JPH1021111A - マイクロコンピュータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワンチップ・マイクロコンピュータにおける
隣接端子ピン間の短絡故障を、製造段階のみならず出荷
された後にあっても的確に診断可能とする。 【解決する手段】 隣接する一対のポートの内で入出力
兼用ポートとして構成されている一方のポートの機能を
入力用ポートから出力用ポートに切り替えるポート機能
切替処理と、前記出力用ポートに切り替えられた一方の
ポートから所定のテスト信号を送出するテスト信号送出
処理と、前記テスト信号が送出されている状態における
前記他方のポートの信号を読み込み、それが前記テスト
信号につられて変化するか否かを判定する信号状態判定
処理と、を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、近接配置された多
数の端子ピンを有するワンチップ・マイクロコンピュー
タ等として好適なマイクロコンピュータ装置にかかり、
特に隣接ポート間の短絡故障を診断する機能を備えたマ
イクロコンピュータ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、小型・軽量化並びに高密度実装の
要請から、いわゆるワンチップ・マイクロコンピュータ
の端子ピンの間隔は著しく狭いものとなっており、０．
５ｍｍ以下のものも出現するに至っている。ここで、ワ
ンチップ・マイクロコンピュータとは、ＣＰＵだけでな
く、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ、入出力ポート、通信ポ
ート、タイマ、ＬＣＤドライバ、ＭＭＵ、ＤＭＡＣ、Ａ
／Ｄコンバータ等の周辺機器までをも１チップ上に搭載
したタイプのマイクロコンピュータのことである。

【０００３】従来、この種のワンチップ・マイクロコン
ピュータにおけるピン間短絡故障の診断は、製造時の検
査の際における作業者による目視若しくは光学装置等を
用いた外観検査や、所定の検査装置による電気的な導通
テストにより行うのが通例であった。すなわち、この種
のワンチップ・マイクロコンピュータは半田付け作業時
において端子ピン間が短絡される恐れもあるため、これ
を作業者の目視若しくはビデオカメラから得られた映像
に基づく画像処理等によって診断しようとするものであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
のワンチップ・マイクロコンピュータにあっては、製造
時の検査工程においては正常とされるものであっても、
一旦出荷後に端子ピン間に異物が介在されたこと等によ
って、ピン間短絡故障が発生する場合もあり、そのため
製造段階のみならず出荷された後にあってもこの種のピ
ン間短絡故障を的確に診断できることが要望されてい
た。

【０００５】この発明は、上述した技術的背景のもとに
なされたものであり、その目的とするところは、この種
のワンチップ・マイクロコンピュータにおける隣接端子
ピン間の短絡故障を、製造段階のみならず出荷された後
にあっても的確に診断可能とすることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この出願の請求項１に記
載の発明は、隣接して配置される一対のポートがいずれ
も入力用ポートとして使用されており、かつそれら一対
のポートの少なくともいずれか一方はプログラムを介し
て入力用ポートと出力用ポートとに任意に切替設定が可
能な入出力兼用ポートにより構成されているマイクロコ
ンピュータ装置であって、前記マイクロコンピュータ装
置のシステムプログラムには、前記一対の隣接ポート間
の短絡故障を診断するための診断処理が含まれており、
かつ前記診断処理は、前記一対のポートの内で入出力兼
用ポートとして構成されている一方のポートの機能を入
力用ポートから出力用ポートに切り替えるポート機能切
替処理と、前記出力用ポートに切り替えられた一方のポ
ートから所定のテスト信号を送出するテスト信号送出処
理と、前記テスト信号が送出されている状態における前
記他方のポートの信号を読み込み、それが前記テスト信
号につられて変化するか否かを判定する信号状態判定処
理と、を含むことを特徴とするマイクロコンピュータ装
置にある。

【０００７】ここで、『隣接して配置される一対のポー
トがいずれも入力用ポートとして使用されており』とあ
るのは、それらポートがいずれも外部から信号をＣＰＵ
へと読み込むためのポートとして機能していることを意
味している。

【０００８】又、『それら一対のポートの少なくともい
ずれか一方はプログラムを介して入力用ポートと出力用
ポートとに任意に切替設定が可能な入出力兼用ポートに
より構成されている』とあるのは、それら一対のポート
の一方若しくは双方がそのような入出力兼用ポートによ
り構成されていることを意味している。尚、このような
入出力兼用ポートの具体的な構成については、この種の
ワンチップ・マイクロコンピュータにおける汎用化のた
めに広く用いられている手法であり、当業者であればこ
のような表現によりその実態を十分に把握できるものと
考えられる。

