JPH0719104A - 入出力処理用icおよび入出力処理方法 - Google Patents
入出力処理用icおよび入出力処理方法Info
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- JPH0719104A JPH0719104A JP18898093A JP18898093A JPH0719104A JP H0719104 A JPH0719104 A JP H0719104A JP 18898093 A JP18898093 A JP 18898093A JP 18898093 A JP18898093 A JP 18898093A JP H0719104 A JPH0719104 A JP H0719104A
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Abstract
理用ICを構成する。 【構成】図1は車両用ECUのブロック構成図で、マイ
コン100 と入出力処理用IC200 、各入出力が接続され
ている。パラレル信号は高速入出力バッファに接続さ
れ、シリアル信号は通信制御回路207 からシリアル通信
回路206 を通じてSIO104 に接続される。的確なエン
ジン制御のため、高速に必要なデータはパラレル通信で
取り扱う。シリアル通信は、それぞれシフトレジスタ
で、その先頭ビットが相手シフトレジスタの最終ビット
に接続され、ループを形成し、CPU側からの指示デー
タと入出力処理用IC側のデータとが、同時に交換さ
れ、効率良く処理される。それで入出力処理の通信が整
理され、より適切な制御が実現でき、コンパクトな装置
を実現できる。
Description
等に用いられる、高速データ処理を必要とする電子制御
装置に関し、特にマイクロコンピュータによって制御さ
れる場合の入出力処理IC部分に関する。
動車の排気ガスの清浄化や走行燃費の改善などが世界的
に要求されており、エンジンの制御も、より細かく行わ
れるよう要求されている。その中でもエンジンの制御に
関するECU(電子制御装置)はその制御の中心をなす
ため、より性能の良いECUが求められている。ECU
はマイクロコンピュータ化され、各種のセンサーが接続
されてエンジン回りの状態が把握されると共に、各種の
アクチュエータがコンピュータによって制御され、かな
り複雑な制御が可能になってきたが、従来は、専用の入
出力ICを個別に作り、もしくは汎用ICを利用して、
基板上の配線でCPU等と接続してシステム化されてお
り、まとまった基板面積が必要であった。そのため、こ
のECUは小型化するためにハイブリッドIC化やモノ
リシックIC化が進められてきた。それと同時に制御機
能の向上も進み、CPUの機能も向上してきている。
処理のためのICは、入力用、出力用や、入力用でもア
ナログ信号用、デジタル信号用とそれぞれ個別のICで
あるために、CPU側はそれぞれのIC毎のプログラム
を必要とし、データの整理もそれに合わせてプログラム
でこなさなければならず、例えばデータを送信するプロ
グラムを実行したら、次にデータを受信するプログラム
を実行して、というようにCPUの負担も増大し、エン
ジン制御等の速度に対応することが難しくなってきてい
る。また、別々の独立したICのためにそれらを接続す
る配線を基板上に必要とし、小型化には限度があるとい
う問題があった。
め第一発明の構成は、車載の電気アクチュエータの電子
制御に用いられるマイクロコンピュータに接続され、プ
ログラムによって、各種の電気的信号を入力し、演算結
果の状態データや指示値を出力する入出力処理用ICに
おいて、高速処理用パラレル入出力手段と、前記電気的
信号を入力する入力手段と、前記状態データや指示値を
出力する出力手段と、前記入力手段および前記出力手段
で扱う入出力データをパラレル・シリアル変換する変換
手段と、前記入出力データを前記マイクロコンピュータ
と送受信するシリアル通信手段を備えることを特徴とす
るものである。
手段がマイクロコンピュータとこの入出力処理用ICと
の間でハンドシェイク的に実行されるものであり、更に
詳しくは、送受信双方のシリアル通信用データバッファ
が、双方の上位ビットをお互いに他の下位ビットにシフ
トして送信しあう、ループ形状に接続されたシフトレジ
スタであって、マイクロコンピュータ側からの指令デー
タや出力データがビットシフトで受信されると同時に、
前記入出力処理用IC側の入力データがマイクロコンピ
ュータ側にビットシフトで送出され、該シフトレジスタ
長だけビットシフトされる通信手段であることを特徴と
する。
ュエータの電子制御に用いられるマイクロコンピュータ
とこのマイクロコンピュータと接続される入出力処理用
ICとを含み、プログラムによって、各種の電気的信号
を取り入れ、演算結果の指令データや指示値を出力する
入出力処理方法において、制御に必要な高速用パラレル
入出力処理をイベント発生通知でマイクロコンピュータ
側に割込み要求して処理し、制御で高速には必要としな
