JP6187392B2

JP6187392B2 - 電子制御装置

Info

Publication number: JP6187392B2
Application number: JP2014120602A
Authority: JP
Inventors: 吉広康村; 本多　隆芳; 隆芳本多
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-06-11
Filing date: 2014-06-11
Publication date: 2017-08-30
Anticipated expiration: 2034-06-11
Also published as: JP2016001655A

Description

本発明は、複数のマイクロコンピュータを実装した電子制御装置に関する。

従来より、１つの処理を複数のマイクロコンピュータ（以下、マイコンと称する）で分担して処理することにより高速処理を実現する技術が考えられている。この技術を実現するためには、複数のマイコン間で高速のデータ通信を行う必要がある。そして、マイコン間で高速のデータ通信を行うためには、各マイコンを可能な限り近くに配置してデータの伝送距離を短くし、且つ、各マイコンのデータ通信端子間を接続する配線の長さを極力等しくして各配線におけるデータ送受信の位相誤差の発生を抑える必要がある。例えば特許文献１には、等長配線に係る技術が開示されている。即ち、特許文献１には、半導体集積回路の集積度の向上を図るために、プロセッサからメモリへの等長配線を実現する技術が開示されている。

特開２００５−３４０７２４号公報

しかし、各マイコンを可能な限り近くに配置すると、その分、マイコン間のスペースが少なくなるため、マイコンからの配線の引き出しが困難となる。特に、各マイコンのデータ通信端子間を等長配線により接続する場合には、各データ通信端子の配置位置が制限され、これに伴い、データ通信端子以外の端子の配置位置も制限される。そのため、データ通信端子間を等長配線により接続することはできたとしても、データ通信端子以外の端子は、その配置位置によっては、配線を引き出すための十分なスペースを確保することができない。そのため、配線を引き出すことができず使用できない端子が発生するおそれがある。

このように、各マイコンを可能な限り近くに配置し、且つ、各マイコンのデータ通信端子間を等長配線により接続する場合には、各マイコンのデータ通信端子の配置位置と各マイコンの実装位置の双方に工夫を施す必要がある。
そこで、本発明は、各マイコンを可能な限り近くに配置し、且つ、各マイコンのデータ通信端子間を等長配線により接続する構成であっても、配線の制限および使用できない端子の発生を抑えることができる電子制御装置を提供する。

本発明に係る電子制御装置は、パラレル通信機能を備えた複数のマイコンを基板に実装した電子制御装置である。この電子制御装置において、マイコンは、複数のデータ通信端子を含む通信端子部を当該マイコンの角部に備えている。通信端子部は、データ通信端子のうち複数の送信端子を含む送信端子群エリアと、データ通信端子のうち複数の受信端子を含む受信端子群エリアと、を有し、且つ、送信端子群エリアと受信端子群エリアとを相互に隣接して配置している。そして、各マイコンは、一のマイコンの送信端子と当該送信端子に対応する他のマイコンの受信端子との間の距離と、他のマイコンの送信端子と当該送信端子に対応する一のマイコンの受信端子との間の距離とが等しくなるように配置されている。

この構成によれば、各マイコンのデータ通信端子間が等長配線により接続されているので、各配線におけるデータ送受信の位相誤差の発生を抑えることができ、複数のマイコン間で高速のデータ通信を行うことができる。さらに、複数のマイコン間を接続する通信端子部が各マイコンの角部に備えられているので、相互に接続されるマイコン同士が対向する部分が少なくなる。そのため、各マイコンを可能な限り近くに配置したとしても、各マイコンの周囲に配線を引き出すための十分なスペースを確保することができる。これにより、各マイコンを可能な限り近くに配置し、且つ、各マイコンのデータ通信端子間を等長配線により接続する構成であっても、配線の制限および使用できない端子の発生を抑えることができる。