【０００９】又、『マイクロコンピュータ装置のシステ
ムプログラム』とあるのは、一般にはＲＯＭに格納され
たプログラムのことを意味しており、通常電源投入直後
のイニシャライズ処理と、その後に実行される本来の目
的となる制御プログラム等とから構成されている。

【００１０】又、『一対のポートのうちで入出力兼用ポ
ートとして構成されている一方のポートの機能を入力用
ポートから出力用ポートに切り替える』とあることか
ら、他方のポートの機能については入力用ポートのまま
に残されていることを意味している。もっとも、これは
他方の入力用ポートがもともと入力専用ポートであれば
何ら問題とすることはないであろう。

【００１１】又、『出力用ポートに切り替えられた一方
のポートから所定のテスト信号を送出する』とあること
から、このテスト信号送出処理が実行されることによっ
て、入力機器に対して何らかのテスト信号が送られるこ
ととなるが、もともと相手方は入力機器であるからその
ようなテスト信号により悪影響を受けることはないであ
ろう。

【００１２】更に、『テスト信号が送出されている状態
における前記他方のポートの信号を読み込み、それが前
記テスト信号につられて変化するか否かを判定する』と
あるのは、それら一対のポート間が短絡故障を生じてい
るかどうかを診断しようとするものである。

【００１３】尚、このような一対の隣接ポート間の短絡
故障は、一般に、それらポートに繋がる端子ピン間に異
物が介在されたり、半田ブリッジが生じたり、あるいは
端子ピンが物理的応力若しくは熱応力等を受けて変形
し、両者間が接触した場合等に生ずることが多いであろ
う。

【００１４】そして、この請求項１に記載の発明によれ
ば、一対の端子ピン間に異物等が混入して両者間が短絡
したり、あるいは物理的若しくは熱的応力を受けてそれ
らが変形して接触したりすると、一方のポートからテス
ト信号が送出されている状態における他方のポートの信
号が、テスト信号につられて変化することとなるため、
このようなピン間短絡を原因とするポート間短絡故障
を、製造段階のみならず出荷後においても適切に診断す
ることが可能となる。しかも、もともと入力用ポートと
して使用されているポートを、出力用ポートに切り替
え、その後出力用ポートからテスト信号を送出するとい
う構成を採用しているため、本来出力用ポートとして使
用されているポートからテスト信号を出力するような場
合とは異なり、テスト信号送出先の機器に悪影響を与え
ることが少ない。

【００１５】この出願の請求項２に記載の発明は、前記
出力用ポートに切り替えられた一方のポートから出力さ
れるテスト信号の信号形態は、前記入力用ポートである
他方のポートに想定される正常時の入力信号の形態とは
識別可能な形態であることを特徴とする請求項１に記載
のマイクロコンピュータ装置にある。

【００１６】ここで、『正常時の入力信号の形態とは識
別可能な形態』とあるのは、当該マイクロコンピュータ
装置の運用中においても、この種の短絡故障診断を実現
可能とすることを意図したものである。尚、『識別可能
な形態』については、様々な形態が考えられる。例え
ば、正常時の入力信号の形態が周期的なパルス列であれ
ば、そのようなパルス列の最短周期よりも一層短い周期
のパルス列をテスト信号として用いることが考えられ
る。更に、正常時の入力信号の形態が手動スイッチから
のパルス信号等であれば、人間工学的に見てそのパルス
の出力間隔には限界があるであろうから、それよりも一
層短いパルス列とすることが考えられる。更に、正常時
の入力信号の形態が、ＰＷＭパルス列等であれば、その
コード体系において想定されていないパルス列をテスト
信号とすること等が考えられる。

【００１７】そして、この請求項２に記載の発明によれ
ば、正常時の入力信号が存在する状態においても、この
種の短絡故障診断が可能となり、マイクロコンピュータ
を用いて特定の制御を実行中にいずれかの端子間におい
て短絡故障が生じた場合、直ちに適切な対応をとること
が可能となる。

【００１８】この出願の請求項３に記載の発明は、前記
マイクロコンピュータ装置は、各ポートに相当する端子
ピンが互いに近接配置されたワンチップ・マイクロコン
ピュータであることを特徴とする請求項１に記載のマイ
クロコンピュータ装置にある。

