KR100454164B1 - 제어장치 - Google Patents

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Abstract

특히, 자동차에 사용하기 위한 제어장치(1)에서, 시간 측정 및 시간 제어가 컴퓨터 고유의 주기 시간과 무관해야 한다. 제어장치는 특정한 클록 주파수를 가진 석영-제어 타이머(17), 컴퓨터의 모든 프로그램 부분을 위한 기준 시간으로서 글로벌 타이밍 펄스를 제공하며 상기 석영 제어 타이머(17)에 의해 클록 제어되는 타이머(18), 및 프로그램 태스크에 할당된 각각의 시간 측정을 위해 컴퓨터 프로그램에 의해 요구되며 프로그램 태스크의 종료 후 다른 태스크를 위해 이용될 수 있는, 동적으로 관리되는 다수의 프로그램 제어 타이머(20)를 포함한다.

Description

제어장치{CONTROL UNIT}
본 발명은 특히, 자동차에 사용하기 위한 제어장치에 관한 것이며, 상기 제어 장치는 컴퓨터, 프로그램 메모리, 데이터 메모리, 및 컴퓨터 프로그램을 실행하도록 동작하는 클록신호를 발생시키는 타이머를 포함한다.
이러한 제어장치는 예컨대, 자동차에서 변속 제어, 엔진 제어 등을 위해 사용되지만, 다른 목적을 위해서도 사용될 수 있다. 제어 장치는 특정 용도로 규정된 응용 프로그램을 동작시키는 예컨대 마이크로 콘트롤러 또는 마이크로 컴퓨터 형태의 컴퓨터를 포함한다.
제어장치에서, 시간이 측정되어야 하고 시간을 통한 시퀀스가 제어되어야 한다. 마이크로 콘트롤러 기술에서, 운영 시스템이 요즘 통상적으로 사용되기 때문에, 고정 주기 시간이 더 이상 존재하지 않거나 자주 변동된다. 이로 인해, 시간 측정 및 연대순의 시퀀스 제어(chronological sequence control)가 어려워진다. 종래의 제어장치에서, 주기 시간이 타이밍 펄스로 사용되거나, 컴퓨터 내의 내부 타이머 또는 외부의 타이머가 타이밍 펄스를 발생시키는데 사용된다. 전술한 타이밍 펄스 중 하나와 함께 공급받는 타이머-카운터 변수 또는 타이머-필드가 또한 사용된다. 실행될 프로그램에서 각각의 응용을 위해 자신의 타이머 변수가 필요하다. 또한, 시간 측정은 주기 시간 또는 타이머의 분해능(resolution)에 의존한다.
자동차용 점화 제어 시스템으로서 구현된 공지된 제어장치에서 점화코일 여기의 시작 및 끝은 다수의 엔진 작동 파라미터에 따라서 고정된 시간 간격으로 마이크로 프로세서에 의해 결정된다. 메인 프로그램은 상이한 우선순위를 가진 3개의 상이한 인터럽트에 의해 인터럽트될 수 있다(US 4 347 570).
본 발명의 목적은 시간 측정 및 시간 제어가 주기 시간과 무관하게 이루어지는 제어장치를 제공하는 것이다.
도 1은 자동차의 자동 변속기를 제어하기 위해 사용되는 본 발명에 따른 제어장치의 개략도.
도 2는 도 1에 따른 제어장치의 프로그램 제어 타이머에 의해 커버되는 시간 범위를 나타낸 그래프도.
도 3은 도 1에 따른 제어장치에 제공된 다수의 프로그램 제어 타이머의 동적 관리를 나타낸 개략도.
도 4는 타이머 식별자와 타이머 번호의 관계를 나타낸 표.
도 5는 글로벌 타이밍 펄스를 발생시키는 도 1에 따른 제어장치 내의 프리 러닝(free running) 타이머를 나타낸 개략도.
도 6 내지 8은 도 1에 따른 제어장치 내의 동적 타이머 관리를 설명하는 도 3의 시스템의 상세도.*
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1: 변속제어장치 4: 컴퓨터
5: 프로그램 메모리 6: 데이터 메모리
17, 18, 20: 타이머
상기 목적은 본 발명에 따라 전술한 방식의 제어장치가
- 미리 주어진 클록 주파수를 가진 석영 제어 타이머,
- 컴퓨터의 모든 프로그램 부분을 위한 기준 시간으로서 글로벌 타이밍 펄스를 제공하며 상기 석영 제어 타이머에 의해 클록 제어되는 타이머, 및
- 프로그램 태스크에 할당된 각각의 시간 측정을 위해 컴퓨터 프로그램에 의해 요구되며 프로그램 태스크의 종료 후 다른 태스크를 위해 이용될 수 있는, 동적으로 관리되는 다수의 프로그램 제어 타이머를 포함함으로써 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예는 청구의 범위 종속항에 제시된다.
