JPH02310788A

JPH02310788A - 制御用プロセッサ

Info

Publication number: JPH02310788A
Application number: JP1133316A
Authority: JP
Inventors: Kenji Shima; 憲司嶋; Shoichi Washino; 鷲野　翔一
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-05-26
Filing date: 1989-05-26
Publication date: 1990-12-26
Anticipated expiration: 2011-12-04
Also published as: DE4090809T1; JP2559850B2; US5319787A; WO1990014636A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明はエンジン制御、モータ制御、ロボット制御、
音響制御２画像制御など各種制御分野に用いる制御用プ
ロセッサに関するものである。

〔従来の技術〕

第８図は、現在製品化され実用に供されている自動車用
エンジン制御ユニットの構成を示す図であり、第９図は
第８図のエンジン制御ユニットにおいて使用されている
ノイマン形制御用プロセッサの内部構成図である。

これら図において、１００はノイマン形制御用プロセッ
サ、１０１はパワートランジスタ、１０２はイグニショ
ンコイル、１０３はディストリビュータ、１０４はスパ
ークプラグ、１０５はインジェクタ駆動弁、１１０はプ
ロセッサ１００の入出力部、１１１はアナログ・ディジ
タル変換器（Ａ／Ｄコンバータ）、１１２はタイマ、１
１３はカウンタ、１１４はＲＯＭ、１１５はＲＡ　Ｍ、
１１６は割込制御部、１１７はＣＰＵである。

ここでノイマンプロセッサとは、従来からある、蓄積さ
れたプログラムをプログラムカウンタを用いて逐次実行
するプロセッサである。

次に動作について説明する。

エンジン制御ユニット１００に入力され、る主な入力信
号としては、エンジン回転数と点火タイミングの情報を
与えるクランク角センサ信号、エンジン負荷に対応する
吸気量信号、エンジン温度に対応する水温信号、バッテ
リ電圧である電池電圧がある。また出力信号としては点
火制御信号とインジェクタ駆動信号がある。

このエンジン制御ユニット１００は、センサからエンジ
ンの状態、エンジン回転数、吸気量、水温を検出し、こ
れら検出値をもとに、予め設定している点火時期から最
適の点火時期を演算し、パワートランジスタ１０１の１
次電流を遮断し、イグニションコイル１０２を駆動して
点火時期制御を行なうものである。入力信号のうちアイ
ドル検知信号はディジタル値で、単にその状態が示され
るものでｌ１０１１０を経由して読込まれ、吸気量信号
、水温信号、電池信号はアナログ値で入力され、Ａ／Ｄ
コンバータ１１１でディジタル値に変換される。

クランク角センサ信号は、まず直接割込制御部１１６へ
入力されて割込を発生するもの、予め決められた回数口
のクランク角パルスを計測するカウンタ１１３により分
周されたのち、割込制御部１１６へ入力されて割込を発
生するものがある。

これらの信号を用いて点火時期の計算を行なう方法につ
いて述べる。まず、吸気量信号とクランク角信号値によ
り基本点火時期（位相）θ３が求められる。この値に対
してエンジン暖機状態信号である水温信号により水温補
正（位相）θ８．が加えられる。上死点−５°の時刻か
ら更にさか上る補正値をこれらの信号から決定する。点
火時期（位相）θＡＩＩＶは、 θＡＩ、ｖ＝θＢ＋θ８Ｔで求められるものである。実際の点火タイミングはクラ
ンク角度センサ信号を基準にして決定される。第１０図
にこの補正処理概念図を示す。これらの演算処理は第９
図のＣＰＵ１１７によって行われ、そのプログラムはＲ
ＯＭ１１４に格納され、ＲＡＭは途中結果の保持などを
行なうために用いられる。ＣＰＵ１１７は内部に実行プ
ログラムを持つＲＯＭ１１４のアドレスを示すアドレス
カウンタを有するノイマン形のコンピュータである。

また、吸気・燃料制御のためのインジェクタパルスの計
算は以下のように行われる。パルス巾Ｔｉは、Ｔ　ｉ　＝　Ｆ　ｕ　ｅ　Ｉ　Ｘ　Ｋ、ｆＸ　ＫｗｔＸ
　Ｋｖｍで与えられ、吸気量信号、水温信号、電池電圧
。

