JP2011060226A - Parity check circuit and computer system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パリティチェック回路およびコンピュータシステムに関する。 The present invention relates to a parity check circuit and a computer system.
近年、機能安全規格IEC61508に代表されるように、製造業向けの機械、交通輸送機関、化学プラント、医療機器など人命がかかわったり人が負傷したりする可能性のあるシステムを制御する電子機器には、システムの安全性を確保する仕組みを「機能」として実装することが求められるようになってきている。 In recent years, as represented by the functional safety standard IEC61508, electronic devices that control systems that may cause human lives or injuries, such as machinery for manufacturing industries, transportation and transportation facilities, chemical plants, and medical equipment. Therefore, it is becoming necessary to implement a mechanism for ensuring the safety of the system as a “function”.
例えば、自動車には、電子制御装置(electronic control unit、ECU)と呼ばれる自動車を制御する電子機器としてのコンピュータが多数搭載されている。ECUは、基本性能、環境性能、快適性能、安全性能などを実現するために必要不可欠な部品となっている。ECUは、マイクロプロセッサと周辺装置(入出力機器など)、通信モジュールによって構成されている。ECUは各種センサからの入力値に基づいて動作に必要な判断(演算)を実行し、各種アクチュエータに指示を出すことにより、自動車の各部の動作を制御する。例えば、車両の姿勢や制動を制御するためのブレーキECUは、運転者からのブレーキペダルに設置されたセンサからの入力値などに基づいてブレーキを動作させるためのアクチュエータに送信する出力値を演算する。 For example, automobiles are equipped with a large number of computers as electronic devices that control automobiles called electronic control units (ECUs). The ECU is an indispensable component for realizing basic performance, environmental performance, comfort performance, safety performance, and the like. The ECU includes a microprocessor, peripheral devices (input / output devices, etc.), and a communication module. The ECU executes judgments (calculations) necessary for operation based on input values from various sensors, and controls the operation of each part of the automobile by giving instructions to various actuators. For example, a brake ECU for controlling the posture and braking of a vehicle calculates an output value to be transmitted to an actuator for operating a brake based on an input value from a sensor installed on a brake pedal from a driver. .
このようなECU群に関する機能安全のための仕組みの一つとして、ECUにEUC自身の故障を検出する故障診断機能を持たせ、故障診断機能により故障の発生を認識したとき、ECU群に、該故障によって走行中の自動車が危険な状態に移行するのを防ぐ制御(安全制御)に移行させる機能が挙げられる。以降、この機能を危険回避機能と呼び、危険回避機能を担う回路を危険回避機能回路と呼ぶこととする。この危険回避機能の動作は故障診断機能を有するECUに故障があってはじめて確認できる。したがって、危険回避機能回路に対し、SCANテストなどを用いて該回路自体の良/不良をテストする製品出荷テストとは別に、危険回避機能が正常に動作するか否かをテストする必要が出てくる。以降、このテストを危険回避機能回路の動作テストということとする。危険回避機能回路の動作テストは、信頼性を向上させるために、例えばイグニッションオン時に自己診断として毎回行われることが望ましい。 As one of the mechanisms for functional safety related to such an ECU group, when the ECU has a failure diagnosis function for detecting a failure of the EUC itself and the occurrence of the failure is recognized by the failure diagnosis function, A function of shifting to a control (safety control) that prevents a running vehicle from shifting to a dangerous state due to a failure is mentioned. Hereinafter, this function is referred to as a risk avoidance function, and a circuit that bears the risk avoidance function is referred to as a risk avoidance function circuit. The operation of this danger avoidance function can be confirmed only when there is a failure in the ECU having the failure diagnosis function. Therefore, it is necessary to test whether or not the danger avoidance function operates normally separately from the product shipment test for testing the danger avoidance function circuit using the SCAN test or the like. come. Hereinafter, this test is referred to as an operation test of the danger avoidance function circuit. The operation test of the danger avoidance function circuit is desirably performed every time as a self-diagnosis, for example, when the ignition is turned on, in order to improve reliability.
