JP5746791B2 - フェール・サイレント機能を備えた回路構成 - Google Patents

Description

本発明は、制御装置用の回路構成に関する。該回路構成は、フェール・サイレント機能、言い換えれば、フェール・セーフ機能（独：Ａｕｓｆａｌｌｓｉｃｈｅｒｈｅｉｔｓ−Ｆｕｎｋｔｉｏｎ／日：故障時安全機能）に関する。

自動車は、多数の電子コンポーネント、具体的には、制御装置を装備している。現代的な自動車では、例えば、複数の制御装置が、コミュニケーション・ネットワーク、或いは、一本の、又は、複数のコミュニケーション・チャンネルを介してネットワーク化されている。コミュニケーション・ネットワークは、バス・ケーブルであったり、バス・システムであったりすることが多いが、自動車用途の場合、このようなバス・システムとしては、一般的に、ＣＡＮバス、フレックスレイ（Ｆｌｅｘｒａｙ）バス、或いは、イーサネット・バスが採用されている。このようなバス・システムは、例えば、ドイツ特許ＤＥ １０２ ９６ ４００ Ｂ４に開示されている。車両内の安全に関わる電子制御装置には、自動車メーカーから、該制御装置が、内部エラー発生時、車両のバス・ネットワークとのコミュニケーションを中断する、所謂、フェール・サイレント機能が要求されることが多い。このようなエラーの認識、並びに、コミュニケーションの中断は、通常、制御装置のマイクロコントローラー上で実行されているソフトウェアによって実施される。該ソフトウェアはその際、それが監視しているマイクロコントローラー自体、或いは、第二マイクロコントローラー上でも実行できるが、該第二マイクロコントローラーは、該第一マイクロコントローラーの監視、並びに、エラー時のネットワーク・コミュニケーションの中断を担っている。尚、所謂、ウォッチドッグ回路による監視も既知である。

ＤＥ １０２ ５５ ４３０ Ａ１には、例えば、搭乗者保護システムの制御装置用のマイクロプロセッサーとウォッチドッグ回路を備えた回路構成が、開示されている。ここでは、該制御装置は、例えば、エアバッグやシートベルト・テンショナーの作動を担っている。また、該ウォッチドッグ回路は、マイクロプロセッサーの機能性を監視している。

制御装置のフェール・サイレント機能を実施するための既知の回路構成の欠点は、付加的なハードウェアが必要である、即ち、例えば、ウォッチドッグ回路や第二マイクロコントローラーが必要である、或いは、特殊な監視用ソフトウェアの開発が必要である、ことである。更に、既知の解決案では、ネットワーク・コミュニケーションの中断が、十分に確実ではないことも問題である。例えば、その上で、監視ソフトウェアが実行されているマイクロコントローラー自体にエラーがある場合、ソフトウェアによるネットワーク・コミュニケーションの中止（禁止）は、不可能である。

ＤＥ １０２ ９６ ４００ Ｂ４ ＤＥ １０２ ５５ ４３０ Ａ１

よって本発明の課題は、信頼性高く、且つ、容易に、即ち、安価に制御装置用のフェール・サイレント機能を実施できる装置、或いは、回路構成を提供することである。

該課題は、請求項１記載の特徴を持つ装置によって達成される。本発明の更なる実施形態、並びに、発展形態は、従属請求項から得られるが、各特徴を組み合わせること、更には各特徴の更なる発展形態も考え得る。

本発明の基になっているアイデアは、ソフトウェア・エレメントに依存せずに機能するフェール・サイレント機能、言い換えれば、フェール・セーフ機能を制御装置内で実施することであるが、特に、マイクロコントローラーの既存のハードウェア内で実施されるエラー認識メカニズムを、例えば、バス・ドライバーなどの制御装置のネットワーク・ドライバーをエラー発生時に制御装置のネットワークとのコミュニケーションが中断されるように制御することに用いている。即ち、提案されている回路構成によれば、制御装置が、例えば、イニシャライズ時にフリーズする、或いは、連続リセット状態に陥るなどのエラーによって、制御装置のネットワーク・コミュニケーションが中断できないような状態を回避することができる。制御装置のマイクロコントローラーに内部破損が発生した場合、マイクロコントローラー、或いは、制御装置が、再び、リセット状態に戻らない、即ち、制御装置のネットワーク・コミュニケーションが、中断されることが保証される。これにより、特に、ソフトウェアによるエラー認識からの一定の独立性が達成される。

制御装置用の本発明に係る回路構成は、少なくとも一つのマイクロコントローラーと少なくとも一つのネットワーク・ドライバーを包含している。トランシーバーやネットワーク・トランシーバーと呼んでも差支えない該ネットワーク・ドライバーは、特に、制御装置と、例えば、車両内部にある、コミュニケーション・ネットワークとのコミュニケーションを担っている。本件におけるネットワーク・ドライバーとは、特に、コミュニケーション・ネットワークを介した（データ・）シグナルの送信や受信を担う制御装置の部品ユニットである、即ち、例えば、制御装置のバス・トランシーバーやイーサネット・トランシーバーである。

制御装置の少なくとも一つのマイクロコントローラーは、マイクロコントローラーの個々のモジュールのエラー、或いは、エラー状態を検知し、例えば、保存するためのハードウェア内に実装された監視手段を包含していることが好ましい。更に、該監視手段は、少なくとも一つの、外部コンポーネントに、シグナル電圧によってマイクロコントローラー内の検知されたエラー、或いは、エラー状態を知らせるためのアウトプット（出力部）を有している。ここで言う、ハードウェアとして実施された監視手段とは、特に好ましくは、マイクロコントローラー内の、或いは、マイクロコントローラーの個々のモジュール内のエラーを、ソフトウェアに依存せずに検知する手段のことである。即ち、例えば、直接的に配線され、独立した、及び／或いは、内蔵された回路であって、ソフトウェアを介さず、或いは、ソフトウェア・エレメントを使用することなく、エラーをマイクロコントローラーの監視手段に報告できる回路であることが好ましい。

