JPH04302026A - 制御プログラムの開発方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばエンジン制御コ
ントローラ等の制御装置における制御プログラムの開発
方法に関し、特に、開発の効率化の改良に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般の制御装置、特に、自動車の制御は
近年電子化に伴ない複雑さを極めている。例えば、特開
平２−１９３２４７号では、エンジン制御や後輪操舵制
御に複数のマイクロコンピユータを用い、各マイクロコ
ンピユータによりなされる制御機能を協調させることに
より、自動車全体として要求される機能を実現している
。

【０００３】しかし、個々のマイクロコンピユータ内部
における制御、例えば、エンジン制御でさえも複雑であ
るのが実情である。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】例えば、エンジン
回転数ＮＥ　，空気吸入量Ｑ等に基づいてエンジンの燃
料噴射量ＴＰ　を計算する場合、噴射量ＴＰ　は、ＴＰ
　＝ＴＥ２×ＣＴ ＴＥ２＝ＴＥ１×ＣＢＡ×ＣＡ ＣＴ　＝１＋ＣＺ　＋ＣＡＣ＋ＣＷ ＴＥ１＝Ｋ×（Ｑ／ＮＥ　） により計算される。ここで、Ｋは定数、ＣＢＡは大気の
気圧による補正定数、ＣＡは吸入空気の温度による補正
定数、ＣＺ　は走行ゾーンによる補正定数、ＣＡＣは加
速を考慮した補正定数、ＣＷ　はエンジンの冷却水によ
る補正定数である。しかし、このＴＰ　をマイクロコン
ピユータで実際に計算する場合は、マイクロコンピユー
タのＡＸ，ＢＸレジスタを用い、 ＡＸ　　←　　Ｋ・（Ｑ／ＮＥ　） ＡＸ　　←　　ＡＸ・ＣＡ ＡＸ　　←　　ＡＸ・ＣＢＡ ＢＸ　　←　　１＋ＣＺ ＢＸ　　←　　ＢＸ＋ＣＡＣ ＢＸ　　←　　ＢＸ＋ＣＷ ＡＸ　　←　　ＡＸ・ＢＸ ＴＰ　　　←　　ＡＸ 等といった計算が必要となる。

【０００５】このような計算方法、即ち、プログラミン
グ方法では、プログラム全体の見通しが悪くなり、一部
の変更が全体に大きく変更し、しかも、その変更の予測
は困難である。即ち、開発に多くの時間の無駄が発生し
、開発過程における修正にも無駄が発生する。

【０００６】しかも、噴射量ＴＰ　は例えば８ｍｓ毎に
必要となるが、例えばＣｗ　等は短時間に変化しないた
めに１秒単位で計測しても間に合う。しかし、上記計算
方法では、Ｃｗ　を８ｍｓ毎に計算することになり、や
はり無駄が多い。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決することを目的としてなされたもので、その目的は、
制御プログラムの全体構造を見通しのよいものにし、プ
ログラムの一部の修正があってもそれが不測の制御機能
上の変更をもたらすことのないような制御プログラムの
開発方法を提案するものである。

【０００８】上述の課題を解決するための手段として、
以下の構成を備える。即ち、１つの命令解釈実行ユニツ
トが複数のプログラムモジュールを解釈実行し、それら
のプログラムモジュールの全体が機器の全体的な制御を
行なう制御装置の前記プログラムモジュールを開発する
開発方法であって、前記複数のプログラムモジュールに
、それらのモジュールを識別するモジュール識別子を付
し、前記複数のプログラムモジュール間の関係を、前記
モジュール識別子と、それらのモジュールに入力される
変数名と出力される変数名とにより記述し、２つ以上の
プログラムモジュールで共通に使われる変数はグローバ
ル変数として定義し、１つのプログラムモジュールだけ
で使われる変数はローカル変数として定義し、制御装置
の制御特性を変更するときは、個々のプログラムモジュ
ールをチューニングすることを特徴とする。

【０００９】

【作用】以上の構成において、エンジン制御装置の制御
全体が複数のプログラムモジュールに分解され、制御全
体の構造はプログラムモジュール間のデータの依存関係
として表わされている。そして、２つ以上に共通に使わ
れる変数はグローバル変数として定義され、１つのプロ
グラムモジュールだけで使われる変数はローカル変数と
して定義されているので、制御プログラムの開発過程で
よくあるチューニングで制御特性を変更するときは、個
々のプログラムモジュールをチューニングするだけです
む。即ち、プログラムモジュール間の依存関係はプログ
ラマの知らないところで変更されることはない。

