JP2020003128A - 電子制御装置および電子制御用半導体集積回路装置並びにガスコンロ - Google Patents

Abstract

【課題】電磁ノイズに強いウォッチドッグ機能を備えた電子制御装置およびそれを構成する電子制御用ＩＣ並びにガスコンロを提供する。【解決手段】複数個の半導体集積回路装置を備え、制御対象の機器に対する制御信号を生成し出力する電子制御装置において、複数個の半導体集積回路装置のそれぞれは、所定周波数のクロック信号を出力する機能および他の半導体集積回路装置から入力される前記クロック信号の周波数もしくは周期を判定する機能を有し、複数個の半導体集積回路装置は、他の半導体集積回路装置から入力されるクロック信号を相互に監視するように構成した。【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロコンピュータとアナログ・フロント・エンドのような複数の半導体デバイス間でウォッチドッグ信号を相互監視する技術に関し、例えばガスコンロなど比較的大きな電磁ノイズが発生する機器の電子制御装置およびそれを構成する電子制御用ＩＣ（半導体集積回路）に適用して有効な技術に関する。

従来、ウォッチドッグ機能を備えた電子制御装置の一例としてガスコンロの制御装置がある。ガスコンロは点火回路（イグナイタ）を備えており、イグナイタによる放電の際に比較的大きな電磁ノイズが発生しそれによってマイクロコンピュータのプログラムの暴走するおそれがあり、それを防止するためウォッチドッグ機能を設けている。かかるガスコンロの電子制御装置において、ウォッチドッグ用クロック信号がなくなったときの他、ウォッチドッグ用クロック信号のパルス周期が正常範囲よりも短くなったときも電磁弁への電源供給を遮断するようにした発明が提案されている（特許文献１）。
また、特許文献２には、２つの安全制御部同士が相互に異常を監視し合い、異常を検出した場合には、電磁弁への電源供給を遮断する安全回路を設けるようにした発明が記載されている。

特開２０１７−１３３７５７号公報 特開２０１６−０１１８０７号公報 特開平０６−４３５３号公報

特許文献２に記載されている発明は、燃焼温度センサによる安全制御部を２重化した上で、安全制御部同士で相互に異常を監視し合うようにした発明であり、メイン制御部と安全制御部とが相互に異常を監視し合うものではない。
特許文献１に記載されている発明は、電子制御システムにおいてマイクロコンピュータの暴走による制御装置の誤動作を防止するには有効である。一方、ガスコンロの電子制御装置は、マイクロコンピュータと、炎や温度を検出するセンサの信号を扱うアナログ・フロント・エンドＩＣとから構成されることがある。そのような場合、アナログ・フロント・エンドＩＣの暴走によって制御装置が誤動作を起こすおそれがあるので、アナログ・フロント・エンドＩＣの動作を監視して暴走を防止する必要がある。

従来、複数のＩＣを備えたシステムにおいて、相互にウォッチドッグ用クロック信号を監視する技術が知られている（特許文献３）。しかしながら、従来のウォッチドッグ用クロック信号を出力する機能を有するマイクロコンピュータその他のＩＣは、一般に、動作クロック信号を生成するため水晶振動子のような外付けの発振子を有する発振回路を備え、その発振回路の発振信号を分周して生成したクロック信号に基づいてウォッチドッグ用クロック信号を生成している。
水晶振動子のような発振子は、インピーダンスが高く、そのため、発振子を接続した外部端子にノイズが飛び込み易く、その外部端子に飛び込んだノイズによってウォッチドッグの機能が損なわれるおそれがある。特に、ガスコンロの電子制御装置においては、イグナイタによる放電の際に比較的大きな電磁ノイズが発生するため、発振子を接続した外部端子に電磁ノイズが飛び込んでウォッチドッグ機能が損なわれるおそれが高くなるという課題があることが分かった。

この発明は上記のような課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、マイクロコンピュータとアナログ・フロント・エンドのような複数の半導体デバイスとからなるガスコンロ電子制御装置において、相互に暴走を監視し合って誤動作を検出し電磁弁を遮断することができるようにすることにある。
この発明の他の目的は、電磁ノイズに強いウォッチドッグ機能を備えた電子制御装置およびそれを構成する電子制御用ＩＣ並びにガスコンロを提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、複数個の半導体集積回路装置を備え、制御対象の機器に対する制御信号を生成し出力する電子制御装置において、
前記複数個の半導体集積回路装置のそれぞれは、所定周波数のクロック信号を出力する機能および他の半導体集積回路装置から入力される前記クロック信号の周波数もしくは周期を判定する機能を有し、
前記複数個の半導体集積回路装置は、他の半導体集積回路装置から入力される前記クロック信号を相互に監視するように構成したものである。
上記のような構成によれば、クロック信号を相互に監視し合う構成であるので、いずれか１つの半導体集積回路装置が暴走した場合にそれを検出することができる。

