JP6909128B2 - 電子制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子制御装置に関する。

自動運転の実用化を目指した技術開発が進められている。自動運転は人間に代わり認知、判断、操作を行う必要があり、高度な情報処理や走行制御が求められる。このように増大する処理に対応するため、従来のＣＰＵに加え、ハードウェアチップを用いて高性能化する検討が進められている。その中でも、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）のように論理回路を変更可能な再構成回路が着目されている。再構成回路を用いることで、複数のハードウェアに備える処理を１つの回路上で実現することが期待される。特許文献１には、論理素子の接続を変更することにより、論理素子を共有してかつ複数の論理構造を実現する電気的に変更可能なプログラマブルゲートアレーにより構成されたプログラマブル演算器と、上記プログラマブルゲートアレーを命令に応じて論理構造を変更するべく、予め定められた上記プログラマブルゲートアレーの論理構造を変更するための複数の配線情報（論理構造情報）を記憶し、実行すべき命令に依存して上記複数の配線情報を切り替えて上記プログラマブル演算器に供給する制御回路とを有するプロセッサが開示されている。

特開平１１−２９６３４５号公報

特許文献１に記載の発明では、再構成する論理回路情報の書き込み領域を変更することができない。

本発明の第１の態様による電子制御装置は、車両に搭載され、複数の論理回路を構成可能な再構成領域と、前記再構成領域に構成する論理回路を次々に決定し、決定した論理回路を示す回路指定情報を出力する制御処理部と、前記制御処理部が出力する前記回路指定情報を一時的に格納する命令記憶部と、前記命令記憶部に格納された前記回路指定情報が示す論理回路を書き込む前記再構成領域における領域を決定する再構成スケジューラ部と、前記再構成スケジューラ部が決定した領域に論理回路を構成する再構成制御部とを備え、前記電子制御装置の消費電力を計測する消費電力計測部と、前記消費電力計測部が測定する消費電力が予め定めた閾値を超えると判断すると異常の発生を前記再構成スケジューラ部に伝達する異常判断部とをさらに備え、前記再構成スケジューラ部は、前記異常判断部から異常の発生が伝達されると、前記車両を安全に停車させる縮退機能を有する論理回路を前記再構成領域に優先して残す。

本発明によれば、再構成する論理回路情報の書き込み領域を変更することができる。

第１の実施の形態における電子制御装置１の機能構成図 再構成制御部４の構成を示す機能ブロック図 回路テーブル４８の一例を示す図 再構成スケジューラ部７の動作を表すフローチャート 第２の実施の形態における電子制御装置１の機能構成図 対応表１１ａの一例を示す図 第３の実施の形態における電子制御装置１の機能構成図 第３の実施の形態の動作例を示す図 第４の実施の形態における電子制御装置１の機能構成図 第４の実施の形態の動作例を示す図 第５の実施の形態における電子制御装置１の機能構成図 再構成診断部４１の構成を示す図 第６の実施の形態における電子制御装置１の機能構成図 第７の実施の形態における電子制御装置１の機能構成図 重複情報６１の一例を示す図 第８の実施の形態における電子制御装置１を搭載する車両の車載システムの構成を示す図 論理回路選択表８１の一例を示す図

―第１の実施の形態―
以下、図１〜図４を参照して、本発明に係る電子制御装置の第１の実施の形態を説明する。

図１は第１の実施の形態における電子制御装置１の機能構成図である。電子制御装置１は論理回路情報を格納する論理回路情報記憶部２とともに用いられる。電子制御装置１は、書き換え可能な論理回路、たとえばＦＰＧＡであり、部分再構成が可能である。論理回路情報記憶部２は読み込み専用の記憶装置である。ただし論理回路情報記憶部２は書き換え可能な記憶装置、たとえばＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリでもよい。電子制御装置１は、制御処理部３と、再構成制御部４と、再構成領域５と、命令記憶部６と、再構成スケジューラ部７と、バス制御部８とを備える。ただし本実施の形態では、再構成領域５を除くすべての機能、すなわち制御処理部３、再構成制御部４、命令記憶部６、再構成スケジューラ部７、およびバス制御部８は、あらかじめ論理回路が構成されており、本実施の形態で説明する範囲ではこれらの再構成は行われない。

制御処理部３は、再構成領域５を用いる演算を制御する。具体的には制御処理部３は、再構成領域５に形成する論理回路を特定する情報を命令記憶部６に出力し、再構成領域５に指定した論理回路が形成されるとバス制御部８を介して再構成領域５に形成された論理回路に演算対象データを送信して演算を実行させる。なお制御処理部３が命令記憶部６に出力する情報である論理回路を特定する情報は、あらかじめ定めた符号などを用いることもできるが、本実施の形態では論理回路の名称を用いる。なお論理回路の名称は、「回路指定情報」とも呼ぶ。制御処理部３は、再構成領域５に形成された論理回路が演算した結果をバス制御部８を介して取得する。