【００１０】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明に係る好適
な実施例を詳細に説明する。この実施例は本発明をエン
ジン制御に適用したものである。

【００１１】図１は、この実施例としてのエンジン制御
装置における燃料噴射制御を実行するための制御手順を
、複数のプログラムモジュールに分解して表わしたもの
である。最上位の「燃料噴射パルス」モジュールＩｉ　
は、「同期噴射量」モジュールＷＧＳＹＮと「同期噴射
時期」モジュールＴＳＹＮ，「非同期噴射量」モジュー
ルＷＧＡＳＹ…等の第２位のプログラムモジュールで出
力されたデータを用いる命令群からなる。更に、第２位
のプログラムモジュール「同期噴射量」モジュールＷＧ
ＳＹＮは、第３位の「始動中噴射量」モジュールと「通
常噴射量」モジュールで作成されたデータを参照するよ
うに構成され、第３位の「通常噴射量」モジュールは、
第４位の「有効噴射時間」モジュールと「燃料分配」モ
ジュールと「インジエクタ切換補償」モジュールと「燃
料カット」モジュールとで作成されたデータを参照する
ように構成され、第４位の「有効噴射時間」モジュール
は、第５位の「基本噴射時間」モジュールと「増量率」
モジュールとで作成されたデータを参照するように構成
され、第５位の「基本噴射時間」モジュールは、第６位
の「吸入空気流量」モジュールと「空気密度補正」モジ
ュールと「なまし処理」モジュールとで作成されたデー
タを参照するように構成され、第５位の「増量率」モジ
ュールは、第６位の「ゾーン補正」モジュールと「加速
補正」モジュールと「水温補正」モジュールで作成され
たデータを参照するように構成されている。勿論、これ
らのモジュール間の関係は一例でしかなく、例えば、増
量率モジュールは、更に、不図示ではあるものの、「ア
イドル補正」モジュールや「付加補正」モジュールを追
加しても良い。

【００１２】図１においては、「基本噴射時間」モジュ
ール等の「基本噴射時間」なる名称はプログラマが参照
するのに便利なように付された名称であり、プログラム
上、モジュールを参照するのはモジュール識別子を用い
て行なう。図１の例におけるモジュール識別子は、便宜
上、各モジュールの箱の下部に、例えば、「有効噴射時
間」モジュールに対しては“Ｇ０００，Ｂ”と付されて
いる。

【００１３】本実施例では、このモジュール識別子によ
っても、モジュール間のデータの依存関係が把握できる
ようになっている。即ち、識別子は、 Ｇｎ１　ｎ２　ｎ３　ｎ４　…，Ｘ の表記を有する。Ｇはプログラムモジュールであること
を示す符号である。

【００１４】ｎ１　ｎ２　ｎ３　ｎ４　…はその桁数が
当該モジュールの階層を表わす。例えば、「有効噴射時
間」モジュールは“Ｇ０００，Ｂ”で表わされ、ｎ１　
ｎ２　ｎ３　ｎ４　…は３桁であるから、当モジュール
は第４位となる。 今、“Ｇｎ１　ｎ２　ｎ３　”と表わされたモジュール
があるとする。本実施例のルールでは、この“Ｇｎ１　
ｎ２　ｎ３　”で表わされたモジュールの１つ上位のモ
ジュールは“Ｇｎ１　ｎ２　”であることを意味する。 また、この“Ｇｎ１ｎ２　ｎ３　”モジュールと同位の
階層に、前記上位モジュール“Ｇｎ１　ｎ２　”とデー
タ関係を有する他のモジュールがあるとすれば、そのモ
ジュールは“Ｇｎ１　ｎ２　ｎ４　”で表わされる。