本発明においては、監視手段のアウトプットのシグナル電圧は、ネットワーク・ドライバーを、制御装置のコミュニケーション・ネットワークとのコミュニケーションが、エラー発生時には、止められる、或いは、中断されるように制御するために使用される。

本発明に係る回路構成のある好ましい実施形態においては、該ネットワーク・ドライバーは、それを用いて該ネットワーク・ドライバーのネットワーク・コミュニケーションを、即ち、制御装置のネットワーク・コミュニケーションを、オン、及び／或いは、オフするためのインプット（入力手段）を包含している。ネットワーク・ドライバーとしてバス・トランシーバーを用いる場合、該インプットは、例えば、ＢＵＳガーディアン（Ｇｕａｒｄｉａｎ）のＢＧＥピンであり、該ネットワーク・ドライバーが、イーサネット・トランシーバーである場合には、例えば、リセット・ピンであることができる。尚、監視手段の、外部コンポーネントに検知されたマイクロコントローラーのエラーやエラー状態をシグナル電圧として情報発信する該アウトプットは、上述したネットワーク・ドライバーのインプットと接続されていることが好ましい。よって本発明においては、エラー発生に伴って監視手段のアウトプットにかけられるシグナル電圧の一定の電圧レベルを、エラー発生時に該ネットワーク・ドライバーが、制御装置のネットワーク・コミュニケーションを中断するために用いることができる。

監視手段の該アウトプットは、シグナル電圧が、例えば、通常時には、ハイ・レベルに、そして、エラー発生時には、ロー・レベルになるように、或いは、その逆になるように、即ち、通常時には、ロー・レベルに、そして、エラー発生時には、ハイ・レベルになるように構成されていることができる。尚、該監視手段が、二つのアウトプットを有し、第二アウトプットが、第一アウトプットの逆の電圧シグナルを出力することが特に好ましい。

それによってネットワーク・ドライバーのネットワーク・コミュニケーションが、オン、及び／或いは、オフされるネットワーク・ドライバーのインプットが、ロー・アクティブであるか、或いは、ハイ・アクティブであるかに応じて、即ち、ロー・レベルがかかっている時に、或いは、ハイ・レベルがかかっている時にネットワーク・コミュニケーションが中断されるのかに応じて、ネットワーク・ドライバーの該アウトプットは、或いは、該複数のアウトプットのうちの一つが、エラー発生時にネットワーク・コミュニケーションが、中断されるようにネットワーク・ドライバーのインプットと接続されている。この際、ネットワーク・ドライバーのインプットと監視手段のアウトプット間に、特に好ましくは、インバーターを配置することも可能である。

本発明に係る回路構成は、特定のネットワーク・トポロジーや特定の種類のネットワークに限定されるものではない。即ち、本発明に係る回路構成を有する制御装置は、特に、バス・トポロジー、リング・トポロジー、スター・トポロジーのコミュニケーション・ネットワークに配置されることも、及び／或いは、例えば、他の制御装置と直接的に接続される、所謂、ポイント２ポイント（ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ｐｏｉｎｔ）接続されることも可能である。尚、ネットワーク・カードとしては、特に、フレックスレイ・ネットワーク、ＣＡＮネットワーク、或いは、イーサネット・ネットワークが、想定されている。

本発明に係る回路構成のある好ましい実施形態によれば、回路構成のネットワーク・ドライバーは、制御装置のイーサネット・ネットワークとのコミュニケーションを担うイーサネット・トランシーバーであると称しても差し支え無いイーサネット・ドライバーとして実施されている。監視手段のアウトプットにかけられている該シグナル電圧は、監視手段が、エラーを検出した際に、イーサネット・ドライバーを、イーサネット・ネットワークを介した制御装置のコミュニケーションが中断されるように操作するために用いられる。

イーサネット・ドライバーが、ネットワーク・ドライバーとして用いられている本発明に係る回路構成の実施形態では、該ドライバーは、上記の、これによってネットワーク・ドライバーの、即ち、制御装置のネットワーク・コミュニケーションが、オン、及び／或いは、オフされるインプットとして、一つのリセット・インプットを、或いは、リセット・ピンを、包含していることが好ましい。監視手段のアウトプットは、この際、イーサネット・ドライバーのリセット・インプットと接続されていることが好ましいが、この場合、エラー発生時に監視手段のアウトプットにかけられるシグナル電圧のハイ・レベル、或いは、ロー・レベルは、イーサネット・ドライバーのハイ・アクティブ、或いは、ロー・アクティブなリセットを介して、制御装置のイーサネット・コミュニケーションを中断するために用いられる。

特に好ましくは、上述のようなリセット・インプットを備えた、イーサネット・ドライバーが、ネットワーク・ドライバーとして用いられている本発明に係る回路構成の実施形態では、本発明に係る回路構成の特別な実施形態として、マイクロコントローラーのＧＰＩＯピンが、該リセット・インプットとして、例えば、電子スイッチを介いて接続されていることができる。この場合、監視手段のアウトプットは、電子スイッチの制御インプットと、エラー発生時に、シグナル電圧の適切な電圧レベルが、電子スイッチの制御インプットにかかることによって、ＧＰＩＯピンの電圧レベルが、該レベルに置き換えられるように接続されていることが好ましい。これにより、イーサネット・ドライバーのリセット・インプットは、イーサネット・ドライバーが、制御装置のイーサネット・コミュニケーションを中断するように制御されることができる。