ここで、望ましくは、前記複数個の半導体集積回路装置のうち一つはマイクロコンピュータであり、当該マイクロコンピュータから出力される所定周波数のクロック信号はウォッチドッグ機能により生成され、
前記マイクロコンピュータを除く半導体集積回路装置は、所定周波数のクロック信号を生成する発振回路を備え、当該発振回路により生成された発振信号に基づくクロック信号を異常監視用のクロック信号として出力するように構成する。
かかる構成によれば、マイクロコンピュータが備えるウォッチドッグ機能を利用することで、電子制御装置を効率良く設計することができる。

さらに、望ましくは、前記マイクロコンピュータを除く半導体集積回路装置は、
発振子を使用せずに所定周波数のクロック信号を生成する発振回路と、他の半導体集積回路装置から入力されるクロック信号の数を計数可能なカウンタ回路と、当該カウンタ回路により計数された値と所定の判定値とを比較する比較回路とを備え、
前記カウンタ回路は前記発振回路により生成されたクロック信号に基づいて計数動作され、当該カウンタ回路により計数された値が前記所定の判定値を超えた場合に異常信号を出力するように構成する。

かかる構成によれば、発振子を使用しない発振回路により生成されたクロック信号によってカウンタ回路が計数動作してその計数値に基づいて異常の有無を判定するので、クロック信号が外部からのノイズによって異常を起こすのを回避して誤判定を防止することができ、半導体集積回路装置のノイズ耐性を高めることができる。

本出願の他の発明に係るガスコンロは、上記のような構成を有する電子制御装置と、ガスバーナと、当該ガスバーナの近傍に配設されてガスを着火させるための着火手段と、前記ガスバーナに接続されたガス管の途中に設けられたガス調整弁および電磁弁と、前記電磁弁への通電をオン、オフするためのスイッチ回路とを備え、
前記異常信号および前記マイクロコンピュータのウォッチドッグ機能により検出され生成された異常信号によって前記スイッチ回路が制御され、いずれかの異常信号が出力された場合に前記電磁弁を閉じるように構成したものである。

かかる構成によれば、電子制御装置を構成するマイクロコンピュータと半導体集積回路装置は、相互に相手からのクロック信号を相互に監視し合うので、いずれかが暴走した場合にそれを検出することができるとともに、電磁弁を閉じることでガスの供給を遮断するので、ガスコンロの安全性を高めることができる。

本出願のさらに他の発明に係る電子制御用半導体集積回路装置は、
ガスバーナの近傍に配設された着火手段を制御するための信号を出力する出力端子と、
他の半導体集積回路装置から供給されるクロック信号を受けるための入力端子と、
他の半導体集積回路装置との間でデータの送受信を行う通信回路と、
発振子を使用して前記通信回路の動作に必要なクロック信号を生成する第１の発振回路と、
発振子を使用せずに所定周波数のクロック信号を生成する第２発振回路と、
他の半導体集積回路装置から前記入力端子に入力されたクロック信号の数を計数可能なカウンタ回路と、
前記カウンタ回路により計数された値と所定の判定値とを比較する比較回路と、
を備え、
前記カウンタ回路は前記第２発振回路に生成されたクロック信号に基づいて計数動作され、当該カウンタ回路により計数された値が前記所定の判定値を超えた場合に異常を示す信号を出力するように構成したものである。

かかる構成によれば、発振子を使用しない発振回路により生成されたクロック信号によってカウンタ回路が計数動作してその計数値に基づいて異常の有無を判定するので、クロック信号が外部からのノイズによって異常を起こすのを回避して誤判定を防止することができ、半導体集積回路装置のノイズ耐性を高めることができる。また、発振子を使用して通信回路の動作に必要なクロック信号を生成する発振回路を備えるため、当該発振回路の発振周波数を、発振子を使用しない発振回路の発振周波数よりも高くすることが容易であり、またその高い周波数のクロック信号を通信回路に使用することで他の半導体集積回路装置との間のデータ送受信を高速で行うことができる。

本発明に従うと、マイクロコンピュータとアナログ・フロント・エンドのような複数の半導体デバイスとからなるガスコンロ電子制御装置において、相互に暴走を監視し合って誤動作を検出して電磁弁を遮断することができる。また、電磁ノイズに強いウォッチドッグ機能を備えた電子制御装置およびそれを構成する電子制御用ＩＣ並びにガスコンロを実現することができるという効果がある。

本発明に係るガスコンロ電子制御装置の一実施形態を示す回路構成図である。 実施形態のアナログ・フロント・エンドＩＣ（ＡＦＥ-ＩＣ）の具体的な構成例を示すブロック図である。 ＡＦＥ-ＩＣ内に設けられるウォッチドッグ回路の具体例を示す回路図である。 （Ａ），（Ｂ）はマイクロコンピュータ（ＭＣＵ）とＡＦＥ-ＩＣにおける点火スイッチ処理の手順の一例を示すフローチャートである。 （Ａ），（Ｂ）はマイクロコンピュータ（ＭＣＵ）とＡＦＥ-ＩＣにおける初期設定処理の手順の一例を示すフローチャートである。 実施形態のガスコンロ電子制御装置の第１変形例を示す回路構成図である。 実施形態のガスコンロ電子制御装置の第２変形例を示す回路構成図である。 （Ａ），（Ｂ）は本発明に係るガスコンロ電子制御装置の他の実施形態を示すブロック構成図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るガスコンロ電子制御装置の一実施形態の概略構成を示す。図１において、一点鎖線Ａで囲まれた部分がガスコンロ電子制御装置１０である。また、一点鎖線Ｂで囲まれた部分がガスコンロ２０であり、図２には主要部品であるコンロバーナ２１と、ガス管２２の途中に設けられた火力調整用電磁弁２３および電磁弁からなるフェイルセーフ用の安全弁２４が示されている。

