JP2020154438A

JP2020154438A - 電子制御装置及び制御データの設定方法

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Publication number: JP2020154438A
Application number: JP2019050126A
Authority: JP
Inventors: 浩行高田; Hiroyuki Takada; 康司湯浅; Koji Yuasa; 昌宏園田; Masahiro Sonoda
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2019-03-18
Filing date: 2019-03-18
Publication date: 2020-09-24
Anticipated expiration: 2039-03-18
Also published as: JP7128763B2; US20220147040A1; DE112020001385T5; CN113613954A; WO2020189281A1

Abstract

【課題】電子制御装置のバリエーションを管理する労力を軽減する。【解決手段】電子制御装置では、電子的にデータを書き換え可能なコードフラッシュメモリ１２０に、アクティブ状態とインアクティブ状態とに排他的に切り替え可能な２つの記憶領域（バンクＡ及びバンクＢ）が確保されている。インアクティブ状態のバンクＡ（インアクティブＲＯＭ）には、制御データが埋め込まれた制御プログラムが格納されている。また、アクティブ状態のバンクＢ（アクティブＲＯＭ）には、制御プログラムで使用可能な複数の制御データと、制御プログラムの制御データを書き換える書換えプログラムと、が格納されている。そして、複数の制御データの中から選択された１つの制御データについて、書換えプログラムにより制御プログラムの制御データを書き換える。【選択図】図３

Description

本発明は、電子制御装置及び制御データの設定方法に関する。

自動車に搭載される電子制御装置の不揮発性メモリには、機種ごとに異なる制御プログラムが格納されている。また、この電子制御装置では、共通の制御プログラムについて、特開昭６２−６７４２２号公報（特許文献１）に記載されるように、制御データ（制御定数）によって制御対象の動作を変更している。従って、自動車に搭載される電子制御装置には、制御プログラム及び制御データの種類に応じた多くのバリエーション（部品番号）が存在する。

特開昭６２−６７４２２号公報

ところで、自動車の組立ラインでは、自動車の仕様などに応じた電子制御装置を組み付ける必要がある。しかし、上述したように、電子制御装置には多くのバリエーションがあるため、これらを管理するのに多大な労力が必要であった。

そこで、本発明は、電子制御装置のバリエーションを管理する労力を軽減することができる、電子制御装置及び制御データの設定方法を提供することを目的とする。

このため、電子制御装置では、電子的にデータを書き換え可能な不揮発性メモリに第１の記憶領域及び第２の記憶領域が確保されている。第１の記憶領域には、制御データが埋め込まれた制御プログラムが格納されている。また、第２の記憶領域には、制御プログラムで使用可能な複数の制御データと、制御プログラムの制御データを書き換える書換えプログラムと、が格納されている。そして、複数の制御データの中から選択された１つの制御データについて、書換えプログラムにより制御プログラムの制御データを書き換える。

本発明によれば、制御プログラムのみが異なる電子制御装置を用意すれば足りるので、電子制御装置のバリエーションを管理する労力を軽減することができる。

電子制御装置の一例を示す内部構成図である。コードフラッシュメモリに確保される２つの記憶領域の説明図である。コードフラッシュメモリのデータ構造図である。制御プログラムの制御データを書き換えるシステムの概要図である。制御データ書換え処理の一例を示すフローチャートである。制御プログラムの制御データを書き換えた状態の説明図である。制御データの書き換え後に記憶領域を消去した状態の説明図である。アクティブ状態の記憶領域に格納される複数の制御データの他の例の説明図である。車両走行中に制御プログラムを更新するシステムの概要図である。制御プログラムの更新方法の説明図である。コードフラッシュメモリに確保される記憶領域の他の例の説明図である。自動車の組立ラインにおける作業者の手順の一例を示すフローチャートである。

以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１は、本発明の適用対象となる電子制御装置１００の一例を示している。電子制御装置１００は、自動車などの車両に搭載されている。

