JP5158030B2 - 車両用電子制御装置 - Google Patents
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Description
図8に示すマイクロコンピュータ100は、プログラムに従い動作するCPU110と、CPU110の演算結果等を記憶するRAM112と、データ保持用の電源が常時供給されるバックアップRAM114と、CPU110が実行するプログラム等を記憶するROM116と、周辺機能回路120,122,124,126とを備えている。周辺機能回路120〜126は、マイクロコンピュータ100の周辺機能としての例えば通信機能、タイマ機能、入力機能(入力ポート)、出力機能(出力ポート)、などを実現する回路である。
図9に示すように、RAM112は、データ領域201と、冗長データ領域202とを有している。演算に用いられるデータであって、RAM112に一時的に格納されることとなるデータ(以下、WRITEデータとも記載する)は、RAM112のデータ領域201に格納される。また、エンコーダ132により、WRITEデータに基づき検出用冗長データが生成されるとともに、その生成された検出用冗長データは、冗長データ領域202に格納される。
エンコーダ132では、図10に示すようなチェック行列にWRITEデータ(図10の例では8ビット)がかけ合わされることにより、検出用冗長データが生成される。また、デコーダ130では、同じチェック行列にデータ領域201から読み出されたデータ(図10の例では8ビット)がかけ合わされることにより、冗長データが生成される。このように、エンコーダ132、デコーダ130では、同じチェック行列を用いて冗長データが生成される。なお、WRITEデータ、或いはデータ領域201から読み出されたデータが2バイト(16ビット)の場合は、そのデータが上位8ビットと下位8ビットとに分けられ、それぞれについて冗長データが生成される。つまり、2つの冗長データが生成される。WRITEデータ、或いはデータ領域201から読み出されたデータが4バイト(32ビット)の場合は、そのデータが8ビットずつ4分割され、同様にそれぞれについて冗長データが生成される。つまり、4つの冗長データが生成される。
このようなECC機構では、1ビット分の誤りの訂正が可能とされている。複数ビット分の誤りについては、検出は可能であるが、訂正は確実なものではなく誤った値に訂正される場合もある。尚、データの誤りの検出・訂正の原理については、周知であるためここでは詳しい説明を省略する。
まず、図12(A)に示す処理は、EDC機構においてCPU110が実行する処理として適用できるものである。ここではEDC機構に適用した場合について説明するが、ECC機構において適用しても良い。
CPU110は、データをRAM112から読み出す旨の命令が発生すると、S410にて、そのRAM112のデータ領域201から読み出し対象のデータを読み出す。この際、その読み出し対象のデータに対応した訂正用冗長データもRAM112の冗長データ領域202から読み出す。データ領域201から読み出されたデータ、及び冗長データ領域202から読み出された訂正用冗長データは、デコーダ130に入力され、デコーダ130にて誤りの検出・訂正が行われる。
異常検出手段は、CPUによってメモリから読み出されるデータの異常を検出する。
つまり、メモリから読み出されたデータに異常が生じていた場合に、その異常が生じたデータが使用されることで誤動作や異常動作が生じてしまうことを回避し、ひいてはマイクロコンピュータを正常に動作させることを可能とし得る。
[第1実施形態]
図13は、本実施形態の車両ネットワークシステム200を表す構成図である。尚、図13に示す車両ネットワークシステム200は一例である。
図13に示す車両ネットワークシステム200の例では、例えば、エンジン210の制御を司るエンジンECU220、ナビゲーション機能の制御を司るナビゲーションECU230、ドアのロック/アンロック等のボデー系の制御を司るボデーECU240、等がネットワーク290を介して通信可能に接続される。
エンジンECU220は、前述したようにエンジン210の制御を司るものであり、マイクロコンピュータ100と、入力部81,82と、出力ドライバ83,84,85と、コネクタ86とを備えている。入力部81,82は、入力回路と、AD変換回路とから構成される。
スロットルセンサ72は、エンジン210(図13参照)への吸入空気量を制御する電子スロットル76のスロットル開度を検出するためのセンサである。
インジェクタ74は、エンジン210の気筒内に燃料を噴射するための装置である。
電子スロットル76については前述した通りである。
