JP6726648B2 - 電子制御装置、回路の再構成方法 - Google Patents
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Description
本発明の第2の態様による回路の再構成方法は、第1回路および第2回路を含む複数の演算回路を再構成可能な論理回路において実行される回路の再構成方法であって、前記第1回路の再構成および確認を行うことと、前記第1回路の確認が完了すると、前記第1回路に演算を実行させることと、前記第1回路の再構成が完了してから前記第1回路の演算が完了するまでに、前記第2回路の再構成を開始することとを含む。
以下、図1〜図11を参照して、電子制御装置である自律走行制御装置の第1の実施の形態を説明する。
図1は、自律走行制御装置2を含む車載システム1のシステム構成図である。車載システム1は、車両100に搭載され、車両100の外界状況をカメラにより認識するカメラ情報取得部101と、車両100の外界状況をレーダにより認識するレーダ情報取得部102と、衛星航法システム、たとえばGPSの受信機を用いて車両100の位置を検出する自車位置情報取得部103とを備える。車載システム1はさらに、車両100の自動運転を設定するための自動運転設定部104と、OTA(Over−The−Air)により車載システム1の情報を更新するための無線通信部105とを備える。
図2は、自律走行制御装置2のハードウェア構成図である。自律走行制御装置2は、CPU251と、ROM252と、RAM253と、フラッシュメモリ254と、論理回路255と、通信インタフェース256とを備える。CPU251は、ROM252に格納されたプログラムをRAM253に展開して実行することで後述する機能を実現する。フラッシュメモリ254は不揮発性の記憶領域である。なおCPU251は、ロックステップ方式を採用した複数のコアを持つプロセッサであってもよい。
図3は、自律走行制御装置2の機能構成図である。自律走行制御装置2は、第1通信インタフェース201−1、第2通信インタフェース201−2、処理制御部202、再構成回路203、再構成制御部204、演算部206、第1演算回路207−1〜第N演算回路207−N(Nは任意の2以上の自然数)、処理情報データベース(以下、処理情報DB)3、回路管理データベース(以下、回路管理DB)4、および回路データベース(以下、回路DB)5を有する。以下では、第1通信インタフェース201−1、第2通信インタフェース201−2をまとめて、「通信インタフェース201」と呼ぶ。また、第1演算回路207−1〜第N演算回路207−Nをまとめて、演算回路207と呼ぶ。通信インタフェース201は、図2の通信インタフェース256により実現される。処理情報DB3、回路管理DB4、および回路DB5は、RAM253またはフラッシュメモリ254により実現される。
上述のように、再構成回路203において新たに演算を行う場合には、まず演算回路の再構成を行い、次に再構成した演算回路のエラーチェックを行う。これらの工程を経て、再構成した演算回路において演算が可能になる。そのため、演算回路の再構成とエラーチェックに要する時間は、演算回路において演算を実行するための準備に要する時間とも言える。本実施の形態では、この準備に要する時間を他の演算回路が演算を行っている時間に重複させることで隠蔽する。詳しくは後述する。
図4は、再構成制御部204の機能構成図である。再構成制御部204は、調整部41、コンフィグ部42、エラー監視部43、および回路データキャッシュ部44を有する。
図5は、演算部206における演算回路207の構成例を示す図である。図5(a)は演算種別「A」の処理を実施する演算部206の構成を示す図であり、図5(b)は演算種別「B」の処理を実施する演算部206の構成を示す図である。演算種別「A」の処理を実施する演算部206は、演算Aの第1の処理を実施する第1演算A回路207A−1および演算Aの第2の処理を実施する第2演算A回路207A−2から構成される。演算種別「B」の処理を実施する演算部206は、演算Bの第1の処理を実施する第1演算B回路207B−1、演算Bの第2の処理を実施する第2演算B回路207B−2、および演算Bの第3の処理を実施する第3演算B回路207−3から構成される。以下では、第1演算A回路207A−1および第2演算A回路207A−2をまとめて、「演算A回路207A」と呼ぶ。また、第1演算B回路207B−1、第2演算B回路207B−2、および第3演算B回路207−3をまとめて、「演算B回路207B」と呼ぶ。