電子制御装置１００は、プロセッサ１１０と、コードフラッシュメモリ１２０と、データフラッシュメモリ１３０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１４０と、入出力回路１５０と、通信回路１６０と、これらを相互通信可能に接続する内部バス１７０と、を備えている。ここで、コードフラッシュメモリ１２０が、不揮発性メモリの一例として挙げられる。なお、図１において、１つの電子制御装置１００のみが図示されているが、車両には、ＣＡＮ（Controller Area Network）などの車載ネットワークに接続された、複数の電子制御装置が搭載されている。

プロセッサ１１０は、プログラムに記述された命令セット（データの転送、演算、加工、制御、管理など）を実行するハードウエアであって、演算装置、命令や情報を格納するレジスタ、周辺回路などから構成されている。コードフラッシュメモリ１２０は、電気的にデータを書き換え可能な不揮発性メモリからなり、例えば、エンジン、自動変速機、燃料噴射装置などを制御する制御プログラムなどを格納する。データフラッシュメモリ１３０は、電気的にデータを書き換え可能な不揮発性メモリからなり、例えば、学習値などのデータを格納する。ＲＡＭ１４０は、電源供給遮断によってデータが消失する揮発性メモリからなり、プロセッサ１１０の一時的な記憶領域を提供する。

入出力回路１５０は、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、Ｄ／Ｄコンバータなどからなり、外部機器に対するアナログ信号及びデジタル信号の入出力機能を提供する。通信回路１６０は、ＣＡＮトランシーバなどからなり、車載ネットワークに接続する機能を提供する。内部バス１７０は、各デバイス間でデータを交換するための経路であって、アドレスを転送するためのアドレスバス、データを転送するためのデータバス、アドレスバスやデータバスで実際に入出力を行うタイミングや制御情報を遣り取りするコントロールバスを含んでいる。

また、電子制御装置１００の通信回路１６０は、ゲートウェイ１８０を介して、外部と無線通信する無線送受信機１９０に接続されている。ゲートウェイ１８０は、外部から送信されたデータのプロトコルを通信回路１６０で処理可能なプロトコルに変換すると共に、通信回路１６０で処理されるデータのプロトコルを外部で処理可能なプロトコルに変換する機能を提供する。なお、電子制御装置１００が外部と無線通信をする必要がなければ、ゲートウェイ１８０及び無線送受信機１９０は備えられていなくてもよい。

コードフラッシュメモリ１２０には、図２に示すように、アクティブ状態とインアクティブ状態とを排他的に切り替え可能な２つの記憶領域として、バンクＡとバンクＢとが予め確保されている。以下の説明においては、アクティブ状態のバンクを「アクティブＲＯＭ」、インアクティブ状態のバンクを「インアクティブＲＯＭ」と呼ぶこととする。なお、インアクティブＲＯＭ及びアクティブＲＯＭが、夫々、第１の記憶領域及び第２の記憶領域の一例として挙げられる。

電子制御装置１００の初期状態では、インアクティブＲＯＭには、図３に示すように、電子制御装置１００の制御対象を制御するための制御プログラムが格納されている。制御プログラムには、破線で示すように、制御対象の動作を定義する制御データが埋め込まれている。ここで、制御データとしては、同一の電子制御装置１００を搭載する複数の機種のうち、例えば、最も台数が多い機種に適合した制御データとすることができる。なお、図３に示す例では、インアクティブＲＯＭに１つの制御プログラムが格納されているが、インアクティブＲＯＭには、制御対象を制御するための複数の制御プログラムを格納することができる。

また、電子制御装置１００の初期状態では、アクティブＲＯＭには、図３に示すように、インアクティブＲＯＭに格納された制御プログラムで使用可能な複数の制御データ１〜Ｎ（Ｎ：２以上の自然数）と、制御プログラムに埋め込まれた制御データを書き換える書換えプログラムと、が格納されている。書換えプログラムは、外部から与えられた車両情報（情報）に応じて、複数の制御データ１〜Ｎの中から車両情報に適合する１つの制御データを選択し、制御プログラムに埋め込まれた制御データを書き換える。ここで、書換えプログラム及び複数の制御データが格納されるアクティブＲＯＭは、本来の目的では、市場のみで利用される様々な情報、例えば、故障情報や学習値などを書き込むための記憶領域として利用することができる。

