JPH11153630A

JPH11153630A - 不正確なクロック信号の測定及び補償方法及び装置

Info

Publication number: JPH11153630A
Application number: JP10174792A
Authority: JP
Inventors: Michael James Frey; マイケル・ジェイムズ・フレイ; R Brooks Reed; アール・ブルックス・リード; Charles Stuart Tosch; チャールズ・スチュアート・トシュ
Original assignee: Delco Electronics LLC
Current assignee: Delco Electronics LLC
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1998-06-22
Publication date: 1999-06-08
Also published as: DE19828967C2; KR19990007430A; DE19828967A1; US5915108A; KR100307469B1

Abstract

(57)【要約】【課題】不正確なクロック信号の実際の周波数を決定
し、次いで実際の周波数を用いて補償係数を発生し、ク
ロック信号を用いる計算を補正する方法である。【解決手段】所定のプログラム可能な時間期間にわた
るクロック信号２４におけるクロック・パルス数をカウ
ント４４し、該クロック・パルス計数に基づいてクロッ
ク信号の実際の周波数を決定する各ステップを含む。一
旦クロック信号の実際の周波数が決定４６されれば、こ
の値を用いて、補償係数をクロック信号の期待される又
は定格の周波数に基づいて発生４８し、クロック信号を
用いる計算を補償５０する。低周波数共振器２６及び高
周波数システム・クロック２４を組み込むパワートレー
ン制御モジュールに使用する特定の用途を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般にクロック信
号の周波数を決定する方法及び装置に関し、より詳細に
は、最初に、特定量の時間中クロック信号のクロック・
パルス数をカウントすることにより不正確なクロック信
号の実際の周波数を決定し、次いで、特定のディジタル
回路タイミング用途に対してクロック信号の定格周波数
の補正として用いられる補償係数を実際の周波数に基づ
いて決定する方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】良く理解されているように、全てのディ
ジタル回路は、ディジタル論理タイミングの目的のため
１つ又はそれより多くのクロック信号を用いる。これら
のクロック信号は、種々の水晶、共振器等のような種々
のタイプのデバイスにより発生することができる。種々
のクロック信号発生デバイスは、広範囲の異なるクロッ
ク信号周波数を種々の程度の正確さで与えることができ
る。クロック信号の正確さは、特定の周波数をいずれの
特定の時間に或る一定のパーセント誤差内で発生するデ
バイスの能力により決定される。特定のクロック信号源
に応じて、温度、経時劣化（age）等は、クロック信号
発生源の出力周波数及び正確さに対して影響を及ぼす。
より正確であり且つそれらの正確さを時間に対して且つ
温度が変化する中で維持するクロック信号発生デバイス
は、一般により高価である。

【０００３】ディジタル論理回路を組み込むパワートレ
ーン制御モジュール（ＰＣＭ）が、内燃機能を有する近
年の車両には車両の内燃機関及びトランスミッション機
能の動作を制御するため設けられている。ＰＣＭは、機
関の種々のシリンダに対する燃料及びイグニション・ス
パークの印加のタイミングを制御して、スパーク・ドエ
ル（spark dwell）及びプレースメント（placement）
と、燃料パルス幅及びプレースメントとを与える。更
に、タイミング信号は通信プロトコル・ビット・タイミ
ングを与える。この制御を与えるのに必要なタイミング
信号を発生するため、ＰＣＭは、（例えば、２０ＭＨｚ
の周波数を有する）高周波数システム・クロックと、
（例えば、２ＭＨｚの周波数を有する）低周波数制御ク
ロックとを利用する。高周波数システム・クロックは、
ＣＰＵ内ではるかに高い周波数へ逓倍される（３２ＫＨ
ｚのような）低周波数水晶クロックである場合が多い。
低周波数制御クロックは、通常、この種の用途において
は共振器である。比較的早いシステム・クロックが、Ｐ
ＣＭ内のマイクロコードの行（lines）を処理すること
に対する高データ速度要求に適合するため必要であり、
そして、より遅い制御クロックが、燃料及びイグニショ
ン・スパークのための出力信号に適切なタイミングを与
えるため必要である。

【０００４】現在用いられている高周波数システム・ク
ロックは、温度及び経時変化に対して一般に予測可能で
且つ安定（±０．１％）である長期間周波数を有する
が、しかし１つのパルス幅を別のパルス幅又はその期待
されるパルス幅から著しく変化させ得る短期間「ジッ
タ」を有する。このジッタは、ＣＰＵ内で低周波数水晶
の逓倍により生じる。より低い周波数制御クロックは、
通常、短期間ジッタを持たないが、しかし比較的長期間
誤差（±２．０％）を有し、従って、著しいドリフトを
経時及び温度変動の結果として有する。比較的不正確な
制御クロック信号は不点火検出にとって許容できるが、
しかし、例えばフォース・モータ（force motor）パル
ス幅変調（ＰＣＭ）のような他の目的にとって許容でき
ない。更に、高周波数システム・クロック信号上のジッ
タは、燃料及び点火制御信号を不正確にし、要件に従う
ため一層高いエミッション及び／又はより低い燃料経済
性及び故障に導く。