本発明に係る回路構成のある好ましい更なる実施形態によれば、回路構成のネットワーク・ドライバーは、バス・ドライバーである。バス・トランシーバーと呼んでも差し支えない該バス・ドライバーは特に、制御装置の、例えば、車両内部にある、コミュニケーション・ネットワークとしてのバス・ネットワークとのコミュニケーションを担っている。

回路構成のマイクロコントローラーは、マイクロコントローラーの個々のモジュールのエラー、或いは、エラー状態を検知し、例えば、保存するためのハードウェア内に実装された監視手段を包含していることが好ましい。更に、該監視手段は、少なくとも一つの、外部コンポーネントに、シグナル電圧によってマイクロコントローラー内の検知されたエラー、或いは、エラー状態を知らせるためのアウトプット（出力部）を有している。ここで言う、ハードウェアとして実施された監視手段は、特に好ましくは、マイクロコントローラー内の、或いは、マイクロコントローラーの個々のモジュール内のエラーを、ソフトウェアに依存せずに検知する手段のことである。即ち、例えば、直接的に配線され、独立した、及び／或いは、内蔵された回路であって、ソフトウェアを介さず、或いは、ソフトウェア・エレメントを使用することなく、エラーをマイクロコントローラーの監視手段に報告できる回路であることが好ましい。

本発明においては、監視手段のアウトプットのシグナル電圧は、バス・ドライバーを、制御装置のバス・ネットワークとのコミュニケーションが、エラー発生時には、自動的に止められる、或いは、中断されるように制御するために使用される。

バス・ドライバーが、本発明に係る回路構成のネットワーク・ドライバーとして用いられているある好ましい本発明に係る回路構成の実施形態においては、該ドライバーは、ネットワーク・ドライバーの、即ち、該制御装置のネットワーク・コミュニケーションをオン、及び／或いは、オフするバス・ガーディアン・インターフェースと呼んでも差し支えないバス・モニター・インターフェースを包含している。更に、該バス・モニター・インターフェースは、少なくとも一つのインプット、好ましくは、作動端子（ＢＧＥピン、バス・ガーディアン・作動ピン）を有している。この場合、例えば、シグナル電圧のロー・レベルをＢＧＥピンにかけることにより、バス・コミュニケーションが、オフにされ、シグナル電圧のハイ・レベルをかけることによりバス・コミュニケーションが、オンになるように、該作動端子、或いは、ＢＧＥピンによって、バス・ドライバーのバス・コミュニケーションをオン／オフできることが好ましい。該ＢＧＥピンは、特に、シグナル電圧のロー・レベルがかけられている時にバス・コミュニケーションが、オンになり、ハイ・レベルがかけられている時にはオフになるように、インバートされていても差し支えない。更に、ＢＧＥピンは、入力シグナルがハイ・オーム（高抵抗）である時にレベルがローとされる内部プルダウン抵抗を備えていてもよい。本発明に係る回路構成の特殊な実施形態では、更なる（外部）プルダウン抵抗を、バス・ドライバーのＢＧＥピンに、特に好ましくは、監視手段のアウトプットのハイ・オーム状態において、ロー・レベルを確実なものとするために、設けることも可能である。

マイクロコントローラーの監視手段は、そのアウトプットのシグナル電圧を、エラー発生時には、即ち、マイクロコントローラーの一つの、或いは、複数のモジュールに、一つの、或いは、複数のエラーが発生したこと、或いは、これ（ら）がエラー状態にあることが監視手段によって検出された場合には、好ましくは、ロー・レベルとし、そして、通常時には、即ち、エラーが無い場合には、好ましくは、ハイ・レベルとする。更に、該監視手段は、マイクロコントローラーが、例えば、リセット状態にある場合には、アウトプットにハイ・オームのシグナルを出力するように構成されていることもできる。

特に好ましくは、ＢＧＥピンを有するバス・ドライバーをネットワーク・ドライバーとして有する本発明に係る回路構成の実施形態の場合、ある好ましい実施形態によれば、監視手段のアウトプットは、バス・ドライバーの該ＢＧＥピンと接続されている。これにより、好ましくは、通常時に、監視手段のアウトプットのハイ・レベルが、バス・モニターのＢＧＥピンにかかっているため、制御装置は、制限なく、バス・ドライバーを介して、バス・ネットワークとコミュニケーションできる。しかし、エラー発生時には、好ましくは、監視手段のアウトプットのロー・レベルが、バス・モニターのＢＧＥピンにかけられるため、制御装置のバス・コミュニケーションは、中断される。尚、マイクロコントローラーが、リセット状態にある場合には、監視手段のアウトプットは、ハイ・オーム状態にあることが好ましい。この場合にも、バス・コミュニケーションは、特に好ましくは、ＢＧＥピンの内部ブルダウン抵抗によってレベルがローに下げられることにより、バス・ドライバーによってオフにされる。

特に好ましくは、ＢＧＥピンを有するバス・ドライバーをネットワーク・ドライバーとして有している本発明に係る回路構成の実施形態の場合、監視手段のアウトプットの代案的実施形態によれば、インバートされた電圧シグナル、即ち、監視手段のアウトプットには、通常時には、ロー・レベルがかかり、そして、エラー発生時には、ハイ・レベルがかけられる。この場合、監視手段のアウトプットは、インバーターを介してバス・ドライバーのＢＧＥピンと接続されていることが好ましい。ここで該インバーターは、通常時には、ハイ・レベルが、ＢＧＥピンにかかり、制御装置のバス・コミュニケーション可能となるように監視手段のアウトプットの電圧シグナルのレベルを反転している。通常時と同様に、エラー発生時には、制御装置のバス・コミュニケーションが、バス・ドライバーによって中断されるように、監視手段のアウトプットのハイ・レベルが、ロー・レベルに反転される。

