JP6229552B2 - 制御装置、及び、初期化プログラム - Google Patents

Description

本発明は、ＣＰＵを有する制御部が搭載された制御装置等に関する。

従来、自車両の運転終了時に、ＲＡＭのデータをフラッシュメモリに退避させた後にマイコンへの電力供給を完全に停止させると共に、運転再開時に、フラッシュメモリのデータをＲＡＭに復帰させ、マイコンへの電力供給を再開するＥＣＵが提案されている（例えば、特許文献１）。

このほかにも、スリープモード中、スリープモードからの復帰に必要な回路と一部のＲＡＭ領域以外の部位への電力供給を停止することで、スリープモード中の消費電力をより一層低減させるマイコンが知られている。

特開２００６−３２３８２２号公報

このようなマイコンでは、スリープモードからの復帰（ウェイクアップ）の際、リセット時と同様、ブートアドレスから処理が開始されるケースが多い。このため、ブートプログラムの実行時に、リセットとウェイクアップのどちらが生じたかを判定し、判定結果に応じた内容の初期化処理を行う必要が生じる。

そして、何等かの原因により該判定に誤りが生じると、マイコンが意図通りに動作しなくなる恐れがある。
本願発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、マイコン等からなる制御部を、より確実に意図通りに起動することを目的とする。

上記課題に鑑みてなされた請求項１に係る発明は、各種制御を行う制御部（１０）と外部回路とを備える制御装置（１００）であって、制御部は、プログラムを実行し、各種処理を行うＣＰＵ（１１）と、予め定められた条件が充足されると、当該制御部をリセットし、ＣＰＵに初期化プログラムを実行させるリセット回路（１６）と、当該制御部を、消費電力を抑えた状態である低消費電力モードから復帰させ、ＣＰＵに初期化プログラムを実行させる復帰回路（１５）と、を備える。

そして、初期化プログラムは、復帰回路の状態に基づき、当該初期化プログラムが開始された要因を判定する第１判定処理（Ｓ２００）と、制御装置に設けられた復帰回路以外の他の回路の状態に基づき、当該初期化プログラムが開始された要因を判定する第２判定処理（Ｓ２１０）と、を有する。

また、初期化プログラムは、第１判定処理と第２判定処理とのうちの少なくとも一方で、リセットを要因として当該初期化プログラムが開始されたと判定された場合には、リセットに対応する内容の初期化を行うと共に、そうでない場合には、低消費電力モードからの復帰に対応する内容の初期化を行う初期化処理（Ｓ２０５，Ｓ２１５）を有する。

このような構成によれば、リセット時とウェイクアップ時（スリープモードからの復帰時）とに実行される初期化プログラムでは、ウェイクアップを制御する復帰回路のみならず、復帰回路以外の他の回路の状態に基づき、初期化プログラムが開始された要因が判定される。

そして、復帰回路に何等かの異常が生じ、ウェイクアップを要因として初期化プログラムが開始されたと誤判定されても、他の回路の状態に基づき、リセットを要因として初期化プログラムが開始されたと判定されれば、リセットに対応する内容の初期化が行われる。

したがって、マイコン等からなる制御部をより確実に意図通りに起動することができる。
なお、請求項２に記載されているように、第２判定処理での判定に係る他の回路とは、制御部に設けられた回路であっても良い。

こうすることで、より確実に、ウェイクアップが生じたか否かを判定することができる。
また、本発明は、上述した制御装置のほか、種々の形態で実現することができる。このような形態の具体例としては、当該制御装置に搭載された制御部のＣＰＵに実行される上述した初期化プログラムや、初期化方法等が考えられる。

また、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

ＥＣＵの構成を示すブロック図である。 ブートプログラムのフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。