【０００５】図１は、上述した信号を図示するラインＡ
〜Ｆ上の一連のクロック信号を示す。ラインＡは或る一
定の期間を有する高周波数システム・クロック信号を表
し、そこにおいてシステム・クロック信号の長期間平均
周波数は非常に正確であるが、しかし短期間ジッタが個
々のパルスを相互に対して不正確にする。ラインＢは低
周波数制御クロック信号を表し、そこにおいて個々のク
ロック・パルスは相互に対して安定であるが、しかし長
期間クロック周波数は相対的に不正確であり得る。ライ
ンＣは、例えば、内燃機関で燃料及びイグニション・ス
パークのタイミングを与えるため用いられる、所望のパ
ルス幅を有する出力制御信号を示す。システム・クロッ
ク信号におけるジッタのため、該システム・クロック信
号から発生された出力信号の実際のクロック・パルス幅
は、ラインＤにおける出力信号により表されるように、
多くの位置に来ることがあり得る。このことにより、上
記システム・クロックは、より高分解能及び正確さの要
件を有するある一部の用途にとって燃料及びイグニショ
ン・スパークを制御する出力信号に対するタイミング信
号として用いるのに実用的なものにならない。

【０００６】ＰＣＭにおいて制御クロック信号を発生す
る現に存在する共振器は、高価でない共振器であり、そ
して上述したようにそれらの長期間の正確さは燃料及び
点火制御出力信号の正確さに影響を与えていた。このこ
とを示すため、ラインＥは、高過ぎる周波数を有する制
御クロック信号に基づく出力制御信号を表し、そしてラ
インＦは、所望の出力信号にとって低過ぎる周波数を有
する制御クロック信号に基づく出力信号を表す。この新
しい要件及びクロック・ジッタにより、従来技術のＰＣ
Ｍにおいて点火及びスパークをシリンダに対して印加す
るときの誤差に著しいマージン（余裕）がある。

【０００７】産業基準は、燃料及び点火信号が印加され
る時の精度を与えるため制御クロック信号の正確さを確
立している。現代の車両の高度化（sophistication）及
び性能の要件が増大するにつれ、燃料及びイグニション
・スパークが制御されるその正確さはより臨界的にな
り、こうして制御クロックの正確さはますますより重要
になっている。より正確な制御クロック信号を発生する
ため、より正確な共振器をＰＣＭに設けることができ、
又は共振器を水晶に置き換えることができるが、しかし
これらの共振器や水晶は、それらの正確さが増大するに
つれ、ますますより高価になる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】必要とされるものは、
比較的不正確なクロック信号の周波数を決定し、一旦そ
の周波数が決定されればクロック信号の補償を与え、そ
れによりより正確なクロック発生デバイスの必要性を排
除する技術である。従って、そのような技術を提供する
ことが本発明の目的である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の教示に従った、
不正確なクロック信号の実際の周波数を決定し、且つ当
該実際の周波数を用いて、クロック信号を用いる計算を
補正するため補償係数を発生する方法が開示されてい
る。この方法は、ソフトウエアを用いることにより追加
のハードウエア及びコストを排除する。本方法は、所定
のプログラム可能な時間期間にわたりクロック信号にお
けるクロック・パルス数をカウントするステップと、当
該クロック・パルス計数に基づいてクロック信号の実際
の周波数を決定するステップとを含む。一旦クロック信
号の実際の周波数が決定されれば、この値を用いて、ク
ロック信号を用いる計算を補償するためクロック信号の
期待された又は定格の周波数に基づいて補償係数を発生
する。代替として、補償係数を計算する必要性なしにク
ロック信号の実際の周波数を計算に用いることができ
る。

【００１０】本方法は、低周波数共振器及び高周波数シ
ステム・クロックを組み込むパワートレーン制御モジュ
ールにおける使用に対して特有の適用を有し、そこにお
いて当該共振器は短い時間期間に対して非常に安定であ
り、そしてシステム・クロックは長期間にわたり比較的
安定であるが短期間のジッタの影響を受ける。時間捕捉
レジスタを用いて、共振器クロック信号の計数及びシス
テム・クロック信号を与える。共振器クロック信号の周
波数は、システム・クロック信号に関して確立された時
間期間の間に決定される。この方法を用いて、比較的安
価な低周波数共振器が維持され、スパーク・ドエル及び
プレースメントと燃料パルス幅及びプレースメントのよ
うな或る一定のタイミング信号を与えることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の更なる目的、利点及び特
徴は、添付図面と関係した以下の記載及び頭書の特許請
求の範囲から明らかになるであろう。比較的不正確なク
ロック信号の実際の周波数を決定し、次いで当該測定さ
れたクロック信号と定格クロック信号との間の誤差に基
づいて補償係数を決定する方法を指向する本発明の好適
な実施形態の以下の記載は、当然単に例示であり、本発
明あるいはその適用又は使用を制限することを決して意
図するものではない。特に、以下の説明は、内燃機関に
おける点火及び燃料信号を与えるため用いられるパワー
トレーン制御モジュールと関連した低周波数共振器クロ
ック信号を測定して補償する方法を指向している。しか
しながら、本発明の方法は、ディジタル回路用途に対す
るいずれの不正確なクロック信号を測定して補償する点
ではるかに広い用途を有する。図２は、本発明の実施形
態に従った、不正確なクロック信号を測定し、且つ当該
測定されたクロック信号に基づいて補償係数を発生する
技術を組み込むシステム１０を図示する。当該システム
１０は、当該技術において良く理解されているように、
車両の機関及びトランスミッション機能の動作を制御す
るため近年の車両に用いられているタイプを表すパワー
トレーン制御モジュール（ＰＣＭ）１２を含む。当該Ｐ
ＣＭ１２は、そのＰＣＭ１２内で処理を行う中央処
理装置（ＣＰＵ）１４を含むディジタル論理回路を組み
込んでいる。当業者には理解されるように、本発明に適
するいずれの既知のＣＰＵを用いることができる。