また、コンロバーナ２１の近傍には炎を検知するための熱電対２５と、コンロバーナ２１の上方のコンロ部に載置された鍋やフライパンなどの調理器具の底部等の温度を検出するためのサーミスタ２６、点火用のイグナイタ２７が配設されている。符号２８が付されているのは、イグナイタ２７に通電させるためのイグニッションスイッチである。火力調整用電磁弁２３は、モータを備え該モータによって弁の角度を変えることでガス流量を調整できる構成のものでも良いし、開閉可能な電磁弁をＰＷＭ（パルス幅変調）方式で駆動制御することでガス流量を調整するように構成したものでも良い。

本実施形態のガスコンロ電子制御装置１０は、マイクロコンピュータ（以下、ＭＣＵと記す）１１と、熱電対２５やサーミスタ２６などのセンサからの信号を検出するアナログ・フロント・エンドＩＣ（以下、ＡＦＥ-ＩＣと記す）１２とから構成され、周辺デバイスとして、イグナイタ２７に電流を流す電流スイッチ・トランジスタ１３、警報音を発するブザー１４、火力調整用の電磁弁２３を駆動するドライバ回路１５、安全弁２４を作動させるトランジスタ・スイッチ回路１６が設けられている。また、ＡＦＥ-ＩＣ１２に電源電圧を供給する電池１７が設けられている。ＭＣＵ１１の電源電圧も電池１７から供給することができる。

さらに、ＡＦＥ-ＩＣ１２には、内部の発振回路で所定の周波数のクロック信号を生成するために、発振子１８が外付け素子として接続されている。図示しないが、ＭＣＵ１１も同様に、チップ内部で使用するシステムクロック信号を生成するため、内部発振回路および発振子を接続するための外部端子を備える。ＭＣＵ１１は、外部で生成されたクロック信号を受ける入力端子を備え、外部から供給されるクロック信号で動作する形式のものであっても良い。符号１９が付されているのは、電源電圧（電池電圧）が供給もしくは投入されていること、もしくはコンロの異常を示すパイロットランプとしてのＬＥＤ（発光ダイオード）である。

ＭＣＵ１１とＡＦＥ-ＩＣ１２は、それぞれチップ内部に、ウォッチドッグ用もしくは異常監視用のクロック信号を生成する機能と、外部から入力されたウォッチドッグ用クロックを監視する機能が設けられている。そして、ＡＦＥ-ＩＣ１２には、内部で生成したクロック信号を異常監視用クロックとして出力する端子ＣＬＫＯおよびＭＣＵ１１からのウォッチドッグ用クロックＷＤＰを入力する端子ＷＤＩが設けられている。ＭＣＵ１１は、いずれかの汎用のＩＯポート（入出力ポート）ＧＰＩＯでＡＦＥ-ＩＣ１２からの異常監視用クロックＷＣＫの入力を受け、他の汎用のＩＯポートＧＰＩＯからウォッチドッグ用クロックＷＤＰを出力するように構成されている。

上記のように、各々が生成したウォッチドッグ用や異常監視用のクロックＷＤＰ、ＷＣＫを互いに監視し合うことで、他方のＩＣが暴走した場合にそれを検知することができる。ＡＦＥ-ＩＣ１２には、ウォッチドッグ用クロックＷＤＰの異常を検出した際に信号を出力する端子ＯＵＴが設けられ、ＭＣＵ１１は、異常監視用クロックＷＣＫの異常を検出した際に汎用のＩＯポートＧＰＩＯから異常信号を出力するように構成されている。ＭＣＵ１１がどの汎用ＩＯポートＧＰＩＯを使用してクロックＷＣＫの入力を受け、クロックＷＤＰや異常信号を出力するかは、内部のユーザプログラムによって自由に設定することができる。

なお、ＡＦＥ-ＩＣ１２には、ＭＣＵ１１からのチップ選択信号ＣＳ、シリアル通信の同期クロック信号ＳＣＫ、シリアルデータＳＤＡＴＡを入力するための外部端子と、マイクロコンピュータ１１へシリアルデータを出力するための外部端子ＳＯＵＴとが設けられている。ＡＦＥ-ＩＣ１２が、前記熱電対２５やサーミスタ２６などのセンサからの信号により検出した温度データは、外部端子ＳＯＵＴからＭＣＵ１１へ送出されるように構成されている。