【００１５】以上のようなモジュール識別子の表記によ
ればプログラムモジュール間のデータ依存関係が容易に
把握できる。

【００１６】図２に、「有効噴射時間」モジュールと、
それの下位のプログラムモジュールとの階層関係を示す
。

【００１７】エンジン制御は図１若しくは図２に示され
た制御手順だけで実行できるものではない。図１若しく
は図２に示された制御手順は制御構造を示すに過ぎない
からである。換言すれば、本実施例の制御装置のコンピ
ユータは図１の制御手順を解釈し実行することはできな
い。コンピユータはそれが解釈し実行できるだけの機械
語レベルの命令を必要とする。本実施例においては、プ
ログラムモジュールと機械語との橋渡しを行なうのが「
マクロモジュール」と呼ばれる機械語で書かれたマクロ
命令群である。一般に、コンピユータ技術において、高
級言語（ＣＯＢＯＬやＦＯＲＴＲＡＮ　）で記述された
プログラムはコンパイラにより機械語に翻訳されて始め
て実行されることは良く知られている。つまり、本実施
例のプログラムモジュールが高級言語（ＣＯＢＯＬ　や
ＦＯＲＴＲＡＮ　）で記述されたプログラムとすれば、
「マクロモジュール」は機械語レベルのプログラムとい
うことができる。

【００１８】図３乃至図６に「マクロモジュール」の例
を示す。図３は四則演算の１つである加算（ＡＤＤ）の
マクロモジュールを、図４は四則演算の１つである乗算
（ＭＵＬ）のマクロモジュールを、図５は論理演算の１
つである積（ＡＮＤ）のマクロモジュールを、図６は機
能処理の１つとしてフィルタ（なまし処理ＦＩＬ）のマ
クロモジュールを示す。

【００１９】例えば、図２の「基本噴射時間」モジュー
ルが乗算を２つ用いているのであれば、図４のＭＵＬモ
ジュールを２回コールするルーチンが「基本噴射時間」
モジュールに組まれている。また、図２の「増量率」モ
ジュールが加算を４つ用いているのであれば、図３のＡ
ＤＤモジュールを４回コールするルーチンが「増量率」
モジュールに組まれている。更に具体的に説明すると、
「増量率」モジュールでＣＴ　＝１＋ＣＺ　を行なうに
は、ＣＡＬＬ　　＄ＡＤＤ ＤＷ　　ＣＴ　，１，ＣＺ となる。ここで、ＤＷ命令は引数を設定するマクロ命令
であり、各マクロモジュールでは、ＬＡＢ０，ＬＡＢ１
，ＬＡＢ２はローカルな変数である。もし、コンピユー
タに８０８６系のマイクロコンピユータを使うのであれ
ば、上記＄ＡＤＤモジュールにより、ＭＯＶ　　１，　
　ＬＡＢ１ ＭＯＶ　　ＣＺ　，ＬＡＢ２ ＡＤＤ　　ＬＡＢ１，ＬＡＢ２ ＭＯＶ　　ＬＡＢ１，ＣＴ が実行されることになろう。

【００２０】このように、本実施例の制御装置は、階層
関係（データ間の関連）を有する複数のプログラムモジ
ュールと、階層関係を有さない個々が独立した複数のマ
クロモジュールとからなる。そして、前述したように、
プログラムモジュール間の連関は、制御装置に与えられ
た制御の制御構造を表わす。この制御構造モデルは制御
の機能を表わすから、もし制御の機能が変更されたなら
ば、この制御構造モデル自体を変更しなくてはならない
。そして、ある自動車のモデルで制御のチューニングが
必要ならば、前述のマクロモジュールを変更し、あるい
は追加するようにする。例えば、フィルタ特性を変更し
ようとするならば、図６の＄ＦＩＬ＄ＮＡモジュールの
定数を変更すればよい。前述したように、各マクロモジ
ュールの変数はローカル変数として定義されているから
、あるマクロモジュールの定数値を変更しても、プログ
ラマの知らないところで他のマクロモジュールに影響を
与えることはない。

【００２１】このように、本実施例の制御装置は、階層
関係（データ間の関連）を有する複数のプログラムモジ
ュールと、階層関係を有さない個々が独立した複数のマ
クロモジュールとを少なくとも有する。図７は、制御装
置のメインメモリ内における上記のプログラムモジュー
ルとマクロモジュールと他のプログラムとの関係を示す
ものである。

【００２２】図７中、３００はメモリ中のユーザ領域で
ある。このユーザ領域３００には、複数のプログラムモ
ジュールを格納する領域３０２と、これらのプログラム
モジュールのラベル（即ち、各プログラムモジュールの
先頭ポインタ）と、各プログラムモジュールで使われる
変数を示すポインタとを記憶するラベルエリア３０１と
が含まれる。プログラムモジュール領域３０２は、例え
ば、燃料噴射量を制御するプログラムモジュール群（３
０２−１）を格納する領域と、点火時期を制御するプロ
グラムモジュール群（３０２−２）とからなる。

