JPH05118247A - マイクロプロセツサの信号入出力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マイクロプロセッサに設けられた一つの入出
力ポートを用いて信号の入出力を行えるようにする。 【構成】 マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）５０の入出力
ポートＰ１〜Ｐ６に、抵抗器Ｒ１〜Ｒ６を介してスイッ
チ信号入力回路５６を接続すると共に、ラッチ回路６０
を介して駆動回路５９を接続する。そしてＣＰＵ５０
を、通常は入出力ポートＰ１〜Ｐ６を出力状態に切り替
えて駆動回路５９への信号を出力し、スイッチ信号入力
時には、出力ポートＯＵＴからラッチ回路６０にラッチ
信号を出力して出力信号を保持させた後、入出力ポート
Ｐ１〜Ｐ６を入力に切り替え、スイッチ信号入力回路５
６からのスイッチ信号を読み込むように動作させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プログラムにより信号
の入出力を切り替え可能な入出力ポートを有するマイク
ロプロセッサに対して信号の入出力を行なうマイクロプ
ロセッサの信号入出力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、端子を有効に利用するため、
端子を入力ポートとして使用するか或は出力ポートとし
て使用するかをプログラムにより切り替えることができ
るようにされたマイクロプロセッサが知られている。そ
して、この種のマイクロプロセッサを使用する場合、信
号の入出力を切り替え可能な端子，即ち入出力ポート
を、入力又は出力のいずれに利用するかを決定して他の
装置との接続を行ない、プログラムにより入出力ポート
を入力ポート又は出力ポートのいずれか一方に切り替え
て使用していた。

【０００３】一方、例えば特開昭６３−２５３７４号公
報に開示されているように、マイクロプロセッサを中心
に構成された電子制御回路と、点火コイル側に設けられ
た点火コイル駆動回路及びそのモニタ回路とを、１本の
信号線で接続するために、点火コイル側にモニタ回路か
らのモニタ信号から点火コイルの故障を検出し、故障検
出時には電子制御回路から点火コイル駆動回路に入力さ
れる点火信号を変調する故障検出回路を設けた内燃機関
用点火装置が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記特開昭６３
−２５３７４号公報に記載の装置では、それまで電子制
御回路と点火コイル駆動回路及びモニタ回路とを個々に
接続しなければならなかったものを１本の信号線で接続
できるようになるものの、上記のようにマイクロプロセ
ッサは、たとえ信号の入出力を切り替え可能な入出力ポ
ートを有するマイクロプロセッサであっても、各端子は
入力ポート又は出力ポートのいずれかに設定されるた
め、その信号線をマイクロプロセッサの端子に直接接続
することはできず、電子制御回路内に、マイクロプロセ
ッサの出力ポートから出力される点火信号を信号線に出
力する出力回路と、マイクロプロセッサの入力ポートに
故障検出信号を入力する入力回路とを夫々設け、その信
号線をこれら各回路に接続しなければならなかった。

【０００５】即ち、従来では、信号の入出力を切り替え
可能な入出力ポートを有するマイクロプロセッサであっ
ても、その入出力ポートは、信号入力又は信号出力のい
ずれか一方に設定して使用されるため、入力信号及び出
力信号が流れる一つの信号線を一つの端子に接続するこ
とができず、マイクロプロセッサには、入出力信号の数
に対応して端子を設けなければならなかった。

【０００６】本発明はこうした問題に鑑みなされたもの
で、プログラムにより信号の入出力を切り替え可能な入
出力ポートを有するマイクロプロセッサにおいて、入出
力ポートの入力及び出力を切り替えながら信号の入出力
を行うことができるようにすることを目的としてなされ
た。