図6は、処理情報DB3の一例を示す図である。処理情報DB3は、処理制御部202によって参照され、収集したセンサ情報や、自動運転設定情報に対して実施する処理内容が格納されるデータベースである。処理情報DB3は、処理回数301、および処理情報302のフィールドを有する。処理回数301には、演算部206が演算を行う回数が格納される。処理情報302には、複数の処理情報、たとえば処理情報1および処理情報2から構成され、演算部206に実施させる処理の名称、たとえば演算Aや演算Bの情報が格納される。演算Aはセンサフュージョン、演算Bは軌道生成など、自律走行制御に関する具体的な演算処理を示す情報を格納しても良い。
図7は、回路管理DB4の一例を示す図である。回路管理DB4は、処理制御部202によって参照され、演算種別ごとの演算回路の分割数や、分割された回路データの情報が格納されるデータベースである。回路管理DB4は、演算種別401ごとに、分割数402、および回路データ403のフィールドを有する。演算種別401は、処理制御部202が処理情報DB3を参照して取得する処理情報302に対応した演算種別の情報が格納される。分割数402には、演算種別401に応じて、演算部206を構成する演算回路207の分割されている数が格納される。回路データ403には、演算種別401に応じて、複数に分割される回路データの情報が格納される。具体的には、回路DB5が保持する回路データから該当する回路データを取得するためのアドレス情報である。
図8は、処理制御部202の動作を示すフローチャートである。処理制御部202は、所定の処理周期Tごとに以下のフローチャートで示される動作を実行する。
図9は、再構成制御部204の動作を示すフローチャートである。再構成制御部204は、図4に示す調整部41、コンフィグ部42、エラー監視部43、および回路データキャッシュ部44の協調動作により動作する。以下に説明するように再構成制御部204は、処理制御部202から回路データを含む再構成指示を受信するたびに以下のフローチャートで示される動作を実行する。ステップS901からステップS905における動作時間の管理や調整は調整部41が行う。
図10は、自律走行制御装置2の動作を示すシーケンス図である。具体的には図10は、図6に示す処理情報DB3、および図7に示す回路管理DB4を用いる場合の自律走行制御装置2の処理を示す。図10では時間Tの1周期分のみを示しているが、これらの処理は繰り返し実行される。すなわち図10における左上のS1001から左下のS1039までが1周期分の処理である。
図11は、自律走行制御装置2の動作を示すタイミングチャートである。図11に示すタイミングチャートは、図10に記載した自律走行制御装置2の動作に対応する。図11は図示左から右に向かって時間が経過している。図11の左端に示すように、図11には上から処理制御部202の動作、第1演算A回路207A−1の状態、第2演算A回路207A−2の状態、第1演算B回路207B−1の状態、第2演算B回路207B−2の状態、および第3演算B回路207B−3の状態を示している。ただし図11ではスペースの都合により、論理回路の再構成を「構成」と記載し、再構成した論理回路のエラーチェックを「確認」と記載する。
(1)自律走行制御装置2は、第1演算A回路207A−1および第2演算A回路207A−2を含む複数の演算回路を再構成可能な論理回路255と、再構成指令に基づき、演算回路の再構成および再構成した演算回路の確認を行う再構成制御部204と、再構成制御部204への再構成指令の送信、および演算部に演算を実行させる処理制御部202とを備える。再構成制御部204は、第1の再構成指令を受信すると、第1回路の再構成および第1回路の確認を行う(図9のS901,S903)。処理制御部202は、再構成制御部204による第1回路の確認が完了すると、第1回路に演算を実行させる(図8のS807:Yes,S808)。処理制御部202は、第1回路の再構成が完了してから第1回路の所定の処理の実行が完了するまでに、第2の再構成指令を送信して再構成制御部204に第2回路の再構成を開始させる(S809:NO、S805)。
