JP5071943B2 - 電子制御装置およびプログラム起動切替方法 - Google Patents

Description

本発明は、製品用プログラムや検査用プログラムなどの複数種類のプログラムを起動する必要がある電子制御装置に係り、特にこれらのプログラムの起動を切替える技術に関する。

生産／製造ラインや保守現場では、装置のデバック時に検査プログラムを起動させる必要がある。製品用のプログラムを起動した後に検査プログラムに切り替える方法としては、ディップスイッチによる切替え、Ａ/Ｄ変換を使い外部抵抗値変更による電圧読み取り値による切替えなどがある。また設定内容を有効にするために、ブートコード上で、設定をソフト的に読み取り、選択されたプログラムにジャンプするか、CPU-ROM間にアドレス変換機能を設け、CPUのブートアドレスをROMマップ上でハードウェア的に切替えて対応している。

しかし、製品使用者が簡単に切替設定機能にアクセスできないようにすると、装置組立後に設定切替ができないという問題があり、さらに、検査プログラムと製品プログラムの割り込みハンドラの使い分け（ハンドラエリアがROM固定エリアにあり、２つのプログラムで、ハンドラ処理を別々に処理する必要がある場合）や、CPU見えのROMエリア制限（CPUから見えるROMサイズが固定されており、製品プログラムでそのエリアをすべて使用する場合、検査プログラムがブートブロックに格納できない場合）により、ブートコード上で、プログラムカウンタをジャンプさせて、プログラムを切替える方法が使えないという問題もある。

特許文献１では、外部のプログラム評価装置を接続するためのコネクタや引き出し線を要することなく簡易にプログラムデバッグを行うための検査プログラム実行装置が開示されている。この装置では、ROMに製品プログラムとデバッグ用のモニタプログラムを異なるアドレス領域に記憶（例えば、0000番地にモニタプログラム、0100番地に製品プログラムを記憶）させ、製品プログラムを読み出す際には、アドレス変換回路でCPUからのアドレスデータにオフセット値を加算する処理を行い、モニタプログラムを読み出す際には、アドレス変換回路の動作をOFFとする処理を行うことで、読み出すプログラムを切替えている。

特許文献２では、電子制御装置の製造時に接続検査を行うための検査システムが開示されている。このシステムでは、電子制御装置に通常の制御プログラムと接続検査を行う検査プログラムとを備え、複数の内部入力ラインから入力される入力信号について、通常では起こりえない特定の入力信号の組合せを検出した場合に検査プログラムを起動する仕組みとしている。このシステムでは、電子制御装置の入出力ラインのオープン・ショートの接続不具合の検査を、通常の制御動作と切り離すことで、製造ラインの作業工程におけるタクトピッチに合わせて検査期間を短縮している。

特開２００２−０７３３６８号公報 特開平１０−２８３０１６号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２では、電子制御装置の記憶領域に格納された複数のプログラム（例えば、製品用プログラムと検査用プログラム）の中から、装置のリセット解除時に、プログラム切替えを行い所望のプログラム(例えば、検査用プログラム)を起動する仕組みが開示されていない。また、電子制御装置を組立て後に、ハードウェア切替にアクセスできない場合、所望のプログラム(例えば、検査用プログラム)を起動することができないという問題がある。

そこで、本発明の目的は、複数のプログラムのうちの所望プログラムの起動およびその切替を容易に行うことができる電子制御装置およびプログラム起動切替方法を提供することにある。

本発明による電子制御装置は、複数のプログラムをそれぞれ異なるアドレス領域に記憶する記憶手段と、前記記憶手段にアドレスを出力してプログラムを読み出すプログラム処理手段と、を有する電子制御装置であって、前記プログラム処理手段から出力される前記アドレスを、指定された切替設定に従って、前記複数のプログラムの１つを指定するアドレスへ切り替える切替手段と、ハードウェアによるハードウェア切替設定を指定する第１切替設定手段と、前記プログラム処理手段からの指示に従ってソフトウェア切替設定を指定する第２切替設定手段と、前記プログラム処理手段からの指示に従って前記ハードウェア切替設定あるいは前記ソフトウェア切替設定のいずれかを選択し、選択された切替設定を前記指定された切替設定として前記切替手段へ出力する選択手段と、をさらに有することを特徴とする。