【０００７】

【課題を解決するための手段】即ち、上記目的を達成す
るためになされた本発明は、プログラムにより信号の入
出力を切り替え可能な入出力ポートを有し、信号入力時
には上記入出力ポートを入力に、信号出力時には上記入
出力ポートを出力に切り替えて、信号の入出力を行なう
マイクロプロセッサと、上記入出力ポートと上記マイク
ロプロセッサへの入力信号を処理する入力処理回路とを
接続する抵抗器と、上記入出力ポートに接続され、上記
入出力ポートが出力状態にあるときには入出力ポートか
らの信号を外部に出力し、上記入出力ポートが入力状態
にあるときには信号の出力状態を保持する信号出力回路
と、を備えたことを特徴とするマイクロプロセッサの信
号入出力装置を要旨としている。

【０００８】

【作用及び発明の効果】以上のように構成された本発明
のマイクロプロセッサの信号入出力装置においては、マ
イクロプロセッサの入出力ポートに、抵抗器を介して入
力処理回路が接続されると共に、信号出力回路が接続さ
れており、マイクロプロセッサは、入出力ポートを入力
に切り替えて入力処理回路からの入力信号を読み込み、
入出力ポートを出力に切り替えて信号出力を行なう。ま
た信号出力回路は、入出力ポートが出力状態にあるとき
には入出力ポートからの信号を外部に出力し、入出力ポ
ートが入力状態にあるときには信号の出力状態を保持す
る。

【０００９】このためマイクロプロセッサが入出力ポー
トを出力に切り替えて信号を出力している場合には、信
号出力回路から、抵抗器により入力処理回路からの入力
信号に影響されることなく、マイクロプロセッサからの
出力信号が出力されることとなり、逆にマイクロプロセ
ッサが入出力ポートを入力に切り替えて信号を入力して
いる場合には、信号出力回路からは、入出力ポート切り
替え前の出力信号が出力されることとなる。

【００１０】従って本発明のマイクロプロセッサの信号
入出力装置によれば、マイクロプロセッサの入出力ポー
トの入出力をプログラムにより変更しながら使用するこ
とができ、従来のように入出力ポートをマイクロプロセ
ッサへの入出力信号の数に対応して設ける必要がないた
め、マイクロプロセッサの入出力ポートの数を減らし
て、入出力ポートの使用効率を向上することが可能とな
る。

【００１１】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面と共に説明す
る。まず図２は本発明が適用された電子制御装置（ＥＣ
Ｕ）１と外部機器との接続状態を表す概略構成図であ
る。

【００１２】ＥＣＵ１は、車両用のディーゼルエンジン
３に燃料を噴射供給する燃料噴射ポンプ５に設けられた
タイミングコントロール弁７，電磁スピル弁９，及び電
磁燃料カット弁１１を夫々駆動することにより、周知の
燃料噴射時期制御，燃料噴射量制御，及び燃料カット制
御を実行すると共に、ディーゼルエンジン３に設けられ
たグロープラグ１３を所定時間通電するグローリレー１
５，及びベンチュリダイヤフラム１７とバキュームポン
プ１９とを連通・遮断する吸気制御バルブ２１，２３を
夫々駆動することにより、周知のグロー制御及び吸気制
御を実行するものであり、ＥＣＵ１は、これら各制御を
ディーゼルエンジン３の運転状態に応じて実行するため
に、ディーゼルエンジン３の運転状態を検出する各種セ
ンサ、即ち，燃料噴射ポンプ５に設けられたクランク角
センサ２５，回転数センサ２６，ディーゼルエンジン３
に設けられた吸気温センサ２７，アクセルポジションセ
ンサ２８，吸気圧センサ２９，及び冷却水温センサ３０
からの検出信号を入力する。

【００１３】また燃料噴射ポンプ５には、燃料噴射制御
を燃料噴射ポンプ固有の特性に適合させるための調整抵
抗器３３，３５が設けられており、ＥＣＵ１は、これら
調整抵抗器３３，３５の抵抗値を読み取り、燃料噴射ポ
ンプ５に対する制御量を補正する。

【００１４】またＥＣＵ１には、キーボックス３７内の
イグニッションスイッチＩＧ，スタータスイッチＳＴ，
図示しない自動変速機に設けられたニュートラルスイッ
チＮＳとスタータスイッチＳＴとが共にＯＮ状態にある
ときバッテリＢからの電源電圧を受けて作動するスター
タモータＭＳ，空調装置のコンプレッサＡＣ，ＥＣＵ１
の作動試験用のテスト端子ＴＴが接続され、これら各部
の状態を検知できるようにされている。