再構成制御部４は、再構成スケジューラ部７からの指示に従い、論理回路情報記憶部２から論理回路情報を読み出し、再構成領域５に論理回路を作成する。再構成制御部４の動作は後に図２を参照して詳しく説明する。再構成領域５は、様々な論理回路が構成される領域であり、複数の領域に分割されている。本実施の形態では分割された再構成領域５のそれぞれの領域を分割領域Ｐ１、Ｐ２，Ｐ３、・・・Ｐｎと呼ぶ。再構成制御部４は、再構成領域５のいずれかの分割領域に論理回路を作成すると、作成した論理回路の名称、論理回路を作成した分割領域、および論理回路を作成した時刻を不図示の構成状況テーブルに書き込む。なお構成状況テーブルは、再構成制御部４または再構成スケジューラ部７に作成される。命令記憶部６は、制御処理部３から受信する論理回路の名称、すなわち再構成領域５に形成する論理回路の名称を一時的に格納する。命令記憶部６の動作はＦＩＦＯ（FirstIn FirstOut）であり、換言すると命令記憶部６はキューである。

再構成スケジューラ部７は、命令記憶部６に格納されている情報、すなわち再構成領域５に形成すべき論理回路の名称、および再構成制御部４の回路テーブル４８（図２参照）を参照し、論理回路を作成する再構成領域５の分割領域を決定する。そして再構成スケジューラ部７は、その論理回路の名称およびその論理回路を作成する分割領域を示す情報を再構成制御部４に出力する。なお分割領域を示す情報は、分割領域の先頭アドレスなど様々なものが考えられるが、本実施の形態では分割領域を示す情報として分割領域の名称を用いる。すなわち再構成スケジューラ部７は、その論理回路の名称およびその論理回路を作成する分割領域の名称を再構成制御部４に出力する。

このとき再構成スケジューラ部７は、再構成制御部４に出力した論理回路の名称を命令記憶部６から削除する。バス制御部８は、再構成領域５と制御処理部３との間で処理に必要なデータ授受の仲介、すなわちデータバス通信制御を行う。さらにバス制御部８は、必要に応じて再構成領域５の各領域の通信帯域の変更、いわゆるバス幅変換を行う。

図２は、再構成制御部４の構成を示す機能ブロック図である。再構成制御部４は、アドレス決定部４３と、ＲＷ制御部４４と、回路テーブル４８とを備える。回路テーブル４８には、論理回路の名称ごとに、書き込み可能な再構成領域５の分割領域の名称およびその分割領域の具体的なアドレスと、回路情報が格納されている論理回路情報記憶部２のアドレスとが格納される。ただし論理回路が書き込み可能な分割領域は複数存在する場合もあり、そのような論理回路は再構成領域５の分割領域が複数記載される。

アドレス決定部４３は、ＲＷ制御部４４が回路情報を読み出す論理回路情報記憶部２におけるアドレス、およびＲＷ制御部４４が回路情報を書き込む再構成領域５のアドレスを決定する。すなわちアドレス決定部４３は、再構成スケジューラ部７から受信した論理回路の名称に関連付けられた回路情報のアドレスを回路テーブル４８から読み出してＲＷ制御部４４に出力する。またアドレス決定部４３は、再構成スケジューラ部７から受信した論理回路の名称に関連付けられた再構成領域５のアドレスをＲＷ制御部４４に出力する。ＲＷ制御部４４は、アドレス決定部４３から指定された論理回路情報記憶部２のアドレスから回路情報を読み出し、再構成領域５の指定されたアドレスにその回路情報を書き込む。

図３は、回路テーブル４８の一例を示す図である。回路テーブル４８は複数のレコードから構成され、各レコードは名称、書込み領域、回路情報のフィールドを有する。名称のフィールドには、論理回路の名称が格納される。書込み領域のフィールドには、その論理回路の回路情報を書き込み可能な再構成領域５の分割領域の名称、およびその分割領域のアドレスが格納される。回路情報のフィールドには、その論理回路の論理回路情報が格納されている論理回路情報記憶部２のアドレスが格納される。たとえば図３の１つ目のレコードは、回路Ａは分割領域Ｐ２またはＰ３に書き込み可能であり、再構成領域５の分割領域Ｐ２の先頭アドレスは０ｘ０２０００であり、分割領域Ｐ３の先頭アドレスは０ｘ０３０００であり、論理回路情報記憶部２のアドレス０ｘ１１０００に回路Ａの論理回路情報が格納されていることを表している。

図４は、再構成スケジューラ部７の動作を表すフローチャートである。再構成スケジューラ部７は、まず命令記憶部６の先頭領域に格納されている論理回路の名称を読み込み（Ｓ２０１）、その論理回路がすでに再構成領域５に存在するか否かを判断する。再構成スケジューラ部７は、すでに再構成領域５に存在すると判断する場合は（Ｓ２０２：ＹＥＳ）そのまま処理を終了する。再構成スケジューラ部７は、その論理回路が再構成領域５に存在しないと判断すると（Ｓ２０２：ＮＯ）、再構成制御部４の回路テーブル４８を参照し、その論理回路を書き込み可能な分割領域を特定する（Ｓ２０３）。そして再構成スケジューラ部７は、特定した分割領域のうち、前回の書き込みが最も古い分割領域を特定して、その分割領域を示す情報を論理回路の名称とともに再構成制御部４に送信する（Ｓ２０４）。以上が再構成スケジューラ部７の動作である。