第１実施形態に係る電子制御装置の構成例を概略的に示す図マイコン間の接続部分を拡大して示す図従来の電子制御装置の構成を概略的に示す図第２実施形態に係る電子制御装置の構成例を概略的に示す図従来の電子制御装置の構成を概略的に示す図

以下、電子制御装置に係る複数の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
図１に例示するように、電子制御装置１００は、パラレル通信機能を備えた複数のマイコン、この場合、２つのマイコン１０１，１０２を基板１０３に実装している。以下、説明の便宜上、マイコン１０１を第１マイコン１０１と称し、マイコン１０２を第２マイコン１０２と称する。この場合、第１マイコン１０１および第２マイコン１０２は、基板１０３の同一面に実装されている。また、電子制御装置１００は、第１マイコン１０１をマスタマイコンとして機能させ、第２マイコン１０２をスレーブマイコンとして機能させる構成である。なお、電子制御装置１００は、第１マイコン１０１をスレーブマイコンとして機能させ、第２マイコン１０２をマスタマイコンとして機能させる構成としてもよい。

第１マイコン１０１および第２マイコン１０２は、何れも、複数のデータ通信端子を含む通信端子部１０４を有している。この場合、通信端子部１０４は、矩形状の第１マイコン１０１および第２マイコン１０２の４つの角部にそれぞれ備えられている。第１マイコン１０１および第２マイコン１０２は、少なくとも通信端子部１０４の構成、つまり、通信端子部１０４に含まれる複数の通信端子の配置態様が同じ構成となっている。

図２に例示するように、通信端子部１０４は、送信端子群エリア１０５と送信端子群エリア１０６とを有する。送信端子群エリア１０５と送信端子群エリア１０６は、第１マイコン１０１の一の辺１０１ｓおよび第２マイコン１０２の一の辺１０２ｓに沿って相互に隣接して配置されている。なお、一の辺１０１ｓ，１０２ｓが、基板１０３に実装された第１マイコン１０１と第２マイコン１０２とが対向する辺となる。以下、一の辺１０１ｓ，１０２ｓを、通信端子辺１０１ｓ，１０２ｓと称する。

送信端子群エリア１０５には、制御用の端子として、クロック信号送信端子１０５ａ、コントロール信号送信端子１０５ｂ、リセット信号送信端子１０５ｃが備えられている。クロック信号送信端子１０５ａ、コントロール信号送信端子１０５ｂ、リセット信号送信端子１０５ｃは、通信端子辺１０１ｓ，１０２ｓに直交する方向に沿って配列されている。

また、送信端子群エリア１０５には、データ送信用の端子として、複数のデータ送信端子１０５ｄが備えられている。データ送信端子１０５ｄは、データ通信端子の一例である。この場合、データ送信端子１０５ｄは、通信端子辺１０１ｓ，１０２ｓに沿って２列に配列され、且つ、通信端子辺１０１ｓ，１０２ｓに直交する方向に沿って４列で配列されている。即ち、１つの送信端子群エリア１０５には、８つのデータ送信端子１０５ｄ［０］〜［７］が含まれている。

また、受信端子群エリア１０６には、制御用の端子として、クロック信号受信端子１０６ａ、コントロール信号受信端子１０６ｂ、リセット信号受信端子１０６ｃが備えられている。クロック信号受信端子１０６ａ、コントロール信号受信端子１０６ｂ、リセット信号受信端子１０６ｃは、通信端子辺１０１ｓ，１０２ｓに直交する方向に沿って配列されている。

また、受信端子群エリア１０６には、データ受信用の端子として、複数のデータ受信端子１０６ｄが備えられている。データ受信端子１０６ｄは、データ通信端子の一例である。この場合、データ受信端子１０６ｄは、通信端子辺１０１ｓ，１０２ｓに沿って２列に配列され、且つ、通信端子辺１０１ｓ，１０２ｓに直交する方向に沿って４列で配列されている。即ち、１つの受信端子群エリア１０６には、８つのデータ受信端子１０６ｄ［０］〜［７］が含まれている。