［構成の説明］
本実施形態のＥＣＵ１００は、ワンチップマイコンとして構成されたマイコン１０を備えている（図１参照）。

マイコン１０は、スリープ機能を有しており、スリープモード中は、マイコン１０にメインクロックやサブクロックを供給する発振器の発振が停止される。また、スリープモードからの復帰（ウェイクアップ）に必要となる一部の部位を除き、マイコン１０の各部位への電力供給が停止され、消費電力が低減された状態となる。

マイコン１０は、ＣＰＵ１１，ＲＡＭ１２，ＲＯＭ１３と、割り込みコントローラ１４，スタンバイコントローラ１５，リセットコントローラ１６，クロックコントローラ１７，電源回路１８，Ｉ／Ｏポート制御回路１９等の周辺回路を備える。

ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１２にロードされたプログラムやＲＯＭ１３に記憶されているプログラムに従い動作し、各種処理を行う。
ＲＡＭ１２は、２以上の領域を有しており、これらの領域の少なくとも１つは、スリープモード中も電源回路１８から電力が供給され、データの内容が保持されるバックアップ領域として構成されている。なお、バックアップ領域以外の他の領域については、スリープモード中、該領域のデータを保持するための電力が供給されず、データの内容が消失する。

割り込みコントローラ１４は、マイコン１０の周辺回路からの割り込み要求に応じてＣＰＵ１１に割り込み信号を出力し、ＣＰＵ１１に割り込みプログラムを実行させる部位である。

割り込み信号を受信したＣＰＵ１１のプログラムカウンタには、割り込み要求を発した周辺回路に対応付けられた状態で割り込みベクタテーブルに登録されている割り込みアドレスが設定される。そして、ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１２やＲＯＭ１３における該割り込みアドレスから始まる領域に記憶されている割り込みプログラムを実行する。

スタンバイコントローラ１５は、スリープ機能に関する制御を行う部位であり、ＣＰＵ１１からスリープモードへの移行（スリープ）が指示された場合等には、スリープモードに移行するための制御を行う。

具体的には、クロックコントローラ１７に対し、マイコン１０を構成する各部位への内部クロックの供給を停止させると共に、発振器の発振を停止させる。また、電源回路１８に対し、スリープモードからの復帰に最低限必要となる部位（スタンバイコントローラ１５やＲＡＭ１２のバックアップ領域等）以外の他の部位に対する電力供給の停止を指示する。

また、スタンバイコントローラ１５は、スリープモード中、外部からの信号の入力等に起因して、スリープモードを解除する。
具体的には、クロックコントローラ１７に対し、発振器の発振を開始させると共に、マイコン１０の各部位への内部クロックの供給を開始させ、電源回路１８に対し、マイコン１０の各部位への電力供給の再開を指示する。また、リセットコントローラ１６によりＣＰＵ１１のリセットを行い、ＣＰＵ１１にブートアドレスから処理を実行させる。

リセットコントローラ１６は、予め定められたリセット要因が発生すると、マイコン１０の各部位をリセットする部位である。リセット要因としては、例えば、外部からのリセット信号の入力や、マイコン１０への電力供給開始や、ＣＰＵ１１からの指示（リセットコントローラ１６のレジスタに所定値が書き込まれた場合）や、マイコン１０に電力を供給する電源の電圧低下等が考えられる。

リセットがなされると、ＣＰＵ１１のプログラムカウンタにブートアドレスが設定され、ＣＰＵ１１では、ＲＯＭ１３におけるブートアドレスから始まる領域に記憶されているブートプログラムが実行される。

クロックコントローラ１７は、外部に設けられた発振器、又は、マイコン１０に内臓された発振器からクロックの供給を受け、該クロックにより内部クロックを生成し、該内部クロックをＣＰＵ１１等の各部位に供給する部位である。また、クロックコントローラ１７は、クロックの供給源となる発振器の発振を制御する。

また、マイコン１０には、メインクロックと、メインクロックよりも大幅に周波数が低いサブクロックとを供給可能となっている。クロックコントローラ１７は、メインクロックとサブクロックの一方を選択し、選択したクロックの供給を受けて内部クロックを生成する。