ところで、ECU群には、様々な箇所でレジスタが使用される。レジスタの故障モードの一つは、構成するハードウェアの永久的故障である。この故障によれば、レジスタにデータを書き込めないなどの障害が発生する。他方は、ソフトエラーと呼ばれる故障で、永久的故障に至る前の一時的な故障や、放射線や電源ノイズによるレジスタ内容の一時的変化が含まれる。これらの故障を発見するための故障診断機能の一つとして、レジスタへのデータの入出力前後でデータのパリティを算出し、双方のパリティを比較するパリティチェックがある(例えば特許文献1参照)。 By the way, registers are used in various places in the ECU group. One of the failure modes of the register is a permanent failure of the constituent hardware. This failure causes a failure such that data cannot be written to the register. The other is a failure called a soft error, which includes a temporary failure before reaching a permanent failure, or a temporary change in register contents due to radiation or power supply noise. As one of failure diagnosis functions for finding these failures, there is a parity check that calculates the parity of data before and after data input / output to / from a register and compares both parities (see, for example, Patent Document 1).
パリティチェックを行う回路(パリティチェック回路)は、データの入出力前後でパリティが異なるパリティエラーを検出したとき、パリティエラー信号を発生する。危険回避機能回路は、このパリティチェック回路からのパリティエラー信号を、故障を認識するための入力の一つとする。危険回避機能回路の動作テストには、パリティエラー信号の転送パスの健全性のテストを含めることが望ましい。そのためには、パリティチェック回路にパリティエラー信号を強制的に発生させる仕組みが必要となる。 A circuit for performing a parity check (parity check circuit) generates a parity error signal when a parity error having different parity before and after data input / output is detected. The danger avoidance function circuit uses the parity error signal from the parity check circuit as one of the inputs for recognizing the failure. It is desirable that the operation test of the danger avoidance function circuit includes a test of the soundness of the transfer path of the parity error signal. For this purpose, a mechanism for forcibly generating a parity error signal in the parity check circuit is required.
本発明は、パリティエラー信号を強制的に発生させることができるパリティチェック回路およびコンピュータシステムを提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a parity check circuit and a computer system that can forcibly generate a parity error signal.
本願発明の一態様によれば、レジスタに入力されるデータのパリティビットを算出する第1パリティ算出回路と、前記レジスタから出力されるデータのパリティビットを算出する第2パリティ算出回路と、前記第1パリティ算出回路が算出したパリティビットと前記第2パリティ算出回路が算出したパリティビットとを比較し、双方のパリティビットが互いに異なる場合、パリティエラー信号を出力する比較回路と、を備えるパリティチェック回路において、自パリティチェック回路の外部から入力される指令に基づいて前記第1パリティ算出回路が算出したパリティビットを反転する反転回路をさらに備える、ことを特徴とするパリティチェック回路が提供される。 According to an aspect of the present invention, a first parity calculation circuit that calculates a parity bit of data input to a register, a second parity calculation circuit that calculates a parity bit of data output from the register, and the first A parity check circuit comprising: a comparison circuit that compares a parity bit calculated by one parity calculation circuit and a parity bit calculated by the second parity calculation circuit and outputs a parity error signal when both parity bits are different from each other The parity check circuit further comprises an inverting circuit for inverting the parity bit calculated by the first parity calculation circuit based on a command input from the outside of the parity check circuit.
また、本願発明の一態様によれば、CPUと、レジスタと、前記レジスタに入力されるデータのパリティビットを算出する第1パリティ算出回路と、前記レジスタから出力されるデータのパリティビットを算出する第2パリティ算出回路と、前記第1パリティ算出回路が算出したパリティビットと前記第2パリティ算出回路が算出したパリティビットとを比較し、双方のパリティビットが互いに異なる場合、パリティエラー信号を出力する比較回路と、を備えるパリティチェック回路と、を備えるコンピュータシステムにおいて、前記パリティチェック回路は、前記CPUから入力される指令に基づいて前記第1パリティ算出回路が算出したパリティビットを反転する反転回路をさらに備える、ことを特徴とするコンピュータシステムが提供される。 According to another aspect of the present invention, a CPU, a register, a first parity calculation circuit that calculates a parity bit of data input to the register, and a parity bit of data output from the register are calculated. The second parity calculation circuit compares the parity bit calculated by the first parity calculation circuit with the parity bit calculated by the second parity calculation circuit, and outputs a parity error signal when both parity bits are different from each other. A parity check circuit comprising: a comparison circuit; wherein the parity check circuit includes an inverting circuit that inverts the parity bit calculated by the first parity calculation circuit based on a command input from the CPU. Provided by a computer system characterized by further comprising It is.