【００１５】また更にＥＣＵ１には、車室内の運転席前
方に設けられた表示パネル３９にも接続されており、表
示パネル３９のスピードメータ３９ａに連結された車速
センサからの検出信号を入力すると共に、上記各種セン
サによる検出結果に従い、表示パネル３９に設けられた
エンジン回転数表示用のタコメータ３９ｂ，エンジンの
異常を表示するチェックエンジンランプ３９ｃ，ディー
ゼルエンジン３に設けられたターボチャージャＴＢの動
作状態を表示するターボインジケータランプ３９ｄ，グ
ロープラグ１３の通電状態を表示するグローインジケー
タランプ３９ｅを駆動するようにされている。

【００１６】次に図１はＥＣＵ１の回路構成を表すブロ
ック図である。図に示す如くＥＣＵ１は、上記各種制御
のための論理演算を行なうマイクロプロセッサ（ＣＰ
Ｕ）５０を中心に構成されており、上記各種センサやス
イッチからの信号を処理してＣＰＵ５０に入力するため
に、波形整形回路５２，Ａ／Ｄ変換回路５４及びスイッ
チ信号入力回路５６が備えられると共に、ＣＰＵ５０か
らの出力信号に従いディーゼルエンジン３，燃料噴射ポ
ンプ５，及び表示パネル３９の各部を駆動するための駆
動回路５８，５９が備えられている。

【００１７】ここで波形整形回路５２は、スピードメー
タ３９ａに連結された車速センサ，燃料噴射ポンプ５に
設けられた回転数センサ２６及びクランク角センサ２５
から出力されるパルス状の検出信号（即ち，車速信号Ｓ
Ｖ，回転数信号ＮＥ及びクランク角信号ＣＡ）を波形整
形してＣＰＵ５０に入力するためのもので、ＣＰＵ５０
の入力ポートに直接接続されている。

【００１８】またＡ／Ｄ変換回路５４は、ディーゼルエ
ンジン３に設けられた冷却水温センサ３０，吸気圧セン
サ２９，アクセルポジションセンサ２８，吸気温センサ
２７から夫々されるアナログの検出信号（即ち，冷却水
温信号ＴＷ，吸気圧信号ＰＭ，アクセル開度信号θＡ，
吸気温信号ＴＡ）、及び燃料噴射ポンプ５に設けられた
調整抵抗器３３，３５の抵抗値ｒａ，ｒｂを、デジタル
信号に変換してＣＰＵ５０に入力するためのもので、波
形整形回路５２と同様、ＣＰＵ５０の入力ポートに直接
接続されている。

【００１９】一方スイッチ信号入力回路５６は、アクセ
ルポジションセンサ２８に設けられた周知のアイドルス
イッチＩＤのＯＮ・ＯＦＦ状態，イグニッションスイッ
チＩＧのＯＮ・ＯＦＦ状態，ニュートラルスイッチＮＳ
のＯＮ・ＯＦＦ状態，スタータモータＭＳのＯＮ・ＯＦ
Ｆ状態，空調装置のコンプレッサＡＣのＯＮ・ＯＦＦ状
態，及びテスト端子ＴＴのＯＮ・ＯＦＦ状態，を夫々表
す１ビットのスイッチ信号ＳID，ＳIG，ＳNS，ＳMS，Ｓ
AC及びＳTTをＣＰＵ５０に入力するための所謂バッファ
回路であり、これら各ＯＮ・ＯＦＦ信号（スイッチ信
号）を、入出力を切り替え可能なＣＰＵ５０の入出力ポ
ートＰ１〜Ｐ６に入力するために、抵抗器Ｒ１〜Ｒ６を
介して接続されている。