特に好ましくは、ＢＧＥピンを有するバス・ドライバーをネットワーク・ドライバーとして有している本発明に係る回路構成の実施形態の場合、監視手段は、そのうちの一方がインバートされた電圧シグナルを出す二つのアウトプットを有していることが特に好ましい。この場合、付加的なインバーターが必要ないように、エラー発生時にロー・レベルを発する監視手段のアウトプットが、バス・モニターのＢＧＥピンと接続される。

特に好ましくは、ＢＧＥピンを有するバス・ドライバーをネットワーク・ドライバーとして有している本発明に係る回路構成の実施形態の場合、バス・ドライバーのバス・モニター・インターフェースのインプットだけでなく、マイクロコントローラーの監視手段のアウトプットにもそれぞれインバーターを装備する、或いは、インバートされた電圧シグナルを送ることができる。監視手段のアウトプットとバス・モニター・インターフェースのインプットとの間の接続は、本発明においては、エラー発生時には、バス・ドライバーのバス・モニター・インターフェースのインプットに、必要に応じてインバーターをはさみ、エラー発生時のバス・コミュニケーションが、中断されるような電圧レベルがかかるように実施されている。尚、インバーターは、バス・モニター・インターフェースのインプット、或いは、マイクロコントローラーのアウトプットのいずれか一方にだけインバーターが取り付けられる場合にのみ用いることが好ましい。インプットとアウトプットの双方にインバーターを用いる、並びに、インプットとアウトプットの双方にインバーターを用い無い選択が有り得る場合、双方に、インバーターを用いないことが好ましい。

本発明に係る回路構成の好ましい実施バリエーションにおいては、ネットワーク・ドライバーは、バス・ドライバー、特に好ましくは、フレックスレイ・バス・ドライバー、或いは、フレックスレイ・（バス・）トランシーバーとして実施されており、コミュニケーション・ネットワークは、車両内のバス・ネットワーク、特に好ましくは、フレックスレイ・バスとして実施されている。

本発明に係る回路装置の更なる好ましい実施バリエーションにおいては、ネットワーク・ドライバーは、バス・ドライバー、特に好ましくは、ＣＡＮバス・ドライバー、或いは、ＣＡＮ（バス・）トランシーバーとして実施されており、コミュニケーション・ネットワークは、車両内のバス・ネットワーク、特に好ましくは、ＣＡＮバスとして実施されている。

バス・ドライバーをネットワーク・ドライバーとして備えた本発明に係る回路構成の実施形態では、その好ましい実施形態において、マイクロコントローラーの好ましい実施形態が、少なくとも一つの、ユニバーサル・イン／アウトプット、或いは、ＧＰＩＯピン（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐｕｒｐｏｓｅ Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ−Ｐｉｎ）を有している。該ＧＰＩＯピンは、好ましくは、バス・ドライバーのＳＴＢピン、及び／或いは、ＥＮピンと接続されているが、これは、少なくとも一つの電子スイッチを介して実施されることが特に好ましい。該電子スイッチは、この際、制御インプットにおいて、更に監視手段のアウトプットとも接続されていることが好ましい。監視手段のアウトプットから電子スイッチの制御インプットに適宜な電圧レベルをかけることにより、エラー発生時には、マイクロコントローラーのＧＰＩＯピンから電子スイッチにかかっている電圧レベルが、監視手段のアウトプットにかかっている電圧レベルに置き換えられる。尚、電子スイッチとバス・ドライバーのＳＴＢピン、及び／或いは、ＥＮピンは、制御装置のバス・ネットワークとのバス・コミュニケーションが、中断されるように制御されることが好ましい。

好ましい実施形態では、監視手段のアウトプットにかけられたインバートされた電圧シグナルの、及び／或いは、マイクロコントローラーの少なくとも一つのＧＰＩＯピンとネットワーク・ドライバーのＳＴＢピン、及び／或いは、ＥＮピンの間にかかっているインバートされた電圧シグナルの反転用のインバーターが、トランジスターによって実施されている。

本発明に係る回路構成は、好ましくは、コミュニケーション・ネットワークを介して他の制御装置や電子コンポーネントと接続され、コミュニケーションしている、即ち、例えば、自動車内のバス・ネットワークにある制御装置内に配置される。該制御装置は、従来の技術に於いて既知の自動車コンポーネント、或いは、電子、又は、電気機械式装置であり、その例としては、エンジン、ＡＢＳ、エアーコンディショナー、インストルメント・パネル、ナビゲーション・システム、差動エレクトロニクス、クルーズコントロール、幌、トランスミッション、燃料ポンプ、点火装置、エアバック、ＡＳＲ、ＥＰＳ、駐車システム、ＫＥ・ジェトロニック、Ｌ・ジェトロニック、ブレーキ装置、ライト装置などを挙げることができる。また、該制御装置は、ドライバー・アシスタント・システム、即ち、例えば、アダプティブ・カーブ・ライト、前照灯用のロー・ハイビーム切換アシスタント、暗視システム、駐車アシスタント、ブレーキ・アシスタント、車間調整クルーズコントロール、速度調整、車間警告装置、転進アシスタント、渋滞アシスタント、レーン維持アシスタント、レーン維持サポート、レーン変更アシスタント、カーブ・アシスタント、タイヤ空気圧コントロール・システム、車両状態認識、及び、交通標識認識などの一部であってもよい。