本発明によるプログラム起動切替方法は、複数のプログラムをそれぞれ異なるアドレス領域に記憶する記憶手段と、前記記憶手段にアドレスを出力してプログラムを読み出すプログラム処理手段と、を有する電子制御装置のプログラム起動切替方法であって、ハードウェアによりハードウェア切替設定を指定し、前記プログラム処理手段からの指示に従ってソフトウェア切替設定を指定し、前記プログラム処理手段からの指示に従って前記ハードウェア切替設定あるいは前記ソフトウェア切替設定のいずれかを選択し、前記選択された切替設定に従って、前記プログラム処理手段から出力される前記アドレスを前記複数のプログラムの１つを指定するアドレスへ切り替える、ことを特徴とする。

本発明によるコンピュータプログラムは、複数のプログラムをそれぞれ異なるアドレス領域に記憶する記憶手段と、前記記憶手段にアドレスを出力してプログラムを読み出すプログラム処理手段と、を有する電子制御装置において、前記プログラム処理手段にプログラム起動切替機能を実現するためのコンピュータプログラムであって、ハードウェアにより指定されたハードウェア切替設定あるいはソフトウェアにより指定されたソフトウェア切替設定のいずれかを選択する機能と、前記選択された切替設定に従って、前記プログラム処理手段から出力される前記アドレスを前記複数のプログラムの１つを指定するアドレスへ切り替える機能と、を前記プログラム処理手段で実現することを特徴とする。

本発明によれば、複数のプログラムのうちの所望プログラムの起動およびその切替を容易に行うことができる。

本発明の一実施形態に係る電子制御装置の概略構成を示すブロック図である。 図１に示すＳ／Ｗ切替機能部および選択部の一例を示すブロック図である。 図１に示す電子制御装置におけるＲＯＭの物理空間マップを示した模式図である。 図１に示す電子制御装置においてアドレス空間切替後にＣＰＵにより見えるＲＯＭアドレス空間を例示した模式図である。 （Ａ）は検査プログラム起動時の起動手順を示すフローチャートであり、（Ｂ）は製品プログラム起動後に検査プログラムを起動する起動切替手順を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下に述べる実施の形態により限定されるものではない。本実施形態の説明で使用される記号は次の通りである。

ＣＰＵ：プログラム制御される中央処理装置(Central Processing Unit)
ＲＯＭ：リードオンリメモリ(Read Only Memory)
ＲＡＭ：ランダムアクセスメモリ(Random Access Memory)
Ｓ／Ｗ：ソフトウェア(Software)
Ｈ／Ｗ：ハードウェア(Hardware)
Cold Boot：電源オン時の起動（コールドブート）
Warm Boot：ＣＰＵの指示による起動（ウォームブート）。

１．構成
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る電子制御装置は、CPU１がアドレス及びデータをROM３またはRAM４に供給し、プログラムの読み出し、データの書き込み/読み出しを行う。ROM３には、後述するように２種類のプログラムが異なるアドレス領域に格納されているものとする。

CPU１から出力するアドレスは、アドレスデコーダ・アドレス空間切替部２によってデコードされ、アクセスすべきメモリ及びそのアドレスが選択される。ＣＰＵ１は、選択されたアドレスに格納されたプログラムを読み出して順次実行する。

アドレスデコーダ・アドレス空間切替部２は、機能的にアドレスデコーダ２ａとアドレス空間切替部２ｂとを有し、後述するように、Ｈ／Ｗ切替機能部５あるいはＳ／Ｗ切替機能部６のうちの選択された一方の設定内容に従って、CPU１が出力するアドレスのアドレス空間を切り替えてデコードする。