【００２３】また、ラベルエリア３０１にはマクロモジ
ュールのラベルポインタも記憶される。これらのラベル
やポインタはプログラムモジュールで使われるものであ
り、グローバル変数として扱われる。一方、マクロモジ
ュールのプログラム自体や、マクロモジュールで使われ
るローカル変数はメモリ領域３０３に格納される。

【００２４】メイン領域１００は、オペレーテイングシ
ステムやコンパイラあるいはインタプリタ等を含むプロ
グラム領域である。本実施例の制御では、入出力デバイ
ス（センサやソレノイド）に対する入出力命令はユーザ
は直接は制御せずに、オペレーテイングシステムを介し
て行なうからである。

【００２５】タイミングスケジューラ２００は、各プロ
グラムモジュール間の実行順序を制御する。本実施例の
プログラムモジュールの実行制御では、１つのプログラ
ムモジュールだけがあるタイムスロツト内での実行を許
されるようになっている。換言すれば、複数のプログラ
ムモジュールが同時に実行されるようにはなっていない
。これは、複数のプログラムモジュールを同時に実行す
るようにすると、個々のプログラムモジュールの実際の
終了に要する時間が不定となり、例えば、同じプログラ
ムモジュールでも、並列実行される相手のプログラムモ
ジュール次第で、終了時間が変動する等の制御の確実さ
が失われるからである。そこで、本実施例の各プログラ
ムモジュールは、その実行に要する時間が所定の短い幅
に収まるようにプログラムされている。図１，図２の例
において、「有効噴射時間（ＴＰ）」と、「基本噴射時
間（ＴＥ２）」モジュール、「増量率（ＷＧＣＴ）」モ
ジュールと、「吸入空気流量（ＴＥ１）」モジュールと
、「加速補正（ＣＡＣ）」モジュールとは高速処理を必
要とするために８ｍｓ毎に繰返される。また、「空気密
度補正（ＣＢＡ＆ＣＡ）」　モジュールは１６ｍｓ毎に
、「ゾーン補正（ＣＺ）」　モジュールは３２ｍｓ毎に
行なわれる。変化の最も遅い水温はその温度を測定する
頻度は少なくてよいから、「水温補正（Ｃｗ）」　モジ
ュールは５１２ｍｓ毎に実行されるようになっている。

【００２６】今、８ｍｓのプログラムモジュールと１６
ｍｓのプログラムモジュールと３２ｍｓのプログラムモ
ジュールが１つづつある場合の制御が実行される場合に
は、スケジューラプログラムは図８に示すような順序で
それらの３つのプログラムモジュール間で実行プログラ
ムモジュールを切り替える。

【００２７】以上説明したように、本実施例によれば、
エンジン制御装置の制御全体が複数のプログラムモジュ
ールに分解され、制御全体の構造はプログラムモジュー
ル間のデータの依存関係として表わされている。そして
、２つ以上に共通に使われる変数はグローバル変数とし
て定義され、１つのプログラムモジュールだけで使われ
る変数はローカル変数として定義されているので、制御
プログラムの開発過程でよくあるチューニングで制御特
性を変更するときは、個々のプログラムモジュールをチ
ューニングするだけですむ。即ち、プログラムモジュー
ル間の依存関係はプログラマの知らないところで変更さ
れることはない。

【００２８】しかも、プログラムモジュール間でデータ
の依存関係があるときは、上位のプログラムモジュール
と下位のプログラムモジュールの識別子には、共通項が
あるので、階層関係をたぐるのが容易である。