なお、図３に示す例では、アクティブＲＯＭに１つの制御プログラムに対応する制御データ１〜Ｎ及び書換えプログラムが格納されているが、インアクティブＲＯＭに複数の制御プログラムが格納されている場合、各制御プログラムに対応する制御データ及び書換えプログラムが格納されていてもよい。また、制御データは、Ｎ個に限らず、制御プログラムで使用可能な任意数とすることができる。

このような電子制御装置１００が自動車に組み付けられる前に、仕向け地やオプションなどに適合した制御データを設定する場合、図４に示すように、電子制御装置１００は、ＣＡＮ、シリアル通信、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）、ＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）などのネットワークケーブル２００を介して、作業者が操作する外部装置３００に着脱可能に接続される。外部装置３００は、例えば、入力装置及び表示装置を備えたパーソナルコンピュータなどからなり、ハードディスクドライブなどのストレージに、少なくとも自動車の車両情報を入力するためのプログラムが格納されている。また、電子制御装置１００は、外部装置３００に接続されると、外部装置３００から電源供給を受けて起動する。

図５は、電子制御装置１００が起動されたことを契機として、電子制御装置１００のプロセッサ１１０が実行する、制御データ書換え処理の一例を示している。なお、電子制御装置１００のプロセッサ１１０は、コードフラッシュメモリ１２０のアクティブＲＯＭに格納されている書換えプログラムに従って、制御データ書換え処理を実行する。

ステップ１（図５では「Ｓ１」と略記する。以下同様。）では、電子制御装置１００のプロセッサ１１０が、外部装置３００から車両情報を取得する。即ち、電子制御装置１００に接続された外部装置３００において、作業者によって入力された電子制御装置１００が組み付けられる車両の車両情報、具体的には、自動車の仕向け地やオプションなどを取得する。

ステップ２では、電子制御装置１００のプロセッサ１１０が、例えば、車両情報と制御データとが関連付けられたテーブル（図示せず）を参照し、外部装置３００から取得した車両情報に適合した１つの制御データを選択する。このテーブルは、書換えプログラムの一部として組み込むことができる。なお、外部装置３００は、車両情報として、制御データを特定可能な情報を与えるようにしてもよい。

ステップ３では、電子制御装置１００のプロセッサ１１０が、インアクティブＲＯＭに格納された制御プログラムの制御データを書き換える必要があるか否かを判定する。具体的には、電子制御装置１００のプロセッサ１１０は、車両情報に適合した制御データが制御プログラムの制御データと一致しているか否かを判定することで、制御プログラムの制御データを書き換える必要があるか否かを判定する。そして、電子制御装置１００のプロセッサ１１０は、制御プログラムの制御データを書き換える必要があると判定、即ち、車両情報に適合した制御データと制御プログラムの制御データとが一致していないと判定すれば、処理をステップ４へと進める（Ｙｅｓ）。一方、電子制御装置１００のプロセッサ１１０は、制御プログラムの制御データを書き換える必要がない、即ち、車両情報に適合した制御データと制御プログラムの制御データとが一致していると判定すれば、処理をステップ５へと進める（Ｎｏ）。

ステップ４では、電子制御装置１００のプロセッサ１１０が、インアクティブＲＯＭに格納された制御プログラムの制御データを、車両情報に適合した制御プロクラムに書き換える。ここで、電子制御装置１００のプロセッサ１１０は、例えば、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）やチェックサムを利用して制御データの書き換えが正常に終了しなかったと判定した場合、制御データの書き換えを再度実行することができる。また、電子制御装置１００のプロセッサ１１０は、制御データの書き換えを連続して所定回数実行しても制御データの書き換えが正常に終了しなかった場合、以後の処理を実行せずに、電子制御装置１００に故障が発生したことを報知するようにしてもよい。

ステップ５では、電子制御装置１００のプロセッサ１１０が、アクティブＲＯＭをインアクティブＲＯＭに切り替えると共に、インアクティブＲＯＭをアクティブＲＯＭに切り替える。従って、電子制御装置１００のプロセッサ１１０は、インアクティブＲＯＭに格納された制御プログラム及び複数の制御データを任意に操作することが可能となる。

