JP2016062533A

JP2016062533A - バックアップ機能付き演算処理装置

Info

Publication number: JP2016062533A
Application number: JP2014192287A
Authority: JP
Inventors: 泰行重實; Yasuyuki Shigesane
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2014-09-22
Filing date: 2014-09-22
Publication date: 2016-04-25

Abstract

【課題】コストダウン及び小型化を図ったバックアップ機能付き演算処理装置を提供する。
【解決手段】マイコン１１は、ＬＥＤ２１〜２３の点灯／消灯状態に応じてＯポートＰ１１〜Ｐ１３の出力を制御してコンデンサＣ１〜Ｃ３の充放電を制御し、電源の瞬断からの復帰に応じてＩポートＰ２１〜Ｐ２３から入力されるコンデンサＣ１〜Ｃ３の充電状態に基づいて電源の瞬断前のＬＥＤ２１〜２３の点灯／消灯状態を判定し、判定したＬＥＤ２１〜２３の点灯／消灯状態となるようにＬＥＤ２１〜２３の動作を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、バックアップ機能付き演算処理装置に係り、特に、電源の瞬断時のバックアップ機能を有するバックアップ機能付き演算処理装置に関するものである。

従来より、ＥＣＵやマイコンなどの演算処理装置に対する電源の瞬断対策として、電源ラインに電解コンデンサ等の大容量コンデンサを取り付け、瞬断が発生しても演算処理装置に対する電源供給を維持することが考えられている。しかしながら、大容量コンデンサを取り付けると実装面積とハウジングに体積が必要であり、小型化の障害になる。その他、瞬断対策として、不揮発性メモリや、電源バックアップ付きの不揮発性メモリを用いたとしても、占有面積や体積が増大する、という問題があった。

そこで、本発明は、コストダウン及び小型化を図ったバックアップ機能付き演算処理装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、電源の瞬断時のバックアップ機能を有する演算処理装置であって、電子機器の動作を制御する演算処理装置本体と、前記演算処理装置本体の出力ポート及び入力ポートに接続され、前記出力ポートからの出力により充放電されるコンデンサと、を備え、前記演算処理装置本体は、前記電子機器の動作状態又は動作条件に応じて前記出力ポートの出力を制御して前記コンデンサの充放電を制御し、電源の瞬断からの復帰に応じて前記入力ポートから入力される前記コンデンサの充電状態に基づいて前記電源の瞬断前の前記電子機器の動作状態又は動作条件を判定し、前記判定した前記電子機器の動作状態又は動作条件となるように前記電子機器の動作を制御することを特徴とする演算処理装置に存する。

請求項２記載の発明は、前記電子機器は、発光素子であり、前記演算処理装置本体は、操作スイッチのオンオフの切り替えに応じて、前記発光素子の点灯、消灯を切り替える制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の演算処理装置に存する。

請求項３記載の発明は、前記演算処理装置本体は、当該演算処理装置本体に対する電源供給が遮断されたときに、前記コンデンサを放電するように設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の演算処理装置に存する。

請求項４記載の発明は、前記演算処理装置は、ウォッチドックタイマからのリセット信号が入力されたときには前記入力ポートからの入力を読み込まないことを特徴とする請求項１〜３何れか１項に記載の演算処理装置に存する。

以上説明したように請求項１記載の発明によれば、演算処理装置本体が、電子機器の動作状態又は動作条件に応じて出力ポートの出力を制御してコンデンサの充放電を制御し、電源の瞬断からの復帰に応じて入力ポートから入力されるコンデンサの充電状態に基づいて電源の瞬断前の電子機器の動作状態又は動作条件を判定し、判定した電子機器の動作状態又は動作条件となるように電子機器の動作を制御する。これにより、電源の瞬断が生じても瞬断前の動作状態又は動作条件に戻すことができる。しかも、コンデンサとしては、演算処理装置本体の出力ポートからの出力により充電できる程度の小さな容量のもので済み、コストダウン及び小型化を図ることができる。