また、ＡＦＥ-ＩＣ１２には、イグニッションスイッチ２８からの信号を受ける入力端子ＳＷ、イグナイタ２７を動作させる信号を出力する端子ＩＧ、ブザー１４を鳴動させる信号を出力する端子ＢＺが設けられている。
一方、ＭＣＵ１１には、汎用のＩＯポートＧＰＩＯより電磁弁２３を作動させる信号を生成し出力する機能が設けられている。

ＡＦＥ-ＩＣ１２の端子ＯＵＴとＭＣＵ１１の汎用ＩＯポートＧＰＩＯから出力されるウォッチドッグ用や異常監視用のクロックの異常信号は、トランジスタ・スイッチ回路１６へ供給され安全弁２４を制御する。つまり、クロックの異常信号は、安全弁２４を作動させる信号となる。
トランジスタ・スイッチ回路１６は、直列形態に接続された２個のＰＮＰバイポーラ・トランジスタＴＲ１，ＴＲ２と各々のベースに接続された抵抗Ｒｂ１，Ｒｂ２とエミッタ・ベース間に接続された抵抗Ｒｅ１，Ｒｅ２とを備えており、トランジスタＴＲ１のエミッタ端子が電源電圧端子ＶＣＣに接続されている。

これにより、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２は常態においてコレクタ電流を流し、安全弁２４のソレノイドへ通電してこれを励磁させることで弁を開状態に制御する。その結果、ガスが安全弁２４を通して電磁弁２３へ供給される。そして、ＡＦＥ-ＩＣ１２の端子ＯＵＴまたはＭＣＵ１１の汎用ＩＯポートＧＰＩＯのいずれかからウォッチドッグ用クロックの異常を示すハイレベルの検出信号が出力されると、トランジスタＴＲ１またはＴＲ２がオフ状態にされる。その結果、安全弁２４への通電が遮断されてソレノイドを消磁させることで弁を閉状態に制御する。そのため、安全弁２４が遮断されてガスが電磁弁２３へ供給されなくなるセーフ機能が働くこととなる。

また、トランジスタ・スイッチ回路１６と安全弁２４との間には、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２と直列に接続された２個の抵抗Ｒ１，Ｒ２が設けられ、抵抗Ｒ１とＲ２の接続ノードの電位がＡＦＥ-ＩＣ１２のアナログ入力端子ＡＮＩＮに入力されており、ＡＦＥ-ＩＣ１２はこの端子の入力電位により安全弁２４の状態を検知することができるようになっている。具体的には、端子ＡＮＩＮの入力電位が高ければ安全弁２４が開であることを、また端子ＡＮＩＮの入力電位が低ければ安全弁２４が閉であることを検知することができる。

図２には上記実施形態のＡＦＥ-ＩＣ１２の具体的な回路構成例が示されている。
図２に示されているように、ＡＦＥ-ＩＣ１２は、電源電圧端子ＶＣＣに印加されている電池電圧の低下を検知する電源電圧検知回路３１と、イグニッションスイッチ２８からの信号を受けるイグニッションスイッチ入力回路３２と、サーミスタ２６を活性化させるバイアス電圧及び内部回路用電源電圧を生成して出力するレギュレータ回路３３と、電源投入時に内部をリセットするパワーオンリセット信号を生成するパワーオンリセット回路３４を備える。

また、ＡＦＥ-ＩＣ１２は、温度を検出する複数個（図では５個）のサーミスタ２６と直列に接続される分圧抵抗値を切り替えるサーミスタスイッチ回路３５と、サーミスタの検出電圧をデジタルコードに変換するＡＤ変換回路３６と、調理器具の底部等の温度を検出する複数のサーミスタ２６、電源電圧検知回路３１の中の１つの検出電圧をＡＤ変換回路３６へ供給するマルチプレクサ３７ａと、複数個（図では６個）の熱電対２５の中から１つの検出信号を選択するマルチプレクサ３７ｂと、選択された検出信号を増幅する増幅器３８を備える。この増幅器３８で増幅された信号および汎用のアナログ入力端子ＡＩＮ１〜ＡＩＮ４への入力信号は、上記マルチプレクサ３７ａを介してＡＤ変換回路３６へ供給されてデジタルコードに変換される。

さらに、ＡＦＥ-ＩＣ１２は、マイクロコンピュータ１１との間でシリアルデータ通信を行うシリアルインターフェース回路３９と、該シリアルインターフェース回路３９のクロック信号を生成する発振回路４０を備え、発振回路４０には、外付けの発振子１８が接続されている。また、ＡＦＥ-ＩＣ１２は、チップの内部回路を所定の順序で動作させるシーケンサ４１と、シーケンサ４１の指令コードおよびＡＤ変換回路３６からのデジタルコードに応じて内部制御信号を生成するコントロールロジック４２と、発振回路４０からのクロック信号によって計時動作を行うタイマー回路４３と、安全弁２４を作動させる信号を生成する安全弁制御回路４４を備える。