クランク角センサ信号及びアイドル信号によって演算さ
れるものである。

また、この計算におけるソフトウェアの構成は第１１図
のようになっている。アイドル検出センサによって燃料
カットかどうかの判定も第１１図（ｂ）の割込ルーチン
において行われる。

また、このソフトウェアの実行には第１２図のように、
クランク角センサ（ＳＧＴ）信号周期の全体を用いて行
なわれており、燃料噴射１点火時期、非同期噴射の３サ
イクルがクランク角１８０゜毎に繰り返されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の制御用プロセッサは以上のように構成されている
ので、エンジン性能が向上し、高回転多気筒となってき
たことにより、割込処理だけで手一杯となりメインルー
チンが全く動けない程の状況となり、さらに燃料噴射と
点火時期制御以外の処理を含ませることは能力を越えて
おり、全く実現不可能であるなど、極めて深刻な問題点
があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、エンジンの高回転化、多気筒化に対応してエ
ンジン性能を向上させ、また多くのセンサからの種々の
情報を用いてより高精度の制御を行い、乗り心地が良く
、燃費など経済性に優れ、始動特性、アイドル時特性の
素晴らしい高性能乗用車等に用いる高性能エンジン等を
制？ＩＩ！するための制御用プロセッサを得ることを目
的としている。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るエンジン制御用プロセッサは、その内部
にデータ駆動形プロセッサを包含し、従来割込処理によ
って行われた演算処理をデータ駆動形プロセッサによっ
て実行するようにしたものである。

〔作用〕

この発明における制御用プロセッサは、内部に割込処理
を極めて高速実行可能なデータ駆動形プロセッサを用い
て構成したから、従来のプロセッサに比して多くの演算
処理を実行でき、自動車用エンジン制御に用いた場合に
は、多気筒、高回転の高性能エンジンを実現し、乗心地
の良い高性能乗用車を提供できる。

〔実施例〕

以下、この発明の第１の実施例を図について説明する。

第１図は本発明の第１の実施例による制御用プロセッサ
の構成を示すブロック図であり、図において、１は制御
用プロセッサ、１０はデータ駆動形プロセッサ（ＤＦＰ
）、１１はパケット合流部（Ｊ）、１２はパケット分岐
部（Ｂ）、１３はプログラム記憶部（ＰＳ）、１４は発
火処理部（ＦＣ）、１５は演算処理部（ＦＰ）、１６は
キューバッファ（Ｑ）、１７はＤＦＰＩＯの入力インタ
フェース（１／　Ｆ　ＩＮ）、１８はＤＦＰＩＯの出力
インタフェース（１／ＦＯＬＩ？　）　、１９は制御用
プロセッサ１の全体制御を司どるノイマンプロセッサで
ある。また、１１０〜１１６は第８図において同一符号
を付したものとほぼ同等のものである。

ｉ２図（ａ）はＤＦＰ　１０の入力インタフェース（ｒ
／Ｆ＋Ｎ）を示す図であり、１７１はデータ部ランチ、
１７２はタグ部ラッチ、１７３はアドレスデコーダ、１
７４は書込セレクタ、２０はＡＮＤゲート、２１はイン
バータ、２２はリセット・セット端子付フリップフロッ
プである。第２図（ｂ）はＤＦＰＩＯの出力インタフェ
ース（Ｉ／Ｆｏｕｒ）を示す図であり、１７５は読出セ
レクタ、２３はＮＡＮＤゲートである。第２図（Ｃ）は
Ａ／Ｄコンバータ１１１を示す図であり、１８１はアド
レスラッチ、１８２はアナログマルチプレクサ、１８３
はＡ／Ｄ変換回路である。第２図（ｄ）は入出力部１１
０を示す図であり、１８４は入力バッファ、１８５は出
力バッファ、１８６はデータラッチである。第２図（ｅ
）はタイマ１１２を示す図であり、１８７はプリセット
入力を有するカウンタである。