そして、データ送信端子１０５ｄ［０］〜［７］とデータ受信端子１０６ｄ［０］〜［７］は、基準点Ｐ１を基準として点対象となる位置に配置されている。即ち、例えば、データ送信端子１０５ｄ［０］とデータ受信端子１０６ｄ［０］は基準点Ｐ１を基準として対角となる位置に配置されており、データ送信端子１０５ｄ［７］とデータ受信端子１０６ｄ［７］は基準点Ｐ１を基準として対角となる位置に配置されている。なお、基準点Ｐ１は、相互に隣接する送信端子群エリア１０５と受信端子群エリア１０６とからなる通信端子部１０４の中央部に設定されている。

このように構成された第１マイコン１０１および第２マイコン１０２は、第１マイコン１０１の送信端子群エリア１０５が第２マイコン１０２の受信端子群エリア１０６に対向し、且つ、第１マイコン１０１の受信端子群エリア１０６が第２マイコン１０２の送信端子群エリア１０５に対向するように、第１マイコン１０１に対して第２マイコン１０２が基板１０３の表面に沿って１８０°反転した状態で実装されている。これにより、第１マイコン１０１の送信端子群エリア１０５と第２マイコン１０２の送信端子群エリア１０５が基準点Ｐ２を基準として点対称となる状態で配置され、第１マイコン１０１の受信端子群エリア１０６と第２マイコン１０２の受信端子群エリア１０６が基準点Ｐ２を基準として点対称となる状態で配置される。なお、基準点Ｐ２は、第１マイコン１０１の通信端子部１０４と第２マイコン１０２の通信端子部１０４との間の中央部に設定されている。また、第１マイコン１０１に対する第２マイコン１０２の反転角度は、完全に１８０°であってもよいし、概ね１８０°であってもよい。

第１マイコン１０１においてデータ送信端子１０５ｄ［０］〜［７］とデータ受信端子１０６ｄ［０］〜［７］は基準点Ｐ１を基準として点対象となる位置に配置されており、第２マイコン１０２においてデータ送信端子１０５ｄ［０］〜［７］とデータ受信端子１０６ｄ［０］〜［７］は基準点Ｐ１を基準として点対象となる位置に配置されている。そして、これら第１マイコン１０１と第２マイコン１０２は、基準点Ｐ２を基準として点対象となる状態で実装され、それぞれの通信端子部１０４が対向している。

そのため、第１マイコン１０１のデータ送信端子１０５ｄ［０］と第２マイコン１０２のデータ送信端子１０５ｄ［０］との間の距離と、第１マイコン１０１のデータ送信端子１０５ｄ［１］と第２マイコン１０２のデータ送信端子１０５ｄ［１］との間の距離と、第１マイコン１０１のデータ送信端子１０５ｄ［２］と第２マイコン１０２のデータ送信端子１０５ｄ［２］との間の距離と、・・・、第１マイコン１０１のデータ送信端子１０５ｄ［７］と第２マイコン１０２のデータ送信端子１０５ｄ［７］との間の距離とが等しくなる。よって、相互に対応するデータ送信端子１０５ｄ［０］〜［７］とデータ受信端子１０６ｄ［０］〜［７］とを接続する各配線Ｌ１の長さを等しくすることができ、データ送信端子１０５ｄとデータ受信端子１０６ｄとの間に等長配線を実現することができる。なお、各配線Ｌ１の長さは、完全に等しいことが好ましいが、概ね等しければよい。