【００２０】次に駆動回路５８は、ＣＰＵ５０からの出
力信号に従い、燃料噴射ポンプ５に設けられた電磁スピ
ル弁９，電磁燃料カット弁１１，及びタイミングコント
ロール弁７と、表示パネル３９に設けられたタコメータ
３９ｂとを各々駆動するためのもので、ＣＰＵ５０の出
力ポートに直接接続されている。

【００２１】一方駆動回路５９は、ＣＰＵ５０からの出
力信号に従い、ディーゼルエンジン３に設けられたグロ
ーリレー１５，吸気制御バルブ２１，及び吸気制御バル
ブ２３と、表示パネル３９に設けられたグローインジケ
ータランプ３９ｅ，ターボインジケータランプ３９ｄ，
及びチェックエンジンランプ３９ｃとを各々駆動するた
めのもので、ＣＰＵ５０の入出力ポートＰ１〜Ｐ６にラ
ッチ回路６０を介して接続されている。

【００２２】即ち、ＣＰＵ５０の入出力ポートＰ１〜Ｐ
６には、抵抗器Ｒ１〜Ｒ６及びラッチ回路６０を介し
て、スイッチ信号入力回路５６及び駆動回路５９が共に
接続されており、ＣＰＵ５０が入出力ポートＰ１〜Ｐ６
の入出力状態を切り替えることにより、スイッチ信号の
入力及び駆動回路５９への信号出力を行えるようにされ
ている。

【００２３】尚スイッチ信号入力回路５６とＣＰＵ５０
の入出力ポートＰ１〜Ｐ６とを接続する抵抗器Ｒ１〜Ｒ
６は、ＣＰＵ５０が入出力ポートＰ１〜Ｐ６から信号を
出力しているときに、スイッチ信号入力回路５６からの
スイッチ信号が入出力ポートＰ１〜Ｐ６からの出力信号
に影響を与えるのを防止するためのものであり、抵抗値
の大きな抵抗器が使用されている。

【００２４】つまりＣＰＵ５０が入出力ポートＰ１〜Ｐ
６からHighレベルの信号を出力しているときに、スイッ
チ信号入力回路５６のスイッチ信号レベルがLow レベル
であれば、抵抗器Ｒ１〜Ｒ６を介してスイッチ信号入力
回路５６側に電流が流れるようになり、逆にＣＰＵ５０
が入出力ポートＰ１〜Ｐ６からLow レベルの信号を出力
しているときに、スイッチ信号入力回路５６のスイッチ
信号レベルがHighレベルであれば、抵抗器Ｒ１〜Ｒ６を
介して入出力ポートＰ１〜Ｐ６側に電流が流れるように
なる。このためこうした電流が流れても駆動回路５９に
入出力ポートＰ１〜Ｐ６からの出力信号を入力できるよ
うに、抵抗器Ｒ１〜Ｒ６には抵抗値の大きな抵抗器が使
用されている。例えばＣＰＵ５０の入出力ポートＰ１〜
Ｐ６がHighレベルの時の流出電流が０．５ｍＡで、制御
回路の電源電圧が＋５Ｖであれば、抵抗器Ｒ１〜Ｒ６の
抵抗値は１０ｋΩ（＝５Ｖ／０．５ｍＡ）以上必要であ
るため、こうした要求を満足できるように、抵抗器Ｒ１
〜Ｒ６には抵抗値の大きな抵抗器が使用されている。

【００２５】またＣＰＵ５０が入出力ポートＰ１〜Ｐ６
を入力に切り替えて、スイッチ信号入力回路５６からの
スイッチ信号を入力する場合、その入力信号が抵抗器Ｒ
１〜Ｒ６とラッチ回路６０の入力抵抗とで分圧されて、
ＣＰＵ５０の入出力ポートＰ１〜Ｐ６に入力されるた
め、ＣＰＵ５０側でその分圧された電位によってスイッ
チ信号を識別できるように、ラッチ回路６０の入力イン
ピーダンスは抵抗器Ｒ１〜Ｒ６の抵抗値に対して充分大
きくなるように設定されている。