上述した第１の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）電子制御装置１は、複数の論理回路を構成可能な再構成領域５と、再構成領域５に構成する論理回路を次々に決定し、決定した論理回路の名称を出力する制御処理部３と、制御処理部３が出力する論理回路の名称を一時的に格納する命令記憶部６と、命令記憶部６に格納された名称の論理回路を書き込む再構成領域５における分割領域を決定する再構成スケジューラ部７と、再構成スケジューラ部７が決定した分割領域に論理回路を構成する再構成制御部４とを備える。そのため、再構成する論理回路情報の書き込み領域を変更することができる。

（変形例１）
上述した第１の実施の形態では、電子制御装置１を構成する制御処理部３、再構成制御部４、再構成領域５、命令記憶部６、再構成スケジューラ部７、およびバス制御部８の全てがＦＰＧＡに構成されるとした。しかし再構成領域５以外はＦＰＧＡ以外のハードウエアにより実現されてもよい。たとえば電子制御装置１がＦＰＧＡ以外にＣＰＵ、ＲＯＭ、およびＲＡＭを備え、ＣＰＵがＲＯＭに格納されるプログラムをＲＡＭに展開して実行することにより、制御処理部３、再構成制御部４、再構成スケジューラ部７、およびバス制御部８の少なくとも１つを実現してもよい。命令記憶部６はＲＡＭにより実現されてもよい。また制御処理部３、再構成制御部４、再構成スケジューラ部７、およびバス制御部８の少なくとも１つは、ＡＳＩＣにより構成されてもよい。

（変形例２）
論理回路情報記憶部２は記憶領域と回路情報制御部から構成され、電子制御装置１が出力する論理回路の名称に基づき記憶領域の適切な領域からその論理回路の論理回路情報を読み出してもよい。この場合は電子制御装置１の回路テーブル４８には論理回路情報記憶部２におけるアドレスが記載されていなくてもよい。

（変形例３）
上述した第１の実施の形態では電子制御装置１が設置される場所を特に説明しなかったが、電子制御装置１は車両に搭載されてもよいし机上で使用されてもよい。

（変形例４）
上述した第１の実施の形態では、再構成スケジューラ部７は図４のＳ２０４において前回の書き込みが最も新しい分割領域を選択してもよい。

―第２の実施の形態―
図５〜図６を参照して、電子制御装置１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、電子制御装置が車両に搭載され、状態監視部を備える点で、第１の実施の形態と異なる。

図５は、第２の実施の形態における電子制御装置１の機能構成図である。本実施の形態における電子制御装置１は、車両に搭載される。車両は少なくとも電子制御装置１とセンサ群１２とを備える。センサ群１２は車両内部の状態である内部状態を測定するセンサと、車両外部の状態である外部状態を測定するセンサから構成される。内部状態を測定するセンサとはたとえば、速度センサや温度センサである。外部状態を測定するセンサとはたとえば、カメラ、超音波センサ、およびレーザーレンジファインダである。センサ群１２は、電子制御装置１に測定結果を出力する。ただしセンサ群１２と電子制御装置１とは直接接続されてもよいし、ＣＡＮ（Controller Area Network、登録商標）などの通信ネットワークを介して接続されてもよい。

第２の実施の形態における電子制御装置１は、第１の実施の形態における構成に加えて、状態監視部１１をさらに備える。また再構成スケジューラ部７の動作が第１の実施の形態と異なる。状態監視部１１は、対応表１１ａを備える。対応表１１ａは、内部状態または外部状態と論理回路の名称対応を示す表であり、状態監視部１１内の記憶領域に格納されている。状態監視部１１は、センサ群１２から内部状態および外部状態を取得し、対応表１１ａに記載された状態に該当すると判断すると、その状態に対応する論理回路の名称を再構成スケジューラ部７に伝達する。以下では、状態監視部１１が再構成スケジューラ部７に伝達する名称の論理回路を「優先論理回路」とも呼ぶ。

図６は、対応表１１ａの一例を示す図である。対応表１１ａは複数のレコードから構成され、各レコードは状態と回路名称のフィールドを有する。状態のフィールドには、内部状態または外部状態の条件が格納される。回路名称のフィールドには、論理回路の名称が格納される。たとえば図６に示す１つ目のレコードは、状態監視部１１がセンサ群１２の出力に基づき雨が降っていると判断すると、論理回路の名称である回路Ｐを再構成スケジューラ部７に出力することを示す。なお回路Ｐは雨天時に必要となる可能性が高い処理、たとえばカメラが撮影して得られた画像から水滴が原因であるノイズを除去するフィルタ処理を実行する。また２つ目のレコードは、状態監視部１１がセンサ群１２の出力に基づき遠方に複数の車両が存在すると判断すると、論理回路の名称である回路Ｑを再構成スケジューラ部７に出力することを示す。たとえば回路Ｑは車両のセンシング処理を実行する。

状態監視部１１は、センサ群１２から取得する内部情報および外部情報をそのまま用いて対応表１１ａに格納された状態のフィールドの値を評価してもよいし、複数の内部状態および複数の外部状態を組み合わせて状態のフィールドの値を評価してもよい。またセンサ群１２には通信装置が含まれ、状態監視部１１は車車間通信や路車間通信により取得した情報を用いて状態のフィールドの値を評価してもよい。