アクセルセンサ71からのセンサ信号(アナログ信号)は、入力部81を介してデジタル信号に変換され、マイクロコンピュータ100に入力される。同様に、スロットルセンサ72からのセンサ信号(アナログ信号)は、入力部82を介してデジタル信号に変換され、マイクロコンピュータ100に入力される。
つまり、図2では、図9と同様、WRITEデータはRAM112のデータ領域10に書き込まれるとともに、エンコーダ18によりWRITEデータに基づき検出用冗長データが生成され、その生成された検出用冗長データがRAM112の冗長データ領域12に書き込まれるようになっている。
セレクタ16は、入力側において、RAM112のデータ領域10、及びメモリ17と信号線を介して接続可能に構成される。そして、セレクタ16の出力側は、CPU110と接続される。
図3では、マイクロコンピュータ100のCPU110において実行される処理を示すとともに、ハード部における作用も示す。尚、図3において、CPU110が実行する処理は、図12(B)に示す処理と同じである。つまり、CPU110は、読み出したデータのソフト上でのエラーチェックを実行することなく、その読み出したデータを使用するようになっている。
CPU110は、データをRAM112から読み出す旨の命令が発生すると、S110にて、読み出し対象のデータの読み出しを行う。続いて、S120にて、読み出したデータを用いて所定のソフト処理を実行する。
S110においては、RAM112におけるデータ領域10のうち、プログラムによって指示されるアドレスの領域から、データが読み出される。ここでは、アドレス4,5にまたがって2バイトのデータが読み出されるよう指示されているものとする。尚、RAM112において、各アドレスには1バイト(8ビット)のデータを格納可能である。
デコーダ14にて誤りが検出されなければ、セレクタ16の内部の入力側はRAM112のデータ領域10側に接続される。そして、図3において黒の太矢印にてデータの流れを示すように、RAM112のデータ領域10から読み出されたデータがセレクタ16を介してREADデータとして出力され、CPU110において演算で使用される。
図4(B)に示すが、前述したように、エラーフラグがセットされるレジスタは4ビットからなる。ここでは、各ビットを、ビット0、ビット1、ビット2、ビット3とする。
図4(A)において、バイトリード時の欄は、読み出し対象のデータが1バイトの場合を表し、ハーフワード時の欄は、読み出し対象のデータが2バイトの場合を表し、ワードリード時の欄は、読み出し対象のデータが4バイトの場合を表す。
RAM112から読み出された2バイトのデータにおいて、バイトレーンが「0x03」であるアドレスから読み出された部分に誤りが検出されれば、ビット3にエラーフラグがセットされる。同様に、バイトレーンが「0x02」であるアドレスから読み出された部分に誤りが検出されれば、ビット2にエラーフラグがセットされる。バイトレーンが「0x01」であるアドレスから読み出された部分に誤りが検出されれば、ビット1にエラーフラグがセットされる。バイトレーンが「0x00」であるアドレスから読み出された部分に誤りが検出されれば、ビット0にエラーフラグがセットされる。
4バイトのデータが読み出される場合は、読み出し対象を4バイトとする旨が指定されるとともに、読み出し先のアドレスとしては、バイトレーンが「0x00」となるアドレスが指定される。つまり、アドレス0,4,8,12・・・(図3参照)が指定される。そして、例えばアドレス0が指定されたなら、そのアドレス0、及びそのアドレス0から連続するアドレス1〜3までのデータが合わせて読み出される。
次に、エラーフラグについて説明する。
図5(A)は、バイトリード時(1バイトデータの読み出しの際)であって、読み出し対象のRAM112のアドレスが、バイトレーンが「0x00」、「0x01」であるアドレスの場合である。この場合、読み出されたデータ(READデータ)は、「0x00」〜「0x9F」の範囲の値なら正常値とみなされ、「0xA0」〜「0xFF」の範囲の値なら異常値とみなされるようになっている。このため、RAM112から読み出されたデータに誤りが生じていた場合にメモリ17から読み出されることとなるデータ「0x00」は、正常値として扱われることとなる。
図5(D)は、ハーフワードリード時(2バイトデータの読み出しの際)であって、データの読み出しの際に指定されるRAM112のアドレスが、バイトレーンが「0x02」であるアドレスの場合である。この場合、READデータは、「0x0000」〜「0x3FFF」の範囲の値なら異常値とみなされ、「0x4000」〜「0xFFFF」の範囲の値なら正常値とみなされるようになっている。このため、RAM112から読み出されたデータに誤りが生じていた場合にメモリ17から読み出されることとなるデータ「0xFFFF」は、正常値として扱われることとなる。