い入出力に対して、該マイクロコンピュータと周期的に
シリアル通信で、データ処理の指示もしくは出力データ
を受信すると共に、入力された前記電気的信号を送信す
ることを特徴とする。
ル通信がマイクロコンピュータと入出力処理用ICとの
間でハンドシェイク的に実行されるものであり、更に詳
しくは、前記シリアル通信は、送受信双方のシリアル通
信用データバッファが、双方の上位ビットをお互いに他
の下位ビットにシフトして送信しあう、ループ形状に接
続されたシフトレジスタであって、マイクロコンピュー
タ側からの指令データや出力データをビットシフトで受
信すると同時に、前記入出力処理用IC側の入力データ
をマイクロコンピュータ側にビットシフトで送出し、該
シフトレジスタ長だけビットシフトすることである。ま
たさらにその関連発明の構成は、前記シリアル通信のデ
ータをマイクロコンピュータのSIO、DMAを通じて
直接RAMに転送させることを特徴とする。
チュエータの電気制御に用いられるマイクロコンピュー
タと接続されると共に、車載センサとも接続され、前記
車載センサからの信号を入力処理する入力処理用ICに
おいて、前記車載センサからの電気的信号を入力する入
力手段と、前記入力手段により得た信号の一部を、前記
マイクロコンピュータに対して高速で供給するために設
けられた高速処理用のパラレル手段と、前記入力手段に
より得た信号の残りをシリアル信号に変換する変換手段
と、前記変換手段にて得たシリアル信号を前記マイクロ
コンピュータに供給するために設けられたシリアル通信
手段とを備えることを特徴とする。
ロコンピュータがエンジン制御用であって、前記パラレ
ル通信手段で前記マイクロコンピュータに供給する前記
一部の信号は、エンジンの回転に同期して発生する信号
であることを特徴とする。
要なパラレル入力信号の中から、例えば非同期的に発生
する信号をトリガー信号としてCPUへの割込み要求を
発生させ、CPUがプログラムでこれをイベント発生と
して、パラレル入力データを優先的に入力処理してエン
ジン制御のための演算を行い、必要に応じて演算結果が
パラレルデータとして入出力処理ICに出力される。ま
たセンサー等から入出力処理ICに入力された、高速ア
クセスを必要としないデータは、シリアルデータとし
て、パラレル処理が行われる以外のあき時間に所定周期
ごとのタイミングでシリアル送信され、例えばCPU側
のSIOを通じて、DMAを介してRAMに記録され
る。CPUはこれらのデータを基に車両の制御のための
演算を行い、またシリアル通信を通じてアクチュエータ
等に指示を送る。シリアル通信はSIOから指令データ
や出力データをもらうと同時に入出力処理ICの入力デ
ータを送り出す。CPU側から受け取ったデータは指令
に基づき各処理がなされ、出力データであれば出力バッ
ファへパラレル変換されて出力される。入力部にA/D
変換器があれば、入力データにはチャンネルデータも付
加される。A/D変換への入力指示の指令データの場合
もチャンネル指定がなされる。
に比べて、周辺ICが一つで済むため、CPU側の接続
端子の数、パッケージ端子数の節約ができ、また周辺I
Cの選択が1回のタイミングで済み、各データの取得も
同一プログラムで可能なため、プログラム上の無駄がな
い。また、高速にアクセスの必要なデータ類はパラレル
で取り込み、高速性を必要としないデータはシリアルで
取り込むため、無駄の少ない最適なデータ処理ができ
る。
明する。図1は車両用エンジンの制御に用いられるEC
U(電子制御装置)のブロック構成図で、マイクロコン
ピュータの中心部をなす1チップマイコン100と、本
発明の一実施例の入出力処理用IC200、さらにセン
サ、スイッチ類から電気アクチュエータへの入出力とし
てのデジタル高速入力300、デジタル高速出力40
0、アナログ入力500、デジタル入力600、デジタ
ル出力700が入出力処理用IC200に接続されてい
る。1チップマイコン100はCPU101、ROM1
07、RAM106の他に、パラレルデータを受けるT
IO(タイマ入出力)102およびPIO(パラレル入
出力)103、シリアルデータのやりとりを行うSIO
(シリアル入出力)104、シリアルデータをRAM1
06に転送するDMA105からなっている。入出力処
理用ICのパラレル信号は高速入力バッファ201およ
び高速出力バッファ202からTIO102、PIO1
03に接続され、シリアル信号は通信制御回路207か
らシリアル通信回路206を通じてSIO104に接続
される。シリアル通信回路206とSIO104にはそ
れぞれシフトレジスタがあり、その先頭ビットが相手シ
フトレジスタの最終ビットに、お互いに接続されループ
を形成している。通信制御回路207はそれぞれA/D
変換回路203、入力バッファ204、出力バッファ2
05に接続される。
は、エンジン回転数、点火モニタ、ノック信号などがあ
り、デジタル高速出力400への信号としては、インジ
ェクタ駆動信号、イグナイタ信号などがあげられる。高