上記システムや機能の組み合わせも考え得る。

本発明に係る回路構成の更なる長所やオプション的実施形態は、明細書内の説明、及び、図によって開示される。実施例を図に簡略的に示し、以下に詳しく説明する。

は、バス・ドライバーをネットワーク・ドライバーとして有し、且つ、監視手段のアウトプットとバス・ドライバーのＢＧＥピン間に直接的な接続を有する回路構成である。 は、バス・ドライバーをネットワーク・ドライバーとして有し、且つ、監視手段のアウトプットとバス・ドライバーのＢＧＥピン間にインバーターを介した接続を有する回路構成である。 は、バス・ドライバーをネットワーク・ドライバーとして有し、且つ、マイクロコントローラーのＧＰＩＯとバス・ドライバーのホスト・インターフェース間に、監視手段のアウトプットを介して制御可能な電子スイッチを有する回路構成である。 は、図１のマイクロコントローラーのモジュールにエラーが発生した場合のフロー・ダイアグラムの例である。 は、イーサネット・ドライバーをネットワーク・ドライバーとして包含する本発明に係る回路構成を有する制御装置であるが、該制御装置は、スター・トポロジーを有するイーサネット・ネットワーク内において、他の制御装置とコミュニケーションしている。

図１には、制御装置ＳＧ用の本発明に係る回路構成の一例が、示されている。該回路構成は、マイクロコントローラーＭＣ、並びに、このケースでは、ネットワーク・ドライバーとしてバス・ドライバーＢＴを包含している。

該バス・ドライバーＢＴは、制御装置ＳＧの、バス・ネットワークＢＮとの、例えば、バス・インターフェースを介したＢＰ、及び／或いは、ＢＭインプット、及び、アウトプットとのコミュニケーション用のものであり、これは、ＢＧＥピンＢＧＥを備えたバス・モニター・インターフェースＢＧ−Ｉ、並びに、例えば、ＴｘＤ、ＴｘＥＮ、ＲｘＤなどの接続部を備えたコミュニケーション・コントローラーＢＴ−ＫＣを包含している。尚、該バス・ドライバーＢＴは、例えば、ＳＴＢ、ＥＮ、ＥＲＲＮ、及び／或いは、ＳＰＩなどの接続部を備えたホスト・インターフェースＢＴ−ＨＩや、Ｖｃｃ、Ｖｉｏ、Ｖｂａｔ、及び／或いは、ＧＮＤなどの接続部を備えた電圧供給ユニットなど更なるモジュールや接続部を包含していてもよい。

また、該マイクロコントローラーＭＣも、ＲｘＤ、ＴｘＤ、ＴｘＥＮなどのインターフェースを介したバス・ドライバーＢＴとのコミュニケーション用のコミュニケーション・コントローラーＭＣ−ＫＣと監視手段ＵＥを包含している。

該監視手段ＵＥは、マイクロコントローラーＭＣの個々のモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍｎのエラー、或いは、エラー状態を認識し、集計できるように構成されている。エラーの認識は、特に、一つの、或いは、複数の理論回路など、内蔵された回路であることが好ましい、ハードウェアによって実施し、エラー認識が、マイクロコントローラーＭＣ内のソフトウェアを用いることなく実施できるようになっている。該監視手段ＵＥは、更に、エラー発生時、即ち、マイクロコントローラーＭＣの一つの、或いは、複数のモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍｎにおいてエラーが認識された場合、該マイクロコントローラーＭＣを、安全な状態に（リセット）することができるように構成されている事も可能である。加えて該監視手段ＵＥは、通常である、即ち、エラーの無い状態であるか、或いは、エラー発生中であるかに応じて、アウトプットＵＥ−Ａにシグナル電圧をかける。このケースでは、監視手段ＵＥは、通常時には、ハイ・レベルを、そして、エラー発生時には、ロー・レベルをアウトプットＵＥ−Ａにかける。
図１の回路構成のバス・ドライバーＢＴは、シグナル電圧のロー・レベルが、バス・モニター・インターフェースＢＧ−ＩのインプットＢＧＥにかかっている間、バス・ドライバーＢＴのバス・ネットワークＢＮとのコミュニケーションが中断される、或いは、停止されるように構成されている。尚、バス・モニター・インターフェースのＢＧ−ＩのインプットＢＧＥは、このケースでは、ＢＧＥピンとして実施されている。

本発明では、監視手段ＵＥのアウトプットＵＥ−Ａは、バス・ドライバーＢＴのＢＧＥピンＢＧＥと接続されている。よって、エラー発生時には、バス・ドライバーＢＴのＢＧＥピンＢＧＥには、ロー・レベルがかかる、即ち、エラー発生に伴って制御装置ＳＧのバス・ネットワークＢＮとのコミュニケーションが、自動的に中断されるため、簡素な方法で、信頼性高く、且つ、ソフトウェアに依存することなく、図１の回路構成によって、制御装置ＳＧのフェール・サイレント機能が実施されている。

図２には、制御装置ＳＧ用の本発明に係る回路構成の更なる一例が、示されている。該回路構成においても、殆んどの部品が、図１に関する説明と同様に構成されている。但しこのケースでは、監視手段ＵＥは、インバートされた電圧シグナルをアウトプットＵＥ−Ａにかける、即ち、通常時には、ロー・レベルが、そして、エラー発生時には、ハイ・レベルが、かけられる。該アウトプットＵＥ−Ａは、既に図１に関連して説明した如く、バス・ドライバーＢＴのＢＧＥピンＢＧＥと接続されているが、このケースでは、その接続は、監視手段ＵＥのアウトプットＵＥ−Ａにかかっている電圧シグナルを反転させるインバーターＩＮ（例えば、トランジスター）を介して実施されているため、通常時には、ハイ・レベルが、そして、エラー発生時には、ロー・レベルが、バス・ドライバーＢＴのＢＧＥピンＢＧＥにかかっている。即ち、通常時には、制御装置ＳＧは、バス・ドライバーＢＴを介してバス・ネットワークＢＮと制限なくコミュニケーションできるが、エラーが発生し、ロー・レベルが、ＢＧＥピンＢＧＥにかかっている間は、バス・ドライバーＢＴは、バス・ドライバーＢＴの、そして結果的には、制御装置ＳＧの、バス・ネットワークＢＮとの、コミュニケーションを中断する。