【００１２】ＣＰＵ１４の構成要素は、当該ＣＰＵ
１４の種々の機能の動作のタイミングを取るための処理
を与える時間処理ユニット（ＴＰＵ）１６である。ＣＰ
Ｕ１４はまた、当該ＣＰＵ１４の動作において用いら
れる種々のデータ及びコードを記憶するＣＰＵプログラ
ム・メモリ１８を含む。当該プログラム・メモリ１８
は、本発明の目的に適するいずれのマイクロプロセッサ
・メモリでよく、例えば、読出し専用メモリ（ＲＯ
Ｍ）、消去可能プログラム可能読出し専用メモリ（ＥＰ
ＲＯＭ）、電気的消去可能プログラム可能読出し専用メ
モリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュ・ランダム・アクセ
ス・メモリ（ＲＡＭ）、及びＲＡＭのようないずれの既
知のタイプのメモリ、又はこれらのいずれの組合わせ
で、全て当業者に良く知られているものでよい。同様
に、ＴＰＵ１６は、本発明の目的に適するいずれのメ
モリでよく、そして上述のいずれのメモリでよいＴＰＵ
プログラム・メモリ２０を含む。ＣＰＵプログラム・メ
モリ１８及びＴＰＵプログラム・メモリ２０をＰＣＭ
１２において単一のメモリとして組み合わせることがで
きることは十分に本発明の範囲内である。

【００１３】通常水晶発振器であるシステム・クロック
発生デバイス２４が、高周波数システム・クロック信号
を与えるためＰＣＭ１２に含まれ、そして共振器２６
が、上述の目的のため低周波数制御クロック信号を発生
するためＰＣＭ１２に含まれている。システム・クロ
ック発生デバイス２４及び共振器２６は、所望の周波数
のクロック信号を所与の公称精度で与えるため当該技術
において既知のいずれの適切なデバイスでよい。

【００１４】ＴＰＵ１６はまた、参照符号ＴＣＲ１を
付された第１の時間捕捉レジスタ（ＴＣＲ）２８、及び
参照符号ＴＣＲ２を付された第２のＴＣＲ３０を含
む。当該技術において良く理解されているように、ＴＣ
Ｒは、クロック又はタイミング信号を受け取り且つ或る
一定数のパルス毎に増分して計数をクロック信号に基づ
いて記憶する。ＴＣＲ２８は、システム・クロック信
号をシステム・クロック発生デバイス２４から受け取
り、当該システム・クロック信号の時間計数を与える。
ＴＣＲ３０は、共振器クロック信号を共振器２６から
且つシステム・クロック信号をシステム・クロック発生
デバイス２４から受け取り、時間計数を所定数の共振器
クロック・サイクル毎に与える。ＴＣＲ２８及びＴＣ
Ｒ３０は、計数を、クロック信号の立ち上がり縁（エ
ッジ）か立ち下がり縁（エッジ）かのいずれかで与え
る。共振器クロック信号のエッジとシステム・クロック
信号のエッジとは通常一致しないので、ＴＰＵ１６に
よりＴＣＲ２８とＴＣＲ３０との間に同期が与えら
れる。一例では、システム・クロック信号は１６．７Ｍ
Ｈｚであり、ＴＣＲ２８はこの周波数を１６分周して
１．０４８ＭＨｚクロック信号をＴＣＲ２８の出力に
得る。更に、共振器２６は、２ＭＨｚクロック信号を発
生し、ＴＣＲ２８はこの信号を２分周して１ＭＨｚク
ロック信号を発生する。