速変換を必要とする信号は主としてエンジンの回転状態
に関係する信号である。A/D変換回路203に接続さ
れるアナログ入力500へは水温や油温、空気流量など
のアナログセンサー信号が入力される。デジタル入力6
00からの信号としては、ニュートラルスイッチやエア
コンスイッチなどの信号、デジタル出力700への信号
としてはウオーニングランプやO2 センサーのヒータな
どがあげられる。
がエンジンであり、その操作が主として人間によって行
われるため、エンジンの操作に比較して制御上、影響の
ない範囲で低速、高速ということであり、一般にmsecの
オーダーは低速、μsec のオーダーは高速と言うことが
できる。これに比べてマイクロコンピュータの処理速度
は、十分に高速と言えるが、処理プログラムの量によ
り、目的の入出力が実際に実行される時間的オーダーは
msecの領域になることも多い。特に処理対象が増大して
くると、CPUは全てを同時に処理できず、順番に処理
することになるため、さらに割込みで優先的処理が設定
されていると、なおさら処理が遅れてしまうことも発生
する。そのため入出力処理をくふうすることも求められ
ていたわけである。
ル通信回路206にシフトレジスタaが設けられ、マイ
コン側のSIOに用意されたシフトレジスタbとの間で
リングカウンタのようなループ状に接続される(シリア
ルライン10および20)。そのためデータ転送時は1
クロックで、マイコン側のシフトレジスタbの先頭ビッ
トがシリアル通信回路206のシフトレジスタaの最終
ビットに転送され、それと同時にシリアル通信回路20
6のシフトレジスタaの先頭ビットのデータがマイコン
側SIOのシフトレジスタbの最終ビットに移る。この
シフトがシフトレジスタのビット長だけ繰り返されて
(図2の場合は8ビット分)、シリアル通信1回が完了
する。従ってCPU側からの指示データと入出力処理用
IC側のデータとが、同時に交換されるため、通常のプ
ログラムによる個々の通信よりも効率よくデータ転送で
きる。SIO104から送られてきた入力指示データは
通信制御回路207を通じて各ポートへ送られ、データ
をラッチし、シリアル化して、再び通信制御回路207
を通じて入力されたデータをシリアル通信回路206の
シフトレジスタへ転送する。
データを刻々伝えてくるために、そのデータを同時に取
り込まないと的確なエンジン制御ができなくなる。その
ためこれらのエンジン系統の信号は入力端子の数だけの
パラレルデータとしてCPUに伝達できるようにパラレ
ル通信でデータが送られる。送られるタイミングとして
は、必要とされる各入力の中からトリガーとしてPIO
またはTIOに割込みをかけることで処理される。
端子まで来ているので、CPUからの指示によってチャ
ンネルを選択してアナログデータをラッチし、次のシリ
アル通信でデータをシリアル化してマイコン側に送る。
デジタル入力600はやはりCPU側からの指示により
その時点での各ビットの状態をパラレル状態でラッチし
て、シリアル化して送り返す。なおシリアル通信では、
一度に一つのデータしか交換できないので、指示とデー
タとを同時のシリアル通信で送受信することはできず、
指示がきた次のサイクルのシリアル通信で送ることにな
る。
のSIO104からの指示コマンドの一例として図3の
ような構成を示す。図3は、シフトレジスタが16ビッ
トある場合のシリアル通信例である。CPU側の先頭3
ビットにA/D変換コマンドまたはI/Oコマンドがセ
ットされ、続く5ビットにA/D変換チャンネル選択デ
ータまたはI/Oブロック選択データがセットされる。
入出力処理用ICでは、前回にA/D変換指示されたA
/D変換結果データまたは入力データがシフトレジスタ
に用意される。ここでA/D変換チャンネルまたはI/
Oブロック、EOCTをデータと一緒に出力する理由
は、CPU側のデータチェックを行うためで、CPUが
出力したコマンドとの照合を可能とするためである。な
お、EOCTは、入出力用ICが正常にデータを準備し
たか否かを示す情報である。そしてCPUよりシフトク
ロックが16ビット出されることによって、CPUのS
IOデータと入出力処理用ICのデータが交換される。
初回にCPUから入力される指示によって同時に出力さ
れるデータは、ダミーデータとしてCPU側で無視され
る。
流れは、図4のようなタイミングチャートに示すように
なる。A/D変換のための通信処理と、高速アクセスを
必要としないデジタル入出力信号通信処理に対し、ここ
では4msごとのタイマー割込みで周期的に入力処理を行
う。図4ではA/D変換3チャンネルとI/O2チャン
ネルの計5チャンネルのデータをシリアル通信する例で
ある。
4ms割込みで出力データ(図3のSIOデータ)の構成
で記憶されるRAMの先頭番地とA/D変換データ及び
I/Oデータを格納するRAMの先頭番地をDMA転送
用アドレスレジスタに書き込んだ後、データ処理回数5
を通信カウンタにセットして通信をスタートさせる。最
初にDMA-outから出力コマンド(AD1)がRAMか