본 발명의 장점은 응용 프로그램(이하, 응용 소프트웨어 또는 응용 SW라 한다)이 보다 쉽게 이식될 수 있고 모듈 방식으로 구성될 수 있다는 것이다. 프로그램 제어 타이머의 동적 관리(dynamic management)에 의해 RAM-저장 공간이 절약될 수 있는데, 그 이유는 각각의 응용을 위해 별도의 타이머가 사용될 필요가 없고, 그 대신에 타이머가 다른 응용과 시간차를 두고 공유될 수 있기 때문이다. 즉, 실행될 태스크가 종료된 후에, 하나의 타이머가 다른 프로그램 부분에 이용된다.
본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고로 구체적으로 설명하면 하기와 같다.
여기서는 변속기 제어장치로서 형성된 제어장치(1)가 다수의 데이터 라인 또는 버스(2)를 통해 자동 변속기(3)에 접속된다. 제어장치(1)는 마이크로 콘트롤러 또는 마이크로 프로세서로서 형성된 컴퓨터(4), 판독-전용 메모리로서 형성된 프로그램 메모리(5), 데이터 메모리 또는 RAM(6), 블록으로 결합된 다수의 출력 드라이버 단(7), 및 다수의 다이내믹 타이머(8)(본 실시예에서는 8개임)를 포함한다. 내부 버스(10)는 제어장치(1)의 이러한 요소(4) - (8)을 서로 그리고 신호 출력(11)에 접속시킨다.
자동 변속기(3)는 개략적으로 도시된 4개의 액추에이터(12), 예컨대 전동 유압식(electrohydraulic) 밸브를 포함한다. 액추에이터(12)는 제어장치(1)에 의해 제어되고, 다양한 클러치를 맞물리게 하고 맞물리지 않게 하여 브레이크를 작동 및 해제킴으로써, 변속기에서 시프팅 동작을 수행한다. 자동 변속기(3)는 널리 공지된 자동차 요소이어서 여기서는 더 이상 설명하지 않는다.
이하의 설명에서는 영어 표현이 사용되는데, 그 이유는 한편으로는 고급 프로그램 언어(예컨대, C)에 영어 표현이 사용되고, 다른 한편으로는 이러한 표현이 독일어 간행물에서도 일반적으로 사용되기 때문이다. 독일어로 완전히 번역하는 것은 인위적인 것이 되며, 당업자의 이해를 어렵게 할 것이다.
제어장치(1)에 제공된 타이머에 의해 커버되는 시간 범위가 도 2에 개략적으로 도시된다. 1ms의 분해능에서, 즉 최소의 측정가능한 시간 단위가 1㎳일 때, 후술될 자유롭게 카운팅하는 프로그램에 의해 제어되는 타이머(18)는 65535㎳의 시간 범위를 커버할 수 있다. 상기 타이머는 16 비트 카운터를 포함한다.
모든 다양한 응용 프로그램 -이하에서, 응용 소프트웨어 또는 응용 SW라 칭함- 은 블록(14)(도 3)으로 표시된다. 상기 블록과 내부 입출력-프로그램 인터페이스(I/O-인터페이스)(15) 사이에서 인터페이스 라인(16) 상에서 다음의 신호가 교환되는데: 여기서, tmr은 프로그램 제어 타이머를 나타낸다.
tmr # : 프로그램의 일부에 의해 요구되는 타이머의 수. 상기 수가 인터페이스(15)로부터 사용자 SW(14)로 전달되면, 이것은 상기 타이머의 할당 또는 배치가 성공적이라는 것을 의미한다.
unique id : 하나의 용용에 대해 단지 한번만 할당되고 두번 사용될 수 없는 타이머의 특정한 식별자(이하, id라 한다).
tmr val : 요구된 타이머에 특정된 시간 간격 또는 시간 카운팅값.
여기서, id 는 타이머에 뿐만 아니라 카운터 등의 모니터 시간(예컨대, 100 내지 500 ㎳)을 위해 할당되는 수이다.