〈変形例〉
次に、変形例について、図15〜図17を用いて説明する。
具体的には、車両の走行自体には影響しないデータ(車両の走行の可否を決定づけないデータ)を、低重要データとすることができる。尚、車両の走行性能を改善し得るデータについても、車両の走行自体には影響しないデータであれば、低重要データとしても良い。
ここで、図15に基づき説明すると、本変形例では、RAM112のデータ領域10のうち、バイトレーンが「0x00」、「0x01」であるアドレスに低重要データが記憶されるようになっており、バイトレーンが「0x02」、「0x03」であるアドレスに高重要データが記憶されるようになっている。
まず、低重要データの一例としては、例えば学習値などがある。
車両では、ノッキングセンサ73によりエンジン210の振動レベルが検出され、その検出値に基づきノッキングの発生が検出される。エンジンECU220は、ノッキングが検出されると、エンジン210の点火時期を進角又は遅角することでノッキングの発生を抑制する。
そして、本変形例において、このような学習値は、低重要データとして、前述のようにバイトレーンが「0x00」、「0x01」であるアドレスに記憶されるようになっている。
具体的には、図15の例では、「0x0000」〜「0x9000」の範囲の値が正常値とみなされ、「0xA000」〜「0xFFFF」の範囲の値が異常値とみなされるようになっている。
つまり、学習値に誤りが検出された場合に使用される固定データは、初期値として扱われ、例えば上述の点火時期の例では、その点火時期は初期値にリセットされて最遅角側になることとなる。また、この場合、点火時期の調整に関する学習は再度やり直されることとなる。
次に、高重要データの一例を説明する。
以下、電子スロットル76に関するシステムダウン処理の内容について説明する。
具体的には、バルブの開度を全閉状態に対し若干開いた状態(退避走行モード)とするような処理が、電子スロットル76に関するシステムダウン処理として好ましい。車両の停止(急激な停止)を防止し、最低限の走行ができるようにするためである。また、その他、ダイアグ記憶や、異常を示す異常ランプを点灯させる等の処理を、システムダウン処理として行う。
S640では、データが正常範囲か否かを判定する。S640にてデータが正常範囲であると判定すると(S640:YES)、S650に移行し、通常の制御処理を実行する。そしてその後、当該処理を終了する。
一方、S620でデータが有効でないと判定すると(S620:NO)、S630に移行し、データの初期化を行う。
S520でデータが正常範囲であると判定すると(S520:YES)、S530に移行し、通常の制御処理を実行する。
尚、S520〜S540からなるS550の処理が、図3のソフト処理(S120の処理)に対応する。
[第2実施形態]
次に、第2実施形態として、マイクロコンピュータ100において浮動小数点数の計算が実行される場合について説明する。本第2実施形態において、マイクロコンピュータ100のハード構成は第1実施形態と同様とする。
10進数で例を挙げる。10進数で0.0021という数値は、0.21×10-2と表すことができるが、この場合において、0.21の21の部分を仮数と言い、10-2の−2を指数と言う。基数は10である。尚、0.0021を0.21×10-2の形式で表すことを正規化と言う。
単精度型の場合、指数部は0〜255の値をとり、バイアスは127である。つまり、単精度型においては、指数は、−127〜128の値をとる。一方、倍精度型の場合、指数部は0〜2047の値をとり、バイアスは1023である。つまり、倍精度型においては、指数は、−1023〜1024の値をとる。
(1)まず、−58.875を、符号を除いて2進数に変換する。
(2)次に、111010.111を正規化する。
111010.111は111010.111×20であり、即ち1.11010111×25となる。
(3)符号部(1ビット)を算出する。
(4)指数部(8ビット)を算出する。
(5)仮数部(23ビット)を算出する。
(6)以上より、10進数の−58.875を浮動小数点数形式で表すと、1 10000100 11010111000000000000000 となる。
指数部の値が0、仮数部の値が0なら、ゼロ(0)である。
指数部の値が0で、仮数部の値が0以外なら、非正規化数である。
指数部の値が255、仮数部の値が0なら、無限大である。尚、符号部の値が0なら正の無限大となり、符号部の値が1なら負の無限大となる。