請求項２記載の発明によれば、電源の瞬断が生じても瞬断前の発光素子の状態に戻すことができる。

請求項３記載の発明によれば、瞬断時以外の電源の遮断時にコンデンサを放電させて、コンデンサの充電状態をリセットすることができる。

請求項４記載の発明によれば、ウォッチドックタイマがリセット信号を出力する異常動作時に、演算処理装置本体が入力ポートからの入力を読み取らないようにすることができるため、異常動作時に確実に演算処理装置本体をリセットすることができる。

第１実施形態における本発明の演算処理装置を示すブロック図である。図１に示す各種電源ライン、電源監視リセット信号、操作スイッチのオンオフ状態、コンデンサの充電状態、ＬＥＤの点灯状態のタイムチャートである。図１に示す各種電源ライン、電源監視リセット信号、操作スイッチのオンオフ状態、コンデンサの充電状態、ＬＥＤの点灯状態のタイムチャートである。第２実施形態における本発明の演算処理装置を示すブロック図である。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態における本発明の演算処理装置について図１及び図２を参照して説明する。本実施形態の演算処理装置は、例えば、車両に搭載された電子機器、発光素子であるＬＥＤの点灯及び消灯を制御するものである。

同図に示すように、演算処理装置１は、複数のＬＥＤ２１〜２３（＝電子機器）の点灯／消灯を制御する演算処理装置本体としてのマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と略記）１１と、マイコン１１の複数のＯポートＰ１１〜Ｐ１３（＝出力ポート）及び複数のＩポートＰ２１〜Ｐ２３（＝入力ポート）に接続され、ＯポートＰ１１〜Ｐ１３からの出力により充放電される複数のコンデンサＣ１〜Ｃ３と、を備えている。

マイコン１１は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭから構成され、ＩポートＰ２１〜Ｐ２３からコンデンサＣ１〜Ｃ３の充電状態を読み取る。このマイコン１１は、電源ＩＣ３０から電源ラインＬｃを介して電源が供給されている。電源ＩＣ３０は、電源ラインＬａ、Ｌｂから供給される電源電圧をマイコン１１用の電源電圧に変換して、マイコン１１に供給するＩＣである。この電源ＩＣ３０は、電源監視機能付きのＩＣであり、電源ラインＬｃに対する出力電源の遮断から供給への切り替え時に、その切り替え時から出力電源が安定する遅延時間Ｔ（図２参照）経過するのを待ってリセット信号をマイコン１１に出力する。マイコン１１は、リセット信号の入力を待ってリセット動作を開始する。

本実施形態において、マイコン１１は、その出力ポートがドライバ４０を介してＬＥＤ２１〜２３に接続されている。ＬＥＤ２１〜２３は、一端がドライバ４０に接続され、他端が抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３を介してグランドに接続されている。以上の構成によれば、マイコン１１が出力ポートからＨレベル（例えば５Ｖ）を出力すると、ドライバ４０がＬＥＤ２１〜２３に駆動信号を出力して、ＬＥＤ２１〜２３が点灯する。一方、マイコン１１が出力ポートからＬレベル（例えば０Ｖ）を出力すると、ＬＥＤ２１〜２３への駆動信号が遮断され、ＬＥＤ２１〜２３が消灯する。

また、本実施形態において、マイコン１１は、その入力ポートが操作スイッチ５１〜５３に接続されている。操作スイッチ５１〜５３は、例えば、ユーザにより図示しない操作部が操作されるとオンし、ユーザが操作部の操作をやめて手を離すとオフするスイッチであり、各ＬＥＤ２１〜２３に対応して設けられている。マイコン１１は、操作スイッチ５１のオフからオンを検出するとＬＥＤ２１の点灯／消灯を切り替え、操作スイッチ５２のオフからオンを検出するとＬＥＤ２２の点灯／消灯を切り替え、操作スイッチ５３のオフからオンを検出するとＬＥＤ２３の点灯／消灯を切り替える。