제어장치(1)는 컴퓨터(4) 내에 구현된 다음의 프로그램 제어 타이머를 포함한다:
- 메모리셀 내용(20)에 의해 식별되고 단일 석영 제어 클록 발생기(HW-타이머)(17)에 의해 클록 제어되는 비교적 많은 수의 프로그램 제어 타이머(이하에서, SW-타이머라 칭함), 및
- 동일한 석영 제어 클록 발생기(17)에 의해 클록 제어되는 프리 러닝(freerunning) 또는 프리 카운팅(free counting) 프로그램 제어 타이머(프리 러닝 SW-타이머)(18). 기능 drv_isr_tmr3(도 6, 7 및 8의 기능 블록(21))은 클록 발생기(17)에 상응한다; 확실성을 위해, 이것은 도면에서 응용 소프트웨어로의 인터페이스를 가진 기능으로 도시된다.
여기에 설명된 실시예에는 8개의 SW-타이머(20)가 있으나, 그 수는 임의로 증가될 수 있다; 그 수는 특정 요건에 적응될 수 있다. 편의상, 특정 응용예에서 동시에 요구되는 최대의 수만큼의 SW-타이머를 제공된다. 그러므로, 다른 응용예에서 예컨대, 32개의 SW-타이머가 제공된다.
사용자 프로그램에 의해 실행될 태스크를 위해 프리 타이머를 요구하고, 식별하여 차지하기 위해, 기능 블록(22) - (25)(도 3)으로 표시된 4개의 기능이 사용된다. 본 실시예에서 상기 기능은 C-기능의 형태이다.
기능 drv_tmr_id(기능 블록(25))을 갖는 타이머는 다음과 같이 요구된다:
타이머가 사용되기 전에, 기능 drv_tmr_id를 사용하여 특정한 타이머-id가 요구되어야 한다. 그 기능은 매 호출시 증분되는 정적 변수를 사용하여 특정한 식별자 id를 발생시키는데, 상기 id는 요구한 응용 프로그램 영역으로 다시 보고된다. 이 id는 관련된 타이머로의 모든 부가적인 액세스의 기준으로 사용되어야 한다. 이것에 대한 대안으로서, 응용에 의해 발생되는 예컨대 태스크 id 또는 id들의 형태의 다른 식별자가 사용될 수 있다. 그러나, 이 경우, 각각의 id가 특정하게 유지되어서 id가 단지 한번만 할당되도록 하여야만 한다.
기능 drv_tmr-set(기능 블록(22))을 갖는 SW-타이머는 3개의 단계로 세팅된다:
- 제 1 단계(도 6) : 응용 프로그램은 특정 id 및 의도된 카운팅 시간을 타이머 요구 기능으로 전달한다. 그리고 나서, 타이머-요구 기능은 SW-타이머가 다음에 자유로운지를 확인한다. 이것은 예컨대, SW-타이머 번호 7 (2진수: 40)이다. SW-타이머는 메모리 내용(20)에 의해 식별되며, 이 메모리 내용(20)은 도 3 내지 8에서 카운터 번호를 포함하는 작은 박스로 표시된다. 각각의 SW-타이머는 2개의 메모리셀: 시간 카운팅값, 즉 카운팅되는 시간 간격이 기입되는 제 1 메모리셀(26) 및 태스크로 타이머가 할당될때 타이머-id가 기입되는 제 2 메모리셀(27)을 할당 받는다. 그리고 나서, 타이머-요구 기능이 다음의 프리 SW-타이머(20)을 검출한다. 여기서, 이것은 타이머 번호 7 (2진수: 40)이다: 응용-SW(14)에 의해 인터페이스(15)로 전달될때 데이터는 도 6에 점선으로 도시된 직사각형으로 표시된다.
- 제 2 단계(도 7): 타이머 기능은 타이머의 특정 id(tmr10id), 대응하는 타이머 상태 비트(tmr_stt_byt = 10) 및 카운팅될 시간 간격(tmr10val)을 설정한다. 관련된 타이머의 번호(tmr #)는 도면에 점선 직사각형으로 표시된 바와 같이, 응용-SW로 복귀된다.
-제 3 단계(도 8): 연속적으로 트리거되는 IR(인터럽트)-서비스 루틴(drv_isr_tmr3)(기능 블록 21: 전술한 바와 같이 클록 발생기(17)에 상응함)은 타이머-상태 비트를 점검한다. 비트가 설정되면, 관련 시간 카운팅값이 0과 비교된다. 그 값이 0과 동일하지 않으며, 그 값은 1씩 작아진다. 그 값이 0과 동일하면, 상태 비트가 소거된다.