さらに、ＡＦＥ-ＩＣ１２は、所定周波数のクロック信号を生成するためのリングオシレータなどからなる内部発振回路（発振子を使用しない発振回路）４５、該内部発振回路４５により生成されたクロック信号によって動作するウォッチドッグ回路４６を備える。
なお、上記発振回路４０の発振周波数は例えば数１００ｋＨｚ〜数ＭＨｚのような高い値に設定されるのに対して、内部発振回路４５の発振周波数は例えば数ｋＨｚ〜数１０ｋＨｚのような低い値に設定される。

本実施形態のＡＦＥ-ＩＣ１２においては、外付けの発振子を用いることなく所定周波数の信号を生成する内部発振回路４５によりウォッチドッグ機能のためのクロック信号を生成する構成であり、内部発振回路４５を構成する素子やクロック信号を伝送する配線がプラスチックパッケージで被覆されているため、イグナイタ２７による放電の際に比較的大きな電磁ノイズが発生しても、内部発振回路４５に電磁ノイズが飛び込んでウォッチドッグ機能が損なわれるおそれが少ない。すなわちノイズ耐性の高いクロック監視回路を有するガスコンロ電子制御装置を実現することができる。

また、イグナイタ２７の放電電極がＡＦＥ-ＩＣ１２から離れた位置にある場合でも、ガスコンロ筐体内には高圧ケーブルが配線されるため、外付けの発振子を使用する場合には、発振子を接続する外部端子に高圧ケーブルから点火時に発生するノイズがＡＦＥ-ＩＣ１２の内部回路に悪影響を与え、誤動作を招くおそれがあるが、本実施形態のＡＦＥ-ＩＣ１２においては、内部発振回路４５により生成されたクロック信号によってウォッチドッグ回路４６が動作するため、イグナイタ２７の放電時のノイズによる誤動作を回避することができる。

図３には本実施形態におけるウォッチドッグ回路４６の具体的な回路構成例が示されている。
図３に示されているように、本実施形態のウォッチドッグ回路４６は、内部発振回路４５により生成されたクロック信号の立上りもしくは立下りのエッジを検出するエッジ検出回路５１と、ＭＣＵ１１から端子ＷＤＩへ入力されるウォッチドッグ用クロックＷＤＰのエッジを検出するエッジ検出回路５２と、ウォッチドッグ用クロックＷＤＰのエッジ検出回数を計数するＷ/Ｄカウンタ回路５３と、Ｗ/Ｄカウンタ回路５３により計数された値とレジスタ５４Ａ，５４Ｂに設定されている判定値（最大値）および判定値（最小値）とを比較する比較回路５５Ａ，５５Ｂと、比較回路５５Ａ，５５Ｂの出力の論理和をとるＯＲゲート５６と、回路の動作を試験するためのテスト用回路５７を備える。

なお、上記レジスタ５４Ａ，５４Ｂには、ウォッチドッグ用クロックＷＤＰの許容最大周波数に相当するカウンタ値と許容最小周波数に相当するカウンタ値が判定値として設定される。ウォッチドッグ回路４６は、コントロールロジック４２の制御信号によって動作され、ＯＲゲート５６の出力はコントロールロジック４２へ供給され、コントロールロジック４２は、異常が検出されると、安全弁制御回路４４に対して安全弁２４を遮断させるための信号を出力するよう動作する。また、Ｗ/Ｄカウンタ回路５３は、テストモード時にテスト用回路５７によって値を書き込むことができるように構成されている。

ウォッチドッグ回路４６によるＭＣＵ１１からのウォッチドッグ用クロックＷＤＰの異常判定は、図３に示すように、端子ＷＤＩへ入力されるウォッチドッグ用クロックＷＤＰを、内部発振回路（内部ＯＳＣ）４５からのクロック信号によって動作するＷ/Ｄカウンタ回路５３で所定時間（例えば１秒間）計数し、パルス周波数に換算してその周波数が例えば１ｋＨｚ〜１０Ｈｚの範囲にないと判定した場合にウォッチドッグ用クロックＷＤＰに異常があると判断する。

そして、異常があると判断すると、安全弁コントロールレジスタの全ビットをクリアすることで安全弁２４を遮断させるための信号（異常信号）を出力させるとともに、例えばウォッチドッグ用ステータスレジスタの異常フラグに１をセットする。このウォッチドッグ用ステータスレジスタのビットをＭＣＵ１１へ送信することで、ＭＣＵ１１にウォッチドッグ用クロックＷＤＰの異常を認知させることができる。
また、本実施形態のウォッチドッグ回路４６は、発振回路（ＯＳＣ）４０により生成されたクロック信号φｃを分周する分周回路５８と、分周された信号を異常検出用クロックＷＣＫとして端子ＣＫＬＯよりチップ外部へ出力するためのバッファ５９を備える。この異常検出用クロックＷＣＫをＭＣＵ１１へ入力してプログラムによって監視させることで、ＭＣＵ１１にＡＦＥ-ＩＣ１２の動作異常を検出させることができる。なお、内部発振回路（内部ＯＳＣ）４５により生成されたクロック信号を異常検出用クロックＷＣＫとしてチップ外部へ出力してように構成しても良い。