【００２６】一方ラッチ回路６０は、ＣＰＵ５０の出力
ポートＯＵＴから出力されるラッチ信号により入出力ポ
ートＰ１〜Ｐ６側の信号レベルをラッチして、駆動回路
５９に出力するものであり、前述の信号出力回路に相当
する。このように構成されたＥＣＵ１においては、ＣＰ
Ｕ５０の動作によって、上述の各種センサやスイッチか
らの信号に従い、燃料噴射量や燃料噴射時期等のエンジ
ン制御を実行すると共に、表示パネル３９の表示制御を
実行するのであるが、こうした制御は従来より周知であ
るので、ここでは説明を省略し、次にＣＰＵ５０で実行
される本発明にかかわる主要な処理である入出力切替処
理について図３に示すフローチャートに沿って説明す
る。尚この入出力切替処理は、入出力ポートＰ１〜Ｐ６
を、定常の出力状態から一時的に入力状態に切り替え
て、上記各種スイッチ信号を読み込むための処理であ
り、所定時間（例えば１０ｍsec.）毎に実行される。

【００２７】図に示す如くこの処理が開始されると、ま
ずステップ１００にて、出力ポートＯＵＴからラッチ信
号を出力することにより、ラッチ回路６０の出力を保持
させる。また続くステップ１１０では、現在の入出力ポ
ートＰ１〜Ｐ６からの駆動信号の出力状態を記憶し、ス
テップ１２０にて、入出力ポートＰ１〜Ｐ６を入力に切
り替える。

【００２８】そして続くステップ１３０では、スイッチ
信号入力回路５６を介して入力されているスイッチ信号
を順次読み込み、そのＯＮ・ＯＦＦ判定を行なう入力信
号処理を実行する。尚この入力信号処理は、今回読み込
んだスイッチ信号と前回読み込んだスイッチ信号とを比
較し、スイッチ信号が連続してＯＮ状態ならＯＮ，連続
してＯＦＦ状態ならＯＦＦ，それ以外は前回のＯＮ・Ｏ
ＦＦ状態を保持するといった手順で実行される。そして
全スイッチ信号のＯＮ・ＯＦＦ判定が終了すると、ステ
ップ１４０に移行して、入出力ポートＰ１〜Ｐ６を出力
に切り替える。

【００２９】次にステップ１５０では、各入出力ポート
Ｐ１〜Ｐ６をステップ１１０にて記憶した信号出力状態
にセットし、ステップ１６０にて、出力ポートＯＵＴか
らのラッチ信号の出力を停止し、当該処理を一旦終了す
る。以上説明したように本実施例では、図４に示す如
く、スイッチ信号の入力時以外は、ＣＰＵ５０の入出力
ポートＰ１〜Ｐ６を出力に、またラッチ信号はラッチ解
除側に設定している。このためＣＰＵ５０は出力信号を
任意のタイミングでHigh又はLow レベルに切り替えて、
駆動回路５９に出力することができ、駆動回路５９から
駆動信号を応答遅れなく出力させることができる。また
この信号出力時に、スイッチ信号入力回路５６からのス
イッチ信号がＣＰＵ５０の出力レベルと異なっていたと
しても、抵抗器Ｒ１〜Ｒ６により駆動回路５９にはＣＰ
Ｕ５０の出力信号を正確に伝達することができる。

【００３０】また上記入出力切替処理により、ＣＰＵ５
０の入出力ポートＰ１〜Ｐ６は、１０ｍsec.毎に入力に
切り替えられるが、入出力ポートＰ１〜Ｐ６を入力に切
り替える際には、予め出力ポートＯＵＴからラッチ信号
を出力してラッチ回路６０に出力信号をラッチさせ、ま
たスイッチ信号の入力後は、入出力ポートＰ１〜Ｐ６を
出力に切り替え、各入出力ポートＰ１〜Ｐ６を今までの
信号出力状態にセットした後、ラッチ回路６０のラッチ
を解除するため、信号入力に伴い駆動回路５９から出力
される駆動信号が変化することもない。