この第１の実施例における動作を説明する。

制御ユニット１には従来例と同様に入力信号として、ク
ランク角センサ信号、エンジン負荷に対応する吸気量信
号、エンジン温度に対応する水温信号、及び電池電圧が
ある。また出力信号として点火制御信号とインジェクタ
駆動信号がある。メインルーチンジョブと割込ジョブは
第１１図（ａ）。

（ｂ）の例に示したものがあり、第１１図（ａ）のジョ
ブは常時演算しながら、クランク角の割込信号発生時に
入力信号の必要なデータを取り込んで第１１図（ｂ）の
処理を実行していくものである。この時、ノイマンプロ
セッサ１９は周辺の入出力１１０゜Ａ／Ｄ１１１．タイ
マ１１２．カウンタ１１３の情報を受取り、ＤＦＰ　１
０に対して演算のパケットを生成し、インタフェースＩ
／Ｆ１．１７を経由してＤＦＰ　１０に供給する。ＤＦ
Ｐ　１０は演算結果をＩ／Ｆｏｕア　１８に送り、これ
により発生する割込によってノイマンプロセッサ１９は
これを受取る。ノイマンプロセッサ１９はこの結果を点
火制御信号あるいはインジェクタ駆動信号として出力す
るものである。

ＤＦＰＩＯ内でのデータ処理はパケットの持つタグによ
って行われるもので、ノイマンプロセッサ１９は行先タ
グを付けて、データをＤＦＰＩＯへ送る。またノイマン
プロセッサ１９がＤＦＰＩＯより受取ったデータにはタ
グがあり、これによってノイマンプロセッサ１９はＤＦ
Ｐ　１０より受取ったデータが何のデータであるか、点
火制御信号かインジェクタ駆動信号かを区別することが
できる。

ここでデータ駆動形プロセッサの動作を説明する。

第４図はすでに開発されているデータ駆動形プロセッサ
の構成図であり、情処学会：並列処理シンポジウムＪＳ
ＰＰ’８９　ＰＰ、２８１−２８８　　嶋他：「データ
駆動形プロセッサ向き開発支援環境の一提案」に示され
ているものである。また第５図はこのデータ駆動形プロ
セッサで用いる２ワード構成のパケットフォーマットを
示す図である。

第４図において、ｌｌａは合流機能として使用している
合流分岐チップ（Ｊ＆Ｂ）、１２ａは分岐機能として使
用している合流分岐チップ（Ｊ＆Ｂ）、１６ａは内部に
３２段のキューを有するキューバッファ（ＱＢ）、１４
５は内部にプログラムを格納しているキャッシュプログ
ラムストア（ＣＰＳ）、１４２は外部へ拡張したプログ
ラムストア（ＥＰＳ）、１４３は外部に置かれたカラー
管理およびスタック管理部（ＥＣ３）、１４４は外部へ
拡張されたデータストア（ＥＤＳ）である。

また１４．１５は第１図と同様、発火処理部（ＦＣ）及
び演算処理部（ＦＰ）である。

この時の動作は以下のようである。

第５図に示したパケットフォーマットで、パケットが入
力ＩＮＩまたはＩＮ２のいずれかから入力されると、３
つのＪ＆Ｂ１１ａを経由した後、ＣＰＳ　１４５に入る
。ＣＰＳ１４５はＥＰＳ　１４２を持っており、ＦＣｌ
２を通過したパケットの次位行先をトリガに、ＥＰＳ　
１４２から次に必要となるプログラムを取出し、ＣＰＳ
　１４５に格納する。ＦＣｌ２では単項演算の場合はそ
のまま、２項演算の場合にはオペランド対を形成した後
、ＦＣｌ２から出される。この演算パケットはＦＰ１５
に送られ、命令コード（ＯＰ　Ｃ：　０ｐｅｒａｔｉｏ
ｎＣｏｄｅ）により演算され、Ｊ＆Ｂ１２ａの分岐機能
で出力されるか否かが判定され、出力されない場合には
再びＣＰＳ　１４５に戻って以下同様の処理を操り返す
ものである。この構成の場合、特にＣＰＳ１４５とＦＣ
ｌ２の間は２本線表示されるとおり、ＣＰＳ１４１にお
いてｃｏｐｙが実行された場合においてもデータ転送路
に隘路のない構成となっている。

