WO2015093187A1 - マイクロコンピュータおよびそのクロックの補正方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a microcomputer having a clock for a sleep mode separately from that for a normal operation mode of a CPU, and a method for correcting the clock.
- the microcomputer does not stop controlling various devices while driving, and the microcomputer automatically controls the room lamps to automatically turn on and off, lock and unlock the doors without keys, security against theft, and engine start-up. It has become so.
- the microcomputer since the CPU executes a predetermined arithmetic processing based on the clock signal, a clock using a crystal resonator, for example, is provided to generate the clock signal.
- the CPU shifts from the normal operation mode for various controls required during the operation of the vehicle to the sleep mode for power saving when a predetermined condition is satisfied when the engine is stopped. Even in the mode, for example, a predetermined clock signal for intermittent operation is required.
- Japanese Patent Laid-Open No. 5-75445 stores the oscillation frequency of the CR oscillation circuit measured when the ambient temperature and the power supply voltage are under the reference measurement conditions as the reference oscillation frequency.
- the frequency fluctuation from the reference oscillation frequency is calculated from the current temperature and voltage detection values based on the temperature and oscillation frequency characteristics obtained in advance and the voltage and oscillation frequency characteristics, and the current oscillation frequency is obtained and corrected.
- a technique for maintaining the accuracy of the oscillation frequency has been proposed.
- Japanese Patent Laid-Open No. 2006-27017 discloses a communication rate for making the data transmission time of one frame managed by the communication circuit constant based on an oscillation output characteristic that varies depending on the temperature of the CR oscillation circuit. There has been proposed a technique for maintaining control accuracy by storing data and setting a communication rate in a communication circuit that is determined by reading stored data in accordance with a detected temperature value.
- an object of the present invention is to provide a microcomputer capable of holding a clock used in a power-saving sleep mode with higher accuracy and a method for correcting the clock in view of the above-described conventional problems.
- the present invention acquires count data from a standard clock signal source having a frequency accuracy higher than that of the clock, and uses the count data from the standard clock signal source as a reference. Clock count data is measured, and the clock signal of the clock is corrected based on the measurement result.
- the clock count data is directly measured, the actual count state is grasped, not estimated, and based on this, reliable correction is performed, and high accuracy requirements can be met.
- FIG. 1 is a diagram illustrating a vehicle integrated control apparatus according to an embodiment.
- the vehicle integrated control device 10 includes a microcomputer, a CPU 11, a memory 12 that stores programs and data, a main clock 13 that uses a crystal vibrator that supplies a clock signal to the CPU 11, an external ignition switch 2 and a door switch 3.
- An input interface (input IF) 14 that connects the input device 1 such as various switches and sensors and the CPU 11 to the CPU 11, an output interface (output IF) 15 that connects the output device 4 such as a door lock, a lamp, and a light and the CPU 11, an in-vehicle network (CAN ) It has a communication interface 16 for connection, and a power supply circuit 17 as a drive source thereof.
- the CPU 11 can be switched between a normal operation mode and a power saving sleep mode as an operation mode, and includes a sub-clock 20, a time counter 25, and a pulse counter 26.
- the sub clock 20 includes a CR oscillation circuit 21 and a loop counter 22 that counts oscillation pulses of the CR oscillation circuit 21.
- the time counter 25 counts a clock signal from the main clock 13 input to the CPU 11 and measures a predetermined time T described later.
- the pulse counter 26 counts the oscillation pulses of the CR oscillation circuit 21 at a predetermined time T when the time counter 25 operates.
- the CPU 11 Based on the ON operation of the ignition switch 2 of the vehicle, the CPU 11 activates the main clock 13 and operates in the normal operation mode, and executes arithmetic processing based on the clock signal from the main clock 13.
- the oscillation frequency of the main clock 13 is 4 MHz
- the clock signal is directly used as a timing signal for arithmetic processing.
- the clock signal from the main clock 13 is divided or multiplied to be an internal clock. May be used as a timing signal for arithmetic processing.
- the CPU 11 shifts to the sleep mode. In shifting to the sleep mode, the CPU 11 pauses the main clock 13 while turning on the built-in subclock 20 and intermittently executes the presence / absence of an interrupt or predetermined monitoring using the clock signal as a timing signal.
- the sub clock 20 is corrected.
- the sub clock 20 is set so that the oscillation frequency of the CR oscillation circuit 21 is set to 125 kHz, for example, the target count Pm of the loop counter is set to 125000, and the loop counter 22 exits the loop and outputs a clock signal every time the target count Pm reaches the target count Pm.