本発明によれば、パリティエラー信号を強制的に発生させることができるパリティチェック回路を提供することができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to provide a parity check circuit capable of forcibly generating a parity error signal.
また、本発明によれば、パリティエラー信号を強制的に発生させることができるコンピュータシステムを提供することができるという効果を奏する。 In addition, according to the present invention, it is possible to provide a computer system capable of forcibly generating a parity error signal.
以下に添付図面を参照して、本発明の実施の形態にかかるパリティチェック回路を詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, a parity check circuit according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment.
(実施の形態)
以下、本発明の実施の形態のコンピュータシステムを自動車用の電子制御装置(ECU)に適用した場合について説明する。
(Embodiment)
Hereinafter, a case where the computer system according to the embodiment of the present invention is applied to an electronic control unit (ECU) for an automobile will be described.
図1は、ECU間の接続関係を説明する図である。図示するように、複数(ここでは6つ)のECU1〜6が通信ネットワークを介して互いに接続されている。ECU1〜5は、例えば、エンジン制御を行うエンジンECU、車両の姿勢や制動を制御するためのブレーキECU、ステアリング操作時のアシスト力を制御するステアリングECU、速度やエンジン回転数に応じて変速比を切り替えるためのトランスミッションECU、ショックアブソーバーやブッシュ等の減衰力やスプリングのばね定数等を制御するサスペンションECU、エアバッグモジュールにエアバッグ展開の指示を行うエアバッグECUなどである。ECU6は、前述した危険回避機能回路に相当する。すなわち、ECU6は、ECU1〜5が備えるレジスタの故障を認識したとき、ECU1〜5またはECU1〜5のうちのいくつかへ、該故障によって走行中の車両が危険な状態に移行するのを防ぐ制御(安全制御)に移行させる指示を送信する。安全制御とは、例えば、ブレーキECUがブレーキを作動させて車両を停止させたりする制御が挙げられる。
FIG. 1 is a diagram illustrating a connection relationship between ECUs. As illustrated, a plurality (six in this case) of
図2は、ECU1〜5の構成を説明する図である。ここではECU1〜ECU5の代表として、ECU1を挙げて説明する。図示するように、ECU1は、CPU(Central Processing Unit)11と、ROM(Read Only Memory)12と、複数(ここでは3つ)のIP(Intellectual Property Core)コア13a〜13cと、OR回路14とを備えている。CPU11、ROM(制御プログラム記憶部)12、IPコア13a〜13cは互いにバスで接続されている。なお、このバスのバス幅は、一例として、32ビットであるものとする。
FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the
IPコア13a〜13cとは、機能単位でまとめられた回路であって、例えばタイマ、PWM回路などである。IPコア13a〜13cは、夫々一つ以上のレジスタを備え、さらに夫々備えているレジスタのパリティチェックを行うパリティチェック回路を備えている。ここでは、IPコア13aはレジスタ131aおよびレジスタ131aのパリティチェックを行うパリティチェック回路132aを備え、IPコア13bはレジスタ131bおよびレジスタ131bのパリティチェックを行うパリティチェック回路132bを備え、IPコア13cはレジスタ131cおよびレジスタ131cのパリティチェックを行うパリティチェック回路132cを備えているとしている。レジスタ131a〜131cはバス幅よりも小さいビット幅のデータを格納できる。ここでは、一例として、レジスタ131a〜131cは24ビットレジスタであるとする。
The
パリティチェック回路132a〜132cのパリティチェック結果を出力するための出力端は、OR回路14の入力端に夫々接続されている。OR回路14の出力端はECU6に接続されている。パリティチェック回路132a〜132cは、パリティエラーを検出すると、OR回路14への出力端をHigh(「1」)に遷移させる(すなわち、パリティエラー信号を発生させる)。発生されたパリティエラー信号は、OR回路14を介してECU6に伝達される。なお、OR回路14からECU6へのパリティエラー信号は、専用の信号線を用いて伝達されるようにしてもよいし、ECU1〜6を夫々接続する通信ネットワークを介して伝達されるようにしてもよい。
The output terminals for outputting the parity check results of the
ROM12は、制御プログラム121を記憶している。CPU11は、制御プログラム121を実行することによってECU1全体の制御を実行する。
The