コンデンサＣ１〜Ｃ３は、セラミックコンデンサ等の小型コンデンサであり、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２３を介してマイコン１１のＯポートＰ１１〜Ｐ１３に接続されている。マイコン１１のＯポートＰ１１〜Ｐ１３は、出力専用のポートである。このＯポートＰ１１〜Ｐ１３からＨレベルの信号を出力するとＯポートＰ１１〜Ｐ１３からの出力電流によりコンデンサＣ１〜Ｃ３が充電され、Ｌレベルの信号を出力するとコンデンサＣ１〜Ｃ３が放電される。また、マイコン１１は、ＩポートＰ２１〜Ｐ２３からコンデンサＣ１〜Ｃ３の充電状態を読み取ることができる。本実施形態では、マイコン１１は、コンデンサＣ１〜Ｃ３の充電状態が一定値以下であればＬレベルの入力と判定し、コンデンサＣ〜Ｃ３の充電状態が一定値以上であればＨレベルの入力と判定する。

上記マイコン１１は、ＬＥＤ２１〜２２の点灯／消灯に応じてＯポートＰ１１〜Ｐ１３の出力を制御して、コンデンサＣ１〜Ｃ３の充放電を制御する。また、マイコン１１は、電源ＩＣ３０からの出力電源の瞬断から復帰し、リセット信号が入力されたときにＩポートＰ２１〜Ｐ２３の入力を読み込む。そして、マイコン１１は、ＩポートＰ２１〜Ｐ２３から入力されるコンデンサＣ１〜Ｃ３の充電状態に基づいて瞬断前のＬＥＤ２１〜２３の点灯／消灯を判定し、判定した点灯／消灯状態となるようにＬＥＤ２１〜２３の点灯／消灯を制御する。

次に、上記概略で説明した演算処理装置１の具体的な動作の一例について図２及び図３のタイムチャートを参照して以下説明する。上記マイコン１１には、例えばイグニッションスイッチのオンに応じて電源が供給され、イグニッションスイッチのオフに応じて電源が遮断される。

イグニッションスイッチがオン状態であり、電源ラインＬａ、Ｌｂから電源が正常に供給されている状態では、電源ＩＣ３０の出力電源も正常に出力され、Ｈレベルのリセット信号の供給が維持される。マイコン１１は、電源ＩＣ３０からの出力電源の供給を受けて動作し、操作スイッチ５１〜５３のオンオフ状態を監視し、操作スイッチ５１〜５３のオンオフ状態に応じてＬＥＤ２１〜２３の点灯／消灯を制御している。

マイコン１１は、例えば、操作スイッチ５１のオフからオンの切り替えを検出すると、ＬＥＤ２１の点灯／消灯を切り替えると共にＯポートＰ１１の出力のＨ／Ｌを切り替える。図２に示すタイムチャートでは、操作スイッチ５１のオフからオンへの切り替え前においては、ＬＥＤ２１は消灯し、ＯポートＰ１１の出力はＬレベルとなっている。このため、マイコン１１はＬＥＤ２１を消灯から点灯に切り替えると共に、ＯポートＰ１１の出力をＬレベルからＨレベルに切り替える。ＯポートＰ１１の出力がＬレベルからＨレベルに切り替えられると、コンデンサＣ１の充電が開始され、コンデンサＣ１の両端電圧がＨレベル（例えば５Ｖ）と同じになるまでコンデンサＣ１が充電される。

なお、操作スイッチ５１のオフからオンへの切り替え前において、ＬＥＤ２１が点灯し、ＯポートＰ１１の出力がＨレベルであれば、マイコン１１はＬＥＤ２１を点灯から消灯に切り替える。ＯポートＰ１１の出力がＨレベルからＬレベルに切り替えられると、コンデンサＣ１の放電が開始され、コンデンサＣ１の両端電圧がＬレベル（例えば０Ｖ）と同じになるまでコンデンサＣ１が放電される。