【００１５】更に、ＴＰＵ１６は、該ＴＰＵ１６の
多数（例えば、１６）の入力／出力チャネルの１つを表
すことを意図している入力／出力チャネル３２を含む。
なお、当該入力／出力チャネル３２は、例えば、外部セ
ンサ（図示せず）からの入力信号、あるいは燃料及びス
パーク信号を車両へ印加するための制御信号である出力
信号のような、入力及び出力の信号をＣＰＵ１４から
そしてそれへ与える。これまで説明したＰＣＭ１２の
アーキテクチャは当該技術において通常であり、車両の
機関及びトランスミッションの機能を制御するためのこ
れらのシステムの動作は十分に理解されている。共振器
２６は、ＰＣＭ１２のコストを低減又は維持するた
め、比較的不正確（公称の２％）で、従って安価であり
得る。本発明の教示に従って、アルゴリズムがＣＰＵ
１４のファームウエア内に設けられ、該アルゴリズムに
おいて共振器２６からの不正確なクロック信号の周波数
が最初測定され、次いで、補償係数がクロック信号の実
際の周波数及びクロック信号の定格周波数に基づいて決
定され、例えば入力／出力チャネル３２からのように、
ＣＰＵ１４から所望のパルス幅の入力信号及び出力信
号を与える。

【００１６】本発明を説明するため、図２は、本発明と
関連したＣＰＵ１４のマイクロコード及びソフトウエ
ア内の種々のオペレーションを表すため、プログラム・
メモリ１８及び２０の双方内のフローチャートのボック
スを示す。ＣＰＵ１４は、所定のプログラム可能な時
間期間にわたり、ＴＣＲ３０において表されるよう
に、共振器２６からのクロック信号の実際の周波数を決
定する。ここで説明されている特定の例においては、値
ｄｔｃｒ１は、その間共振器クロック信号の周波数が測
定されるそのプログラム可能な時間期間であり、値ｄｔ
ｃｒ２は、その時間の間の共振器クロック信号の実際の
期間（周波数）である。共振器クロック信号の周波数
は、各連続のｄｔｃｒ１時間期間に対して連続的に決定
され、そのため共振器クロック信号がドリフトすると、
当該共振器クロック信号の実際の周波数を更新すること
ができる。

【００１７】ＣＰＵ１４内の種々のメモリ及びレジス
タの初期化シークエンスの間、ｄｔｃｒ１値の時間期間
が、アルゴリズムによりセットされ、測定値セットアッ
プ・ボックス３６で記憶される。動作中に、ｄｔｃｒ１
値は種々の理由のため変化し得る。アルゴリズムは、ｄ
ｔｃｒ１値が判断菱形ボックス３８で変えられるべきで
あるかを決定し、そこでそうである場合、新しいｄｔｃ
ｒ１値が測定値セットアップ・ボックス３６で記憶され
る。通常のケースである、ｄｔｃｒ１値が一定のままで
ある場合、判断菱形ボックス３８は、図示のように、測
定値セットアップ・ボックス３６でのセットをバイパス
する。

【００１８】大部分のディジタル・タイマ・ユニットの
ように、ＴＰＵ１６は、イベントをある時間値に基づ
いて発生する特別のハードウエアと、時間レジスタに関
係するエッジ（edge）時間のような、或る入力情報を捕
捉する特別のハードウエアとを含む。現在の動作におい
て、ＴＰＵ１６は、アルゴリズムにより命令され、ｄ
ｔｃｒ１値に対応する時間量が経過した後にイベントを
発生する。図示のように、測定値セットアップ・ボック
ス３６で記憶されたｄｔｃｒ１値は、システム・クロッ
クに関してＴＰＵプログラム・メモリ２０に書き込ま
れ、次の捕捉セットアップ・ボックス４０に印加され
る。アルゴリズムは、信号を次の捕捉セットアップ・ボ
ックス４０からＴＣＲ３０へ印加し、ＴＣＲ３０に
共振器２６からの或る一定数のクロック信号毎に増分さ
せる。アルゴリズムはまた、信号をＴＣＲ２８に印加
して、該ＴＣＲ２８に時間量ｄｔｃｒ１が経過したと
きＴＰＵ１６に対して指示させる。例えば、ＴＣＲ
３０は、クロック・サイクル当たり１対１（one-to-on
e）計数に対してクロック信号の各立ち上がり縁又は立
ち下がり縁で１つの計数を与え得る。代替として、ＴＣ
Ｒ３０は、１つの計数を２クロック・サイクル毎に与
え、共振器クロック信号の周波数を半分に分周してもよ
い。

【００１９】ＴＰＵ１６が、ｄｔｃｒ１値の時間が経
過したことを指示するとき、アルゴリズムは、信号をＴ
ＣＲ３０に印加して、当該ＴＣＲ３０に記憶されて
いる計数値をエッジ捕捉ボックス４２に印加させ、当該
エッジ捕捉ボックス４２においてアルゴリズムは、ＴＣ
Ｒ３０に記憶されている計数の数を最後のｄｔｃｒ１
時間期間中に決定する。こうして、エッジ捕捉ボックス
４２で、アルゴリズムは、或る一定の時間期間にわたり
クロック信号のエッジ情報を受け取る。ｄｔｃｒ１時間
期間が経過する度に、ＴＣＲ３０からの計数信号は、
エッジ捕捉ボックス４２に印加され、ＴＣＲ３０に現
在記憶されている計数値又は共振器２６の期間の指示を
与える。この動作において、ＴＰＵ１６は、ＴＣＲ
２８からのイベントが生じるとき、ＴＣＲ３０からの
上記値に関してエッジ時間及びエッジ計数データを記録
する。