ここで、ECU6は、起動直後、すなわちイグニッションオン時において、自身にパリティエラー信号が正常に伝達されるか否か、および伝達されてきたパリティエラー信号に基づいて自身が正常に安全制御に移行するための指令を発行することができるか否か、などの項目について自己診断を実行する。ECU1は、IPコア13a〜13cに、ECU6の自己診断に使用されるパリティエラー信号を強制的に発生させる機構を備えている。CPU1は、この機構の一部として、起動直後において、制御プログラム121による制御に基づいて、レジスタ131a〜131cに格納するテストデータとパリティチェック回路132a〜132cに強制的にパリティエラー信号を発生させるための指令であるパリティエラー信号発生指令を送信する。
Here, the
次に、パリティエラー信号を強制的に発生させるためのパリティチェック回路132aの詳細な構成について説明する。図3は、パリティチェック回路132aの構成を説明する図である。
Next, a detailed configuration of the
本実施の形態においては、32ビットのバス幅のうち、24ビットがレジスタ131aへ入力するデータの転送に使用される。パリティエラー信号発生指令は、32ビットのバス幅のうちの前記24ビットのデータに含まれない部分を使用してパリティエラー信号発生指令が伝達される。ここでは、CPU11は、制御プログラム121の制御の下、25ビット幅のデータを生成し、そのうちの1ビットをパリティエラー信号発生指令として使用することとする。より具体的には、CPU11は、24ビットのテストデータ(DATA[23:0])と1ビットのパリティエラー信号発生指令(DATA[24])とを生成し、合計25ビットのデータを32ビットの幅を持つバスに送出する。なお、DATA[24]が「1」であるとき、DATA[24]はパリティエラー信号発生指令として機能することとしている。つまり、CPU11は、レジスタ131aを通常使用する場合など、パリティエラー信号を強制発生させない場合、レジスタ131aへの書き込み時には、DATA[24]を「0」とするようにしておく。
In the present embodiment, 24 bits of the 32-bit bus width are used for transferring data input to the
パリティチェック回路132aは、第1パリティ算出回路133aと、EXOR回路(反転回路)134aと、1ビットのレジスタ135aと、第2パリティ算出回路136aと、EXOR回路137aと、を備えている。
The
第1パリティ算出回路133aは、レジスタ131aに格納される前のテストデータDATA[23:0]からパリティビットを算出する。第1パリティ算出回路133aは、例えば図示するように複数のEXOR回路がカスケード接続されて構成される。第1パリティ算出回路133aの出力端は、EXOR回路134aの入力端に接続される。
The first
EXOR回路134aの他の入力端には、DATA[24]が入力される。EXOR回路134aの出力端は、レジスタ135aの入力端に接続される。EXOR回路134aはDATA[24]が「1」であるとき、第1パリティ算出回路133aが算出したパリティビットを反転した値を出力し、DATA[24]が「0」であるとき、前記パリティビットを反転しないで出力する。
DATA [24] is input to the other input terminal of the
第2パリティ算出回路136aは、第1パリティ算出回路133aと同一の回路構成を備え、レジスタ131aから読み出されたテストデータ(REGDATA[23:0])からパリティビットを算出する。
The second
EXOR回路137aの入力端には、レジスタ135aの出力端と、第2パリティ算出回路136aの出力端と、が夫々接続される。すなわち、EXOR回路137aは、第2パリティ算出回路136aからの入力とレジスタ135aからの入力とが等しいとき、「0」を出力し、双方の入力が互いに異なるとき、パリティエラー信号としての「1」を出力する。
The output terminal of the
以上の構成において、レジスタ131aおよびパリティチェック回路132aに故障がなく、かつDATA[24]が「1」、すなわちパリティエラー信号発生指令であるとき、EXOR回路137aへの二つの入力は互いに異なるので、パリティチェック回路132aは「1」を出力する。また、レジスタ131aを通常使用する時においては、DATA[24]が「0」となっているため、EXOR回路134aは第1パリティ算出回路133aが算出したパリティビットを反転させることなくレジスタ135aに格納する。従って、レジスタ131aおよびパリティチェック回路132aに故障が無い場合、パリティチェック回路132aは「0」を出力する。
In the above configuration, when there is no failure in the
なお、パリティチェック回路132b、パリティチェック回路132cの構成もパリティチェック回路132aと同等の構成を備えているので、パリティチェック回路132b、パリティチェック回路132cの構成に関する説明を省略する。
Note that the configurations of the
なお、以上の説明においては、DATA[24]の値にパリティエラー信号発生指令を格納するとして説明したが、パリティエラー信号発生指令の格納箇所はDATA[23:0]以外の箇所であればどこでもよい。例えばDATA[25]やDATA[26]であってもよい。また、パリティエラー信号発生指令のビット数は2ビット以上の値であっても構わない。 In the above description, the parity error signal generation command is stored in the DATA [24] value. However, the parity error signal generation command is stored anywhere except for DATA [23: 0]. Good. For example, DATA [25] or DATA [26] may be used. The number of bits of the parity error signal generation command may be a value of 2 bits or more.