図３には、本発明に係る更なる回路構成の一例が、示されている。該回路構成は、部分的には、図１と２に関する説明と同様である。回路構成の図３に示されている如き実施形態では、マイクロコントローラーＭＣの少なくとも一本のＧＰＩＯピンＧＰＩＯは、バス・ドライバーＢＴのホスト・インターフェースＢＴ−ＨＩへの接続部、例えば、ＳＴＢＮ、及び／或いは、ＥＮインターフェースと接続されている。該接続は、その制御インプットにおいて、マイクロコントローラーの監視手段ＵＥのアウトプットＵＥ−Ａと付加的につながれている電子スイッチＥＳ、例えば、トランジスターを介して実施されている。エラーが発生すると、監視手段ＵＥのロー・レベルが、電子スイッチＥＳを、電子スイッチＥＳの電圧レベルによってＧＰＩＯピンＧＰＩＯの電圧レベルが上書きされるように制御し、これによって更に、バス・ドライバーＢＴのＳＴＢＮピン、及び／或いは、ＥＮピンが、バス・ドライバーＢＴを介したバス・ネットワークＢＮとのコミュニケーションを中断するように制御している。

本発明では、制御装置ＳＧは、或いは、図１、２、３の回路構成は、更なる、電子式、及び／或いは、電気機械式、或いは、機械式エレメント、並びに、回路を包含していてもよい。

図４には、図１の回路構成用のフロー・ダイアグラムが例示されている。時点ｔ１に、マイクロコントローラーＭＣ内でエラーＦが発生したと言うケースでは、このエラーは、時点ｔ２に監視手段ＵＥによって、認識され、時点ｔ３あたりから監視手段ＵＥのアウトプットＵＥ−Ａに、ロー・レベルＬが、かけられる。そして、監視手段ＵＥのアウトプットＵＥ−Ａが、バス・ドライバーＢＴ、具体的には、そのバス・モニター・インターフェースＢＧ−ＩのＢＧＥピンＢＧＥと接続されているため、遅くとも時点ｔ３には、ＢＧＥピンＢＧＥにもロー・レベルＬが、かかり、これに伴い、バス・ドライバーＢＴの、言い換えれば、制御装置ＳＧのバス・ネットワークＢＮとのコミュニケーションが、中断される。エラーＦが認識されていない間、即ち、通常時、即ち、このケースでの時点ｔ１においては、アウトプットＵＥ−Ａには、ハイ・レベルＨが、かかっているため、バス・コミュニケーションＢＫは、可能である。しかし、時点ｔ３以降、即ち、エラー発生中は、バス・コミュニケーションＢＫは、不可能ｎｍである。

具体的な用途では、例えば、Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ社製のマイクロコントローラー、例えば、ＭＰＣ５６４３Ｌマイクロコントローラーや、ＭＰＣ５６７ｘＫマイクロコントローラーを使用することができる。これらのマイクロコントローラーは、ハードウェアによって実施されたエラー認識機能を持つユニット、所謂「Ｆａｕｌｔ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ」（ＦＣＣＵ）と、ＦＣＣＵのエラー認識に伴い、ハイ・レベルやロー・レベルのシグナル電圧がかけられるアウトプット（ＦＣＣＵアウトプット）を包含している。尚、該ＦＣＣＵアウトプットは、このケースでは、例えば、フレックスレイ・トランシーバーなどのバス・ドライバーの「ｂｕｓ ｇｕａｒｄｉａｎ ｅｎａｂｌｅ」ピンと接続されることができる。

図５は、ネットワーク・ドライバーとして、ここではイーサネット・ドライバーＥＴを備えた本発明に係る回路構成と制御装置ＳＧを示している。該制御装置ＳＧは、この例では、スター・トポロジーを有するイーサネット・ネットワークに配置されており、イーサネット・スイッチＥＳとイーサネット分枝ＥＺを介して、他の制御装置ＳＧ１やＳＧ２とコミュニケーションしている。

該イーサネット・ドライバーＥＴは、リセット・ピンＲＥ、並びに、コミュニケーション・コントローラーＥＴ−ＫＣを包含している。該バス・ドライバーＥＴは、更なるモジュールや接続部を有していてもよい。

また、該マイクロコントローラーＭＣも、イーサネット・ドライバーＥＴとのコミュニケーション用のコミュニケーション・コントローラーＭＣ−ＫＣと監視手段ＵＥを包含している。該マイクロコントローラー ＭＣも、更なるモジュールや接続部を有していてもよい。

該監視手段ＵＥは、個々のモジュールのエラー、或いは、エラー状態を認識し、集計できるように構成されている。エラーの認識は、特に、一つの、或いは、複数の理論回路など、内蔵された回路であることが好ましい、ハードウェアによって実施し、エラー認識が、マイクロコントローラーＭＣ内のソフトウェアを用いることなく実施できるようになっている。該監視手段ＵＥは、更に、エラー発生時、即ち、マイクロコントローラーＭＣの一つの、或いは、複数のモジュールにおいてエラーが認識された場合、該マイクロコントローラーＭＣを、安全な状態に（リセット）することができるように構成されている事も可能である。加えて該監視手段ＵＥは、通常時、即ち、エラーの無い状態であるか、或いは、エラー発生中であるかに応じて、アウトプットＵＥ−Ａにシグナル電圧の特定な電圧レベルをかける。