電源回路１８は、マイコン１０の各部位に電力を供給する部位である。電源回路１８は、マイコン１０に電力を供給する電源の電圧が低下すると（マイコン１０の電力供給端子に印可される電圧が閾値以下となると）、リセットコントローラ１６によりＣＰＵ１１のリセットを行い、ＣＰＵ１１にブートアドレスから処理を実行させる（ブートプログラムを実行させる）。

また、電源回路１８は、スリープモード中は、スリープモードからの復帰に最低限必要となる部位（スタンバイコントローラ１５とＲＡＭ１２のバックアップ領域等）には電力供給を行うが、他の部位には電力供給を行わない。

Ｉ／Ｏポート制御回路１９は、マイコン１０に設けられたＩ／Ｏポートに関する制御を行う部位である。本実施形態では、一例として、リセット時にはＩ／ＯポートのレベルをＬにし、スリープモード中はＩ／ＯポートのレベルをＨにする。

なお、ＣＰＵ１１により実行される上述したブートプログラム等を含むプログラムは、例えば、ＤＶＤ，ＣＤ−ＲＯＭ，ＵＳＢメモリ，メモリカード（登録商標）等の光ディスク，磁気ディスク，半導体製メモリ等として構成された記憶媒体２０に記憶された状態で提供することができる。無論、ネットワークを経由して提供されても良い。

［動作の説明］
上述したように、本実施形態のＥＣＵ１００に搭載されたマイコン１０では、スリープモード中は、ＣＰＵ１１等を含む大部分の部位への電力供給が停止されるため、消費電力が大幅に低減される。以後、これを電源遮断機能と記載する。

そして、スリープモード中はＣＰＵ１１への電力供給が停止されるため、ウェイクアップ時には、マイコン１０への電力供給開始時等と同様にしてＣＰＵ１１のリセットを行う必要がある。

このため、マイコン１０では、ウェイクアップ時に、リセットコントローラ１６により、電力供給開始時等と同様にしてＣＰＵ１１のリセットが行われる。これにより、ウェイクアップ時専用のＣＰＵ１１のリセット回路を設ける必要が無くなり、マイコン１０の回路の規模を低減することができる。

そして、ウェイクアップ時にリセットコントローラ１６によりリセットがなされることにより、ＣＰＵ１１は、ウェイクアップ時に、電力供給開始時等と同様にしてブートアドレスから処理を実行することになる（ブートプログラムを実行することになる）。

以下では、マイコン１０におけるブートプログラムについて、図２のフローチャートを用いて説明する。
Ｓ２００では、マイコン１０のＣＰＵ１１は、スタンバイコントローラ１５を制御するためのレジスタを参照し、実行中のブートプログラムが、ウェイクアップにより開始されたか否かを判定する。そして、肯定判定が得られた場合には（Ｓ２００：Ｙｅｓ）、Ｓ２０５に処理を移行すると共に、否定判定が得られた場合には（Ｓ２００：Ｎｏ）、Ｓ２１０に処理を移行する。

Ｓ２０５では、ＣＰＵ１１は、マイコン１０のリセット時に対応する内容で初期化を行うリセット時初期化処理を実行し、本処理を終了する。なお、リセット時初期化処理では、例えば、ＲＡＭ１２の各アドレスに所定値を書き込むと共に、各アドレスから書き込んだ値を読み出すことができたかどうかをチェックする処理や、ＲＡＭ１２を初期化する処理等が行われる。このほかにも、例えば、電力供給の開始に伴うマイコン１０の周辺回路等の初期化や、各パラメータの初期化等が行われる。

一方、Ｓ２１０では、ＣＰＵ１１は、スタンバイコントローラ１５以外のマイコン１０の他の周辺回路を制御するためのレジスタを参照し、実行中のブートプログラムが、ウェイクアップにより開始されたか否かを判定する。