複数のデータ送信端子１０５ｄと複数のデータ受信端子１０６ｄとの間でデータ通信を行う場合には、複数の配線を介して複数のデータを送受信することから、各配線におけるデータ送受信において位相誤差が発生するおそれがある。そのため、データ送受信用の端子間の接続は、上述したように等長配線で実現することが好ましい。一方、制御用の端子間の通信は、位相誤差が発生するおそれがなく、従って、必ずしも等長配線で実現しなくてもよい。そのため、電子制御装置１００は、制御用の端子間を接続する各配線Ｌ２については、等長配線を採用していない。そして、電子制御装置１００は、制御用の端子間の通信については、マスタマイコンである第１マイコン１０１から送信し、スレーブマイコンである第２マイコン１０２で受信する片方向の通信構成を採用している。なお、電子制御装置１００は、制御用の端子間の通信についても等長配線を採用する構成としてもよい。

電子制御装置１００によれば、第１マイコン１０１のデータ通信端子１０５ｄ，１０６ｄと第２マイコン１０２のデータ通信端子１０５ｄ，１０６ｄとの間が等長配線により接続されているので、各配線Ｌ１におけるデータ送受信の位相誤差の発生を抑えることができ、複数のマイコン１０１，１０２間で高速のデータ通信を行うことができる。

例えば図３に示す構成では、マイコンＭ１，Ｍ２間を接続する通信端子部Ｔが、各マイコンＭ１，Ｍ２の角部ではなく、角部間の中間部に備えられている。従って、マイコンＭ１，Ｍ２同士が対向する部分が多くなってしまう。そのため、各マイコンＭ１，Ｍ２を可能な限り近くに配置すると、各マイコンＭ１，Ｍ２の周囲に配線を引き出すための十分なスペースを確保することができない。よって、特に通信端子部Ｔ以外の端子からの配線Ｌ３が、他のマイコンの存在により困難となる。

電子制御装置１００によれば、複数のマイコン１０１，１０２間を接続する通信端子部１０４が各マイコン１０１，１０２の角部に備えられているので、相互に接続されるマイコン１０１，１０２同士が対向する部分が少なくなる。そのためた、各マイコン１０１，１０２を可能な限り近くに配置したとしても、各マイコン１０１，１０２の周囲に配線を引き出すための十分なスペースを確保することができる。これにより、各マイコン１０１，１０２を可能な限り近くに配置し、且つ、第１マイコン１０１のデータ通信端子１０５ｄ，１０６ｄと第２マイコン１０２のデータ通信端子１０５ｄ，１０６ｄとの間を等長配線により接続する構成であっても、通信端子部１０４以外の端子からの配線Ｌ３を、他のマイコンの影響を受けることなく無理なく行うことができる。つまり、電子制御装置１００によれば、配線の制限および使用できない端子の発生を抑えることができる。

また、電子制御装置１００によれば、第１マイコン１０１の送信端子群エリア１０５が第２マイコン１０２の受信端子群エリア１０６に対向し、且つ、第１マイコン１０１の受信端子群エリア１０６が第２マイコン１０２の送信端子群エリア１０５に対向するように、第１マイコン１０１に対して第２マイコン１０２が１８０°反転した状態で基板１０３に実装されている。第１マイコン１０１および第２マイコン１０２を、このような態様で実装することにより、マイコン１０１，１０２同士が対向する部分を極力少なくすることができ、配線の制限および使用できない端子の発生を一層抑えることができる。

（第２実施形態）
図４に例示すように、電子制御装置２００は、パラレル通信機能を備えた複数のマイコン、この場合、５つのマイコン２０１，２０２，２０３，２０４，２０５を基板２０６に実装している。以下、説明の便宜上、マイコン２０１〜２０５を、それぞれ第１マイコン２０１〜第５マイコン２０５と称する。この場合、第２マイコン２０２と第３マイコン２０３は、基板２０６の両面のうち第１マイコン２０１と同じ面に実装されている。また、第４マイコン２０４と第５マイコン２０５は、基板２０６の両面のうち第１マイコン２０１とは反対側の面に実装されている。また、電子制御装置２００は、第１マイコン２０１をマスタマイコンとして機能させ、第２マイコン２０２〜第５マイコン２０５をスレーブマイコンとして機能させる構成である。なお、電子制御装置２００は、第２マイコン２０２〜第５マイコン２０５のうち何れか１つのマイコンをマスタマイコンとして機能させ、第１マイコン２０１を含むその他のマイコンをスレーブマイコンとして機能させる構成としてもよい。