【００２０】アルゴリズムは、期間計算ボックス４４に
より表されるように、共振器クロック信号のエッジが捕
捉されるとき、各ｄｔｃｒ１期間にわたり共振器クロッ
ク信号の期間を決定する。なお、その期間は値ｄｔｃｒ
２である。この期間値は、本質的に共振器２６からのク
ロック信号の測定された周波数である。アルゴリズムは
また信号を期間計算ボックス４４から次の捕捉セットア
ップ・ボックス４０に送り、アルゴリズムに信号をＴＣ
Ｒ２８へ与えさせて、当該ＴＣＲ２８に次のｄｔｃ
ｒ１期間が経過した時をＴＰＵ１６に対して指示させ
る。ｄｔｃｒ１時間期間が経過したときＴＣＲ３０が
計数信号を送る度に、アルゴリズムはクロック信号の期
間をその計数値から決定する。

【００２１】アルゴリズムは、測定値読み出しボックス
４６でｄｔｃｒ２値を期間計算ボックス４４からＣＰＵ
プログラム・メモリ１８に付与する。アルゴリズムは、
測定値読み出しボックス４６でｄｔｃｒ２値又はクロッ
ク周波数を決定し、この値を補償係数計算ボックス４８
に付与する。アルゴリズムは、ｄｔｃｒ１値及びｄｔｃ
ｒ２値に基づいて補償係数を計算する。この補償係数
は、共振器２６の定格クロック周波数と測定された実際
のクロック周波数との差を表す係数である。アルゴリズ
ムは、補償付与ボックス５０でこの補償係数をＣＰＵ
１４内のコードの複数の適切な行に付与し、入力／出力
チャネル３２並びに他の入力／出力チャネルに、補正さ
れた信号を正確に発生する。補償係数は、共振器２６か
らのクロック信号に基づくタイミング出力又はタイミン
グ入力に関係する全ての計算に与えられる。例えば、こ
れらの計算は、スパーク・ドエル及びプレースメント、
燃料パルス幅及びプレースメント、及び通信プロトコル
・ビット・タイミングを含むが、しかしこれらに限定さ
れるものではない。代替として、補償係数を発生する代
りに、ＣＰＵ１４は、共振器２６からのクロック信号
の測定された実際の周波数を、共振器２６からのクロッ
ク周波数信号を用いる種々の計算に用いることができ
る。

【００２２】図３は、本発明の教示に従った、アルゴリ
ズムが補償係数を計算するときのＣＰＵ１４の動作の
より詳細なフローチャート図５２を示す。ＣＰＵ１４
の初期化中、ＴＰＵ１６は、ボックス５４に示される
ように、ＴＣＲ３０から測定されたｄｔｃｒ２値を決
定できるよう準備させられる。ＣＰＵ１４は、コード
のｄｔｃｒ１値を決定し、この値がＴＰＵ１６により
読み出されるよう当該値をメモリに書き込む。ｄｔｃｒ
１値は、例えば、共振器クロック信号２６の長期間ドリ
フトやシステム・クロック２４の短期間ジッタのような
種々の要因により決定され、ボックス５６に示されるよ
うに、コードにおける較正定数ＫＭＥＡＳＵＲＥＴ
ＩＭＥとして確立される。ＫＭＥＡＳＵＲＥＴＩＭ
Ｅは、その間に測定がｄｔｃｒ２値をＴＣＲ２８にお
いて表されたシステム・クロック信号に関して与えられ
た場合生じる期間である。一旦ｄｔｃｒ１値が決定され
れば、ＴＰＵ１６は、ボックス５８で、使用可能化さ
れ、ＴＰＵ１６の動作をスタートする。

【００２３】ｄｔｃｒ２値が上記で説明されたように決
定され、ボックス６０で、この値が書き込まれた場所か
らＴＰＵ１６により読み出される。次に、補償係数
は、ボックス６２でＣＯＭＰＦＡＣＴＯＲ＝ｄｔｃｒ
２／ＫＮＯＭＩＮＡＬＤＴＣＲ２として決定され
る。ＫＮＯＭＩＮＡＬＤＴＣＲ２は、ＴＣＲ３０
において計数値に関して与えられた場合、期待される測
定された時間期間である。補償係数を決定するため、Ｔ
ＰＵ１６におけるｄｔｃｒ２値は、共振器２６が完全
に正確であった場合上記期待される値と比較される。こ
の例においては、この期待値は、較正定数ＫＮＯＭＩ
ＮＡＬＤＴＣＲ２により表される。２つの較正定数は
相互に関連していることに注目されたい。