기능 drv_tmr_rel에 의한 타이머는 다음과 같이 재로딩된다(기능 블록 23):
- 응용-SW는 특정 id를 타이머-재로딩 기능에 전달한다. 상기 id는 타이머가 설정된 제 1 시간에 사용되었던 것과 동일해야 한다. 세팅 기능(drv_tmr_set)에 의해 복귀된 타이머 번호도 마찬가지로 재로딩 기능으로 전달되어야 한다. 또한, 타이머가 동작할 새로운 시간 간격이 재로딩 기능에 전달되어야 한다.
- 타이머-재로딩 기능은 타이머 번호에 상응하는 타이머를 요구하고 특정 id를 점검한다. 2개의 값이 알맞지 않으면, 타이머가 이미 다른 태스크를 위해 사용되고 있고 타임아웃이 일어난다. 상기 기능은 또한 시간 카운팅값이 "0"인지를 체크한다. 이 경우, 시간 카운팅값 "0"이 호출 기능으로 재보고되고 타이머의 재로딩이 이루어지지 않는다. 타이머 번호와 특정 id가 맞고 타이머가 여전히 동작하면, 타이머는 소정 시간 카운팅값으로 재로딩된다.
기능(drv_tmr_stt)(기능 블록 24)에 의한 타이머 상태는 다음과 같이 문의된다:
- 응용-SW는 특정 id를 타이머-요구 기능으로 전달한다. 상기 id는 타이머가 설정된 제 1 시간에 사용되었던 것과 동일해야 한다. 기능(drv_tmr_set)에 의해 재보고되었던 타이머 번호가 또한 요구 기능으로 전달되어야 한다.
도 4는 개별 프로그램 제어 타이머의 비트 수의 메모리 내용(20)에 상응하는 타이머-식별자(id)와의 관계를 도시한 것이다.
프리 카운팅 프로그램 제어 타이머(18)(도 5)는 광역 시간 기준으로 동작하며 인터럽트(IR)-루틴이 호출될 때마다 1씩 증분되는 변수를 포함한다. 상기 프리러닝 시간 카운팅값은 프로그램이 시작될 때마다 0의 값으로 초기화되고 나서, 그것의 최대값(65535 ㎳)까지 업카운팅된다.
클록 발생기(17)(또는 HW-타이머)로서 동작하는 루틴은 하드웨어에 의해 제어된다. 즉, 석영 결정에 의해 제어되고 1㎳의 클록 주파수를 갖는다. 따라서, 프리 러닝 SW-타이머(18)의 시간 분해도는 1㎳이다. 즉, 하나의 카운팅값은 1㎳에 상응한다.
전술한 동적 프로그램으로 제어 다이내믹 타이머에서, 각각의 타이머는 할당받은 태스크를 종료한후, 임의의 부가 태스크를 위해 이용될 수 있다. 이로 인해, 제어장치의 RAM-메모리 장소가 보다 적게 필요하다.
본 발명에 따른 제어장치에 의해 시간 측정 및 시간 제어가 주기 시간과 무관하게 이루어진다.

Claims (4)

  1. 컴퓨터(4), 프로그램 메모리(5), 데이터 메모리(6), 및 컴퓨터 프로그램의 실행을 위해 사용되는 클록신호를 발생시키는 타이머를 포함하는, 특히 자동차에 사용하기 위한 제어장치에 있어서,
    - 특정한 클록 주파수를 가진 석영 제어 타이머(17),
    - 컴퓨터의 모든 프로그램 부분을 위한 기준 시간으로서 글로벌 타이밍 펄스를 제공하며 상기 석영 제어 타이머(17)에 의해 클록 제어되는 타이머(18), 및
    - 프로그램 태스크에 할당된 각각의 시간 측정을 위해 컴퓨터 프로그램에 의해 요구되며 프로그램 태스크의 종료 후 다른 태스크를 위해 이용될 수 있는, 동적으로 관리되는 다수의 프로그램 제어 타이머(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서, 마이크로 콘트롤러로서 형성된 컴퓨터(4)가 내부 프리 러닝 타이머(18)를 포함하며, 상기 타이머의 타이밍 펄스는 약 1 밀리초의 분해능을 갖는 것을 특징으로 하는 제어장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 글로벌 타이밍 펄스가 약 1 밀리초의 분해도로 0 내지 65535 밀리초의 시간 범위를 커버하는 것을 특징으로 하는 제어장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 프로그램 제어 타이머(20)가 다수의 C-기능(기능블록 22 내지 25)에 의해 동적으로 관리되는 것을 특징으로 하는 제어장치.
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