また、CPU11がパリティエラー信号発生指令を生成し、バスを介してパリティチェック回路132aにパリティエラー信号発生指令が伝達されるように説明したが、パリティエラー信号発生指令の生成元はCPU11だけに限定されない。パリティチェック回路132aの外部のどのような要素であっても構わない。例えば、パリティエラー信号発生指令の生成はCPU11とは異なる、別のハードウェア回路が生成するように構成しても構わない。また、パリティエラー信号発生指令の生成元は、ECU1の外部に設けられるようにしても構わない。また、生成されたパリティエラー信号発生指令の伝達はバスを経由しないように構成しても構わない。例えば、生成されたパリティエラー信号発生指令が専用の信号線を介してパリティチェック回路132aに伝達されるように構成しても構わない。
In addition, it has been described that the
図4は、パリティエラー信号を強制的に発生させる機構を持たないパリティチェック回路の構成を説明する図である。このパリティチェック回路を比較例にかかるパリティチェック回路ということとする。図示するように、比較例にかかるパリティチェック回路138aは、本実施の形態のパリティチェック回路132aからEXOR回路134aが省略され、第1パリティ算出回路133aの出力端がレジスタ135aの入力端に直接接続された構造を有している。つまり、パリティエラー信号発生指令の生成はCPU11とは異なる別のハードウェア回路が生成し、生成されたパリティエラー信号発生指令が専用の信号線を介してパリティチェック回路132aに伝達するように構成するのではなく、CPU11がパリティエラー信号発生指令を生成し、生成したパリティエラー信号発生指令をバスを介して伝達できるようにすると、本発明の実施の形態を適用するに当たり、比較例にかかるパリティチェック回路138aの構成に新たに追加するべきハードウェア量をより少なく抑えることができるという効果が得られる。
FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of a parity check circuit that does not have a mechanism for forcibly generating a parity error signal. This parity check circuit is referred to as a parity check circuit according to a comparative example. As illustrated, in the
また、特許文献1の図3には、上記説明した第1パリティ算出回路133aおよびEXOR回路134aの組み合わせに類似した回路が開示されている。しかしながら、特許文献1の図3におけるEXOR回路134aに相当する回路に入力される入力パリティビットPIは、8ビット入力データ(DI7からDI0)のパリティを示している。従って、該8ビット入力データのパリティを反転させる信号、即ち、パリティエラー信号を強制的に発生させる信号ではなく、本発明の実施の形態で問題点としている危険回避機能回路の動作テストとして、パリティエラー信号の転送パスの健全性のテストを行えない。
FIG. 3 of
以上述べたように、本発明の実施の形態によれば、レジスタ131aに入力されるデータのパリティビットを算出する第1パリティ算出回路133aと、レジスタ131aから出力されるデータのパリティビットを算出する第2パリティ算出回路136aと、第1パリティ算出回路133aが算出したパリティビットと第2パリティ算出回路136aが算出したパリティビットとを比較し、双方のパリティビットが互いに異なる場合、パリティエラー信号を出力するEXOR回路137aと、を備え、パリティエラー信号発生指令に基づいて第1パリティ算出回路133aが算出したパリティビットを反転するEXOR回路134aをさらに備えるように構成したので、強制的にパリティエラー信号を発行させることができるようになる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, the first
ところで、以上の説明においては自動車用のECUに適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明の実施の形態は、自動車用のECUだけでなく、レジスタおよび該レジスタのパリティチェックを行うパリティチェック回路を備える電子機器であればどのような電子機器に対しても適用することができる。 In the above description, the case where the present invention is applied to an ECU for an automobile has been described as an example. However, the embodiment of the present invention is not limited to an ECU for an automobile, and a parity for performing a parity check of the register and the register. The present invention can be applied to any electronic device provided with a check circuit.