第６図は第１図の第１の実施例において示されたデータ
駆動形プロセッサエ０の構成を示すブロック図である。

このときのパケットは第７図のような構成となっている
。第６図において、２１１は入力部、２１２は出力部で
あるが、第４図のＪ＆Ｂ　１１　ａまたはＪ＆Ｂ１２ａ
と同様の機能で実現されている。

このデータ駆動形プロセッサＤＦＰＩＯの場合には入力
、出力とも１ケずつとし、外部のデータ記憶ＥＤ３１４
４などについては表示していない。

パケットフォーマットは第７図の１ワード構成で行われ
るものであるが、動作様式は第４図のものと同様である
。

本第１の実施例における周辺機能部について説明する。

第２図（ａ）のように、ノイマンプロセッサ１９はＤＦ
ＰＩＯに対してＩ／Ｆ＋ｓ１７を経由してパケットを送
出する。このときノイマンプロセッサ１９はまず、行先
ノード番号をタグ部ラッチ１７２に設定し、続いてデー
タ部ラッチ１７１にデータを送出することによりＤＦＰ
ＩＯ内にデータパケットを送出する機能を有するもので
ある。データ転送のハンドシェイクはＤＦＰＩＯ，Ｉ／
Ｆ、、１７間では５ｅｎｄ　ｏｕｔ、　Ａｃｋ　ｉｎで
行い、Ｉ／ＦＩＮ１７゜ノイマンプロセッサ１９間では
送信許可信号の割込により行なう。

第２図（ｂ）のように、ＤＦＰＩＯのアウトボートから
Ｉ／Ｆ、ｕＴ　１　Ｂを経由して、ＤＦＰＩＯで処理さ
れて送出されてくるパケットはノイマンプロセッサ１９
に受は取られる。このときのハンドシェイクはＩ／ＦＯ
ＬＩＴ１８とＤＦＰ’ｌＯの間は５ｅｎｄｉｎ＋　Ａｃ
ｋ　ｏｕｔであるが、Ｉ／ＦＯＬＩ？１Ｂとノイマンプ
ロセッサ１９間の伝送においては受信要求信号によって
行われる。この受信要求信号が割込制御部１１６を働か
せてノイマンプロセッサ１９によってタグ部ラッチ１７
２とデータ部ラッチ１７１を読み出す。この第２図（ｂ
）の例ではタグ部ラッチ１７２のデータを読出したとき
に、次の新しいパケットの送出、受取りが可能となる。

ＤＦＰ　１０からノイマンプロセッサ１９に受は取られ
た処理パケットはタグ内のノード番号から点火制御信号
出力であるかインジェクタ駆動信号であるかが識別され
る。

第２図（Ｃ）のように、吸気量信号、水温信号、電池電
圧はアドレスラッチ１８１のアドレス情報によってアナ
ログマルチプレクサ１８２から１つが選択され、Ａ／Ｄ
変換器１８３でディジタル値に変換したのち、ノイマン
プロセッサ１９で読出すものである。

さらに第２図（ｄ）のように、入力のアイドリング検知
信号、出力の点火制御信号、インジェクタ駆動信号など
はそれぞれ人力バッファ１８４経由で読み込まれ、また
一旦データラッチ１８６に格納されたものが出力バッフ
ァ１８５経由によって出力されるものである。この機能
はインテル社８２５５の周辺Ｉ１０コントローラを用い
て実現できるものと同等のものである。

さらに、第２図（ｅ）のようにカウンタ１８７を用いて
タイマを構成し、クランク角センサ信号を入力としてイ
グニションタイミングで割込を発生する回路を具備する
ものである。

次に本発明の第２の実施例を説明する。

第３図（ａ）、　（ｂ）は第２の実施例としての制御用
プロセンサ１の構成を示す図であり、図において、１４
０はデータ入力部、１４１はデータ出力部である。また
第３図（Ｃ）、　（ｄ）は第３図（ａ）、ら）中のデー
タ入力部１４０．データ出力部１４１の構成を示す図で
あり、図において、１９１はデータラッチ、１９２はタ
グドライバ、１９３はノード番号ラッチ、１９゛４は世
代番号カウンタ、１９５はプルアップ抵抗、１９６はＤ
ＩＰスイッチ、１９７はデータラッチ、１９８は世代ラ
ッチ、１９９はノード番号ラッチ、２００は自動読出し
回路である。

