JP2016062533A - バックアップ機能付き演算処理装置 - Google Patents

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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)
21〜23 LED(電子機器、発光素子)
51〜53 操作スイッチ
C1〜C3 コンデンサ
P11〜P13 Oポート(出力ポート)
P21〜P23 Iポート(入力ポート)

Claims (4)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
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