- a clock signal having a period of 1 sec is output as a reference state.
- the clock interval (cycle 1 sec) in the reference state is called a reference time S.
- the CPU 11 measures the state of the sub clock 20 by referring to the clock signal of the main clock 13 having a frequency accuracy higher than that of the sub clock as a standard clock signal by interruption at appropriate intervals during the normal operation mode. More specifically, the pulse counter 26 measures the oscillation pulse of the CR oscillation circuit 21 of the sub clock 20 at a predetermined time T counted by counting the clock signal from the main clock 13 by the time counter 25, and counts the pulse. Find P. This acquisition of the pulse count P is repeated, and the loop counter 22 of the sub clock 20 is corrected based on the latest pulse count P acquired last before the transition to the sleep mode.
- the reference count Po set as the target count Pm as the number of pulses to be output by the CR oscillation circuit 21 becomes 125000.
- the measured pulse count P is 120,000
- there is an error ⁇ of 5000 pulses with the target count Pm so that the target count Pm of the loop counter 22 remains 125000 which is the reference count Po.
- the clock signal output after reaching the target count Pm is delayed from the reference time S, and the clock interval (cycle) is longer than 1 sec.
- the correction may be performed by changing the target count Pm to the pulse count P that is the measurement result.
- the predetermined time T to be measured is set to be the same as the reference time S of the clock signal of the sub clock 20, and the difference between the target count Pm and the measured pulse count P is set as the error ⁇ .
- P / k is an integer based on the INT function.
- FIG. 2 is a flowchart showing the flow of control related to the correction of the subclock 20 in the CPU 11.
- the CPU 11 activates the main clock 13 and enters the normal operation mode, and uses the clock signal from the main clock 13 as a basis of processing timing.
- the CPU 11 first resets the time counter 25 and the pulse counter 26 at step 100 as initialization, and sets the reference count corresponding to a predetermined reference time S of the clock signal to the target count Pm of the loop counter 22 of the sub clock 20.
- step 101 it is checked whether or not it is an interrupt timing of clock measurement. If it is an interrupt timing, the process proceeds to step 102, and if not, the process proceeds to step 106.
- step 102 the sub clock 20 built in the CPU 11 is turned ON.
- step 103 the clock counter 25 starts counting the clock signal from the main clock 13 simultaneously with the time counter 25, and measures the oscillation pulse of the sub clock 20 (CR oscillation circuit 21) at a predetermined time T.
- the pulse count P is obtained.
- the predetermined time T is set in advance to k times the reference time S.
- the measured pulse count P is stored in the memory 12 in the next step 104. When the pulse count P in the previous flow is stored in the memory 12, it is updated by overwriting.
- the subclock 20 is turned off at step 105 and the routine proceeds to step 106. At this time, the time counter 25 and the pulse counter 26 are also reset.
- step 106 it is checked whether a predetermined condition for sleep is satisfied in the input apparatus 1 including turning off the ignition switch 2, and if the condition is not satisfied, the process returns to step 101, and the condition is satisfied. If so, go to Step 107.
- step 107 the pulse count P stored in the memory 12 is read, and the value of the target count Pm of the loop counter 22 of the sub clock 20 is corrected to P / k.
- step 108 the main clock 13 is turned off and the sub clock 20 is turned on to switch the clock.
- step 109 the CPU itself shifts to the sleep mode. Thereafter, it is checked whether or not the conditions for the normal operation mode are satisfied. If the conditions are satisfied, the operation mode is switched, but the description is omitted.
- the error of the sub clock 20 is corrected based on the latest oscillation state of the CR oscillation circuit 21 immediately before the transition to the sleep mode, and the CPU 11 has the same level of accuracy as the high-precision main clock 13 even in the sleep mode.
- a predetermined process can be executed based on the clock signal.
- the vehicle integrated control device 10 corresponds to the microcomputer in the invention
- the sub clock 20 corresponds to the clock for the sleep mode
- the main clock 13 corresponds to the standard clock signal source.
- the CR oscillation circuit 21 in the sub clock 20 corresponds to the clock oscillation source.
- the clock signal of the main clock 13 corresponds to count data from the standard clock signal source, and the oscillation pulse of the CR oscillation circuit 21 corresponds to clock count data.
- step 104 corresponds to the measuring means and the second process
- step 108 corresponds to the correcting means and the third process.
- the embodiment is configured as described above, and the sub clock 20 is formed by the CR oscillation circuit 21 and the loop counter 22 that counts the oscillation pulses and outputs a clock signal every time the target count Pm is reached.