以下に、該判定の具体例を挙げる。
（ａ）リセットコントローラ１６のレジスタを参照し、リセット要因（例えば、リセット信号の入力や、マイコン１０への電力供給開始や、ＣＰＵ１１からの指示や、マイコン１０の電源の電圧低下等）を特定する。

そして、リセット要因が特定できた場合には、マイコン１０のリセットが生じたと判定し、そうでない場合には、ウェイクアップが生じたと判定する。
（ｂ）電源回路１８のレジスタを参照し、マイコン１０の電源の電圧低下をリセット要因とするリセットが生じたか否かを判定する。そして、肯定判定が得られた場合には、リセットが生じたと判定し、否定判定が得られた場合には、ウェイクアップが生じたと判定する。

（ｃ）クロックコントローラ１７のレジスタを参照し、メインクロックの使用が許可されているか否かを判定する。
詳しく説明すると、マイコン１０のリセットがなされると、クロックコントローラ１７はメインクロックの使用が禁止された状態となるが、ウェイクアップの際には、クロックコントローラ１７のリセットがなされず、クロックコントローラ１７の状態が維持される。

また、本実施形態のＥＣＵ１００では、マイコン１０はメインクロックにて動作するため、一旦リセットがなされると、例えばブートプログラム等でクロックコントローラ１７のレジスタが設定され、メインクロックの使用が許可された状態となる。

そして、スリープモード中やウェイクアップ時には、クロックコントローラ１７では、メインクロックの使用が許可された状態が維持される。したがって、メインクロックの使用が許可されていれば、リセットは生じていないと判断できる。

このため、メインクロックの使用が許可されている場合には、ウェイクアップが生じたと判定し、そうでない場合には、リセットが生じたと判定する。
なお、仮に、マイコン１０がサブクロックで動作するという場合には、クロックコントローラ１７のレジスタを参照し、サブクロックの使用が許可されているか否かを判定することで、ウェイクアップが生じたか否かが判定される。

また、クロックコントローラ１７に限らず、ブートプログラム等による初期化処理によりリセット直後とは異なる状態に設定される周辺回路のレジスタの内容に基づき、ウェイクアップが生じたか否かを判定しても良い。

（ｄ）Ｉ／Ｏポート制御回路１９のレジスタを参照し、Ｉ／Ｏポートのレベルを判定する。そして、Ｉ／ＯポートのレベルがＨである場合には、ウェイクアップが生じたと判定し、Ｉ／ＯポートのレベルがＬである場合には、リセットが生じたと判定する。

Ｓ２１０では、ＣＰＵ１１は、（ａ）〜（ｂ）のうちの１つ又は複数の判定を行う。
なお、該判定にてレジスタの参照がなされる周辺回路は、マイコン１０を構成する集積回路において、スタンバイコントローラ１５と隣接して配置されていないか、スタンバイコントローラ１５と一定の距離を隔てて配置されているのが好適である。

こうすることにより、スタンバイコントローラ１５に異常が生じたとしても、上記周辺回路がスタンバイコントローラ１５の異常の影響を受け難くなり、ウェイクアップが生じたか否かの判定を精度良く行うことが可能となる。

そして、この１つの判定、又は、複数の判定のうちの全てで、ウェイクアップが生じたと判定された場合には（Ｓ２１０：Ｙｅｓ）、Ｓ２１５に処理を移行し、そうでない場合には（Ｓ２１０：Ｎｏ）、Ｓ２０５に処理を移行する。

Ｓ２１５では、ＣＰＵ１１は、ウェイクアップに対応する内容で初期化を行うウェイクアップ時初期化処理を実行し、本処理を終了する。なお、ウェイクアップ時初期化処理では、例えば、ウェイクアップに伴うマイコン１０の周辺回路等の初期化や、各パラメータの初期化等が行われる。また、ＲＡＭ１２におけるバックアップ領域に保存されたデータの内容によりスリープ前の状態が復元され、スリープ前と同様にして処理が行われる。

