ”レベルの期間）Ｐａが定義されると共に、第２番目の“Ｈ”レベルのパルスのパルス幅Ｐｂが定義される。第２の検知信号における間隔Ｐｃおよびパルス幅Ｐｄの値は、第１の検知信号における間隔Ｐａおよびパルス幅Ｐｂの値と異なっている。これによって、移動体内の電子被制御機器は、第１の検知信号と第２の検知信号とを互いに識別することが可能になる。なお、ここでは、第２の検知信号における第１番目の“Ｈ”レベルのパルスのパルス幅は、第１の検知信号における第１番目の“Ｈ”レベルのパルスのパルス幅と同じになっている。

さらに、図９の第２の検知信号から第１の検知信号への切り替えのタイミングから明らかなように、第２の検知信号から第１の検知信号への切り替えは、第２の検知信号における１フレーム（Ｔｆｄ２）の期間の終了を待ってから実行される。この理由として、車両等の衝突により電子被制御機器に状態の変化が生じたこと（例えば、異常が発生したこと）に関する検知が完了しているか否かを早急に確認したり電子被制御機器に対してフェイルセーフ処理が完了しているか否かの検知を早急に行ったりして、電子被制御機器に対するフェイルセーフ処理に関連した第２の検知信号による通信がきちんと成立するようになってから、車両等の衝突により電子被制御機器に異常が発生していることの検知に関連した第１の検知信号への切り替えを行う必要があることが考えられる。

図１０は、本発明に係る電子被制御機器の制御フローを説明するためのフローチャートである。ここでは、本発明に係る電子被制御機器の制御方法に従って統合ＡＳＩＣ内のインタフェース（図１参照）等を動作させることで、移動体内のマイクロコンピュータから入力される通信信号に関してスルー出力モードに設定するか、またはプロトコル出力モードに設定するかを切り替えて出力ドライバ回路を駆動するための制御フローを説明する。

図１０のステップＳ１に示すように、まず、シリアル通信形式の通信信号が、移動体内のマイクロコンピュータから統合ＡＳＩＣに入力される。

つぎに、ステップＳ２に示すように、シリアル通信形式の通信信号に予め含まれている専用ビット（例えば、２ビット構成のコマンドビット）が読み取られる。

さらに、ステップＳ３に示すように、統合ＡＳＩＣ内のインタフェース等が、前述のステップＳ２で読み取られた専用ビットの状態に基づき、シリアル通信形式の通信信号をそのまま通過させて出力するスルー出力モードに設定するか、または、シリアル通信形式の通信信号に対して予め規定されたプロトコルによるプロトコル変換を行ってから上記通信信号を出力するプロトコル出力モードに設定するかを切り替えて選択するように動作する。

さらに、ステップＳ４に示すように、現在スルー出力モードに設定されているかまたはプロトコル出力モードに設定されているか否かが判別される。

ここで、前述のステップＳ４にてスルー出力モードに設定されている場合、ステップＳ５に示すように、シリアル通信形式の通信信号をそのまま通過させることによって、特定ビットの値が変化しない通信信号が出力される。

また一方で、前述のステップＳ４にてプロトコル出力モードに設定されている場合、ステップＳ６に示すように、予め規定されたプロトコルに含まれる幾つかの信号パターンの中から選択された信号パターンに従って通信信号の特定ビットの値を変換することによって、プロトコル変換後の通信信号が出力される。

最終的に、ステップＳ７に示すように、スルー出力モードまたはプロトコル出力モードに設定された状態で出力される通信信号により出力ドライバ回路を駆動することによって、移動体内の電子被制御機器を制御するための所定のレベルの電圧信号が出力される。

本発明の半導体集積回路、電子制御装置、および電子被制御機器の制御方法は、エアバッグや電子制御式エンジン等の電子被制御機器を制御するために車両等の移動体内に設けられたＥＣＵに適用することが可能である。特に、本発明の半導体集積回路、電子制御装置、および電子被制御機器の制御方法は、車両等の衝突やＥＣＵの一部に何らかの故障が発生した場合に、衝突や故障等による被害を最小限に抑えるために移動体内の電子被制御機器を的確に制御してフェイルセーフ処理を実行するためのコンピュータシステムに使用され得る。

本発明の一実施例に係る統合ＡＳＩＣおよびＥＣＵの構成を示すブロック図である。 通信信号の中でスルー出力モード／プロトコル出力モードを切り替えるための専用ビットを示すビット構成図である。 通信信号の中でスルー出力モードの場合の専用ビットを示すビット構成図である。 通信信号の中でプロトコル出力モードの場合の専用ビットを示すビット構成図である。 正常信号出力から異常信号出力への切り替えの様子を示す信号波形図である。 第１の検知信号出力または第２の検知信号出力から異常信号出力への切り替えの様子を示す信号波形図である。 正常信号出力から第１の検知信号出力または第２の検知信号出力への切り替えの様子を示す信号波形図である。 第１の検知信号出力または第２の検知信号出力から正常信号出力への切り替えの様子を示す信号波形図である。 第２の検知信号出力から第１の検知信号出力への切り替えの様子を示す信号波形図である。 本発明に係る電子被制御機器の制御フローを説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ 専用ビット読取部
２ 出力切替制御部
３ プロトコル変換部
４ インタフェース
５ タイマ
６ シリアル通信部
７ 出力ドライバ回路
８ 統合ＡＳＩＣ
９ マイクロコンピュータ
１０ 拡張出力回路
１１ システムリセット検出部
１２ 電源ショート検出部
１７ ノイズ抑制用抵抗
２０ 出力切替スイッチ部
２７ ＭＯＳトランジスタ素子
７０ 電流制限部
７２ コンパレータ
８０ ＥＣＵ