第１マイコン２０１〜第５マイコン２０５は、何れも、複数のデータ通信端子を含む通信端子部２０７を有している。この場合、通信端子部２０７は、矩形状の第１マイコン２０１〜第５マイコン２０５の４つの角部にそれぞれ備えられている。第１マイコン２０１〜第５マイコン２０５は、少なくとも通信端子部２０７の構成、つまり、通信端子部２０７に含まれる複数の通信端子の配置態様が同じ構成となっている。なお、通信端子部２０７の構成は、第１実施形態に示した通信端子部１０４の構成と同様である。

そして、第２マイコン２０２は、第１マイコン２０１の通信端子部２０７ａに接続されている。また、第３マイコン２０３は、第１マイコン２０１の通信端子部２０７ｂに接続されている。即ち、第２マイコン２０２と第３マイコン２０３は、第１マイコン２０１の対角となる位置に設けられている通信端子部２０７ａ，２０７ｂにそれぞれ接続されている。なお、第１マイコン２０１の通信端子部２０７ａと第２マイコン２０２の通信端子部２０７との接続態様、および、第１マイコン２０１の通信端子部２０７ｂと第３マイコン２０３の通信端子部２０７との接続態様は、第１実施形態に示したものと同様である。即ち、第２マイコン２０２および第３マイコン２０３は、それぞれ第１マイコン２０１に対して所定の基準点を基準として１８０°反転しており、各マイコン２０１，２０２，２０３の送信端子群エリア２０８と受信端子群エリア２０９とが相互に対向した配置となっている。そして、一のマイコンのデータ送信端子と当該データ送信端子に対応する他のマイコンのデータ受信端子との間の距離と、他のマイコンのデータ送信端子と当該データ送信端子に対応する一のマイコンのデータ受信端子との間の距離とが等しくなっている。

また、第４マイコン２０４は、第１マイコン２０１の通信端子部２０７ｃに接続されている。また、第５マイコン２０５は、第１マイコン２０１の通信端子部２０７ｄに接続されている。即ち、第４マイコン２０４と第５マイコン２０５は、第１マイコン２０１が備える複数の通信端子部２０７ａ〜２０７ｄのうち第２マイコン２０２と第３マイコン２０３が接続されていない通信端子部２０７ｃ，２０７ｄにそれぞれ接続されている。

そして、第１マイコン２０１の通信端子部２０７ｃの送信端子群エリア２０８は、第４マイコン２０４の通信端子部２０７の受信端子群エリア２０９に対応しており、且つ、第１マイコン２０１側のデータ送信端子と第４マイコン２０４側のデータ受信端子との間の距離と、第４マイコン２０４側のデータ送信端子と第１マイコン２０１側のデータ受信端子との間の距離とが等しくなっている。

また、第１マイコン２０１の通信端子部２０７ｃの送信端子群エリア２０８は、第５マイコン２０５の通信端子部２０７の受信端子群エリア２０９に対応しており、且つ、第１マイコン２０１側のデータ送信端子と第５マイコン２０５側のデータ受信端子との間の距離と、第５マイコン２０５側のデータ送信端子と第１マイコン２０１側のデータ受信端子との間の距離とが等しくなっている。

なお、この場合、第１マイコン２０１の通信端子部２０７ｃと第４マイコン２０４の通信端子部２０７とを接続する配線、および、第１マイコン２０１の通信端子部２０７ｄと第５マイコン２０５の通信端子部２０７とを接続する配線は、基板２０６に設けられたスルーホールを介して行われている。この場合、第１マイコン２０１と第４マイコン２０４および第５マイコン２０５とを接続する複数の配線は、等長配線となっている。