ステップ６では、電子制御装置１００のプロセッサ１１０が、インアクティブＲＯＭに格納された制御プログラム及び複数の制御データを消去、即ち、インアクティブＲＯＭを初期化する。従って、電子制御装置１００は、その後、故障情報などをコードフラッシュメモリ１２０のインアクティブＲＯＭに書き込んで保存することができる。なお、コードフラッシュメモリ１２０のインアクティブＲＯＭに十分な記憶領域がある場合、制御データ及び複数の制御データを消去せずにそのまま保持してもよい。

かかる電子制御装置１００によれば、電子制御装置１００に外部装置３００が接続されて起動すると、アクティブＲＯＭに格納されている書換えプログラムが実行される。書換えプログラムは、外部装置３００から車両情報を取得し、図６に示すように、アクティブＲＯＭに格納されている複数の制御データの中から、車両情報に適合する１つの制御データを選択する。なお、図示の例では、複数の制御データ１〜Ｎの中から制御データ２が選択されているが、必ずしも制御データ２が選択されるとは限らない。

書換えプログラムは、インアクティブＲＯＭに格納されている制御プログラムの制御データが車両情報に適合した制御データと一致しているか否かを判定することで、制御プログラムの制御データを書き換える必要があるか否かを判定する。そして、書換えプログラムは、制御データを書き換える必要があると判定すると、図６に示すように、インアクティブＲＯＭに格納されている制御プログラムの制御データを、車両情報に適合する制御データ（例えば、制御データ２）に書き換える。また、書換えプログラムは、制御データの書き換えが不要であると判定したか、制御プログラムの制御データの書き換えが終了すると、アクティブＲＯＭをインアクティブＲＯＭに切り替えると共にインアクティブＲＯＭをアクティブＲＯＭに切り替える。その後、書換えプログラムは、図７に示すように、アクティブＲＯＭに格納されている書換えプログラム及び複数の制御データを消去して、アクティブＲＯＭを初期化し、故障情報の書き込みなどに備える。

従って、制御データのみが異なる電子制御装置１００について、アクティブＲＯＭに格納された書換えプログラム及び複数の制御データを利用して、制御プログラムに埋め込まれた制御データを仕向け地やオプションなどに適合する制御データに書き換えることができる。このため、電子制御装置１００の組立ラインから自動車の組立ラインへの搬入に関し、制御プログラムが異なる電子制御装置１００を管理すれば足り、そのバリエーションを管理する労力を軽減することができる。また、書換えプログラム及び複数の制御データは、本来であれば故障情報などを書き込むための記憶領域を利用して格納されているので、コードフラッシュメモリ１２０の未使用の記憶領域を有効に活用することができる。

具体的な一例を挙げて説明すると、例えば、自動車が２６機種あり、機種ごとに制御データが４種類あると仮定する。この場合、従来技術では、電子制御装置１００のバリエーションは、２６機種×４種類＝１０４ある。一方、本実施形態に係る電子制御装置１００のバリエーションは、機種ごとの制御データの管理が不要となることから、２６に過ぎない。従って、電子制御装置１００のバリエーションは、１０４から２６へと少なくなり、これを管理する労力を軽減することができる。また、管理労力が軽減することから、電子制御装置１００を管理するためのコストも低減し、例えば、企業の収益を改善することも可能となる。

制御プログラムに埋め込まれた制御データの書き換えは、電子制御装置１００が自動車に組み付けられる前に限らず、電子制御装置１００が自動車に組み付けられた後であってもよい。この場合、例えば、自動車に搭載されたマルチディスプレイ、ＯＢＤ２（On Board Diagnosis second generation）ポートに接続されたツールなどを使用し、電子制御装置１００が組み付けられる自動車の車両情報を取得することができる。

また、コードフラッシュメモリ１２０のアクティブＲＯＭには、インアクティブＲＯＭに格納された制御プログラムが使用可能な複数の制御データ１〜Ｎに限らず、図８に示すように、制御プログラムに埋め込まれた制御データとの差分を表す、制御データ差分１〜Ｎを格納してもよい。この場合、車両情報に適合した制御データ差分を用いて、制御プログラムに埋め込まれた制御データにパッチを当て、この制御データを書き換えればよい。このようにすれば、複数の制御データを格納するのに必要な記憶容量が小さくなり、コードフラッシュメモリ１２０のアクティブＲＯＭの容量が小さくても、多くの制御データを格納することができる。