Claims (11)

1. マイクロコンピュータから送信される通信信号を入力し、所定の電圧信号を出力して出力ドライバ回路を駆動することにより電子被制御機器を制御するように構成される半導体集積回路において、
   前記通信信号に予め含まれている専用ビットを読み取る専用ビット読取手段と、
   該専用ビット読取手段にて読み取られた前記専用ビットの状態に基づき、前記通信信号をそのまま通過させて前記出力ドライバ回路に供給するスルー出力モードに設定するか、または、前記通信信号に対して予め規定されたプロトコルによるプロトコル変換を行ってから前記通信信号を前記出力ドライバ回路に供給するプロトコル出力モードに設定するかを切り替える出力切替手段とを備えることを特徴とする半導体集積回路。
2. 前記出力切替手段によって前記スルー出力モードに設定された場合、前記マイクロコンピュータからの通信信号の任意のビットの値を変えずにそのまま通過させることを特徴とする請求項１記載の半導体集積回路。
3. 前記出力切替手段によって前記プロトコル出力モードに設定された場合、前記プロトコルに含まれる複数種の信号パターンの中から、前記専用ビットの状態に応じて選択された信号パターンに従って、前記マイクロコンピュータからの通信信号の任意のビットの値を変換することを特徴とする請求項１記載の半導体集積回路。
4. 前記複数種の信号パターンは、前記電子被制御機器が正常状態になったことを示す正常信号、前記電子被制御機器が異常状態になったことを示す異常信号、前記電子被制御機器に状態の変化があったことを検知する第１の検知信号、前記電子被制御機器に対してフェイルセーフ処理が行われたことを検知する第２の検知信号、および前記電子被制御機器の直前の状態を保持することを示す前状態保持信号を少なくとも含むことを特徴とする請求項３記載の半導体集積回路。
5. 前記正常信号、前記第１の検知信号または前記第２の検知信号から前記異常信号への切り替えは、前記正常信号、前記第１の検知信号または前記第２の検知信号における１フレームの期間の終了を待つことなく直ちに実行され、また一方で、前記正常信号から前記第１の検知信号または前記第２の検知信号への切り替えは、前記正常信号における１フレームの期間の終了を待つことなく直ちに実行されることを特徴とする請求項４記載の半導体集積回路。
6. 前記第１の検知信号または前記第２の検知信号から前記正常信号への切り替えは、前記第１の検知信号または前記第２の検知信号における１フレームの期間の終了を待ってから実行され、また一方で、前記第２の検知信号から前記第１の検知信号への切り替えは、前記第２の検知信号における１フレームの期間の終了を待ってから実行されることを特徴とする請求項４記載の半導体集積回路。
7. 前記マイクロコンピュータと前記半導体集積回路との間のシリアル通信線が断線したときに、前記スルー出力モードに強制的に切り替えられることを特徴とする請求項１記載の半導体集積回路。
8. 前記マイクロコンピュータと前記半導体集積回路との間のシリアル通信線が断線したときに、前記シリアル通信線の断線による異常が発生したことを前記半導体集積回路にて判別するための信号が、前記出力ドライバ回路から出力されることを特徴とする請求項１１記載の半導体集積回路。
9. 前記出力ドライバ回路の電源がショートした場合に、電源ショート検出部により前記出力ドライバ回路の電源のショートを検出してから所定の時間が経過した後に、前記出力ドライバ回路がオフ状態に設定され、前記半導体集積回路を含むシステム全体のシステムリセットが行われるまで、前記出力ドライバ回路のオフ状態が継続されることを特徴とする請求項１記載の半導体集積回路。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の半導体集積回路と、前記半導体集積回路に接続されるマイクロコンピュータとを具備することを特徴とする電子制御装置。
11. マイクロコンピュータから送信される通信信号に予め含まれている専用ビットを読み取るステップと、
    読み取られた前記専用ビットの状態に基づき、前記通信信号をそのまま通過させて出力ドライバ回路に供給するスルー出力モードに設定するか、または、前記通信信号に対して予め規定されたプロトコルによるプロトコル変換を行ってから前記通信信号を前記出力ドライバ回路に供給するプロトコル出力モードに設定するかを切り替えるステップと、
    前記スルー出力モードまたは前記プロトコル出力モードに設定された状態で所定の電圧信号を出力し、前記出力ドライバ回路を駆動することにより電子被制御機器を制御するステップとを有することを特徴とする、電子被制御機器の制御方法。

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