’！３図（ａ）のプロセッサはそのデータ入力部とデー
タ出力部のそれぞれの数量を全体で同数とした場合のも
ので、各部の添数字が大きい程、ＪｌｌまたはＢ１２を
多く経由して伝搬時間がかかる構成となっている。第３
図（ｂ）はいずれのデータ入力部１４０及びデータ出力
部１４１も伝搬時間が同一の結線となっている。第３図
（Ｃ）のデータ入力部はタグ部のノード番号はプルアッ
プ抵抗１９５とＤＩＰスイッチ１９６によって手で決め
ることが可能となっており、世代番号カウンタ１９４は
Ｗ信号、即ちデータを入力するごとにインクリメントさ
れる。データが入力され、送信許可信号が許可を示して
いるときにＷ信号を送出することにより、データ入力部
は動作する。

また、第３図（ｄ）のデータ出力部はＤＦＰＩＯからの
パケットをデータ、世代、ノード番号に分けてラッチし
、受信要求を送出する。この受信要求信号を受けて、Ｒ
信号によりデータ、あるいはタグである世代・ノード番
号を受は取るものである。

自動読出回路２００はインバータ２１によって構成され
ており、受信要求によってデータを自動的に読出し、Ｄ
ＦＰＩＯに対してもＡｃｋ　ｏｕｔを返すように構成さ
れたものである。自動読出回路２００を使う必要のない
場合にはこれを利用するには及ばない。

本第２の実施例による制御用プロセッサではノイマンプ
ロセッサ１９は全く使用していない。第１図における入
力信号、出力信号の各々はデータ入力１４０及びデータ
出力１４１に接続すれば、第１図のノイマンプロセッサ
１９を含む制御プロセッサと同様の機能を有するものと
なり、動作は同様となる。

以上のように本第１．第２の実施例によれば、内部にデ
ータ駆動形プロセッサＤ、ＦＰ１０を採用してエンジン
制御用プロセッサを構成したから、プロセッサ内での燃
料噴射２点火時期、非同期噴射のそれぞれのデータ処理
が並列処理実行可能なものは並列に実行されるため、従
来のプロセッサでエンジン制御を行った場合の処理時間
が、第１２図に示すように燃料噴射９点火時期、非同期
噴射のそれぞれ逐次的に加算された時点で終了する形で
表わされるのに対し、第１３図のように改善され、処理
終了時間を大きく減少することができる。これは制御ソ
フトウェア作成の自由度を増大させ、演算処理量を増加
でき、ひいては多気筒。