【００２４】次に、操作はボックス６４で実施され、補
償係数が共振器２６からのクロック信号の指定された正
確さに基づいて或る所定の限界内にあるかを決定する。
補償係数が判断菱形ボックス６６に与えられ、該判断菱
形ボックス６６は補償係数が所定の最大値ＣＦＭＡＸ
より大きいかを決定する。補償係数が所定の最大値より
大きい場合、ボックス６８で、補償係数は最大補償係数
にセットされる。アルゴリズムは、補償係数が最大の所
定限界より小さいと決定した場合、アルゴリズムは、判
断菱形ボックス７０で、補償係数が最小の所定値ＣＦ
ＭＩＮより小さいかを決定する。補償係数が所定の最小
値より小さい場合、ボックス７２で、補償係数は当該最
小値にセットされる。こうして、実際の補償係数、所定
の最小補償係数及び所定の最大補償係数のうちのいずれ
か１つが、補償係数としてセットされる。アルゴリズム
は、この補償係数を、共振器２６からのクロック信号を
用いるＣＰＵ１４の動作内でのいずれのパラメータに
対して適用する。ボックス７４に示されるように、入力
／出力パラメータは、上記補償係数を乗算した所望のク
ロック値として、即ちＩＯＰＡＲＡＭＥＴＥＲ＝ＤＥ
ＳＩＲＥＤＶＡＬＵＥ＊ＣＯＭＰＦＡＣＴＯＲとし
てセットされる。

【００２５】以下は、特定の入力又は出力、ここではコ
ードにおいてＢｉｔＲａｔｅと表されるビット・レー
トを補償する例である。ＢｉｔＲａｔｅは、ＴＣＲ
３０における１ビットの時間に対応する共振器２６から
のクロック・サイクル数を表す整数であり、そこにおい
てはビット時間はボー・レートの逆数である。

【００２６】

【数１】ＢｉｔＲａｔｅ＝ＴＣＲ２_freq／（ボー・レート）（１）ＴＣＲ２_freqは、ＴＣＲ３０に記憶されているクロッ
ク信号の周波数（単位Ｈｚ）であり、ボー・レートはビ
ット／秒である。

【００２７】ＣＰＵ１４は、上記で説明したアルゴリ
ズムを用いて、ｄｔｃｒ２値を周期的に読み出し、次の
関係式を用いて計算を実施し且つＢｉｔＲａｔｅを更
新することにより、ボー・レートを正確に保つ。

【００２８】

【数２】ここで、ｆ_systemはシステム・クロックの周波数であ
り、ＴＣＲ１_prescalerはＴＣＲ２８に記憶されてい
る基準化されたシステム・クロック計数である。

【００２９】値ｄｔｃｒ１は、単純な計算が新しいＢｉ
ｔＲａｔｅを決定するためｄｔｃｒ２値について行わ
れることができるようセットアップされる。一例とし
て、１６．８ＭＨｚのシステム・クロックと８１９２ボ
ー・レートを仮定する。式（２）を用いて、補償された
ＢｉｔＲａｔｅは次のとおり決定される。

【００３０】

【数３】ＣＰＵ１４が２０４８の値をｄｔｃｒ１値として書き
込むと仮定する。すると、

【数４】次いで、ＣＰＵ１４は、単純にｄｔｃｒ２値を読み出
し、その上位バイトをＢｉｔＲａｔｅに対して書き込
む。上位バイトのみを用いることにより、用いられた値
の正確さは更に増大する。このｄｔｃｒ１レートで、ｄ
ｔｃｒ２値が３１．２５ミリ秒毎に更新されることに注
目されたい。

【００３１】別の例として、２１．７５ＭＨｚのシステ
ム周波数を仮定する。式（３）を用いると、

【数５】ＣＰＵ１４が６４の値をｄｔｃｒ１値として書き込む
ことを仮定する。すると、

【数６】ＣＰＵ１４は、ｄｔｃｒ２値を読み出し、それに８３
を乗算して、上位バイトの右シフトされた値をＢｉｔ
Ｒａｔｅに対して書き込む。このｄｔｃｒ１レートで、
ｄｔｃｒ２値が７５３ミリ秒毎に更新されることに注目
されたい。各アプリケーションは、ｄｔｃｒ２値が共振
器２６の周波数が変化している速度とシステム・クロッ
ク２４のジッタとに基づいて読み出される必要がある回
数を決定すべきである。

【００３２】ビット時間を正確に決定するため、供給さ
れ検出されたボー・レートは次のように計算される。

【数７】ボー・レート＝ＴＣＲ２_freq／ＢｉｔＲａｔｅ（７）これは、次のとおりのビット時間を与える。

【数８】ビット時間＝１／（ボー・レート）＝ＢｉｔＲａｔｅ／ＴＣＲ２_freq （８）このビット時間は、ＴＣＲ２８とＴＣＲ３０との間
の同期が考慮されないならば、精密に正確である。しか
しながら、共振器からのクロック信号のエッジが、シス
テム・クロック信号のエッジに対して同期化される必要
がある。ＴＣＲ３０の同期化が起こるので、上記ビット
時間は同期速度内まで正確である。

【００３３】同期速度は、次の式により表される。

【数９】同期速度＝４／ｆ_system （９）正確に言えば、ビット時間は、その値が２つの最も近い
同期化された値のいずれか１つであるように決定される
ことができ、ここで当該同期化された値は同期速度のあ
る整数（Ｎ）倍である。次いで、実際のビット時間は、