Ｈ／Ｗ切替機能部５はハードウェアによる切替機能を有し、例えば、ディップスイッチ等でハードウェア的に設定された切替内容を選択部７へ出力する。

Ｓ／Ｗ切替機能部６はソフトウェアによる切替機能を有し、CPU１からの命令に基づいてソフトウェア的に設定された切替内容を保持し選択部７へ出力する。

選択部７は、ＣＰＵ１からの命令に従って、Ｈ／Ｗ切替機能部５により設定された切替内容あるいはＳ／Ｗ切替機能部６により設定された切替内容のいずれかを選択してアドレス空間切替部２ｂへ出力する。

リセット回路８は、電源起動時のCold Boot時およびCPU１からの命令により起動するWarm Boot時に電子制御装置のブロック全体をリセットする。

次に、図２を参照してＳ／Ｗ切替機能部６および選択部７の一例を説明する。ただし、図３および図４におけるアドレス空間の説明と整合させるために、以下、Ｈ／Ｗ切替機能部５を「H/W-Window切替部５」、Ｓ／Ｗ切替機能部６を「S/W-Window切替レジスタ６」、および選択部７を「アドレス変換方式選択部７」として説明する。この例では、S/W-Window切替レジスタ６とアドレス変換方式選択部７とがＣＰＵ１によって設定される。

S/W-Window切替レジスタ６にはCPU１からの命令により切替情報が設定され、その設定内容がアドレス変換方式選択部７へ出力される。具体的には、たとえばS/W-Window切替レジスタ６には、切替用レジスタと、切替の有効あるいは無効を選択するための状態保持レジスタと、が設けられている。状態保持レジスタは、デフォルトで切替無効を選択している。これらのレジスタはリセットでは初期化されない。

アドレス変換方式選択部７は、ＣＰＵ１からの命令に基づき、H/W-Window切替部５によるＨ／Ｗ切替設定あるいはS/W-Window切替部６ａによるＳ／Ｗ切替設定のいずれか１つを選択してアドレス空間切替部２ｂへ出力する。ここで選択された切替設定に従って、アドレスデコータ・アドレス空間切替部２がデコードされるアドレスを変換し、結果的に、ＣＰＵ１がＲＯＭ３から読み出すプログラムが切り替わる。なお、アドレス変換方式選択部７は、デフォルトではH/W-Window切替部５を選択しているものとする。

Cold Boot時には、S/W-Window切替レジスタ６の状態保持レジスタが切替無効に設定されているので、切替用レジスタの設定は無視される。起動後に状態保持レジスタを切替有効に設定し、アドレス変換方式選択部７にＳ／Ｗ切替設定を選択させると、Warm Boot時に切替用レジスタの設定によりアドレス空間が切り替わり、結果的にＣＰＵ１から見えるプログラムを切り替えることができる）。

２．ＲＯＭアドレス空間マップ
図３に示すＲＯＭ３の物理ROM空間マップ３０では、アドレス領域３１にWindow1（製品プログラム）が、アドレス領域３２にWindow2（検査、モニタプログラム）３４がそれぞれ格納されており、CPU１から見えるエリア３３はアドレス領域３１であり、この場合ではWindow1の製品プログラムが実行される。

次に、アドレスデコーダ・アドレス空間切替部２によりアドレス空間が切り替えられた状態を図４に示す。図４において、物理ＲＯＭ空間マップ４０は図３に同様であるが、アドレス空間切替部２ｂによりアドレス空間が切り替えられると、ＣＰＵ見えＲＯＭ空間マップ４１のようにWindow1とWindow2のアドレス領域が入れ替わり、ＣＰＵ１から見えるエリア４２はWindow2に切替えられている。言い換えれば、物理ROM空間のマップ４０は実際には変更されていないが、CPU１から見ると、ROM空間マップ４１のようになり、CPU起動時にROMから読み込むプログラムがWindow1（製品プログラム）からWindow2（検査、モニタプログラム）に切り替わっている。

３．動作
次に、図５を参照しながら本実施形態による電子制御装置において製造ライン等で検査プログラムを起動する場合について説明する。図５（Ａ）は検査プログラムを起動する場合の動作を示し、図５（Ｂ）は製品プログラムを起動し、その後検査プログラムを起動した場合の動作を示す。