再構成スケジューラ部７は、状態監視部１１から論理回路の名称を受信すると、その名称の論理回路、すなわち優先論理回路が今後は頻繁に使用されると判断して優先的に扱う。すなわち再構成スケジューラ部７は、優先論理回路がすでに再構成領域５に作成されている場合は、優先論理回路が作成されている分割領域には新たな論理回路を作成させず、優先論理回路を優先して再構成領域５に残すようにする。換言すると再構成スケジューラ部７は、優先論理回路が作成されている分割領域以外の分割領域に論理回路を作成するように再構成制御部４に指示する。

上述した第２の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（２）電子制御装置１は、内部状態または外部状態の条件およびその条件に対応する論理回路の名称を示す対応表１１ａを記憶する記憶領域と、電子制御装置１の外部から信号を受信し、受信した信号に基づき条件に合致すると判断すると、対応する回路指定情報を再構成スケジューラ部に出力する状態監視部１１とを備える。再構成スケジューラ部７は、状態監視部が出力する回路指定情報が示す論理回路を再構成領域５に優先して残す。

（３）電子制御装置１はセンサ群１２を備える車両に搭載され、状態監視部１１はセンサ群１２が取得した情報を取得する。

電子制御装置１は、内部状態および外部状態に基づき実行頻度が高くなると推定される処理を実行する論理回路、すなわち優先論理回路を再構成領域５に優先して残す。そのため優先論理回路を再構成領域５に構成する時間が削減され、論理回路の構成時間を含めた処理時間を削減することができる。

（第２の実施の形態の変形例）
再構成スケジューラ部７は、第１の実施の形態において説明した動作を行わなくてもよい。すなわち再構成スケジューラ部７は状態監視部１１から論理回路の名称を受信すると、その名称の論理回路、すなわち優先論理回路が今後は頻繁に使用されると判断して優先的に扱えばよく、それ以外はどのような動作を行ってもよい。

―第３の実施の形態―
図７〜図８を参照して、電子制御装置の第３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、再構成領域に構成される論理回路の統計情報を作成する命令キャッシュ部を備える点で、第１の実施の形態と異なる。

図７は第３の実施の形態における電子制御装置１の機能構成図である。第３の実施の形態における電子制御装置１は、命令記憶部６から論理回路の名称を一時的にバッファリングし、出現頻度をカウントすることで再構成領域５における論理回路の統計情報を作成し、そのカウント結果を記憶する命令キャッシュ部２１をさらに備える。命令キャッシュ部２１はカウント結果に基づき、出現頻度の最も高い論理回路（以下、「高頻度回路」）の名称を再構成スケジューラ部７に出力する。再構成スケジューラ部７は、高頻度回路を優先的に扱う。すなわち再構成スケジューラ部７は、高頻度回路がすでに再構成領域５に作成されている場合は、高頻度回路が作成されている分割領域には新たな論理回路を作成させない。換言すると再構成スケジューラ部７は、高頻度回路が作成されている分割領域以外の分割領域に論理回路を作成するように再構成制御部４に指示する。

（動作例）
図８は、第３の実施の形態の動作例を示す図である。図８（ａ）は制御処理部３が出力する論理回路の名称を時系列順に示す図であり、図８（ｂ）は再構成領域５に作成される論理回路を示す図であり、図８（ｃ）は命令キャッシュ部２１のカウント結果を示す図である。ただしここでは、再構成領域５の分割数ｎは２、すなわちＰ１とＰ２のみが存在する。なお図８（ｂ）の丸囲みの数字は、論理回路を書き換えた回数を示している。図８（）に示すように、制御処理部３が出力した論理回路の名称の順番は、ｆ０、ｆ１、ｆ２、ｆ０、ｆ３、ｆ４、ｆ０、ｆ５である。また論理回路ｆ０は分割領域Ｐ１のみに作成可能であり、他の論理回路はいずれの分割領域にも作成可能である。

図８（ｂ）の左側に示す比較例では、分割領域Ｐ１には時系列順に、ｆ０、ｆ２、ｆ０、ｆ４、ｆ０が作成され、分割領域Ｐ２にはｆ１、ｆ３、ｆ５が作成される。そのため合計６回の書き換えが行われる。図８（ｂ）の右側に示す第３の実施の形態の手法によれば、分割領域Ｐ１には時系列順にｆ０、ｆ２、ｆ０が作成され、分割領域Ｐ２にはｆ１、ｆ３、ｆ４、ｆ５が作成される。すなわち第３の実施の形態の手法によれば、書き換えは５回だけである。このように論理回路が作成される理由を図８（ｃ）を参照して説明する。