【００１９】そして、この請求項３に記載の発明によれ
ば、この種のワンチップ・マイクロコンピュータの信頼
性を著しく向上させることができる。

【００２０】この出願の請求項４に記載の発明は、前記
診断処理にて一対の隣接ポート間が短絡していると診断
されるのに応答して、所定の異常時処理を実行すること
を特徴とする請求項１に記載のマイクロコンピュータ装
置にある。

【００２１】そして、この請求項４に記載の発明によれ
ば、隣接ポート間が短絡していると診断された場合、直
ちに異常時処理を実行して適切な対応をとることができ
る。尚、ここで『異常時処理』としては、その旨を外部
へと表示若しくは報知したり、あるいは制御の実行を停
止させたり、さらには別のマイクロコンピュータへ制御
権を移管する等の処理が含まれるであろう。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施の
形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。

【００２３】本発明が適用された車両用電子制御装置
（以下、ＥＣＵという）の回路構成を図１に示す。同図
に示されるように、ＥＣＵの回路基板１上には、本発明
が適用されたワンチップ・マイクロコンピュータ２が搭
載されている。周知の如く、この種のワンチップ・マイ
クロコンピュータ２は、ＱＦＰパッケージ等の多ピンパ
ッケージに収容されており、その外周には多数の入出力
ポートが設けられている。図１では、それらの入出力ポ
ートの中で、相隣接して配置された２個のポートＰ１，
Ｐ２だけを取り出して示している。これらのポートＰ
１，Ｐ２は、後に詳細に説明するように、いずれも入出
力兼用ポートにより構成されている。

【００２４】スイッチＳＷ１，ＳＷ２は任意の信号源を
象徴的に示したものであり、これらのスイッチＳＷ１か
ら生成される入力信号は、ＥＣＵの回路基板１に設けら
れた外部入力端子Ｔ１，Ｔ２へと供給される。これらの
外部入力端子Ｔ１，Ｔ２に供給された入力信号は、さら
にインタフェース回路ＩＦ１，ＩＦ２を経由した後、先
に説明したワンチップ・マイクロコンピュータ２のポー
トＰ１，Ｐ２のそれぞれへと供給される。すなわち、こ
れら２つのポートＰ１，Ｐ２は、入力用ポートとして使
用されているのである。

【００２５】尚、インタフェース回路ＩＦ１，ＩＦ２は
同一の構成のものであり、プルアップ抵抗Ｒ２と、抵抗
Ｒ１並びにコンデンサＣで構成されたローパスフィルタ
と、ダイオードＤ１，Ｄ２で構成された過電圧保護回路
とから構成されている。

【００２６】次に、入出力兼用ポートを実現するための
具体的な回路構成を図２に示す。同図に示されるよう
に、この入出力兼用ポート回路の全体は、互いに逆並列
の関係にある入力回路と出力回路とから構成されてい
る。すなわち、入力回路は、ポートＰｎから入力された
信号をストローブ信号ＲＤに応答して内部バス３に読み
込ませるための入力ゲート４と、内部バス３上に送出さ
れた信号をストローブ信号ＷＲｏｕｔに応答してラッチ
し、これをポートＰｎへと出力する出力ラッチ５とから
構成されている。そして、これらの入出力回路は、ポー
トモードレジスタ６，モード切替ゲート７，トライステ
ートバッファ８を用いた切替え手段によって択一的に作
動するように構成されている。

【００２７】すなわち、ポートモードレジスタ６には、
ストローブ信号ＷＲｐｍに応答してポートモードフラグ
が書き込まれ、このポートモードフラグの内容が“１”
の場合にはポートモード切替ゲート７が開かれ、かつト
ライステートバッファ８が非能動化されることにより、
入力用ポートとしての機能が実現されるのに対し、ポー
トモードフラグの内容が“０”の場合には、モード切替
ゲート７が閉じられ、かつトライステートバッファ８が
能動化されることにより、出力用ポートとしての機能が
実現されるのである。

【００２８】尚、ポートモードレジスタ６にポートモー
ドフラグを書き込む制御は、プログラム上において所定
の命令を用いることにより行うことができる。

【００２９】次に、図１に示される回路構成並びに図２
に示される入出力兼用ポートの回路構成を前提として、
本発明にかかる診断処理の詳細を図３並びに図４のフロ
ーチャート、及び、図５のタイムチャートを参照しなが
ら説明する。