図6に、本実施形態における固定データの構成を示すが、固定データは、前述したように、「0xFFFF0000」で表される。この固定データを浮動小数点数形式で解釈すると、ビット31が符号部となり、ビット30〜23が指数部となり、ビット22〜0が仮数部となる。
本実施形態において、非数が結果として与えられた場合、図7に示すような形態で処理が実行される。図7の処理は、具体的に、マイクロコンピュータ100のCPU110が実行するものである。
本実施形態において、固定データは一例であり、上記実施形態における値に何ら限定されるものではない。
また、上記実施形態において、図10の演算式におけるチェック行列は一例であり、その図10のチェック行列に何ら限定されるものではない。
Claims (9)
- CPUと、
前記CPUによってデータの読み書きが行われるメモリと、
前記CPUによって前記メモリから読み出されるデータの異常を検出する異常検出手段と、を備え、車両のエンジンの駆動を制御する車両用電子制御装置において、
予め定められた固定データを記憶する固定データ記憶手段を備え、
前記CPUは、前記メモリから読み出したデータについて前記異常検出手段により異常が検出されると、その異常が検出されたデータに代え、前記固定データ記憶手段から読み出した前記固定データを用いて演算を実行するようになっており、
前記CPUが前記メモリから読み出したデータであって、前記車両の走行の可否を決定づけるデータである高重要データについて、前記異常検出手段により異常が検出された場合、その高重要データに対応して前記固定データ記憶手段から読み出される前記固定データが当該車両用電子制御装置に異常が発生したことを表す異常値として扱われて制御対象に対応するシステムダウン処理が実行されるように構成されていることを特徴とする車両用電子制御装置。 - 請求項1に記載の車両用電子制御装置において、
出力側が前記CPUと接続され、入力側が前記メモリ及び前記固定データ記憶手段に接続され、前記メモリから読み出されたデータについて前記異常検出手段により異常が検出されると、そのメモリから読み出されたデータに代え、前記固定データ記憶手段から読み出される前記固定データを前記CPUに出力するセレクタを備えていることを特徴とする車両用電子制御装置。 - 請求項1又は2に記載の車両用電子制御装置において、
前記CPUによって前記メモリに書き込まれる書き込み対象のデータに基づき、予め定められたルールで冗長データを生成する書込時冗長データ生成手段を備え、
前記CPUは、書き込み対象のデータとともに、その書き込み対象のデータに基づき前記書込時冗長データ生成手段により生成された冗長データも前記メモリに書き込むようになっていることを特徴とする車両用電子制御装置。 - 請求項3に記載の車両用電子制御装置において、
前記CPUにより前記メモリから読み出されるデータに基づき、前記ルールと同じルールで冗長データを生成する読込時冗長データ生成手段を備え、
前記異常検出手段は、前記メモリから読み出されたデータである読出データについて、前記書込時冗長データ生成手段により生成された冗長データと前記読込時冗長データ生成手段により生成された冗長データとを比較し、一致するか否かに基づきその読出データの異常を検出することを特徴とする車両用電子制御装置。 - 請求項1ないし請求項4の何れか1項に記載の車両用電子制御装置において、
前記CPUは複数のアプリケーションを実行可能であり、
前記固定データは、前記複数のアプリケーションのそれぞれについての異常値を含み、
アプリケーションの種類に応じて前記固定データの一部又は全部が異常値として用いられるように構成されていることを特徴とする車両用電子制御装置。 - 請求項1ないし請求項5の何れか1項に記載の車両用電子制御装置において、
前記CPUは浮動小数点数形式のデータに基づく演算を実行する機能を有し、
前記固定データは、浮動小数点数形式の演算における非数であることを特徴とする車両用電子制御装置。 - 請求項1ないし請求項6の何れか1項に記載の車両用電子制御装置において、
当該車両用電子制御装置は、前記エンジンへの吸入空気量を制御するための電子スロットルを制御することを特徴とする車両用電子制御装置。 - 請求項7に記載の車両用電子制御装置において、
前記高重要データは、前記電子スロットルを制御するためのデータであることを特徴とする車両用電子制御装置。 - 請求項7又は請求項8に記載の車両用電子制御装置において、
前記システムダウン処理は、前記電子スロットルのバルブの開度を全閉状態に対し若干開いた状態にする処理であることを特徴とする車両用電子制御装置。
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