次に、図１に示すガスコンロ電子制御装置において、イグニッションスイッチ２８がオン操作された場合におけるマスタＩＣとしてのマイクロコンピュータ（ＭＣＵ）１１とスレーブＩＣとしてのアナログ・フロント・エンドＩＣ（ＡＦＥ-ＩＣ）１２による点火スイッチ処理の手順を、図４のフローチャートを用いて説明する。図４のうち（Ａ）はＭＣＵ１１のフローチャート、（Ｂ）はＡＦＥ-ＩＣ１２のフローチャートである。
イグニッションスイッチ２８がオン操作され、マイクロコンピュータ（ＭＣＵ）１１にイグニッションスイッチ２８のオン信号が入力されると図４に示す点火スイッチ処理が開始され、先ずＭＣＵ１１からＡＦＥ-ＩＣ１２へ初期設定を指令する設定指令（コマンドコード）が送信され、ＡＦＥ-ＩＣ１２によって初期設定処理が実行される（ステップＳ１１，Ｓ２１）。なお、この初期設定処理の具体的な内容については、図４を用いて詳しく説明する。

初期設定が終了すると、ＭＣＵ１１はＡＦＥ-ＩＣ１２に対してシーケンサを起動させる起動指令を送信し、ＡＦＥ-ＩＣ１２は起動指令を受信しシーケンサの起動処理を行う（ステップＳ１２，Ｓ２２）。これにより、ウォッチドッグ用クロックＷＤＰの異常を判定する異常監視が開始される。その後、ＭＣＵ１１は、例えばＡＦＥ-ＩＣ１２内のステータスレジスタを読み込むことで着火が成功したか否か判定し（ステップＳ１３）、着火に成功した（Ｙｅｓ）と判定するとスリープ状態へ移行する。

一方、ＡＦＥ-ＩＣ１２は、シーケンサ起動指令の受信、起動処理（ステップＳ２２）が終了すると、イグナイタ２７に電流を流す電流スイッチ・トランジスタ１３をオンさせてイグナイタ２７による放電を開始（ステップＳ２３）した後、スイッチ回路１６のトランジスタＴＲ１をオンさせて安全弁２４を開放してガスの供給を開始する（ステップＳ２４）。
続いて、熱電対２５の起電力を読み込んで炎を検出したか判定する（ステップＳ２５）。そして、炎を検出した場合には着火に成功したと判断してイグナイタ２７の放電を停止し（ステップＳ２６）、炎を検出しなかった場合には安全弁２４を遮断する異常処理（ステップＳ３０）を実行する。

また、ステップＳ２６でイグナイタ２７の放電を停止した後はステップＳ２７へ進んで、電池電圧が設定値以上であるか判定し、設定値以上でない場合には安全弁２４を遮断する異常処理（ステップＳ３０）を実行する。電池電圧が設定値以上である場合には、ステップＳ２８へ進んで、サーミスタ２６の検出電圧を読み込んで設定値以上であるか判定し、設定値以上でない場合には安全弁２４を遮断する異常処理（ステップＳ３０）を実行する。そして、サーミスタ２６の検出電圧を読み込んで設定値以上である場合には、ステップＳ２９へ進んで、熱電対２５の起電力を読み込んで炎を検出しているかつまりコンロバーナ２１が立ち消えしていないか判定し、炎を検出していない場合には安全弁２４を遮断する異常処理（ステップＳ３０）を実行する。炎を検出している場合には、ステップＳ２７へ戻って上記処理を繰り返す。

次に、マスタＩＣ（ＭＣＵ１１）とスレーブＩＣ（ＡＦＥ-ＩＣ１２）のそれぞれにおける初期設定処理（ステップＳ１１，Ｓ２１）の具体的な手順を、図５のフローチャートを用いて説明する。
図５に示すように、初期設定処理が開始されると、先ずＭＣＵ１１は汎用ポート（入出力ポート）の初期設定を行うとともに、ＡＦＥ-ＩＣ１２へ、異常監視用クロック出力の有効/無効、割り込み出力の有効/無効、イグナイタ制御出力の有効/無効、ブザー制御出力の有効/無効などＡＦＥ-ＩＣの汎用ポートの初期設定を指令する設定指令（コマンドコード）を送信し、ＡＦＥ-ＩＣ１２によって受信されポートの設定が行われる（ステップＳ３１，Ｓ４１）。

続いて、ＭＣＵ１１ではウォッチドッグ用クロックＷＤＰの生成、出力が開始され（ステップＳ３２）、ＡＦＥ-ＩＣ１２では異常監視用クロックＷＣＫの生成、出力が開始される（ステップＳ４２）。その後、ＭＣＵ１１からＡＦＥ-ＩＣ１２へウォッチドッグ回路４６の初期設定を指令する設定コマンドが送信され、ＡＦＥ-ＩＣ１２によって受信され、設定が行われ（ステップＳ３３，Ｓ４３）、ＭＣＵ１１ではＡＦＥ-ＩＣ１２からの異常監視用クロックＷＣＫの監視が開始される（ステップＳ３４）。