上述した第1の実施の形態では、演算部206の2番目以降に実行される各演算回路は常に直前の演算結果を利用した。しかし演算部206の各演算回路は直前の演算結果を利用しなくてもよい。この場合はたとえば回路管理DB4に代えて、それぞれの回路データとともに直前の演算結果を利用するか否かを示す情報を含ませた回路管理DB4Aを用いる。そして処理制御部202は、図8のS808においては回路管理DB4Aを参照して直前に実行された演算により得られた演算データの引継ぎを指示するか否かを判断する。
上述した第1の実施の形態では、直前の演算種別の処理が完了してから次の演算種別の処理を開始した。しかし再構成する論理回路の領域が重複しない場合は、直前の演算種別の処理の完了を待たずに次の演算種別の論理回路の再構成やエラーチェックを開始してもよい。
図13は、本変形例による自律走行制御装置2の動作を示すタイミングチャートである。図13における時刻t0〜t4、およびt10が示す時刻は第1の実施の形態の図11と同一である。また時刻t0〜t3における動作は図11と同一である。本変形例では、時刻t3において処理制御部202は、第2演算A回路207A−2へ処理開始の指示をするとともに、第1演算B回路の回路データを含む再構成指示を再構成制御部204に通知し、第1演算B回路207B−1は、再構成制御部204により再構成が開始される。すなわち第1の実施の形態では時刻t4から開始されていた第1演算B回路207B−1の再構成が、時刻t3に前倒しされる。ここで第2演算A回路207A−2の実行と、第1演算B回路207B−1の再構成が同時に実行できるのは、両者の領域が重複しないからである。
図14は、本変形例における処理制御部202の動作を表すフローチャートである。ただし図14では第1の実施の形態における図9と異なる点を主に記載しており、同一の処理は記載を省略している。また以下の説明でも第1の実施の形態と同一の処理は説明を省略する。
上述した第1の実施の形態では、処理制御部202は、第1回路の再構成が完了すると第2の再構成指令を送信した。しかし処理制御部202は、第1回路の確認が完了してから第1回路の所定の処理の実行が完了するまでに、第2の再構成指令を送信してもよい。たとえば図11において、第2演算A回路207A−2の再構成指令は、時刻t2〜時刻t3の間に送信してもよい。
上述した第1の実施の形態は、さらに以下のように変形してもよい。
(1)再構成制御部204は、回路データキャッシュ部44を備えなくてもよい。この場合は、エラー監視部43がエラーを検出すると、処理制御部202が改めて回路データを再構成回路203に送信する。
(2)再構成制御部204の全部または一部が再構成回路203の外部に構成されてもよい。
図15を参照して、電子制御装置である自律走行制御装置の第2の実施の形態を説明する。以下の説明では、第1の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第1の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、論理回路が演算回路の再構成とエラーチェックとを同時に実行できる点で、第1の実施の形態と異なる。
第2の実施の形態における自律走行制御装置2の構成は第1の実施の形態と同様である。ただし自律走行制御装置2のROM252に格納されているプログラムが異なり、処理制御部202の動作が第1の実施の形態と異なる。また本実施の形態では、再構成制御部204の調整部41は、コンフィグ部42による演算回路の再構成が完了した際にも処理制御部202に通知する。処理制御部202は、再構成制御部204から演算回路の再構成が完了した旨の通知を受信すると、再構成制御部204に次の演算回路の再構成を開始させるために再構成指令を送信する。
図15は、第2の実施の形態における自律走行制御装置2の動作を示すタイミングチャートである。図15における時刻t0〜t5、t7、およびt8が示す時刻は第1の実施の形態の図11と同一である。時刻t1から第1演算A回路207A−1の再構成が開始され、時刻t31に完了した。この完了の通知を受けた処理制御部202は、第2演算A回路207A−2の再構成を開始させる。第2演算A回路207A−2のエラーチェックは時刻t3よりも早い時刻t32に完了するが、第1演算A回路207A−1の演算が完了していないので第2演算A回路207A−2の演算はまだ開始できない。そのため第1の実施の形態と同様に時刻t3に第1演算A回路207A−1の演算が完了するのを待って、第2演算A回路207A−2の演算が開始される。そして時刻t4に第2演算A回路207A−2の演算が完了するので、第1演算B回路207B−1の再構成が開始される。