【００３０】まず、本発明にかかる診断処理の概要を図
３のゼネラルフローチャートに示す。

【００３１】この診断処理は、電源投入直後のイニシャ
ライズ処理において、若しくは、制御プログラム実行中
任意の時点において実行が可能になされている。そし
て、処理の全体は、相隣接するポートＰ１とＰ２の中
で、一方のポートＰ２のモードを出力モードに切り替え
る処理（ステップ３０１）と、その状態においてポート
Ｐ２の出力論理を周期的に変更して、所定のテスト信号
を送出する処理（ステップ３０２）と、その状態におい
て他方のポートであるＰ１の信号を読み込み、その入力
論理を吟味する処理（ステップ３０３）と、その結果ポ
ートＰ１の入力論理がポートＰ１の出力論理につられて
変化したかを判定する処理（ステップ３０４）とから構
成されている。

【００３２】尚、図のフローチャートでは、これらの処
理を単に直列に並べて時系列的に実行するように表現さ
れているが、実際のところ、これらの処理はポートＰ１
の入力論理がポートＰ２の出力論理につられて変化した
ことが判定されるまで繰り返し実行される。

【００３３】そこで、実際の処理に近い形で、これを図
４のフローチャートにより詳細に説明する。同図におい
て、処理が開始されると、カウンタＣの値を零リセット
した後（ステップ４０１）、ポートＰ２から所定時間毎
に“Ｈ”と“Ｌ”とを交互に出力し（ステップ４０２，
４０４）、その都度ポートＰ１のレベルを判定する処理
（ステップ４０３，４０５）を、カウンタＣの値をプラ
ス１ずつ歩進させながら（ステップ４０６）、カウンタ
Ｃの値が『５』に達するまで（ステップ４０７ＮＯ）繰
り返す。

【００３４】すると、図５に示されるように、ポートＰ
２からは微小時間間隔で、“Ｈ”と“Ｌ”とに交互に切
り替わるパルス列が出力される。このパルス列の出力周
期は、スイッチＳＷ１で象徴される信号源から正常時に
得られる信号の周期よりも十分に短く設定されている。
つまり、仮に正常時にスイッチＳＷ１から何らかの信号
が得られたとしても、このような信号とテスト信号であ
る微小幅パルス列とは十分識別が可能になされている。

【００３５】そして、このようにポートＰ２から微小幅
パルス列を出力された状態において、ポートＰ１の状態
を判定すると、正常時の場合には、ポートＰ１の信号は
変化しないか、或いは、正常時の信号が得られるだけで
あるのに対し、図１に破線９にて示されるように、ポー
トＰ１とＰ２との間が短絡故障を生じていた場合、ポー
トＰ１の入力論理はポートＰ２の出力論理につられて変
化することとなるため、このようなつられて変化する状
態が５回以上継続した場合（ステップ４０７ＹＥＳ）、
短絡故障が生じているものと診断して、図３のゼネラル
フローチャートに戻り、ピン間故障と判断し（ステップ
３０８）、異常時の処理へと移行するのである（ステッ
プ３０９）。

【００３６】ここで、異常時の処理としては、何らかの
警報出力若しくは表示出力を外部へ送出したり、制御を
中断したり、あるいは他のマイコンに制御権を移管する
等の適切な処理が行われる。

【００３７】これに対して、ポートＰ１の入力論理が、
ポートＰ２の出力論理につられて変化しなかった場合に
は（ステップ４０３ＬＯＷ，４０５ＨＩＧＨ）、正常で
ある旨の診断が行われ（ステップ４０９）、図３のゼネ
ラルフローチャートに戻って、正常との判断を行った後
（ステップ３０５）、ポートＰ２のモードを再び入力モ
ードに戻し（ステップ３０６）、本来の通常の制御処理
へと移行するのである（ステップ３０７）。

【００３８】このように、以上説明した本発明の診断処
理によれば、一対のポートＰ１，Ｐ２のうちで入出力兼
用ポートとして構成されている一方のポートＰ２の機能
を入力用ポートから出力用ポートに切り替えた後、出力
用ポートに切替えられた一方のポートＰ２から所定のテ
スト信号を送出し、その状態における他方のポートＰ１
の信号を読み込み、それが前記テスト信号につられて変
化するか否かを判定する処理を含むものであるから、図
１において破線９で示されるように、ポートＰ１とポー
トＰ２の間に短絡故障（一般には、ピン間短絡故障に起
因することが多い）が生じていた場合、前述した判定結
果に基づいてその旨を的確に診断することができるので
ある。