その後、電源ラインＬａ、Ｌｂが瞬断されると、電源ＩＣ３０からの出力電源（電源ラインＬｃ）も瞬断され、電源ＩＣ３０からマイコン１１へのリセット信号の出力がＬレベルとなる。その後、電源ラインＬａ、Ｌｂからの電源が復帰すると、電源ＩＣ３０からの出力電源も復帰する。この復帰から所定の遅延時間Ｔ経過後に、電源ＩＣ３０から出力されるリセット信号がＨレベルとなる。リセット信号のＬからＨの切り替わりに応じて、マイコン１１は復帰動作を開始し、ＯポートＰ１１〜Ｐ１３を入力に切り替えて、ＯポートＰ１１〜Ｐ１３の入力、即ちコンデンサＣ１〜Ｃ３の充電状態を読み込む。

上述した瞬断が発生してから復帰し、遅延時間Ｔが経過するまでの間、マイコン１１のＯポートＰ１１〜Ｐ１３の出力がＬレベルとなるため、コンデンサＣ１は放電する。しかしながら、その時間は非常に短いため、図２に示すように、コンデンサＣ１はそれほど放電されず、充電状態が一定値を下回ることがない。このため、マイコン１１は、ＩポートＰ２１にはＬＥＤ２１の点灯を示すＨレベルの信号が入力される。マイコン１１は、ＩポートＰ２１からの入力がＨレベルであれば、瞬断前、ＬＥＤ２１は点灯状態であったと判定する。また、ＩポートＰ２２、２３にはＬＥＤ２２、２３の消灯を示すＬレベルの信号が入力される。マイコン１１は、ＩポートＰ２２、Ｐ２３からの入力がＬレベルであれば、瞬断前、ＬＥＤ２２、２３は消灯状態であったと判定する。

その後、マイコン１１は、ＬＥＤ２１を点灯、ＬＥＤ２２、２３を消灯させると共に、ＯポートＰ１１の出力をＨレベル、ＯポートＰ１２、Ｐ１３の出力をＬレベルにする。これにより、再びコンデンサＣ１が充電される。その後、操作スイッチ５１がオフからオンに切り替わると、マイコン１１は、ＬＥＤ２１を消灯させると共にＯポートＰ１１の出力をＬレベルに切り替えて、コンデンサＣ１を放電させる。

次に、イグニッションスイッチがオフされた後、イグニッションスイッチがオンされたときの動作について図３を参照して説明する。イグニッションスイッチがオフされて、電源ラインＬａ、Ｌｂが瞬断されると、瞬断時と同様に、電源ＩＣ３０からの出力電源（電源ラインＬｃ）も瞬断され、電源ＩＣ３０からマイコン１１へのリセット信号の出力がＬレベルとなる。その後、イグニッションスイッチがオンされて、電源ラインＬａ、Ｌｂからの電源が復帰すると、電源ＩＣ３０からの出力電源も復帰する。この復帰から所定の遅延時間Ｔ経過後に、電源ＩＣ３０から出力されるリセット信号がＨレベルとなる。リセット信号のＬからＨの切り替わりに応じて、マイコン１１は復帰動作を開始し、ＩポートＰ２１〜Ｐ２３の入力、即ちコンデンサＣ１〜Ｃ３の充電状態を読み込む。

上述したイグニッションスイッチがオフされてからオンされ、遅延時間Ｔが経過するまでの間、図３に示すように、コンデンサＣ１〜Ｃ３は放電する。その時間は瞬断に比べて非常に長いため、コンデンサＣ１〜Ｃ３が満充電状態であっても、十分に放電され、一定値を下回る。このため、全てのＩポートＰ２１〜Ｐ２３にはＬＥＤ２１〜２３の消灯を示すＬレベルの信号が入力される。よって、通常のイグニッションオン時においては、マイコン１１は、ＩポートＰ２１〜Ｐ２３からの入力が全てＬレベルであるため、全てのＬＥＤ２１〜２３を消灯させた状態から制御を行うことができる。