書換えプログラム及び複数の制御データが格納されていた記憶領域は、これが初期化された後、無線通信を使用したＯＴＡ（Over The Air）によって、例えば、車両走行中に制御プログラムを更新するために利用することができる。

図９は、ＯＴＡを利用して、車両ＶＨに搭載された電子制御装置１００の制御プログラムを更新するシステムの一例を示している。更新プログラムは、ＯＴＡセンターＣＴＲのサーバーＳＶＲに格納されており、ＯＴＡセンターＣＴＲに接続された基地局ＢＳから無線通信で車両ＶＨに配信される。車両ＶＨに配信された更新プログラムは、無線送受信機１９０、ゲートウェイ１８０及び車載ネットワークを介して電子制御装置１００に送られ、電子制御装置１００のコードフラッシュメモリ１２０のインアクティブＲＯＭに書き込まれる。そして、電子制御装置１００の再起動時などの所定のタイミングで、アクティブＲＯＭをインアクティブＲＯＭに切り替えると共に、インアクティブＲＯＭをアクティブＲＯＭに切り替えることで、更新された制御プログラムにより制御対象を制御することができる。

制御プログラムの更新処理について一例を挙げて説明すると、電子制御装置１００の初期状態では、図１０に示すように、アクティブＲＯＭにレビジョン１．０の制御プログラムが格納され、インアクティブＲＯＭが未使用となっている。この初期状態において、インアクティブＲＯＭにレビジョン２．０の更新プログラムが書き込まれ、所定のタイミングで、アクティブＲＯＭがインアクティブＲＯＭに切り替えられると共に、インアクティブＲＯＭがアクティブＲＯＭに切り替えられる。従って、電子制御装置１００は、その後、アクティブＲＯＭに書き込まれたレビジョン２．０の制御プログラムを実行し、例えば、機能追加、不具合改修などが行われた制御を実行することができる。

そして、アクティブＲＯＭに書き込まれているレビジョン２．０の制御プログラムを更に更新する場合、インアクティブＲＯＭにレビジョン３．０の更新プログラムが書き込まれ、所定のタイミングで、アクティブＲＯＭがインアクティブＲＯＭに切り替えられると共に、インアクティブＲＯＭがアクティブＲＯＭに切り替えられる。このようにすることで、車両ＶＨが走行中であっても、制御プログラムを更新することができる。

コードフラッシュメモリ１２０には、アクティブ状態及びインアクティブ状態に排他的に切り替え可能な２つの記憶領域に限らず、図１１に示すように、制御データが埋め込まれた制御プログラムを格納する第１の記憶領域、書換えプログラム及び複数の制御データ１〜Ｎを格納する第２の記憶領域が確保されていてもよい。図示の例では、コードフラッシュメモリ１２０に第１の記憶領域及び第２の記憶領域のみが確保されているが、コードフラッシュメモリ１２０に任意のデータを格納するための記憶領域が更に確保されていてもよい。

図１２は、自動車の組立ラインにおいて、電子制御装置１００の制御データを書き換える手順の概要を示している。なお、以下の例においては、自動車に電子制御装置１００を組み付け、自動車に備えられたマルチディスプレイを使用して作業指示を行っているが、例えば、ＯＢＤ２ポートにツールを接続して作業指示を行ったり、ＯＴＡを利用して作業指示を行ったりしてもよい。また、自動車に電子制御装置１００を組み付ける前に制御データを書き換える場合には、例えば、ＯＢＤ２ポートにツールを接続して作業指示を行うことができる。

ステップ１１では、作業者が、書換え確認画面、例えば、『書き換えを実行します。』がマルチディスプレイに表示されたか否かを判断する。そして、作業者は、書換え確認画面が表示されたと判断すれば、ステップ１２へと手順を進める（Ｙｅｓ）。一方、作業者は、書換え確認画面が表示されないと判断すれば、ステップ１４へと手順を進める（Ｎｏ）。ここで、書換え確認画面が表示されない場合としては、電子制御装置１００の起動によって実行された書換えプログラムが制御データの書き換えが不要であると判定した場合などが想定される。