次に、ＭＣＵ１１からＡＦＥ-ＩＣ１２へＡＤ変換回路３６の初期設定を指令する設定コマンドが送信され、ＡＦＥ-ＩＣ１２によって受信され、設定が行われる（ステップＳ３５，Ｓ４４）。
その後、ＭＣＵ１１からＡＦＥ-ＩＣ１２へサーミスタスイッチ回路３５の初期設定を指令する設定コマンドが送信され、ＡＦＥ-ＩＣ１２によって受信され、設定が行われる（ステップＳ３６，Ｓ４５）。また、ＭＣＵ１１からＡＦＥ-ＩＣ１２へ電源電圧検知回路３１の初期設定を指令する設定コマンド、ウォッチドッグ回路４６のレジスタ５４Ａ，５４Ｂに判定値の設定を指令する設定コマンドが送信され（ステップＳ３７，Ｓ３８）、ＡＦＥ-ＩＣ１２によって受信され、設定が行われる（ステップＳ４６，Ｓ４７）。

（変形例）
次に、上記実施形態のガスコンロ電子制御装置の変形例について、図６および図７を用いて説明する。このうち、図６は第１の変形例を、図７は第２の変形例を示すもので、同一もしくは相当する部品や回路には同一の符号を付して重複した説明は省略する。
第１の変形例は、図６に示すように、安全弁２４を動作させる直列のトランジスタＴＲ１，ＴＲ２からなるスイッチ回路１６を使用する代わりに、トランジスタＴＲ１とＯＲゲートＧ１とによりスイッチ回路１６を構成し、ＯＲゲートＧ１の入力端子へＭＣＵ１１とＡＦＥ-ＩＣ１２からの信号を入力するように構成したものである。ＭＣＵ１１とＡＦＥ-ＩＣ１２の機能は、図１のものと同じである。

なお、図６におけるＯＲゲートＧ１は、例えばカソード端子同士を結合した２個のダイオードからなるダイオードＯＲ回路で構成することができ、図１のスイッチ回路１６に比べて構成素子数を減らすことができる。
第２の変形例は、図７に示すように、ＭＣＵ１１とＡＦＥ-ＩＣ１２を１つのパッケージＰＫ内に封止して１個の半導体デバイスとして構成したものである。なお、ＭＣＵ１１とＡＦＥ-ＩＣ１２の回路を１つの半導体チップ上に形成して、１個のシステムＬＳＩとして構成するようにしても良い。

図８には、本発明に係るガスコンロ電子制御装置の第２の実施形態が示されている。
この実施形態は、電子制御装置が３個のＩＣで構成されているものに適用したものであり、このような構成の具体例としては、例えばＭＣＵ１１とＡＦＥ-ＩＣ１２と電源制御ＩＣ６１とを有する制御装置が考えられる。
このような制御装置においては、図８（Ａ）に示すように、ＭＣＵ１１の２つの汎用Ｉ/ＯポートからウォッチドッグクロックＷＤＰ１，ＷＤＰ２を出力して、ＡＦＥ-ＩＣ１２と電源制御ＩＣ６１へそれぞれ入力してチップ内部のウォッチドッグ回路Ｗ/Ｄで監視するとともに、ＡＦＥ-ＩＣ１２と電源制御ＩＣ６１から異常監視用クロックＷＣＫをそれぞれ出力させてＭＣＵ１１へ入力して監視する。

また、図８（Ｂ）に示すように、ＭＣＵ１１の汎用Ｉ/ＯポートからウォッチドッグクロックＷＤＰ１を出力してＡＦＥ-ＩＣ１２へ入力し、ＡＦＥ-ＩＣ１２から異常監視用クロックＷＣＫ１を出力して電源制御ＩＣ６１へ入力し、電源制御ＩＣ６１から異常監視用クロックＷＣＫ２を出力してＭＣＵ１１へ入力して相互に監視し合うように構成しても良い。同様の考え方で、電子制御装置が４個以上のＩＣで構成されているものにも適用することができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、前記実施形態では、Ｗ/Ｄカウンタ回路５３により計数された値とレジスタ５４Ａ，５４Ｂに設定されている判定値（最大値および最小値）とを比較する２つの比較回路５５Ａ，５５Ｂを設けたものを示したが、このレジスタおよび比較回路は一方だけ設けるようにしてもよい。また、上記実施例では、Ｗ/Ｄカウンタ回路５３により計数された値とレジスタ５４Ａ，５４Ｂに設定されている判定値（最大値）および判定値（最小値）とを比較する例を挙げたが、レジスタに設定されている値ではなく、固定値として予め設定した判定値と比較してもよい。
また、上記実施形態では、ウォッチドッグ回路４６においてＭＣＵからのウォッチドッグ用クロックＷＤＰの周波数に基づいて異常の有無を判定しているが、ＷＤＰの周期を計時して周期の長さに基づいて異常の有無を判定するようにしてもよい。