［効果］
本実施形態のマイコン１０によれば、リセット時とウェイクアップ時とに実行されるブートプログラムでは、スタンバイコントローラ１５のみならず、他の周辺回路の状態に基づきブートプログラムが開始された要因が判定される。

そして、スタンバイコントローラ１５に何等かの異常が生じ、ウェイクアップがブートプログラムの開始要因であると誤判定された場合であっても、他の周辺回路の状態に基づきリセットが開始要因と判定されれば、リセットに対応する内容の初期化が行われる。

したがって、マイコン１０をより確実に意図通りに起動させることができる。
また、ブートプログラムでは、リセットコントローラ１６と、電源回路１８と、クロックコントローラ１７と、Ｉ／Ｏポート制御回路１９とのうちの少なくとも１つの状態に基づき、リセットとウェイクアップのどちらが生じたかが判定される。

このため、より確実に、ウェイクアップが生じたか否かを判定することができる。
［他の実施形態］
（１）本実施形態では、一例としてＥＣＵ１００に搭載されたマイコン１０を例示して説明を行ったが、車両に搭載されない制御装置に搭載される電源遮断機能付きのマイコンにおいても、本実施形態と同様のブートプログラムを実行することが考えられる。このような場合であっても、同様の効果を得ることができる。

（２）また、本実施形態のマイコン１０は、一例としてワンチップマイコンとして構成されている。しかしながら、これに限らず、ＣＰＵと、ＲＯＭ，ＲＡＭ，周辺回路の全部又は一部とが異なるチップに搭載されている場合であっても、本発明を提供することができる。このような場合であっても、本実施形態と同様のブートプログラムを実行することで、同様の効果を得ることができる。

（３）また、本実施形態のブートプログラムのＳ２１０では、スタンバイコントローラ１５以外のマイコン１０の他の周辺回路の状態に基づき、ウェイクアップが生じたことによりブートプログラムが開始されたか否かが判定される。しかしながら、これに限らず、マイコン１０に接続される外部回路の状態に基づき、同様の判定を行っても良い。

具体的には、例えば、ＥＣＵ１００の各部位に電力を供給する電源回路の状態に基づき、自車両の運転開始による電力供給状態の変化が生じたか否かを判定しても良い。そして、このような変化が生じたと判定された場合には、ウェイクアップが生じたとみなし、そうでない場合には、リセットが生じたとみなしても良い。

このような場合であっても、同様の効果を得ることができる。
（４）また、本実施形態のマイコン１０は、電源遮断機能付きマイコンとして構成されている。しかしながら、これに限らず、本発明は、電源遮断機能が設けられていなくても、ウェイクアップ時とリセット時とで同一のブートプログラムが実行されるマイコンにも適用することができる。

（５）また、本実施形態では、ブートプログラムのＳ２１０におけるウェイクアップが生じたか否かの判定の具体例として、（ａ）〜（ｄ）の具体例を挙げた。
しかしながら、当該判定は、（ａ）〜（ｄ）以外の方法で行っても良く、各判定にて参照される要因は重複していても良い（例えば、同一の周辺回路における異なるレジスタを参照することで判定がなされるような場合であっても良い）。

このような場合であっても、同様の効果を得ることができる。
［特許請求の範囲との対応］
上記実施形態の説明で用いた用語と、特許請求の範囲の記載に用いた用語との対応を示す。

ＥＣＵ１００が制御装置の一例に、マイコン１０が制御部の一例に、スタンバイコントローラ１５が復帰回路の一例に、リセットコントローラ１６がリセット回路の一例に、クロックコントローラ１７がクロック制御回路の一例に、Ｉ／Ｏポート制御回路１９がポート制御回路の一例に相当する。

また、ブートプログラムのＳ２００が第１判定処理，第１判定手段の一例に、Ｓ２０５，Ｓ２１５が初期化処理，初期化手段の一例に、Ｓ２１０が第２判定処理，第２判定手段の一例に相当する。