【００３９】しかも、この実施の形態においては、テス
ト信号として、スイッチ１で象徴される信号源から平常
時に得られる信号の周期よりも十分に短いパルス列を用
いているため、仮に診断中に正常な信号がポートＰ１か
ら読み込まれたとしても、これをつられて変化した信号
と的確に識別することができ、そのためこの診断処理
は、電源投入直後のイニシャライズ処理においてのみな
らず、制御プログラムの実行中任意の時点においても実
行することができ、この種のワンチップ・マイクロコン
ピュータにおけるピン間短絡故障の信頼性を著しく向上
させることができるのである。

【００４０】尚、図１に示される回路構成においては、
インタフェース回路ＩＦ１，ＩＦ２にバッファ回路Ａは
含まれていなかったが、図６（ａ）に示されるバッファ
回路Ａを有するインタフェース回路ＩＦを採用する場合
には、同図（ｂ）に示されるようにバッファ回路Ａの出
力側に抵抗Ｒ３を追加すればよい。

【００４１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のマ
イクロコンピュータ装置によれば、工場における製造段
階のみならず、出荷された後の任意の時点においても、
相隣接する端子ピン間の短絡故障を的確に診断すること
が可能となり、この種のワンチップ・マイクロコンピュ
ータの信頼性を格段に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された車両用ＥＣＵの内部回路の
部分構成を示す回路図である。

【図２】入出力兼用ポートを実現するための具体的な回
路構成を示す回路図である。

【図３】本発明にかかる診断処理の内容を概略的に示す
ゼネラルフローチャートである。

【図４】本発明にかかる診断処理の要部を詳細に示すフ
ローチャートである。

【図５】本発明にかかる診断処理におけるポートＰ１，
Ｐ２の信号状態を示す波形図である。

【図６】インタフェース回路の他の一例を示す回路図で
ある。

【符号の説明】

１ ＥＣＵの回路基板 ２ ワンチップ・マイクロコンピュータ ３ 内部バス ４ 入力ゲート ５ 出力ラッチ ６ ポートモードレジスタ ７ モード切替ゲート ８ トライステートバッファ ９ ポート間短絡 ＩＦ１，ＩＦ２，ＩＦ インタフェース回路 ＳＷ１，ＳＷ２ 信号源を象徴するスイッチ Ｔ１，Ｔ２ 外部入力端子 Ｒ１，Ｒ２ 抵抗 Ｃ コンデンサ Ｄ１，Ｄ２ ダイオード Ｐ１，Ｐ２ 相隣接する一対のポート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小島 浩孝 大阪府大阪市中央区城見一丁目４番24号 日本電気ホームエレクトロニクス株式会社 内 (72)発明者 大田 淳朗 埼玉県和光市中央一丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 林 達生 埼玉県和光市中央一丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 隣接して配置される一対のポートがいず
   れも入力用ポートとして使用されており、かつそれら一
   対のポートの少なくともいずれか一方はプログラムを介
   して入力用ポートと出力用ポートとに任意に切替設定が
   可能な入出力兼用ポートにより構成されているマイクロ
   コンピュータ装置であって、 前記マイクロコンピュータ装置のシステムプログラムに
   は、前記一対の隣接ポート間の短絡故障を診断するため
   の診断処理が含まれており、かつ前記診断処理は、 前記一対のポートの内で入出力兼用ポートとして構成さ
   れている一方のポートの機能を入力用ポートから出力用
   ポートに切り替えるポート機能切替処理と、 前記出力用ポートに切り替えられた一方のポートから所
   定のテスト信号を送出するテスト信号送出処理と、 前記テスト信号が送出されている状態における前記他方
   のポートの信号を読み込み、それが前記テスト信号につ
   られて変化するか否かを判定する信号状態判定処理と、 を含むことを特徴とするマイクロコンピュータ装置。
2. 【請求項２】 前記出力用ポートに切り替えられた一方
   のポートから出力されるテスト信号の信号形態は、前記
   入力用ポートである他方のポートに想定される正常時の
   入力信号の形態とは識別可能な形態であることを特徴と
   する請求項１に記載のマイクロコンピュータ装置。
3. 【請求項３】 前記マイクロコンピュータ装置は、各ポ
   ートに相当する端子ピンが互いに近接配置されたワンチ
   ップ・マイクロコンピュータであることを特徴とする請
   求項１に記載のマイクロコンピュータ装置。
4. 【請求項４】 前記診断処理にて一対の隣接ポート間が
   短絡していると診断されるのに応答して、所定の異常時
   処理を実行することを特徴とする請求項１に記載のマイ
   クロコンピュータ装置。