上述した実施形態によれば、マイコン１１が、ＬＥＤ２１〜２３の点灯／消灯状態に応じてＯポートＰ１１〜Ｐ１３の出力を制御してコンデンサＣ１〜Ｃ３の充放電を制御し、電源の瞬断からの復帰に応じてＩポートＰ２１〜Ｐ２３から入力されるコンデンサＣ１〜Ｃ３の充電状態に基づいて電源の瞬断前のＬＥＤ２１〜２３の点灯／消灯状態を判定し、判定したＬＥＤ２１〜２３の点灯／消灯状態となるように２１〜２３を制御する。これにより、電源の瞬断が生じても瞬断前の点灯／消灯状態に戻すことができる。しかも、コンデンサＣ１〜Ｃ３としては、マイコン１１のＯポートＰ１１〜Ｐ１３からの出力により充電できる程度の小さな容量のもので済み、電解コンデンサなどの大型のコンデンサが不要となるため、小型化を図ることができる。しかも、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２３とコンデンサＣ１〜Ｃ３の追加のみでバックアップ機能の実現が可能となるため、コストダウンを図ることができる。

上述した実施形態によれば、マイコン１１は、当該マイコン１１に対する電源供給が遮断されたときに、コンデンサＣ１〜Ｃ３を放電するように設けられている。これにより、瞬断時以外の電源の遮断時にコンデンサＣ１〜Ｃ３を放電させて、コンデンサＣ１〜Ｃ３の充電状態をリセットすることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態における本発明の演算処理装置１について図４を参照して説明する。なお、図４においては、上述した第１実施形態で既に説明した図１の演算処理装置１と同等の部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。第１実施形態と第２実施形態とで大きく異なる点は、マイコン１１に通信ＩＣ５０からの通信データを入力する点である。マイコン１１は、瞬断からの復帰に応じて、コンデンサＣ１〜Ｃ３の充電状態だけでなく、通信データと組み合わせて、瞬断前のＬＥＤ２１〜２３の点灯／消灯を制御するようにしてもよい。

例えば、車両において、車両ドアの開閉などのトリガによりＬＥＤ２１〜２３を予め定めた順番で点灯又は消灯することが考えられる。一例について下記に説明する。
１−１）車両乗車時のドア開をトリガとしてＬＥＤ２１、ＬＥＤ２２、ＬＥＤ２３の順番で点灯する。
１−２）車両乗車時のドア閉をトリガとしてＬＥＤ２３、ＬＥＤ２２、ＬＥＤ２１の順番で消灯する。
２−１）車両降車時のドア開をトリガとしてＬＥＤ２３、ＬＥＤ２２、ＬＥＤ２１の順番で点灯する。
２−２）車両降車時のドア閉をトリガとしてＬＥＤ２１、ＬＥＤ２２、ＬＥＤ２３の順番で消灯する。

このような場合、ドア開、ドア閉の情報は、通信データで取得する。マイコン１１は、ＬＥＤ２１〜ＬＥＤ２５が車両乗車時でドア開、ドア閉のトリガ待ち状態なのか、車両降車時でドア開、ドア閉のトリガ待ち状態なのかといった動作条件をコンデンサの充電状態で記憶しておく。具体的に説明すると、例えば、イグニッションオフでドアの施錠解除操作が行われたとき、マイコン１１は、車両乗車時であるとしてコンデンサの充電状態を制御する。また、マイコン１１は、イグニッションがオンからオフに切り替わったときに、車両降車時であるとしてコンデンサの充電状態を制御する。

瞬断が発生した後、マイコン１１は、コンデンサの充電状態を読み取って、車両乗車時であるか、降車時であるか判定し、その後、通信ＩＣ５０からのドア開、ドア閉の入力に応じて、ＬＥＤ２１〜２３の制御を行う。