ステップ１２では、作業者が、マルチディスプレイに表示された開始指示画面、例えば、『書き換え開始ＯＫ？Ｙ／Ｎ』を介して、制御データの書き換えを開始する指示を与える。制御データの書き換えを開始する指示が与えられると、電子制御装置１００は、上述した処理によって、インアクティブＲＯＭに格納されている制御プログラムの制御データを書き換える。なお、制御データの書き換えを開始しない指示を与えた場合には、その後、作業者は制御データの書き換え手順を終了させる。

ステップ１３では、作業者が、マルチディスプレイに書き換え完了確認、例えば、『書き換え完了イグニッションをＯＦＦして下さい。』が表示されたか否かを判断する。そして、作業者は、書き換え完了確認が表示されたと判断すれば、ステップ１４へと手順を進める（Ｙｅｓ）。一方、作業者は、書き換え完了確認が表示されないと判断すれば、書き換え完了確認が表示されるまで待機する（Ｎｏ）。

ステップ１４では、作業者が、イグニッションスイッチをＯＦＦし、その後、マルチディスプレイにソフトウエア部品番号の確認画面、例えば、『ソフトウエア部品番号：ｘｘｘ−ｘｘｘｘ−ｘｘ』を視認し、制御データの書き換えが問題ないことを確認する。

このようにすれば、自動車の組立ラインの作業者は、制御データの書き換え開始指示と、ソフトウエア部品番号の確認を行うだけでよく、作業負荷が少ないことから、組立ラインに制御データの書き換え工程を追加することができる。また、ＯＢＤ２ポートに接続するツールやマルチディスプレイなどの既存設備を使用するだけであるので、ＥＯＰＬ（End Of Line Programming）と異なり、専用の書き換え装置が不要である。このため、設備投資による負担が少ない。

以上説明した実施形態では、コードフラッシュメモリ１２０に２つの記憶領域が確保されていたが、データフラッシュメモリ１３０に２つの記憶領域が確保されていてもよい。

なお、当業者であれば、様々な上記実施形態の技術的思想について、その一部を省略したり、その一部を適宜組み合わせたり、その一部を置換したりすることで、新たな実施形態を生み出せることを容易に理解できるであろう。

１００電子制御装置
１１０プロセッサ
１２０コードフラッシュメモリ（不揮発性メモリ）

Claims

電気的にデータを書き換え可能な不揮発性メモリに第１の記憶領域及び第２の記憶領域が確保された電子制御装置であって、
前記第１の記憶領域に、制御データが埋め込まれた制御プログラムが格納され、
前記第２の記憶領域に、前記制御プログラムで使用可能な複数の制御データと、前記制御プログラムの前記制御データを前記複数の制御データの中から選択された１つの制御データに書き換える書換えプログラムと、が格納された、
電子制御装置。
前記書換えプログラムは、外部から与えられた情報に応じて、前記複数の制御データの中から１つの制御データを選択する、
請求項１に記載の電子制御装置。
前記情報は、車両情報である、
請求項２に記載の電子制御装置。
前記第２の記憶領域は、少なくとも故障情報を格納する領域である、
請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の電子制御装置。
前記第１の記憶領域及び前記第２の記憶領域は、アクティブ状態とインアクティブ状態とを排他的に切り替え可能である、
請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の電子制御装置。
前記制御データの書き換えが終了したら、前記第２の記憶領域に格納されている前記複数の制御データ及び前記書換えプログラムを消去する、
請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の電子制御装置。
前記制御データの書き換えが正常に終了しない場合、当該制御データの書き換えを再度実行する、
請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の電子制御装置。
電気的にデータを書き換え可能な不揮発性メモリに第１の記憶領域及び第２の記憶領域が確保され、前記第１の記憶領域に、制御データが埋め込まれた制御プログラムが格納され、前記第２の記憶領域に、前記制御プログラムで使用可能な複数の制御データ、及び、前記制御プログラムの前記制御データを書き換える書換えプログラムが格納された電子制御装置のプロセッサが、
前記複数の制御データの中から選択された１つの制御データについて、前記書換えプログラムにより前記制御プログラムの前記制御データを書き換える、
制御データの設定方法。