【数１０】（４／ｆ_system）＊Ｎ又は（４／ｆ
_system）＊（Ｎ＋１）により表されるものの１つであろ
う。

【００３４】一例のため、２１．７５７９５２ＭＨｚの
システム・クロック、２４４のＢｉｔＲａｔｅ値、及
び共振器２６からの２ＭＨｚでＴＣＲ３０に与えられ
る周波数を仮定する。

【００３５】式（８）及び（９）を用いると、次のとお
りである。

【数１１】ビット時間＝２４４／２００００００＝１２
２．０００マイクロ秒同期速度＝４／２１７５７９５２＝１８３．８４１ナノ
秒Ｎ＝６６３に対する実際のビット時間は次のいずれかに
なる。

【数１２】実際のビット時間＝（４／２１７５７９５２）＊６６３＝１２１．８８６マイクロ秒実際のビット時間＝（４／２１７５７９５２）＊６６４＝１２２．０７０マイクロ秒この例において、所望のボー・レートは８１９２であ
り、それは１２２．０７０マイクロ秒のビット時間であ
る。上記値が示すように、シリアル通信インタフェース
のビット時間の正確さは−１８３．８４１ナノ秒であ
る。

【００３６】一般に、共振器２６の正確さは、システム
・クロック２４の正確さよりはるかに小さい。２％の正
確さを有する共振器２６からの２ＭＨｚの、ＴＣＲ３
０に与えられるクロック信号を考慮する。クロック信号
が＋２％であったならば、調整されてないビット時間は
次のとおりであろう。

【数１３】ビット時間＝２４４／２０４００００＝１１
９．６０８マイクロ秒実際のビット時間＝１１９．４９７又は１１９．６８１
マイクロ秒補償のこの方法を用いて、２４９の値がＢｉｔＲａｔ
ｅとして計算される。ＢｉｔＲａｔｅに対する調整に
より、実際のビット時間は、公称共振器入力の場合と同
じとなるであろう。即ち、

【数１４】ビット時間＝２４９／２０４００００＝１２
２．０５９マイクロ秒実際のビット時間＝１２１．８８６又は１２２．０７０
マイクロ秒補償なしでは、出力誤差は２％であったであろう。

【００３７】前述の説明は、本発明の単なる例示の実施
形態を開示し記述している。当業者は、そのような説
明、添付図面、及び特許請求の範囲から種々の変更、修
正、変化が頭書の特許請求の範囲に規定される本発明の
精神と範囲から離れることなくなし得ることを容易に認
識するであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の利点を表すための、システム・クロッ
ク、制御クロック及び出力タイミング信号に対する一連
のクロック信号を示す。

【図２】本発明の実施形態に従った、不正確なクロック
信号を測定し且つ補償するためのファームウエアを組み
込むパワートレーン制御モジュールのブロック図であ
る。

【図３】本発明の実施形態に従った、補償係数を発生す
るための技術を図示するより詳細なフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１０システム１２パワートレーン制御モジュール（ＰＣＭ）１４中央処理装置（ＣＰＵ）１６時間処理ユニット（ＴＰＵ）１８ＣＰＵプログラム・メモリ２０ＴＰＵプログラム・メモリ２４システム・クロック発生デバイス２６共振器２８第１の時間捕捉レジスタ３０第２の時間捕捉レジスタ３２入力／出力チャネル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者アール・ブルックス・リードアメリカ合衆国インディアナ州46060，ノウブルズヴィル，ノース・ハーバー・ドライブ 2379 (72)発明者チャールズ・スチュアート・トシュアメリカ合衆国ミシガン州48430，フェントン，ランディングズ・ウェイ 14083