図５の回路構成のイーサネット・ドライバーＥＴは、リセット・ピンＲＥにかかっている電圧が、特定の電圧、特に、ハイ・レベル、或いは、ロー・レベルとなった場合、イーサネット・トライバーＥＴのイーサネット・ネットワークＥＮとのコミュニケーションを中断する、或いは、停止するように構成されている。即ち、該リセット・ピンＲＥは、例えば、イーサネット・トランシーバーＥＴのハイ・アクティブ、或いは、ロー・アクティブなリセットの実施を担っている。

図５の例では、監視手段ＵＥのアウトプットＵＥ−Ａは、イーサネット・ドライバーＥＴのリセット・ピンＲＥと接続されている。該リセット・ピンＲＥが、ハイ・アクティブ、或いは、ロー・アクティブなリセット用に構成されているかに応じて、更に、エラー発生時に、監視手段ＵＥのアウトプットＵＥ−Ａに、シグナル電圧のハイ・レベル、或いは、ロー・レベルのいずれがかけられるのかに応じて、アウトプットＵＥ−Ａは、直接的、或いは、例えば、インバーターＩＮを介して、リセット・ピンＲＥと接続されている。

ＳＧ 制御装置
ＢＴ バス・ドライバー
ＥＴ イーサネット・ドライバー
ＭＣ マイクロコントローラー
Ｍ１ マイクロコントローラーのモジュール１
Ｍ２ マイクロコントローラーのモジュール２
Ｍｎ マイクロコントローラーのモジュールｎ
ＢＮ バス・ネットワーク
ＵＥ 監視手段
ＢＧ−Ｉ バス・モニター・インターフェース
ＢＧＥ ＢＧＥピン
ＲＥ リセット・ピン
ＩＮ インバーター
ＥＳ 電子スイッチ
ＢＴ−ＫＣ バス・ドライバー・コミュニケーション・コントローラー
ＥＴ−ＫＣ イーサネット・ドライバー・コミュニケーション・コントローラー
ＭＣ−ＫＣ マイクロコントローラー・コミュニケーション・コントローラー
ＢＴ−ＨＩ バス・ドライバー・ホスト・インターフェース
ＧＰＩＯ ユニバーサル・インプット／アウトプット
ＥＺ イーサネット分枝
ＥＳ イーサネット・スイッチ
ＳＧ１ 他の制御装置１
ＳＧ２ 他の制御装置２
Ｔ 時間
ｔ１ 時点１

Claims (15)