らSIOに転送され、シリアル出力される。この出力と
同時にシリアル入力データがICより送られるが、この
データはダミーとして無視される。そして、Ti μs毎
にこの様な処理を順次繰り返す。そして、最後のデータ
を取り込み用にダミーデータを出力し、最終データ(I
/O2)をRAMへ取り込むと、一連の通信処理は終了
する。そして次の4ms割込みがまた発生するとき、一連
の通信処理を開始させる。なお、PIO、TIOの高速
の入出力処理との関係は基本的には完全に独立してお
り、4ms割込みにより通信スタートすると、通信はDM
AによりCPUとは独立に行われる。
記に示したものに限らず、ICの構成によって必要に応
じて設計できる(例えばコマンドを4ビットにするな
ど)。また、パラレルデータ部分は、必要に応じて入力
もしくは出力のいずれかに限るものでも良く、通常のデ
ジタル入出力も同様である。また必要ならばD/A変換
出力を備えていてもよい。
た周辺ICを一まとめにしたものであり、入出力処理の
データ通信が整理されて、わずかなデータラインで送受
信できる。またシリアルデータの送受信が同時に行わ
れ、入力指示と同時にデータを取り込むことができ、さ
らにDMAを使うことによりCPUを介さずにメモリー
への転送が可能となるので、CPUの負担が軽くなる。
従って入出力処理用IC側ではパッケージのピン数を減
らすことができ、限られたピン数で多くのデータの入出
力処理が可能となると共に、この入出力処理用ICが接
続されるマイコン側では短いプログラムで済み、ソフト
ウエアに左右されずに入出力データの遅延時間を最小に
抑えることができ、より適切な制御が実現でき、コンパ
クトな装置を実現できる。
双方を処理する入出力処理用ICについて述べたが、入
力のみ処理する入力用ICについても適用可能で、この
場合は、デジタル高速入力を、入力バッファを介してパ
ラレルでマイコンに入力すると共に、他のデジタル入
力、アナログ入力をシリアル通信回路等による、DMA
による通信でマイコンに入力するよう、入力用ICは構
成されている。ただし、この場合は、出力はすべてマイ
コン側から直接またはシリアル・パラレル変換回路を介
して行うことになる。
出力のみマイコンで直接またはデジタル出力のみシリア
ルパラレル変換回路を介してマイコンで行い、他の構成
を入出力処理用ICにて一まとめにしたものとするよう
にしてもよい。
成された車両用エンジンの制御に用いられるECU(電
子制御装置)のブロック構成図。
の関係図。
図。
Claims (9)
- 【請求項1】車載の電気アクチュエータの電子制御に用
いられるマイクロコンピュータに接続され、プログラム
によって、各種の電気的信号を入力し、演算結果の状態
データや指示値を出力する入出力処理用ICにおいて、 高速処理用パラレル入出力手段と、 前記電気的信号を入力する入力手段と、 前記状態データや指示値を出力する出力手段と、 前記入力手段および前記出力手段で扱う入出力データを
パラレル・シリアル変換する変換手段と、 前記入出力データを前記マイクロコンピュータと送受信
するシリアル通信手段を備えることを特徴とする入出力
処理用IC。 - 【請求項2】前記シリアル通信手段は、 マイクロコンピュータからのシリアルデータの受信によ
って、マイクロコンピュータに送信すべきシリアルデー
タをハンドシェイクで送信することを特徴とする請求項
1記載の入出力処理用IC。 - 【請求項3】前記シリアル通信手段は、 送受信双方のシリアル通信用データバッファが、双方の
上位ビットをお互いに他の下位ビットに順次シフトして
送信しあう、ループ形状に接続されたシフトレジスタで
あって、 マイクロコンピュータ側からの指令データや出力データ
がビットシフトで受信されると同時に、前記入出力処理
用IC側の入力データがマイクロコンピュータ側にビッ
トシフトで送出され、該シフトレジスタ長だけビットシ
フトされる通信手段であることを特徴とする請求項2記
載の入出力処理用IC。 - 【請求項4】車載の電気アクチュエータの電子制御に用
いられるマイクロコンピュータと、このマイクロコンピ
ュータと接続される入出力処理用ICを含み、プログラ
ムによって、各種の電気的信号を取り入れ、演算結果の
指令データや指示値を出力する入出力処理方法におい
て、 制御に必要な高速用パラレル入出力処理をイベント発生
通知でマイクロコンピュータ側に割込み要求して処理
し、 制御で高速には必要としない入出力に対して、該マイク
ロコンピュータと周期的にシリアル通信で、データ処理
の指示もしくは出力データを受信すると共に、入力され
た前記電気的信号を送信することを特徴とする入出力処
理方法。 - 【請求項5】前記シリアル通信は、 マイクロコンピュータからのシリアルデータの受信によ
って、入出力処理用IC側のシリアルデータをハンドシ
ェイクで送信することを特徴とする請求項4に記載の入
出力処理方法。 - 【請求項6】前記シリアル通信は、 送受信双方のシリアル通信用データバッファが、双方の