1〜6 ECU、11 CPU、12 ROM、13a〜13c IPコア、14 OR回路、121 制御プログラム、131a〜131c レジスタ、132a〜132c パリティチェック回路、133a 第1パリティ算出回路、134a EXOR回路、135a レジスタ、136a 第2パリティ算出回路、137a EXOR回路、138a パリティチェック回路。
1-6 ECU, 11 CPU, 12 ROM, 13a-13c IP core, 14 OR circuit, 121 control program, 131a-131c register, 132a-132c parity check circuit, 133a first parity calculation circuit, 134a EXOR circuit,
Claims (5)
前記レジスタから出力されるデータのパリティビットを算出する第2パリティ算出回路と、
前記第1パリティ算出回路が算出したパリティビットと前記第2パリティ算出回路が算出したパリティビットとを比較し、双方のパリティビットが互いに異なる場合、パリティエラー信号を出力する比較回路と、
を備えるパリティチェック回路において、
自パリティチェック回路の外部から入力される指令に基づいて前記第1パリティ算出回路が算出したパリティビットを反転する反転回路をさらに備える、
ことを特徴とするパリティチェック回路。 A first parity calculation circuit for calculating a parity bit of data input to the register;
A second parity calculation circuit for calculating a parity bit of data output from the register;
A comparison circuit that compares the parity bit calculated by the first parity calculation circuit and the parity bit calculated by the second parity calculation circuit, and outputs a parity error signal when both parity bits are different from each other;
A parity check circuit comprising:
An inversion circuit that inverts the parity bit calculated by the first parity calculation circuit based on a command input from outside the own parity check circuit;
A parity check circuit characterized by the above.
レジスタと、
前記レジスタに入力されるデータのパリティビットを算出する第1パリティ算出回路と、前記レジスタから出力されるデータのパリティビットを算出する第2パリティ算出回路と、前記第1パリティ算出回路が算出したパリティビットと前記第2パリティ算出回路が算出したパリティビットとを比較し、双方のパリティビットが互いに異なる場合、パリティエラー信号を出力する比較回路と、を備えるパリティチェック回路と、
を備えるコンピュータシステムにおいて、
前記パリティチェック回路は、
前記CPUから入力される指令に基づいて前記第1パリティ算出回路が算出したパリティビットを反転する反転回路をさらに備える、
ことを特徴とするコンピュータシステム。 CPU,
Registers,
A first parity calculation circuit for calculating a parity bit of data input to the register; a second parity calculation circuit for calculating a parity bit of data output from the register; and a parity calculated by the first parity calculation circuit. A parity check circuit comprising: a comparison circuit that compares a bit with a parity bit calculated by the second parity calculation circuit and outputs a parity error signal when both parity bits are different from each other;
In a computer system comprising:
The parity check circuit includes:
An inversion circuit that inverts the parity bit calculated by the first parity calculation circuit based on a command input from the CPU;
A computer system characterized by that.
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