コンデンサに乗車時か降車時かを記憶することで、瞬断後でも状態が消去されることなく、ドア開閉のタイミングに応じてＬＥＤ２１〜２３の点灯を制御することができる。

また、上述した第１及び第２実施形態では、電子機器として、ＬＥＤ２１〜２３を例に挙げて説明していたが、これに限ったものではない。他の電子機器でもよい。

また、上述した第１及び第２実施形態では、各コンデンサＣ１〜Ｃ３とＬＥＤ２１〜２３とが１対１で対応し、各コンデンサＣ１〜Ｃ３の充電状態は対応するＬＥＤ２１〜２３の点灯／消灯を示していたが、これに限ったものではない。各コンデンサＣ１〜Ｃ３の充電状態の組み合わせと、ＬＥＤ２１〜２３の点灯／消灯状態とを対応付けるようにしてもよい。この場合、上述したように３つのコンデンサＣ１〜Ｃ３を用いた場合には、最大８種類の動作状態を表すことができる。

また、マイコン１１にはウォッチドックタイマ（図示せず）が接続されることがある。ウォッチドックタイマは、マイコン１１に定期的に信号を送信させ、一定時間経過してもマイコン１１から信号が送られなかった場合、マイコン１１が異常動作状態に陥っていると判定し、マイコン１１に対してリセット信号を出力し、リセットさせる。マイコン１１は、このウォッチドックタイマからのリセット信号を入力したときは、上記ＩポートＰ２１〜Ｐ２３の入力を行わないで、リセット動作を行うようにしてもよい。

また、上述した実施形態によれば、コンデンサＣ１〜Ｃ３を出力専用のＯポートＰ１１〜Ｐ１３と、入力専用のＩポートＰ２１〜Ｐ２３にそれぞれ接続していたがこれに限ったものではない。例えば、マイコン１１に入出力兼用のＩ／Ｏポートを設け、このＩ／ＯポートにコンデンサＣ１〜Ｃ３を接続するようにしてもよい。

また、上述した実施形態によれば、ＯポートＰ１１〜Ｐ１３からＬレベルの信号を出力して、コンデンサＣ１〜Ｃ３を放電していたが、これに限ったものではない。コンデンサＣ１〜Ｃ３が満充電状態からＩポートＰ２１〜Ｐ２３の入力がＨレベルからＬレベルに切り替わるまでの放電時間は、例えば瞬断とみなせるような短い時間よりも長く、イグニッションのオフなど瞬断以外の遮断とみなせる長い時間よりも短い時間に設定されることが望ましい。そこで、ＯポートＰ１１〜Ｐ１３での放電で、そのような時間に設定するのが難しければ、別に放電回路を別に設けるようにしてもよい。

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１演算処理装置
１１マイコン（演算処理装置本体）
２１〜２３ＬＥＤ（電子機器、発光素子）
５１〜５３操作スイッチ
Ｃ１〜Ｃ３コンデンサ
Ｐ１１〜Ｐ１３Ｏポート（出力ポート）
Ｐ２１〜Ｐ２３Ｉポート（入力ポート）

Claims

電源の瞬断時のバックアップ機能を有する演算処理装置であって、
電子機器の動作を制御する演算処理装置本体と、
前記演算処理装置本体の出力ポート及び入力ポートに接続され、前記出力ポートからの出力により充放電されるコンデンサと、を備え、
前記演算処理装置本体は、前記電子機器の動作状態又は動作条件に応じて前記出力ポートの出力を制御して前記コンデンサの充放電を制御し、電源の瞬断からの復帰に応じて前記入力ポートから入力される前記コンデンサの充電状態に基づいて前記電源の瞬断前の前記電子機器の動作状態又は動作条件を判定し、前記判定した前記電子機器の動作状態又は動作条件となるように前記電子機器の動作を制御する
ことを特徴とする演算処理装置。
前記電子機器は、発光素子であり、
前記演算処理装置本体は、操作スイッチのオンオフの切り替えに応じて、前記発光素子の点灯、消灯を切り替える制御を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の演算処理装置。
前記演算処理装置本体は、当該演算処理装置本体に対する電源供給が遮断されたときに、前記コンデンサを放電するように設けられた
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の演算処理装置。
前記演算処理装置は、ウォッチドックタイマからのリセット信号が入力されたときには前記入力ポートからの入力を読み込まない
ことを特徴とする請求項１〜３何れか１項に記載の演算処理装置。