例えば図５に示すように、矩形状のマイコンＭ１に対しては、４つの角部に通信端子部を設けることで、当該マイコンＭ１と同一の面に最大４つのマイコンＭ２〜Ｍ５を実装することができる。しかし、この構成では、第２マイコンＭ２と第４マイコンＭ４との間、および、第３マイコンＭ３と第５マイコンＭ５との間に、配線を引き出すための十分なスペースを確保することが困難となる。

電子制御装置２００によれば、第１マイコン２０１と同一の面に実装するマイコンは、当該第１マイコン２０１の対角に配置する第２マイコン２０２と第３マイコン２０３とし、残りの第４マイコン２０４と第５マイコン２０５は、第１マイコン２０１とは反対側の面に実装した。この構成によれば、基板２０６の両面において、各マイコン２０１〜２０５の周囲に、配線を引き出すための十分なスペースを確保することができ、配線の制限および使用できない端子の発生を抑えることができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

図面中、１００は電子制御装置、１０１は第１マイコン、１０２は第２マイコン、１０３は基板、１０４は通信端子部、１０５は送信端子群エリア、１０５ｄはデータ送信端子（データ通信端子、送信端子）、１０６は送信端子群エリア、１０６ｄはデータ受信端子（データ通信端子、受信端子）、２００は電子制御装置、２０１は第１マイコン、２０２は第２マイコン、２０３は第３マイコン、２０４は第４マイコン、２０５は第５マイコン、２０６は基板、２０７は通信端子部、２０８は送信端子群エリア、２０９は受信端子群エリア、を示す。

Claims

パラレル通信機能を備えた複数のマイコン（１０１，１０２，２０１，２０２，２０３，２０４，２０５）を基板（１０３，２０６）に実装した電子制御装置（１００，２００）であって、
前記マイコンは、複数のデータ通信端子を含む通信端子部（１０４，２０７）を当該マイコンの角部に備えており、
前記通信端子部は、前記データ通信端子のうち複数の送信端子を含む送信端子群エリア（１０５，２０８）と、前記データ通信端子のうち複数の受信端子を含む受信端子群エリア（１０６，２０９）と、を有し、且つ、前記送信端子群エリアと前記受信端子群エリアとを相互に隣接して配置しており、
一の前記マイコンの前記送信端子と当該送信端子に対応する他の前記マイコンの前記受信端子との間の距離と、他の前記マイコンの前記送信端子と当該送信端子に対応する一の前記マイコンの前記受信端子との間の距離とが等しくなるように配置されていることを特徴とする電子制御装置。
前記基板の同一面に実装された複数の前記マイコン（１０１，１０２，２０１，２０２，２０３）は、
一の前記マイコンの前記送信端子群エリアが他の前記マイコンの前記受信端子群エリアに対向し、且つ、一の前記マイコンの前記受信端子群エリアが他の前記マイコンの前記送信端子群エリアに対向するように、一の前記マイコンに対して他の前記マイコンが反転した状態で実装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。
前記マイコンとして、第１マイコン（２０１）、第２マイコン（２０２）、第３マイコン（２０３）、第４マイコン（２０４）、第５マイコン（２０５）が実装されており、
前記第２マイコンと前記第３マイコンは、前記基板（２０６）の前記第１マイコンと同じ面に実装され、且つ、前記第１マイコンの対角となる位置に設けられている前記通信端子部（２０７ａ，２０７ｂ）にそれぞれ接続されており、
前記第４マイコンと前記第５マイコンは、前記基板（２０６）の前記第１マイコンとは反対側の面に実装され、且つ、前記第１マイコンが備える複数の前記通信端子部のうち前記第２マイコンと前記第３マイコンが接続されていない前記通信端子部（２０７ｃ，２０７ｄ）にそれぞれ接続されてい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。