図５（Ａ）において、電子制御装置の電源をオンする前に、H/W-Window切替部５の切替設定を検査プログラム側に設定する（ステップ５１）。たとえばH/W Window切替部５であるディップスイッチの設定をＣＰＵブートアドレスが検査プログラムになるように設定する。そして、電子制御装置の電源をオンして装置を起動（Cold Boot)する（ステップ５２）。このとき、H/W-Window切替部５は検査プログラム側に設定され、アドレス変換方式選択部７はデフォルトでH/W-Window切替部５の設定を有効にしているので、このＨ／Ｗ切替設定を入力したアドレス空間切替部２ｂは、ＣＰＵ１からのアドレスを図４に示すアドレス空間切替を施してＲＯＭ３へ出力する。これによって、ＣＰＵ１は、製品プログラム(Window1)ではなく、検査プログラム（Window2)を実行することとなる（ステップ５３）。

図５（Ｂ）において、電子制御装置の電源をオンする前に、H/W-Window切替部５の切替設定を製品プログラム側に設定する（ステップ６１）。たとえばH/W Window切替部５であるディップスイッチの設定をＣＰＵブートアドレスが製品プログラムになるように設定する。そして、電子制御装置の電源をオンして装置を起動（Cold Boot)する（ステップ６２）。このとき、H/W-Window切替部５は製品プログラム側に設定され、アドレス変換方式選択部７はデフォルトでH/W-Window切替部５の設定を有効にしているので、このＨ／Ｗ切替設定を入力したアドレス空間切替部２ｂはアドレス空間を切り替えないで、図３に示すようにＣＰＵ１からのアドレスをそのままデコードしてＲＯＭ３へ出力する。これによって、ＣＰＵ１は、製品プログラム(Window1)を実行することとなる（ステップ６３）。

製品プログラムを起動した後で検査プログラムを起動しようとする場合には、プログラムカウンタをＲＡＭ４側に移動させ、S/W-Window切替レジスタ６の切替用レジスタを検査プログラム側に設定し、さらに状態保持レジスタを切替有効に設定する（ステップ６４）。またアドレス変換方式選択部７をS/W-Window切替レジスタ６を有効にするように優先設定する（ステップ６５）。さらに、CPU１からの命令によりリセット回路８を強制的に起動させるように設定する（ステップ６６）。

この設定状態で電子制御装置がWarm Boot状態で起動し（ステップ６７）、リセット回路８がリセット発生を実行する（ステップ６８）。Warm Boot時でもS/W-Window切替レジスタ６およびアドレス変換方式選択部７の状態は保持されるので、電子制御装置が再起動したときに、アドレス変換方式選択部７は、S/W-Window切替レジスタ６の切替用レジスタの設定内容をアドレス空間切替部２ｂへ出力する。したがって、アドレス空間切替部２ｂは、ＣＰＵ１からのアドレスを図４に示すアドレス空間切替を施してＲＯＭ３へ出力する。これによって、ＣＰＵ１は、製品プログラム(Window1)ではなく、検査プログラム（Window2)を実行することとなる（ステップ６９）。

４．効果
本実施形態によれば、ユーザの利用環境により、H/WによるCPUのブートコード切替機能とS/WによるCPUのブートコード切替機能とを使い分け、所望のプログラムを起動することが可能となる。例えば、H/WによるCPUのブートコード切替がアクセスできない状態でも、S/WによるCPUのブートコード切替を用いて、複数種類のプログラム（例えば、製品プログラムと検査プログラム）のいずれかを選択することで、容易にプログラムの起動切替が可能となる。

またWarm Boot時に、H/W-Window切替部５の設定ではなく、S/W-Window切替レジスタ６の設定を有効にすることができるため、ハードウェア切替設定を変更せずにソフトウェア切替設定を行うことができ、ソフトウェアにより容易にプログラム切替を行うことができる。