命令キャッシュ部２１は図８（ｃ）に示すように論理回路をカウントするが、そのカウントは再構成制御部４への指令の直前に１つずつ行われる。たとえば命令キャッシュ部２１が命令記憶部６からｆ２を読み込んだ際には、ｆ０、ｆ１、ｆ２がそれぞれ１回ずつカウントされているだけであり回数に優劣がないため、再構成スケジューラ部７は先に論理回路が作成されていた分割領域であるＰ１に次の論理回路ｆ２を作成させる。次に命令キャッシュ部２１が命令記憶部６からｆ０を読み込むと、ｆ０がカウント数「２」となり最も頻度が高いと判断して命令キャッシュ部２１は再構成スケジューラ部７に高頻度回路がｆ０である旨を伝達する。しかし分割領域Ｐ１はすでに論理回路ｆ２に書き換えられているため、論理回路ｆ０を使用するために再度、論理回路ｆ０が書き込まれる。図８（ｂ）ではこの状態をキャッシュのミスに例えて「Ｍｉｓｓ」と記載している。

その次に命令キャッシュ部２１はｆ３とｆ４をカウントするが、依然としてｆ０が最も頻度が高い状態には変化がなく、再構成スケジューラ部７はｆ０を維持させるためにｆ３とｆ４は分割領域Ｐ２に作成させる。そして次に命令キャッシュ部２１がｆ０をカウントした状態が図８（ｃ）であり、ｆ０が最も頻度が高い状態には変化がない。再構成スケジューラ部７は、再構成領域５にｆ０が存在するため命令記憶部６には再構成の指令を出力しない。図８（ｂ）では、ｆ０を囲む四角を点線で描画することにより論理回路を作成する必要がないことを表している。またここでは、キャッシュのヒットにたとえて「Ｈｉｔ」と記載している。そして最後のｆ５もｆ０を維持するために分割領域Ｐ２に形成される。このように最も頻度が高い論理回路を再構成領域５に残すことで、再構成の回数を削減することができる。

上述した第３の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（４）命令キャッシュ部２１は、命令記憶部６に格納される論理回路の名称を参照して統計情報を作成する。再構成スケジューラ部７は、統計情報に基づき論理回路を作成する再構成領域５の分割領域を決定し、論理回路の名称および論理回路を作成する再構成領域５の分割領域を再構成制御部４に出力する。そのため電子制御装置１は、再構成領域５に作成される論理回路の統計に基づき論理回路を作成する領域を決定することができる。

（５）命令キャッシュ部２１は、命令記憶部６に格納される論理回路の名称であって再構成スケジューラ部７が再構成制御部４に出力した回路指定情報に基づき統計情報を作成する。そのため、次に構成する論理回路の名称が明らかであればよいので、先読みができない場合、たとえば直前の実行までいずれの論理回路を作成するかが明らかでない場合にも実行することができる。

（第３の実施の形態の変形例）
再構成スケジューラ部７は、第１の実施の形態において説明した動作を行わなくてもよい。すなわち再構成スケジューラ部７は高頻度回路を優先的に扱えばよく、それ以外はどのような動作を行ってもよい。

―第４の実施の形態―
図９〜図１０を参照して、電子制御装置の第４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、命令記憶部６を先読みして統計情報を作成する点で、第１の実施の形態と異なる。

図９は、第４の実施の形態における電子制御装置１の機能構成図である。第４の実施の形態における電子制御装置１は、先読み部３１をさらに備える。先読み部３１は、命令記憶部６に格納される論理回路の名称を先読みして統計情報を作成し、出現頻度が最も高い論理回路、すなわち高頻度回路の名称を再構成スケジューラ部７に出力する。再構成スケジューラ部７の動作は第３の実施の形態と同様である。すなわち第３の実施の形態は、論理回路の作成を再構成制御部４に指示する段階で統計情報を作成したが、本実施の形態では先に統計情報を作成する点が異なる。

（動作例）
図１０は、第４の実施の形態の動作例を示す図である。図１０（ａ）は制御処理部３が出力する論理回路の名称を時系列順に示す図であり、図１０（ｂ）は再構成領域５に作成される論理回路を示す図である。なお図１０（ａ）は図８（ａ）と同一であり、図１０（ｂ）の比較例は図８（ｂ）の比較例と同一である。そのためここでは図８（ｂ）の右に示す第４の実施の形態の手法を適用した場合のみ説明する。第４の実施の形態では、先読み部３１が図１０（ａ）に示す全ての論理回路の名称を取得し、統計情報、すなわち出現頻度を算出している。したがって先読み部３１は論理回路ｆ０が高頻度回路であることを事前に再構成スケジューラ部７に伝達している。

再構成スケジューラ部７は、ｆ０を分割領域Ｐ１に、ｆ１を分割領域Ｐ２に作成させた後、ｆ２は分割領域Ｐ２に作成させる。再構成スケジューラ部７はすでにｆ０が高頻度回路であることを命令先読み部３１から伝達されており、ｆ０を再構成領域５に維持するためにｆ０が存在しない分割領域Ｐ２を選択するからである。そのため分割領域Ｐ１にはｆ０が維持され、分割領域Ｐ２ではｆ１〜ｆ５が順番に作成される。このように第４の実施の形態の手法によれば書き換え回数は「４」であり、論理回路の構成時間を含めた処理時間を削減することができる。

上述した第４の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（６）先読み部３１は、命令記憶部６に格納される回路指定情報であって再構成スケジューラ部７が再構成制御部４に出力していない回路指定情報に基づき統計情報を作成する。そのため、これから作成する論理回路の統計情報に基づき、より効率よく論理回路を配置できる。これにより、論理回路の再構成の回数をより削減することができる。