高回転数エンジンへの適用を可能ならしめるものである
。このエンジン制御性能の向上により、乗用車の操作性
を含んで乗心地が大幅に改善される。

なお、上記実施例ではエンジン制御に用いる制御プロセ
ッサについて説明したが、本発明の構成をモータ制御、
ロボット制御、音響制御１画像制御等の制御に用いるこ
とにより、上記実施例と同様、制御ソフトウェア作成の
自由度を増大させ、演算処理量を増加することができる
ため、制御性を大幅に向上することができる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によればデータ駆動形プロセッ
サを使用して制御用プロセッサを構成したので、複数個
の処理を同時並行に実行することができ、このことによ
り処理終了時間の短縮が図られ、これをエンジン制御に
使用した場合にはその制御性能を大幅に向上することが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の実施例による制御用プロセッサを示す図
、第２図（ａ）は入力インタフェースを示す図、第２図
（ｂ）は出力インタフェースを示す図、第２図（Ｃ）は
Ａ／Ｄコンバータを示す図、第２図（ｄ）は入出力部を
示す図、第２図（ｅ）はタイマを示す図、第３図（ａ）
、　（ｂ）は本発明の第２の実施例による制御用プロセ
ッサを示す図、第３図（Ｃ）はそのデータ入力部を示す
図、第３図（ｄ）はそのデータ出力部を示す図、第４図
はすでに開発されているデータ駆動形プロセッサの構成
図、第５図は第４図のプロセッサのパケットフォーマッ
トを示す図、第６図は第１図の実施例のデータ駆動形プ
ロセッサの構成を示す図、第７図は第６図の実施例のデ
ータ駆動形プロセッサのパケットフォーマントを示す図
、第８図は従来のエンジン制御の全体の構成を示す図、
第９図は従来の制御ユニットのプロセッサの構成を示す
図、第１０図は第９図のプロセッサの入力信号と出力信
号を示す図、第１１図は従来の制御ユニットの動作を説
明するためのフローチャート図、第１２図は従来の制御
ユニットの動作を示す図、第１３図は本発明の動作を示
す図である。図において、１０はデータ駆動形プロセッサ、１７は入
力インタフェース、１８は出力インタフェース、１９は
ノイマン形プロセッサ、１１０は入出力部、１１１はＡ
／Ｄコンバータ、１１２はタイマ、１１３はカウンタ、
１．１４はＲＯＭ、１１５はＲＡＭ、１１６は割込制御
部である。なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。第２図第３図第３図第３図第４図第５図４＋　　　　　　３５　　　　　　　　　　２５　　　
　　４９　　　　　　　　０ＩＪＡＩＡ：Ｔ’＼フッた
　７−７第７図ｓｅｔ：ｆ４シ〔−７−メｃｏｌ／ｇｅｎ：　、７７ラー／　ｅｙｖｏｐｃ　：　
ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｃｏｄｅｎｏｄｅ＃：　ｎｏｄｅ
　ｎｕｍｂｅｒｄａｔａ　：　ｄａｔａ第９図〆第１０図第１１図ｍ　１２図第１３図１″２；咥

Claims

【特許請求の範囲】

（１）行先ノード番号をタグに持ち、データと合わせて
パケットとし、上記パケットを入力し当該パケットの有
する行先ノード番号から、次の行先ノード番号、演算コ
ード、ハードウェアに対応するセレクションコードを読
出して新たなタグとして付換える機能を有するプログラ
ム記憶部と、上記プログラム記憶部から送出されたパケ
ットの次の行先と２項オペランドの第１項または第２項
を示す情報により発火すべきパケットかどうかを判定し
、発火しない場合には内部に記憶し、発火の場合には当
該の２項をタグとともに送出する発火検出部と、上記発火処理部の出力に含まれている演算コードと２つ
のオペランドにより当該演算実行処理を行なう演算処理
部と、パケットの分岐及び合流を行なう部分と、パケットをキューするためのキューバッファとからなる
データフロープロセッサを有し、当該データフロープロセッサに、ノイマンプロセッサか
らの入力パケットを形成して入力パケットを投入するた
めの入力インタフェースと、当該データフロープロセッ
サの出力をノイマンプロセッサに送出する出力インタフ
ェースと、上記データ駆動形プロセッサを含めた制御を
司どるノイマンプロセッサと入力データ受取り、出力デ
ータを送出するための入出力部を有し、上記入力データ
から上記出力データを演算すべく構成したことを特徴と
する制御用プロセッサ。
（２）行先ノード番号をタグに持ち、データと合わせて
パケットとし、上記パケットを入力し当該パケットの有
する行先ノード番号から、次の行先ノード番号、演算コ
ード、ハードウェアに対応するセレクションコードを読
出して新たなタグとして付換える機能を有するプログラ
ム記憶部と、上記プログラム記憶部から送出されたパケ
ットの次の行先と２項オペランドの第１項又は第２項を
示す情報により発火すべきパケットかどうかを判定し、
当該の２項をタグとともに送出する発火検出部と、上記発火処理部の出力に含まれている演算コードと２つ
のオペランドにより当該演算実行処理を行なう演算処理
部と、パケットの合流機能及び分岐機能を行なう部分と、パケットをキューするためのキューバッファとからなる
データフロープロセッサを有し、当該データフロープロセッサの入力に入力信号を受付け
る入出力部は上記の合流機能部又は分岐機能部を用いて
構成され、直接制御用入力を入力部で演算処理結果から
直接制御するための出力とを具備し、入力データを用い
てデータフロープロセッサによって演算し、制御対象に
出力データを提示すべく構成したことを特徴とする制御
用プロセッサ。