1. ハードウェアとして実施され、マイクロコントローラー（ＭＣ）の各々のモジュール（Ｍ１，Ｍ２，…，Ｍｎ）のエラーを認識し、且つ、認識されたエラーをシグナル電圧として外部のコンポーネントに伝達するために少なくとも一つのアウトプット（ＵＥ−Ａ）を有する監視手段（ＵＥ）を包含するマイクロコントローラー（ＭＣ）と、制御装置（ＳＧ）のコミュニケーション・ネットワーク（ＢＮ）とにコミュニケーションを担っているネットワーク・ドライバー（ＢＴ，ＥＴ）とを包含するフェール・サイレント機能、或いは、フェール・セーフ機能を実施するための制御装置（ＳＧ）用の回路構成であって、
   監視手段（ＵＥ）のアウトプット（ＵＥ−Ａ）にかけられているシグナル電圧が、監視手段（ＵＥ）によってエラーが認識された時に、制御装置（ＳＧ）のネットワーク・コミュニケーションが、中断されるようにネットワーク・ドライバー（ＢＴ，ＥＴ）を制御するために用いられることを特徴とするフェール・サイレント機能、或いは、フェール・セーフ機能を実施するための制御装置（ＳＧ）用の回路構成。
2. 該ネットワーク・ドライバー（ＢＴ，ＥＴ）が、それを介してネットワーク・コミュニケーションを停止できるインプット（ＢＧＥ，ＲＥ）を包含し、監視手段（ＵＥ）のアウトプット（ＵＥ−Ａ）が、該インプット（ＢＧＥ，ＲＥ）と接続されているが、ここでは、エラー発生に伴って監視手段（ＵＥ）のアウトプット（ＵＥ−Ａ）にかけられるシグナル電圧の一定の電圧レベルを、エラー発生時に該ネットワーク・ドライバー（ＢＴ，ＥＴ）が、制御装置（ＳＧ）のネットワーク・コミュニケーションを中断するために用いることができることを特徴とする請求項１に記載の回路構成。
3. 該コミュニケーション・ネットワーク（ＢＮ）が、バス・トポロジー、リング・トポロジー、ポイント２ポイント（ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ｐｏｉｎｔ）トポロジー、或いは、スター・トポロジーを有するネットワークであることを特徴とする請求項１または２に記載の回路構成。
4. 該ネットワーク・ドライバー（ＢＴ，ＥＴ）が、制御装置（ＳＧ）のイーサネット・ネットワークとのコミュニケーションを担うイーサネット・ドライバー（ＥＴ）である、但し、監視手段のアウトプット（ＵＥ−Ａ）にかけられているシグナル電圧が、監視手段（ＵＥ）によるエラー認識が有った場合に、制御装置（ＳＧ）とイーサネット・ネットワークとのコミュニケーションが中断されるようにイーサネット・ドライバー（ＥＴ）を制御するために使用されることを特徴とする請求項１から３のうち何れか一項に記載の回路構成。
5. 該イーサネット・ドライバー（ＥＴ）が、リセット・インプット（ＲＥ）を包含し、且つ、監視手段（ＵＥ）のアウトプット（ＵＥ−Ａ）が、イーサネット・ドライバー（ＥＴ）のリセット・ピン（ＲＥ）と接続されている、但し、エラー発生に伴って監視手段（ＵＥ）のアウトプット（ＵＥ−Ａ）にかけられるシグナル電圧のハイ・レベル、或いは、ロー・レベルを、エラー発生時にイーサネット・ドライバー（ＥＴ）が、ハイ・アクティブ、或いは、ロー・アクティブなリセットによって、制御装置（ＳＧ）のネットワーク・コミュニケーションを中断するために用いることを特徴とする請求項４に記載の回路構成。
6. 該イーサネット・ドライバー（ＥＴ）が、一つのリセット・インプット（ＲＥ）を包含し、且つ、マイクロコントローラー（ＭＣ）のＧＰＩＯピン（ＧＰＩＯ）が、電子スイッチ（ＥＳ）を介して、該リセット・インプット（ＲＥ）と接続されていると共に、監視手段（ＵＥ）のアウトプット（ＵＥ−Ａ）が、電子スイッチ（ＥＳ）の制御インプットと接続されている、但し、エラー発生時には、シグナル電圧の適切な電圧レベルが、電子スイッチ（ＥＳ）の制御インプットにかかることによって、ＧＰＩＯピンの電圧レベルが、該レベルに置き換えられ、これにより、イーサネット・ドライバー（ＥＴ）のリセット・インプットは、イーサネット・ドライバー（ＥＴ）が、制御装置（ＳＧ）のイーサネット・コミュニケーションを中断するように制御されることを特徴とする請求項４に記載の回路構成。
7. 該ネットワーク・ドライバー（ＢＴ，ＥＴ）が、制御装置（ＳＧ）とバス・ネットワーク（ＢＮ）とのコミュニケーションを担うバス・ドライバー（ＢＴ）であり、但し、監視手段（ＵＥ）のアウトプット（ＵＥ−Ａ）にかけられているシグナル電圧が、監視手段（ＵＥ）によってエラーが認識された時に、制御装置（ＳＧ）のネットワーク・コミュニケーションが、中断されるようにネットワーク・ドライバー（ＢＴ，ＥＴ）を制御するために用いられることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の回路構成。
8. 該バス・ドライバー（ＢＴ）が、インプット（ＢＧＥ）を有するバス・モニター・インターフェース（ＢＧ−Ｉ）を包含し、且つ、監視手段（ＵＥ）のアウトプット（ＵＥ−Ａ）が、バス・モニター・インターフェース（ＢＧ−Ｉ）の該インプット（ＢＧＥ）と接続されているが、ここでは、通常時には、ハイ・レベルの、そして、エラー発生時には、ロー・レベルのシグナル電圧が、監視手段（ＵＥ）のアウトプット（ＵＥ−Ａ）にかかり、該バス・ドライバー（ＢＴ）は、バス・モニター・インターフェース（ＢＧ−Ｉ）のインプットにロー・レベルが、かかっている場合に、バス・コミュニケーションを中断することを特徴とする請求項７に記載の回路構成。
9. 該バス・ドライバー（ＢＴ）が、インプット（ＢＧＥ）を有するバス・モニター・インターフェース（ＢＧ−Ｉ）を包含し、且つ、監視手段（ＵＥ）の該アウトプット（ＵＥ−Ａ）に、インバートされた電圧シグナルがかかる、但し、ここでは、通常時には、ロー・レベルの、そして、エラー発生時には、ハイ・レベルのシグナル電圧が、監視手段（ＵＥ）のアウトプット（ＵＥ−Ａ）にかかり、監視手段（ＵＥ）のアウトプット（ＵＥ−Ａ）は、インバーター（ＩＮ）を介してバス・ドライバー（ＢＴ）のバス・モニター・インターフェース（ＢＧ−Ｉ）と接続されており、該バス・ドライバー（ＢＴ）は、バス・モニター・インターフェース（ＢＧ−Ｉ）のインプットにロー・レベルが、かかっている場合に、バス・コミュニケーションを中断することを特徴とする請求項７に記載の回路構成。
10. マイクロコントローラー（ＭＣ）のＧＰＩＯピン（ＧＰＩＯ）が、バス・ドライバー（ＢＴ）のホスト・インターフェース（ＢＴ−ＨＩ）のＳＴＢピン、及び／或いは、ＥＮピンと電子スイッチ（ＥＳ）を介して接続されており、監視手段（ＵＥ）のアウトプット（ＵＥ−Ａ）が、電子スイッチ（ＥＳ）の制御インプットと接続されている、但し、エラー発生時には、適切なレベルが、電子スイッチ（ＥＳ）の制御インプットにかかることによって、ＧＰＩＯピンの電圧レベルが、該レベルに置き換えられ、これにより、バス・ドライバー（ＢＴ）のＳＴＢピン、及び／或いは、ＥＮピンは、該バス・ドライバー（ＢＴ）が、バス・コミュニケーションを中断するように制御されることを特徴とする請求項７に記載の回路構成。
11. 該バス・ドライバー（ＢＴ）が、ＣＡＮ（バス）トランシーバーであることを特徴とする請求項７から１０の何れか一項に記載の回路構成。
12. 該バス・ドライバー（ＢＴ）が、フレックスレイ（バス）トランシーバーであることを特徴とする請求項７から１０の何れか一項に記載の回路構成。
13. 電子スイッチ（ＥＳ）、及び／或いは、インバーター（ＩＮ）が、トランジスターとして構成されていることを特徴とする請求項１から１２のうち何れか一項に記載の回路構成。
14. 請求項１から１３のうち何れか一項に記載の回路構成が、その内部に配置されていることを特徴とする制御装置（ＳＧ）。
15. 請求項１から１３の何れか一項に記載の回路構成、及び／或いは、請求項１４に記載の制御装置（ＳＧ）が、搭載されていることを特徴とする自動車。

Images