(8)処理制御部202は、第1回路の再構成が完了すると第2の再構成指令を送信する。そのため、再構成とエラーチェックが同時に実行できるFPGAを用いる場合は、論理回路を用いた処理時間をさらに短縮することができる。
上述した第2の実施の形態では、処理制御部202は、第1回路の再構成が完了すると第2の再構成指令を送信した。しかし処理制御部202は、第1回路の再構成が完了してから第1回路の確認が完了するまでに、第2の再構成指令を送信してもよい。たとえば図15において、第2演算A回路207A−2の再構成指令は、時刻t31〜時刻t2の間に送信してもよい。
3…処理情報データベース
4…回路管理データベース
5…回路データベース
202…処理制御部
203…再構成回路
204…再構成制御部
206…演算部
207…演算回路
255…論理回路
41…調整部
42…コンフィグ部
43…エラー監視部
44…回路データキャッシュ部
Claims (10)
- 第1回路および第2回路を含む複数の演算回路を再構成可能な論理回路と、
再構成指令に基づき、前記演算回路の再構成および再構成した前記演算回路の確認を行う再構成制御部と、
前記再構成制御部への前記再構成指令の送信、および前記演算回路に演算を実行させる処理制御部とを備え、
前記再構成制御部は、第1の前記再構成指令を受信すると、前記第1回路の再構成および確認を行い、
前記処理制御部は、前記再構成制御部による前記第1回路の確認が完了すると、前記第1回路に演算を実行させ、
前記処理制御部は、前記第1回路の再構成が完了してから前記第1回路の演算が完了するまでに、第2の前記再構成指令を送信して前記再構成制御部に前記第2回路の再構成を開始させる電子制御装置。 - 請求項1に記載の電子制御装置において、
前記処理制御部は、前記第1回路の再構成が完了してから前記第1回路の確認が完了するまでに、前記第2の再構成指令を送信する電子制御装置。 - 請求項1に記載の電子制御装置において、
前記処理制御部は、前記第1回路の確認が完了してから前記第1回路の演算が完了するまでに、前記第2の再構成指令を送信する電子制御装置。 - 請求項1に記載の電子制御装置において、
前記再構成制御部は、前記第2回路の再構成が完了すると前記第2回路の確認を行い、
前記処理制御部は、前記第2回路の確認が完了し、かつ前記第1回路の演算が完了すると、前記第2回路に前記第1回路の演算の結果を利用した処理を実行させる電子制御装置。 - 請求項1に記載の電子制御装置において、
前記再構成制御部は、前記演算回路の確認においてエラーを検出すると前記演算回路の再構成をやりなおす電子制御装置。 - 請求項1に記載の電子制御装置において、
前記論理回路に再構成される前記演算回路の数および規模は、それぞれの前記演算回路において実行される演算の実行時間に基づき決定される電子制御装置。 - 請求項1に記載の電子制御装置において、
前記論理回路に構成される前記複数の演算回路に関する情報が格納される回路管理データベースをさらに備え、
前記処理制御部は、前記回路管理データベースに基づき前記再構成制御部に前記再構成指令を出力する電子制御装置。 - 請求項1に記載の電子制御装置において、
前記再構成制御部は、前記演算回路の再構成を行うコンフィグ部と、再構成した前記演算回路の確認を行う監視部とを備え、
前記コンフィグ部は、前記処理制御部から前記再構成指令を受信すると前記演算回路の再構成を開始し、
前記監視部は、前記コンフィグ部による再構成が完了すると再構成した前記演算回路の確認を開始し、確認の結果を前記処理制御部に通知する電子制御装置。 - 請求項1に記載の電子制御装置において、
前記処理制御部は、前記第1回路が構成される領域と前記第2回路が構成される領域とが重複しない場合に、前記第1回路の再構成が完了してから前記第1回路の演算が完了するまでに、前記第2の再構成指令を送信して前記再構成制御部に前記第2回路の再構成を開始させる電子制御装置。 - 第1回路および第2回路を含む複数の演算回路を再構成可能な論理回路において実行される回路の再構成方法であって、
前記第1回路の再構成および確認を行うことと、
前記第1回路の確認が完了すると、前記第1回路に演算を実行させることと、
前記第1回路の再構成が完了してから前記第1回路の演算が完了するまでに、前記第2回路の再構成を開始することとを含む回路の再構成方法。
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