【００２９】また、個々のプログラムモジュールは、複
数のシンボル化されたマクロ命令モジュールからなるの
で、その修正は容易で且つ確実である。

【００３０】また、個々のマクロ命令モジュールは、１
つの機能単位にシンボル化されているので、その機能を
把握するのは容易である。

【００３１】本発明はその主旨を逸脱しない範囲で種々
変形が可能である。

【００３２】例えば、本発明はその対象をエンジン制御
に限定されない。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
エンジン制御装置の制御全体が複数のプログラムモジュ
ールに分解され、制御全体の構造はプログラムモジュー
ル間のデータの依存関係として表わされている。そして
、２つ以上に共通に使われる変数はグローバル変数とし
て定義され、１つのプログラムモジュールだけで使われ
る変数はローカル変数として定義されているので、制御
プログラムの開発過程でよくあるチューニングで制御特
性を変更するときは、個々のプログラムモジュールをチ
ューニングするだけですむ。即ち、プログラムモジュー
ル間の依存関係はプログラマの知らないところで変更さ
れることはない。従って、制御プログラムの全体構造を
見通しのよいものにし、プログラムの一部の修正があっ
てもそれが不測の制御機能上の変更をもたらすことのな
いような制御プログラムの開発方法が提供できた。

【００３４】また、本発明の好ましい態様によれば、プ
ログラムモジュール間でデータの依存関係があるときは
、上位のプログラムモジュールと下位のプログラムモジ
ュールの識別子には、共通項があるので、階層関係をた
ぐるのが容易である。

【００３５】また、本発明の好ましい態様によれば、個
々のプログラムモジュールは、複数のシンボル化された
マクロ命令モジュールからなるので、その修正は容易で
且つ確実である。

【００３６】また、本発明の好ましい態様によれば、個
々のマクロ命令モジュールは、１つの機能単位にシンボ
ル化されているので、その機能を把握するのは容易であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をエンジン制御に適用した場合における
プログラムモジュールの構造を示す図。

【図２】図１の一部を取出して詳細に説明した図。

【図３】，

【図４】，

【図５】，

【図６】実施例で使われるマクロモジュールの一例を示
す図。

【図７】実施例の制御装置内におけるプログラムとデー
タの関係を示す図。

【図８】実施例において、スケジューラがプログラムモ
ジュールをスケジューリングするタイミングを説明する
図。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１つの命令解釈実行ユニツトが複数のプロ
   グラムモジュールを解釈実行し、それらのプログラムモ
   ジュールの全体が機器の全体的な制御を行なう制御装置
   の前記プログラムモジュールを開発する開発方法であっ
   て、前記複数のプログラムモジュールに、それらのモジ
   ュールを識別するモジュール識別子を付し、前記複数の
   プログラムモジュール間の関係を、前記モジュール識別
   子と、それらのモジュールに入力される変数名と出力さ
   れる変数名とにより記述し、２つ以上のプログラムモジ
   ュールで共通に使われる変数はグローバル変数として定
   義し、１つのプログラムモジュールだけで使われる変数
   はローカル変数として定義し、制御装置の制御特性を変
   更するときは、個々のプログラムモジュールをチューニ
   ングすることを特徴とする制御プログラムの開発方法。
2. 【請求項２】個々のプログラムモジュールは夫々に割り
   当てられた１つのタイムスロツトの時間幅内でその動作
   を終了するようにプログラム化され、前記命令解釈実行
   ユニツトは、個々のプログラムモジュールがそれに割り
   当てられた実行順序に従って、前記個々のプログラムモ
   ジュールを解釈実行するスケジューラプログラムを有す
   ることを特徴とする請求項第１項に記載の制御プログラ
   ムの開発方法。
3. 【請求項３】１つのプログラムモジュールが１つの変数
   に係るデータを出力し、その変数のデータを他のプログ
   ラムモジュールが同一の変数名で入力することにより、
   これらのプログラムモジュール間に上下の階層関係が発
   生するときは、下位のプログラムモジュールのモジュー
   ル識別子は、上位のプログラムモジュールのモジュール
   識別子の一部を含むことを特徴とする請求項第１項に記
   載の制御プログラムの開発方法。
4. 【請求項４】前記制御装置はエンジン制御コントローラ
   であることを特徴とする請求項第１項に記載の制御プロ
   グラムの開発方法。
5. 【請求項５】個々のプログラムモジュールは、複数のシ
   ンボル化されたマクロ命令モジュールからなることを特
   徴とする請求項第１項に記載の制御プログラムの開発方
   法。
6. 【請求項６】個々のマクロ命令モジュールは、１つの機
   能単位にシンボル化されていることを特徴とする請求項
   第１項に記載の制御プログラムの開発方法。
7. 【請求項７】前記機能単位は、時間遅延機能、スイツチ
   機能、タイマ機能、フィルタ機能、四則演算機能、論理
   関数機能のいずれかであることを特徴とする請求項第６
   項に記載の制御プログラムの開発方法。