また本実施形態によれば、上記で説明したプログラムの起動切替は、使用するCPUの制限事項に関わらず利用可能であるという効果がある。例えば、ROM側に割り込みハンドラ（ベクタ）領域が固定で存在するCPUの場合や、プログラムカウンタを製品プログラムコードのエリアから検査プログラムコードのエリアに飛ばす方法の場合などでは割り込みハンドラ（ベクタ）を個別に用意できないという課題や、CPUから見えるROMエリアにサイズ制限がある場合や製品プログラムで全領域を使用する場合などの検査プログラムを配置できないという課題を、本実施形態により解決できるという効果がある。

５．変形例
上述した実施形態では、Ｈ／Ｗ切替機能部５とＳ／Ｗ切替機能部６を有する電子制御装置を説明したが、Ｈ／Ｗ切替機能部５を持たない電子制御装置でも本発明を適用できる。Ｈ／Ｗ切替機能部５がない場合には製造ライン等で簡単に製品プログラムと検査プログラムの切替はできないが、Ｓ／Ｗ切替機能部６のレジスタにデフォルトデータを不揮発で設定しておけば、それによって電子制御装置を起動後にプログラムの切替を行うことが可能となり、上述したように、使用するCPUの制限事項に関わらず利用可能であるという効果を奏する。

本発明は、装置内部に検査プログラムを内蔵し、製造ラインや保守現場等で検査プログラムを実行する電子制御装置に適用可能である。

１ ＣＰＵ
２ アドレスデコーダ・アドレス空間切替部
２ａ アドレスデコーダ
２ｂ アドレス空間切替部
３ ＲＯＭ
４ ＲＡＭ
５ Ｈ／Ｗ切替機能部（H/W-Window切替部）
６ Ｓ／Ｗ切替機能部（S/W-Window切替レジスタ）
７ 選択部（アドレス変換方式選択部）
８ リセット回路
３０ ＲＯＭ空間マップ
３１ Window1(製品プログラム)
３２ Window2(検査、モニタプログラム)
３３ ＣＰＵから見えているエリア
４０ ＲＯＭアドレス空間（変換前）
４１ ＲＯＭアドレス空間（変換後）
４２ ＣＰＵから見えているエリア

Claims (17)