【００３１】そしてこのように本実施例によれば、各種
スイッチ信号の入力及び駆動回路５９への信号出力を、
入出力ポートＰ１〜Ｐ６を用いて行なうことができるた
め、従来のように入出力ポートをＣＰＵ５０への入出力
信号の数に対応して設ける必要がなく、ＣＰＵ５０の入
出力ポートの数を減らして、入出力ポートの使用効率を
向上することが可能となる。

【００３２】ここで上記実施例では、ＣＰＵ５０の入出
力ポートＰ１〜Ｐ６を、通常は出力に切り替えておき、
スイッチ信号の入力時にのみ入力に切り替えるようにし
たが、逆に通常は入力としてスイッチ信号を常時入力す
るようにすると共に、出力ポートＯＵＴからラッチ信号
を出力してラッチ回路６０をラッチさせ、出力信号の変
更時又は一定周期で、入出力ポートを出力に切り替え、
信号出力及びラッチ回路６０のラッチ解除を行なうよう
にしてもよい。

【００３３】また上記実施例では、スイッチ信号入力時
に駆動回路５９への出力信号を保持するためにＣＰＵ５
０から出力されるラッチ信号により出力信号をラッチす
るラッチ回路６０を設けたが、例えば駆動回路５９内、
又はラッチ回路６０の代わりに、ＣＰＵ５０からの出力
信号が、HighレベルからLowレベル，或はLow レベルか
らHighレベルに変化した際、その変化した状態が所定時
間継続しなければ駆動回路５９への入力信号を変化させ
ない保持回路を設けてもよい。

【００３４】つまり例えば入出力ポートＰ１〜Ｐ６を入
力に切り替え、上記ステップ１３０の入力信号処理を実
行した後、入出力ポートＰ１〜Ｐ６を出力に切り替える
までの時間が１００μsec.である場合、駆動回路５９
内、又はラッチ回路６０の代わりに、５００μsec.程度
の保持時間を有する保持回路を設ければ、上記実施例の
ラッチ回路６０を設ける必要がなく、図３に示したラッ
チ信号の出力及びラッチ信号の出力停止を行なうステッ
プ１００及びステップ１６０を不要とすることができ
る。またこの場合、ラッチ信号の出力が不要となるの
で、ＣＰＵ５０の出力ポートＯＵＴが不要となり、ＣＰ
Ｕ５０の出力ポート数を減らすこともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例のディーゼルエンジン制御用の電子制
御装置（ＥＣＵ）の回路構成を表すブロック図である。

【図２】 電子制御装置（ＥＣＵ）と外部機器との接続
状態を表す概略構成図である。

【図３】 マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）にて実行され
る入出力切替処理を表すフローチャートである。

【図４】 入出力ポートの入出力切り替え動作を説明す
るタイムチャートである。

【符号の説明】

１…電子制御装置（ＥＣＵ） ３…ディーゼルエンジ
ン ５…燃料噴射ポンプ ３９…表示パネル ５０…マイクロプロセッサ（ＣＰＵ） ５２…波形整
形回路 ５４…Ａ／Ｄ変換回路 ５６…スイッチ信号入力回路 ５８，５９…駆動回路 ６０…ラッチ回路 ＯＵＴ
…出力ポート Ｐ１〜Ｐ６…入出力ポート Ｒ１〜Ｒ６…抵抗器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プログラムにより信号の入出力を切り替
   え可能な入出力ポートを有し、信号入力時には上記入出
   力ポートを入力に、信号出力時には上記入出力ポートを
   出力に切り替えて、信号の入出力を行なうマイクロプロ
   セッサと、 上記入出力ポートと上記マイクロプロセッサへの入力信
   号を処理する入力処理回路とを接続する抵抗器と、 上記入出力ポートに接続され、上記入出力ポートが出力
   状態にあるときには入出力ポートからの信号を外部に出
   力し、上記入出力ポートが入力状態にあるときには信号
   の出力状態を保持する信号出力回路と、 を備えたことを特徴とするマイクロプロセッサの信号入
   出力装置。