上位ビットをお互いに他の下位ビットにシフトして送信
しあう、ループ形状に接続されたシフトレジスタであっ
て、マイクロコンピュータ側からの指令データや出力デ
ータをビットシフトで受信すると同時に、前記入出力処
理用IC側の入力データをマイクロコンピュータ側にビ
ットシフトで送出し、該シフトレジスタ長だけビットシ
フトすることを特徴とする請求項5に記載の入出力処理
方法。 - 【請求項7】前記シリアル通信のデータをマイクロコン
ピュータのSIO、DMAを通じて直接RAMに転送さ
せることを特徴とする請求項5に記載の入出力処理方
法。 - 【請求項8】車載の種々の電気アクチュエータの電気制
御に用いられるマイクロコンピュータと接続されると共
に、車載センサとも接続され、前記車載センサからの信
号を入力処理する入力処理用ICにおいて、 前記車載センサからの電気的信号を入力する入力手段
と、 前記入力手段により得た信号の一部を、前記マイクロコ
ンピュータに対して高速で供給するために設けられた高
速処理用のパラレル手段と、 前記入力手段により得た信号の残りをシリアル信号に変
換する変換手段と、 前記変換手段にて得たシリアル信号を前記マイクロコン
ピュータに供給するために設けられたシリアル通信手段
と、を備えることを特徴とする入出力用IC。 - 【請求項9】前記マイクロコンピュータはエンジン制御
用であって、 前記パラレル通信手段で前記マイクロコンピュータに供
給する前記一部の信号は、エンジンの回転に同期して発
生する信号であることを特徴とする請求項8記載の入力
処理IC。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18898093A JP3768544B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | エンジン制御用電子制御装置 |
US08/835,907 US5734920A (en) | 1993-06-28 | 1997-01-10 | Input/output processing IC |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18898093A JP3768544B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | エンジン制御用電子制御装置 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11252931A Division JP2000220517A (ja) | 1999-01-01 | 1999-09-07 | 電子制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0719104A true JPH0719104A (ja) | 1995-01-20 |
JP3768544B2 JP3768544B2 (ja) | 2006-04-19 |
Family
ID=16233291
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18898093A Expired - Fee Related JP3768544B2 (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-30 | エンジン制御用電子制御装置 |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3768544B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10190771A (ja) * | 1996-12-25 | 1998-07-21 | Canon Inc | シリアル通信システム |
US7239956B2 (en) | 2004-12-06 | 2007-07-03 | Denso Corporation | Apparatus for processing signals from sensors incorporated in in-vehicle power train and system using the apparatus |
JP2011096089A (ja) * | 2009-10-30 | 2011-05-12 | Autonetworks Technologies Ltd | 入出力装置及び制御装置 |
KR20180023247A (ko) * | 2016-08-25 | 2018-03-07 | 현대중공업 주식회사 | 엔진 실린더 감시장치 |
-
1993
- 1993-06-30 JP JP18898093A patent/JP3768544B2/ja not_active Expired - Fee Related
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