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】定格クロック周波数を有する制御クロッ
ク信号を用いる処理方法において、所定の時間期間を確立するステップと、前記時間期間中前記制御クロック信号のサイクル数に基
づいてクロック計数を決定するステップと、前記時間期間の間の前記クロック計数に基づいて前記制
御クロック信号の実際のクロック周波数を決定するステ
ップと、制御クロック信号の実際のクロック周波数と制御クロッ
ク信号の定格クロック周波数との差に基づいて補償係数
を発生するステップとを備える方法。
【請求項２】クロック計数を決定する前記ステップ
は、クロック・サイクルのクロック計数を発生する時間
捕捉レジスタに制御クロック信号を印加するステップを
含み、前記時間捕捉レジスタは制御クロック信号のエッジ情報
を決定する請求項１記載の方法。
【請求項３】所定の時間期間を決定する前記ステップ
は、プログラム可能である所定の時間期間を確立するス
テップを含む請求項１記載の方法。
【請求項４】前記制御クロック信号は、車両と関連し
たパワートレーン制御モジュール内の共振器により発生
されるクロック信号である請求項１記載の方法。
【請求項５】補償係数を発生する前記ステップは、補償係数が所定の最大補償係数と所定の最小補償係数と
の間にあるかを決定するステップと、補償係数が所定の最大補償係数より大きい場合当該補償
係数を前記所定の最大補償係数に設定するステップと、補償係数が所定の最小補償係数より小さい場合当該補償
係数を前記所定の最小補償係数に設定するステップと、さもなければ、前記の決定された補償係数を用いるステ
ップとを含む請求項１記載の方法。
【請求項６】前記時間期間中クロック計数を決定する
前記ステップは、システム・クロック信号のクロック計数を発生する第１
の時間捕捉レジスタを設けるステップと、制御クロック信号のクロック計数を与える第２の時間捕
捉レジスタを設けるステップと、前記所定の時間期間を経過するとき信号を前記第１の時
間捕捉レジスタに送り、前記第２の時間捕捉レジスタに
制御クロック信号のクロック計数を出力させるステップ
とを含む請求項１記載の方法。
【請求項７】タイミング信号を計算するため用いられ
るアルゴリズム内で前記補償係数を用いるステップを更
に備える請求項１記載の方法。
【請求項８】前記タイミング信号は、スパーク・ドエ
ル及びプレースメント、燃料パルス幅及びプレースメン
ト、及び通信プロトコル・ビット・タイミングから成る
グループの１つを制御するため、パワートレーン制御モ
ジュールで用いられる請求項７記載の方法。
【請求項９】システム・クロック信号を与えるステッ
プを更に備え、所定の時間期間を確立する前記ステップは、当該所定の
時間期間を前記システム・クロック信号に基づいて確立
するステップを含む請求項１記載の方法。
【請求項１０】定格クロック周波数を有する制御クロ
ックを与えるステップと、システム・クロック信号を与えるステップと、制御クロック信号のサイクル数に基づいて制御クロック
計数を決定するステップと、前記システム・クロック信号のサイクル数に基づいてシ
ステム・クロック計数を決定するステップと、システム・クロック信号に関して所定の時間期間を確立
するステップと、制御クロック信号の実際の周波数を前記時間期間の間の
クロック計数に基づいて決定するステップとを備える処
理方法。
【請求項１１】制御クロック信号の実際のクロック周
波数と制御クロック信号の定格クロック周波数との差に
基づいて補償係数を発生するステップを更に備える請求
項１０記載の方法。
【請求項１２】補償係数を発生する前記ステップは、補償係数が所定の最大補償係数と所定の最小補償係数と
の間にあるかを決定するステップと、補償係数が所定の最大補償係数より大きい場合当該補償
係数を前記所定の最大補償係数に設定するステップと、補償係数が所定の最小補償係数より小さい場合当該補償
係数を前記所定の最小補償係数に設定するステップと、さもなければ、前記の決定された補償係数を用いるステ
ップとを含む請求項１１記載の方法。
【請求項１３】制御クロック計数を決定する前記ステ
ップは、制御クロック信号のクロック計数を発生する第
１の時間捕捉レジスタを設けるステップを含み、システム・クロック計数を決定する前記ステップは、当
該システム・クロック計数を発生する第２の時間捕捉レ
ジスタを設けるステップを含む請求項１０記載の処理方
法。
【請求項１４】前記制御クロック信号は、車両と関連
したパワートレーン制御モジュール内の共振器により発
生され、前記システム・クロック信号は、前記パワートレーン制
御モジュール内の水晶クロックである請求項１０記載の
処理方法。
【請求項１５】前記パワートレーン制御モジュール
は、実際のクロック周波数を用いて、スパーク・ドエル
及びプレースメント、燃料パルス幅及びプレースメン
ト、及び通信プロトコル・ビット・タイミングから成る
グループの１つを制御するため用いられるタイミング信
号を与える請求項１４記載の処理方法。
【請求項１６】タイミング信号を与えるシステムにお
いて、定格クロック周波数を有する制御クロック信号を発生す
る第１のクロック信号発生装置と、システム・クロック信号を発生する第２のクロック信号
発生装置と、前記制御クロック信号に応答し且つ当該制御クロック信
号のサイクル数に基づいて制御クロック計数を与える第
１の時間捕捉レジスタと、前記システム・クロック信号に応答し且つ当該システム
・クロック信号のサイクル数に基づいてシステム・クロ
ック計数を発生する第２の時間捕捉レジスタと、所定の時間期間を前記システム・クロック信号に基づい
て発生し、且つ前記時間期間の間の制御クロック計数に
基づいて制御クロック信号の実際の周波数を決定する処
理装置とを備えるタイミング信号を与える装置。
【請求項１７】前記処理装置は、制御クロック信号の
実際のクロック周波数と制御クロック信号の定格クロッ
ク周波数の差に基づいて補償係数を発生する請求項１６
記載の装置。
【請求項１８】前記処理装置は、パワートレーン制御
モジュール及び車両と関連した時間プロセッサ装置の一
部である請求項１６記載の装置。
【請求項１９】前記処理装置は補償係数が所定の最大
補償係数と所定の最小補償係数との間にあるかを決定
し、補償係数が前記所定の最大補償係数より大きい場合
補償係数を当該所定の最大係数にセットし、補償係数が
前記所定の最小補償係数より小さい場合補償係数を前記
所定の最小補償係数にセットし、さもなければ決定され
た補償決定を用いるように、前記処理装置は補償係数を
発生する請求項１７記載の装置。