また、前述したように、ＡＦＥ-ＩＣ１２は、マイクロコンピュータ１１との間でシリアルデータ通信を行うシリアルインターフェース回路３９と、該シリアルインターフェース回路３９のクロック信号を生成する発振回路４０を備え、発振回路４０には、外付けの発振子１８が接続されている。また、ＡＦＥ-ＩＣ１２は、チップの内部回路を所定の順序で動作させるシーケンサ４１と、シーケンサ４１の指令コードおよびＡＤ変換回路３６からのデジタルコードに応じて内部制御信号を生成するコントロールロジック４２と、発振回路４０からのクロック信号によって計時動作を行うタイマー回路４３と、安全弁２４を作動させる信号を生成する安全弁制御回路４４を備えており、ＡＦＩＣ１２のシーケンサ動作による自立した異常監視動作を行うが、本構成のＡＦＥ-ＩＣ１２は、マニュアル動作によるマイクロコンピュータ１１からの指令に基づいた異常監視動作を行うことも可能である。

また、上記実施形態では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるガスコンロの電子制御装置に適用した場合を説明したが、この発明はそれに限定されるものでなく、食材を調理するレンジなどノイズが発生し易い機器の電子制御システムや車載用のエンジン制御システムなどに利用することができる。

１１…マイクロコンピュータ（ＭＣＵ）、１２…アナログ・フロント・エンドＩＣ（ＡＦＥ-ＩＣ）、１３…電流スイッチ・トランジスタ、１４…ブザー、１５…ドライバ回路、１６…トランジスタ・スイッチ回路、２０…ガスコンロ、２１…コンロバーナ、２３…火力調整用の電磁弁、２４…安全弁、２５…熱電対、２６…サーミスタ、２７…点火用のイグナイタ、２８…イグニッションスイッチ、４５…内部発振回路、４６…ウォッチドッグ回路

Claims (5)

1. 複数個の半導体集積回路装置を備え、制御対象の機器に対する制御信号を生成し出力する電子制御装置であって、
   前記複数個の半導体集積回路装置のそれぞれは、所定周波数のクロック信号を出力する機能および他の半導体集積回路装置から入力される前記クロック信号の周波数もしくは周期を判定する機能を有し、
   前記複数個の半導体集積回路装置は、他の半導体集積回路装置から入力される前記クロック信号を相互に監視するように構成されていることを特徴とする電子制御装置。
2. 前記複数個の半導体集積回路装置のうち一つはマイクロコンピュータであり、当該マイクロコンピュータから出力される所定周波数のクロック信号はウォッチドッグ機能により生成され、
   前記マイクロコンピュータを除く半導体集積回路装置は、所定周波数のクロック信号を生成する発振回路を備え、当該発振回路により生成された発振信号に基づくクロック信号を異常監視用のクロック信号として出力するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
3. 前記マイクロコンピュータを除く半導体集積回路装置は、
   発振子を使用せずに所定周波数のクロック信号を生成する発振回路と、他の半導体集積回路装置から入力されるクロック信号の数を計数可能なカウンタ回路と、当該カウンタ回路により計数された値と所定の判定値とを比較する比較回路とを備え、
   前記カウンタ回路は前記発振回路に生成されたクロック信号に基づいて計数動作され、当該カウンタ回路により計数された値が前記所定の判定値を超えた場合に異常信号を出力するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の電子制御装置。
4. 請求項３に記載の電子制御装置と、ガスバーナと、当該ガスバーナの近傍に配設されてガスを着火させるための着火手段と、前記ガスバーナに接続されたガス管の途中に設けられたガス調整弁および電磁弁と、前記電磁弁への通電をオン、オフするためのスイッチ回路とを備え、
   前記異常信号および前記マイクロコンピュータのウォッチドッグ機能により検出され生成された異常信号によって前記スイッチ回路が制御され、いずれかの異常信号が出力された場合に前記電磁弁を閉じるように構成されていることを特徴とするガスコンロ。
5. ガスバーナの近傍に配設された着火手段を制御するための信号を出力する出力端子と、
   他の半導体集積回路装置から供給されるクロック信号を受けるための入力端子と、
   他の半導体集積回路装置との間でデータの送受信を行う通信回路と、
   発振子を使用して前記通信回路の動作に必要なクロック信号を生成する第１の発振回路と、
   発振子を使用せずに所定周波数のクロック信号を生成する第２発振回路と、
   他の半導体集積回路装置から前記入力端子に入力されたクロック信号の数を計数可能なカウンタ回路と、
   前記カウンタ回路により計数された値と所定の判定値とを比較する比較回路と、
   を備え、
   前記カウンタ回路は前記第２発振回路に生成されたクロック信号に基づいて計数動作され、当該カウンタ回路により計数された値が前記所定の判定値を超えた場合に異常を示す信号を出力するように構成されていることを特徴とする電子制御用半導体集積回路装置。

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