（第４の実施の形態の変形例）
再構成スケジューラ部７は、第１の実施の形態において説明した動作を行わなくてもよい。すなわち再構成スケジューラ部７は高頻度回路を優先的に扱えばよく、それ以外はどのような動作を行ってもよい。

―第５の実施の形態―
図１１〜図１２を参照して、電子制御装置の第５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、構成した論理回路を診断する点で、第１の実施の形態と異なる。なお本実施の形態では、再構成スケジューラ部７は再構成診断部４１にも論理回路の名称およびその論理回路を作成する分割領域の名称を出力する。

図１１は、第５の実施の形態における電子制御装置１の機能構成図である。第５の実施の形態における電子制御装置１は、再構成診断部４１をさらに備える。再構成診断部４１は、再構成制御部４により書き換えられた領域が正常に書き換えられたか否かを診断する。換言すると再構成診断部４１は、再構成領域５に構成された論理回路の診断を行う。診断の方法は後述する。再構成診断部４１は、論理回路に異常があると判断すると、異常があると判断した分割領域の名称を再構成スケジューラ部７に伝達する。再構成スケジューラ部７は、再構成診断部４１から論理回路の異常を伝達されると、通知された再構成領域５の分割領域に再度同じ論理回路を構成する指令を再構成制御部４に出力する。所定の回数以上診断で異常が発見されると、異なる分割領域に同一の論理回路、または特別な処理を行う論理回路を構成する指令を再構成制御部４に出力する。特別な処理とは、たとえば電子制御装置１を搭載する車両を安全に停止するための処理である。これにより、再構成時の異常を検出し、異常状態が発生した際の復旧もしくは代替機能への再構成を可能とし、可用性および信頼性を向上できる。

図１２は、再構成診断部４１の構成を示す図である。再構成診断部４１は、ＣＲＣ格納メモリ４５と、ＣＲＣ演算部４６と、ＣＲＣエラー検出部４７とを備える。前述のとおり再構成診断部４１は再構成スケジューラ部７から論理回路の名称およびその論理回路を作成する分割領域の名称を知得する。ＣＲＣ演算部４６はそのうち後者、すなわち分割領域の名称を利用し、ＣＲＣエラー検出部４７は前者、すなわち論理回路の名称を利用する。

ＣＲＣ格納メモリ４５には、それぞれの論理回路情報について、誤り検出符号の一種であるＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）の値（以下、「ＣＲＣ値」）が格納される。ＣＲＣ演算部４６は再構成スケジューラ部７から知得した分割領域から論理回路情報を読み取り、ＣＲＣ値を算出する。ＣＲＣエラー検出部４７は、再構成スケジューラ部７から知得した論理回路の名称に対応するＣＲＣ値をＣＲＣ格納メモリ４５から読み取り、ＣＲＣ演算部４６が算出したＣＲＣ値と比較する。ＣＲＣエラー検出部４７は、両者の値が一致すれば異常なしと判断し、一致しなければ異常と判断する。そしてＣＲＣエラー検出部４７は、判断結果を再構成スケジューラ部７に出力する。ただしＣＲＣエラー検出部４７は異常と判断した際にはＣＲＣ演算部４６が論理回路情報を読み込んだ分割領域を示す情報を再構成スケジューラ部７に出力する。またＣＲＣエラー検出部４７は、異常なしと判断した際には異常がない旨を再構成スケジューラ部７に出力してもよいし再構成スケジューラ部７に何も出力しなくてもよい。

上述した第５の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（７）電子制御装置１は、再構成領域５に作成された論理回路を診断する再構成診断部４１を備える。再構成スケジューラ部７は、再構成診断部４１が再構成領域におけるある領域に構成された論理回路の異常を検出すると、異常が検出された論理回路をその領域とは異なる領域に作成させる指令を再構成制御部４に出力する。そのため作成した論理回路の異常を検出し、改めて論理回路を構成することができる。

（第５の実施の形態の変形例）
再構成スケジューラ部７は、第１の実施の形態において説明した動作を行わなくてもよい。すなわち再構成スケジューラ部７は、再構成診断部４１が再構成領域におけるある領域に構成された論理回路の異常を検出すると、異常が検出された論理回路をその領域とは異なる領域に作成させる指令を再構成制御部４に出力すればよく、それ以外はどのような動作を行ってもよい。

―第６の実施の形態―
図１３を参照して、電子制御装置１の第６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、消費電力に着目する点で、第１の実施の形態と異なる。

図１３は、第６の実施の形態における電子制御装置１の機能構成図である。第６の実施の形態における電子制御装置１は、第１の実施の形態における構成に加えて、消費電力計測部５１と異常判断部５２とを備える。消費電力計測部５１は、電子制御装置１の消費電力を測定し、異常判断部５２に出力する。異常判断部５２は、消費電力計測部５１が測定した消費電力があらかじめ定めた閾値よりも高い場合に、再構成スケジューラ部７に異常発生を伝達する。