また、スリープモードが、低消費電力モードの一例に相当する。

１０…マイコン、１１…ＣＰＵ、１２…ＲＡＭ、１３…ＲＯＭ、１４…割り込みコントローラ、１５…スタンバイコントローラ、１６…リセットコントローラ、１７…クロックコントローラ、１８…電源回路、１９…Ｉ／Ｏポート制御回路、１００…ＥＣＵ。

Claims (4)

1. 各種制御を行う制御部（１０）と外部回路とを備える制御装置（１００）であって、
   前記制御部は、
   プログラムを実行し、各種処理を行うＣＰＵ（１１）と、
   予め定められた条件が充足されると、当該制御部をリセットし、前記ＣＰＵに初期化プログラムを実行させるリセット回路（１６）と、
   当該制御部を、消費電力を抑えた状態である低消費電力モードから復帰させ、前記ＣＰＵに前記初期化プログラムを実行させる復帰回路（１５）と、
   を備え、
   前記初期化プログラムは、
   前記復帰回路の状態に基づき、当該初期化プログラムが開始された要因を判定する第１判定処理（Ｓ２００）と、
   前記制御装置に設けられた前記復帰回路以外の他の回路の状態に基づき、当該初期化プログラムが開始された要因を判定する第２判定処理（Ｓ２１０）と、
   前記第１判定処理と前記第２判定処理とのうちの少なくとも一方で、前記リセットを要因として当該初期化プログラムが開始されたと判定された場合には、前記リセットに対応する内容の初期化を行うと共に、そうでない場合には、前記低消費電力モードからの復帰に対応する内容の初期化を行う初期化処理（Ｓ２０５，Ｓ２１５）と、
   を有することを特徴とする制御装置。
2. 請求項１に記載の制御装置において、
   前記第２判定処理での判定に係る前記他の回路とは、前記制御部に設けられた回路であること、
   を特徴とする制御装置。
3. 請求項２に記載の制御装置において、
   前記第２判定処理において、前記リセット回路の状態と、前記制御部を構成する各部位への電力供給を制御する電源回路（１８）の状態と、前記ＣＰＵに入力されるクロックに関する制御を行うクロック制御回路（１７）の状態と、前記制御部に設けられたポートの状態を制御するポート制御回路（１９）の状態とのうちの少なくとも１つに基づき、前記低消費電力モードからの復帰か否かを判定すること、
   を特徴とする制御装置。
4. 各種制御を行う制御部（１０）と外部回路とを備える制御装置（１００）における前記制御部に設けられたＣＰＵ（１１）に、前記制御部の初期化を行わせる初期化プログラムであって、
   前記制御部は、
   予め定められた条件が充足されると、当該制御部をリセットし、前記ＣＰＵに初期化プログラムを実行させるリセット回路（１６）と、
   当該制御部を、消費電力を抑えた状態である低消費電力モードから復帰させ、前記ＣＰＵに前記初期化プログラムを実行させる復帰回路（１５）と、
   を備え、
   前記初期化プログラムは、
   前記復帰回路の状態に基づき、当該初期化プログラムが開始された要因を判定する第１判定手段（Ｓ２００）と、
   前記制御装置に設けられた前記復帰回路以外の他の回路の状態に基づき、当該初期化プログラムが開始された要因を判定する第２判定手段（Ｓ２１０）と、
   前記第１判定手段と前記第２判定手段とのうちの少なくとも一方で、前記リセットを要因として当該初期化プログラムが開始されたと判定された場合には、前記リセットに対応する内容の初期化を行うと共に、そうでない場合には、前記低消費電力モードからの復帰に対応する内容の初期化を行う初期化手段（Ｓ２０５，Ｓ２１５）として、
   前記ＣＰＵを動作させることを特徴とする初期化プログラム。

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