1. 複数のプログラムをそれぞれ異なるアドレス領域に記憶する記憶手段と、前記記憶手段にアドレスを出力してプログラムを読み出すプログラム処理手段と、を有する電子制御装置であって、
   前記プログラム処理手段から出力される前記アドレスを、指定された切替設定に従って、前記複数のプログラムの１つを指定するアドレスへ切り替える切替手段と、
   ハードウェアによるハードウェア切替設定を指定する第１切替設定手段と、
   前記プログラム処理手段からの指示に従ってソフトウェア切替設定を指定する第２切替設定手段と、
   前記プログラム処理手段からの指示に従って前記ハードウェア切替設定あるいは前記ソフトウェア切替設定のいずれかを選択し、選択された切替設定を前記指定された切替設定として前記切替手段へ出力する選択手段と、
   をさらに有することを特徴とする電子制御装置。
2. 前記プログラム処理手段による装置リセット解除時に、前記プログラム処理手段は前記指定された切替設定に対応したプログラムを前記記憶手段から読み出すことを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
3. 前記プログラム処理手段からの指示に従って設定された前記第２切替設定手段の前記ソフトウェア切替設定および前記選択手段の選択設定は、装置リセットによっても保持されることを特徴とする請求項１または２に記載の電子制御装置。
4. 前記選択手段は前記ハードウェア切替設定を通常選択し、前記プログラム処理手段は電源投入時の装置起動により前記ハードウェア切替設定に対応したプログラムを前記記憶手段から読み出すことを特徴とする請求項１−３にいずれか１項に記載の電子制御装置。
5. 複数のプログラムをそれぞれ異なるアドレス領域に記憶する記憶手段と、前記記憶手段にアドレスを出力してプログラムを読み出すプログラム処理手段と、を有する電子制御装置のプログラム起動切替方法であって、
   ハードウェアにより指定されたハードウェア切替設定を指定し、
   前記プログラム処理手段からの指示に従ってソフトウェア切替設定を指定し、
   前記プログラム処理手段からの指示に従って前記ハードウェア切替設定あるいは前記ソフトウェア切替設定のいずれかを選択し、
   前記選択された切替設定に従って、前記プログラム処理手段から出力される前記アドレスを前記複数のプログラムの１つを指定するアドレスへ切り替える、
   ことを特徴とするプログラム起動切替方法。
6. 前記プログラム処理手段による装置リセット解除時に、前記プログラム処理手段は前記選択された切替設定に対応したプログラムを前記記憶手段から読み出して起動することを特徴とする請求項５に記載のプログラム起動切替方法。
7. 前記プログラム処理手段からの指示に従って設定された前記ソフトウェア切替設定および前記切替設定の選択は、装置リセットによっても保持されることを特徴とする請求項５または６に記載のプログラム起動切替方法。
8. 前記切替設定の選択は前記ハードウェア切替設定を通常選択し、前記プログラム処理手段は電源投入時の装置起動により前記ハードウェア切替設定に対応したプログラムを前記記憶手段から読み出して起動することを特徴とする請求項５−７にいずれか１項に記載のプログラム起動切替方法。
9. 前記ハードウェア切替設定は、前記複数プログラムのうち当該装置の検査プログラムを指定することを特徴とする請求項８に記載のプログラム起動切替方法。
10. 前記ハードウェア切替設定は前記複数プログラムのうち製品プログラムを指定し、当該製品プログラムの起動後に前記ソフトウェア切替設定を当該装置の検査プログラムに指定すると共に、前記切替設定の選択を当該ソフトウェア切替設定に変更し、前記プログラム処理手段により前記装置リセットを発生させることを特徴とする請求項８に記載のプログラム起動切替方法。
11. 複数のプログラムをそれぞれ異なるアドレス領域に記憶する記憶手段と、前記記憶手段にアドレスを出力してプログラムを読み出すプログラム処理手段と、を有する電子制御装置において、前記プログラム処理手段にプログラム起動切替機能を実現するためのコンピュータプログラムであって、
    ハードウェアにより指定されたハードウェア切替設定あるいはソフトウェアにより指定されたソフトウェア切替設定のいずれかを選択する機能と、
    前記選択された切替設定に従って、前記プログラム処理手段から出力される前記アドレスを前記複数のプログラムの１つを指定するアドレスへ切り替える機能と、
    を前記プログラム処理手段で実現することを特徴とするコンピュータプログラム。
12. 前記プログラム処理手段による装置リセット解除時に、前記プログラム処理手段は前記選択された切替設定に対応したプログラムを前記記憶手段から読み出して起動することを特徴とする請求項１１に記載のコンピュータプログラム。
13. 前記プログラム処理手段からの指示に従って設定された前記ソフトウェア切替設定および前記切替設定の選択は、装置リセットによっても保持されることを特徴とする請求項１１または１２に記載のコンピュータプログラム。
14. 前記切替設定の選択は前記ハードウェア切替設定を通常選択し、前記プログラム処理手段は電源投入時の装置起動により前記ハードウェア切替設定に対応したプログラムを前記記憶手段から読み出して起動することを特徴とする請求項１１−１３にいずれか１項に記載のコンピュータプログラム。
15. 前記ハードウェア切替設定は、前記複数プログラムのうち当該装置の検査プログラムを指定することを特徴とする請求項１４に記載のコンピュータプログラム。
16. 前記ハードウェア切替設定は前記複数プログラムのうち製品プログラムを指定し、当該製品プログラムの起動後に前記ソフトウェア切替設定を当該装置の検査プログラムに指定すると共に、前記切替設定の選択を当該ソフトウェア切替設定に変更し、前記プログラム処理手段により前記装置リセットを発生させることを特徴とする請求項１４に記載のコンピュータプログラム。
17. 請求項１１−１６のいずれか１項に記載のコンピュータプログラムを実行するコンピュータシステム。

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