再構成スケジューラ部７は、異常判断部５２から異常発生を伝達されると、車両を安全に停止する機能を有する縮退回路を優先的に扱う。すなわち再構成スケジューラ部７は、再構成制御部４に論理回路を構成する分割領域を指定する際に、縮退回路が書き込まれている分割領域以外の分割領域を優先的に指定することで縮退回路を再構成領域５に優先的に残すようにし、縮退回路が再構成領域５からなるべく削除されないようにする。

上述した第６の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（８）電子制御装置１は、再構成領域５に構成された論理回路の消費電力を計測する消費電力計測部５１と、消費電力計測部５１が測定する消費電力が予め定めた閾値を超えたと判断すると、異常の発生を再構成スケジューラ部７に伝達する異常判断部５２とを備える。再構成スケジューラ部７は、異常判断部５２から異常の発生が伝達されると、車両を安全に停車させる縮退機能を有する論理回路を再構成領域５に優先して残す。そのため、消費電力の異常を検出して縮退機能の必要性を予測し、制御処理部３が縮退機能の実行を指示すると迅速に縮退機能を実行できる。

（第６の実施の形態の変形例１）
再構成スケジューラ部７は、異常判断部５２から異常を伝達されると、命令記憶部６に縮退回路が格納されていなくても再構成制御部４に縮退回路の書き込みを指示してもよい。本変形例によれば、制御処理部３が初回に縮退機能を実行する際にも、すでに縮退回路が構成されているので迅速に実行することができる。

（第６の実施の形態の変形例２）
縮退機能は、複数の論理回路により実現されてもよい。すなわち再構成スケジューラ部７は、異常判断部５２から異常を伝達されると、縮退機能を構成する複数の論理回路を再構成領域５に優先して残してもよい。

（第６の実施の形態の変形例３）
再構成スケジューラ部７は、第１の実施の形態において説明した動作を行わなくてもよい。すなわち再構成スケジューラ部７は異常判断部５２から異常発生を伝達されると、車両を安全に停止する機能を有する縮退回路を優先的に扱えばよく、それ以外はどのような動作を行ってもよい。

―第７の実施の形態―
図１４〜図１５を参照して、電子制御装置１の第７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、論理回路の再構成において重複する情報を書き換えない点で、第１の実施の形態と異なる。

図１４は、第７の実施の形態における電子制御装置１の機能構成図である。第７の実施の形態における電子制御装置１は、第１の実施の形態の構成に加えて、論理回路ごとに重複する領域を示す情報である重複情報６１をさらに有する。再構成制御部４は、重複情報６１を参照して重複する領域には書き込みを行わないことで論理回路を構成する時間を短縮する。

図１５は、重複情報６１の一例を示す図である。図１５に示す例では、論理回路Ａ〜Ｃの３つについて、それぞれが重複する情報が格納される領域が示されている。重複情報６１は複数のレコードから構成され、各レコードは組み合わせのフィールドと、重複相対アドレスのフィールドとを有する。組み合わせのフィールドには、対象となる２つの論理回路が格納される。重複相対アドレスのフィールドには、論理回路が重複する領域を示すアドレスが、論理回路情報が格納される先頭アドレスを基準とする相対アドレスの形式で記載されている。

たとえば論理回路Ａが再構成領域５のアドレス０ｘ２０００〜０ｘ２ｆｆｆに格納されており、この領域に論理回路Ｂを構成する場合には、再構成制御部４は０ｘ２０００〜０ｘ２１９９、および０ｘ２３０１〜０ｘ２ｆｆｆに論理回路Ｂの回路情報を書き込む。図１５に示すように、０ｘ２２００〜０ｘ２３００は論理回路Ａと論理回路Ｂで論理回路情報が重複するからである。

上述した第７の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（９）電子制御装置１は、論理回路ごとの重複する領域を示す重複情報６１が格納される重複情報格納部を備える。再構成制御部４は、再構成領域において論理回路Ａを論理回路Ｂに書き換える際に、重複情報６１を参照し、論理回路Ａと論理回路Ｂの重複する領域を除いて書き換えを行う。そのため電子制御装置１は、論理回路の構成時間を短縮することができる。

（第７の実施の形態の変形例１）
重複情報６１は、電子制御装置１に内蔵されなくてもよい。すなわち重複情報６１は、電子制御装置１の外部の記憶部、たとえば論理回路情報記憶部２に格納され、必要に応じて電子制御装置１から読み出されてもよい。

（第７の実施の形態の変形例２）
再構成スケジューラ部７は、第１の実施の形態において説明した動作を行わなくてもよい。すなわち本実施の形態において再構成スケジューラ部７の動作アルゴリズムは任意である。

―第８の実施の形態―
図１６〜図１７を参照して、電子制御装置１の第８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、電子制御装置１が搭載される環境を特定している点で、第１の実施の形態と異なる。

図１６は、電子制御装置１を搭載する車両の車載システムの構成を示す図である。この車載システムは、車両の外界状況を認識するための外界認識センサである、カメラ７１およびレーダ７２と、自車位置センサ７３と、自動運転ボタン７４と、無線通信装置７５と、後述する複数の電子制御装置、すなわちＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）とを備える。自車位置センサ７３は複数の衛星から受信する信号を用いて車両の位置を算出する。自動運転ボタン７４は、自動運転制御の開始や自動運転モードの変更に用いられる。無線通信装置７５は、不図示の無線ネットワークに接続され、ＯＴＡ（Ｏｖｅｒ−Ｔｈｅ−Ａｉｒ）により車載システムを更新するための情報を受信する。

車載システムに搭載される複数のＥＣＵは、自律走行制御部８０と、補助制御部７６と、ブレーキ制御部７７と、エンジン制御部７８と、パワーステアリング制御部７９とを含む。これらはＣＡＮによって相互に通信可能に接続される。カメラ７１、レーダ７２、自車位置センサ７３、自動運転ボタン７４、および、無線通信装置７５は、自律走行制御部８０に接続される。自律走行制御部８０には、カメラ７１、レーダ７２、および自車位置センサ７３からのセンサ情報や、自動運転ボタン７４からの自動運転制御信号、および、無線通信装置７５からの自動走行制御処理情報を含む更新情報が入力される。

自律走行制御部８０は、自動運転用の車両走行制御装置である。自律走行制御部８０は、後述する論理回路選択表８１を備える。補助制御部７６は、補助の自動運転車両走行制御装置である。ブレーキ制御部７７は、車両のブレーキ制御、すなわち制動力制御を行う。エンジン制御部７８は、車両の駆動力を発生するエンジンを制御する。パワーステアリング制御部７９は、車両のパワーステアリングを制御する。自律走行制御部８０は、自動運転ボタン７４により自動運転の開始要求を受け付けると、カメラ７１、レーダ７２、自車位置センサ７３など外界の情報を基に車両の移動ルートを算出し、自律走行制御部８０は、前述したルート通りに車両を移動させるように、ブレーキや駆動力などの制御指令を、ブレーキ制御部７７、エンジン制御部７８、およびパワーステアリング制御部７９に出力する。

ブレーキ制御部７７、エンジン制御部７８、パワーステアリング制御部７９は、自律走行制御部８０から自動走行制御の制御指令を受けて、それぞれの制御対象、すなわちアクチュエータに操作信号を出力する。つまり自律走行制御部８０は、制御指令を出力する主たる制御装置であり、ブレーキ制御部７７、エンジン制御部７８、パワーステアリング制御部７９は、自律走行制御部８０からの制御指令に応じて制御対象を制御する従たる制御装置である。なお補助制御部７６は、自律走行制御部８０が異常時のとき、自律走行制御部８０に代わって自動運転制御を行うための補助制御装置である。

電子制御装置１は、自律走行制御部８０の一部または全部に対応する。論理回路選択表８１は、自律走行制御部８０が取得する情報から判断される状況と、自律走行制御部８０が実行する論理回路の対応を示す表である。自律走行制御部８０は、接続されているセンサやＥＣＵから取得する情報に基づき演算を実行する。換言すると自律走行制御部８０の制御処理部３は、論理回路選択表８１を参照して現在の状況において実行する論理回路を決定し、必要であれば再構成制御部４が論理回路を構成し、制御処理部３が構成された論理回路に処理対象となるデータを送信して演算を実行する。

図１７は、論理回路選択表８１の一例を示す図である。論理回路選択表８１は複数のレコードから構成され、各レコードは状況のフィールドと論理回路のフィールドから構成される。たとえば図１７に示す最初のレコードは、センサや他のＥＣＵから取得する情報から車両が高速道路に侵入したと判断される状況では、論理回路ＦＷＩを用いた演算を行うことを示す。

本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲の趣旨内における様々な変形例および同等の構成が含まれる。例えば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに本発明は限定されるものではない。また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、実装上必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１…電子制御装置
２…論理回路情報記憶部
３…制御処理部
４…再構成制御部
５…再構成領域
６…命令記憶部
７…再構成スケジューラ部
１１…状態監視部
１２…センサ群
２１…命令キャッシュ部
３１…命令先読み部
４１…再構成診断部
４３…アドレス決定部
４４…制御部
４５…格納メモリ
４６…ＣＲＣ演算部
４７…エラー検出部
４８…回路テーブル
５１…消費電力計測部
５２…異常判断部
６１…重複情報

Claims (1)

1. 車両に搭載される電子制御装置であって、
   複数の論理回路を構成可能な再構成領域と、
   前記再構成領域に構成する論理回路を次々に決定し、決定した論理回路を示す回路指定情報を出力する制御処理部と、
   前記制御処理部が出力する前記回路指定情報を一時的に格納する命令記憶部と、
   前記命令記憶部に格納された前記回路指定情報が示す論理回路を書き込む前記再構成領域における領域を決定する再構成スケジューラ部と、
   前記再構成スケジューラ部が決定した領域に論理回路を構成する再構成制御部とを備え、
   前記電子制御装置の消費電力を計測する消費電力計測部と、
   前記消費電力計測部が測定する消費電力が予め定めた閾値を超えると判断すると異常の発生を前記再構成スケジューラ部に伝達する異常判断部とをさらに備え、
   前記再構成スケジューラ部は、前記異常判断部から異常の発生が伝達されると、前記車両を安全に停車させる縮退機能を有する論理回路を前記再構成領域に優先して残す、電子制御装置。

Images