- the sub clock is corrected by correcting the target count Pm according to the pulse count P. Since 20 clock signals are corrected, the actual count state is grasped, not estimated, and reliable correction is performed based on this.
- the target count Pm of the loop counter 22 is corrected according to the pulse count P measured with reference to the time measured by the clock signal of the main clock 13 as described above, the sub-clock is configured with low cost and low power consumption. Even in the case of 22, a clock signal having the same level of accuracy as that of the high-precision main clock 13 is output, and it is possible to cope with high required accuracy.
- the sub clock 20 is operated at predetermined time intervals while the CPU 11 is in the normal operation mode, and the pulse count P of the oscillation pulse is stored in the memory 12.
- the target count Pm is corrected using the latest pulse count P stored in the memory 12
- a correction adapted to the state of the latest subclock 20 is always executed, and a highly accurate clock signal is stably output.
- the sub clock 20 is built in the CPU 11, it is easy to configure it with low power consumption, and wiring and installation space in the vehicle integrated control device 10 are not required.
- the clock signal from the main clock 13 provided with a crystal resonator and externally attached to the CPU 11 is used as count data for measuring the predetermined time T.
- the standard radio wave data indicating the extracted standard time and the time signal included in the GPS signal are taken in via the in-vehicle network as count data from the standard clock signal source. It may be used for measuring the predetermined time T. This also makes it possible to output a highly accurate clock signal from the sleep mode sub-clock 20.
- the clock oscillation circuit 21 in which the clock for sleep mode is built in the CPU 11 is oscillated.
- the sub-clock 20 is used as the source, the sub-clock 20 is not limited to this, and may be external to the CPU 11. Further, for example, if the oscillation frequency is lower than that of the main clock 13 and the power consumption is small, the clock for the sleep mode is not limited to the CR oscillation circuit, and may be a crystal oscillator or a ceramic oscillator.
- all the numerical values shown in the embodiment are merely examples, and the present invention is not limited to the described numerical values.
- Input Device 2 Ignition Switch 3 Output Device 10 Vehicle Integrated Control Device 11
- CPU 12 memory 13
- main clock 14 input interface 15
- output interface 16 communication interface 17
- power supply circuit 20 subclock 21
- CR oscillation circuit 22 loop counter 25
- clock counter 26 pulse counter
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Abstract
Description
車両の統合制御においては、CPUを車両の運転中に必要な諸制御のための通常動作モードから、エンジン停止に伴って所定の条件が成立すると省電力のためのスリープモードに移行させるが、スリープモードにおいても例えば間欠動作のための所定のクロック信号を必要とする。
そこで、スリープ時用のクロックを例えばCR発振回路を用いて構成すると、低コストで消費電力も小さくなるが、雰囲気温度等によっては5%程度発振周波数が変化するなど誤差が大きい。したがって、消費電力の小さいクロックへの切り替えは精度の低下を伴うこととなるが、しかしスリープモードにおいてもクロックの精度に対する要求が高くなっているので、精度保持の方策が必要となる。
図1は実施の形態にかかる車両統合制御装置を示す図である。
車両統合制御装置10は、マイクロコンピュータで構成され、CPU11、プログラムやデータを格納するメモリ12、CPU11にクロック信号を供給するクリスタル振動子を用いたメインクロック13、外部のイグニションスイッチ2やドアスイッチ3を含む各種スイッチやセンサなどの入力装置1とCPU11をつなぐ入力インタフェース(入力IF)14、ドアロックやランプ、ライトなどの出力装置4とCPU11をつなぐ出力インタフェース(出力IF)15、車載ネットワーク(CAN)接続用の通信インタフェース16、およびこれらの駆動源としての電源回路17を有している。
サブクロック20は、CR発振回路21とCR発振回路21の発振パルスをカウントするループカウンタ22とからなっている。
計時カウンタ25は、CPU11に入力するメインクロック13からのクロック信号をカウントして後述する所定時間Tを計時する。
パルスカウンタ26は、計時カウンタ25の動作時に所定時間TにおけるCR発振回路21の発振パルスをカウントする
ここでは、メインクロック13の発振周波数が4MHzで、そのクロック信号がそのまま演算処理のタイミング信号とされるが、CPU11によってはメインクロック13からのクロック信号を分周あるいは逓倍して内部クロックとし、これを演算処理のタイミング信号とする場合もある。
まず、サブクロック20はCR発振回路21の発振周波数を125KHzとし、例えばループカウンタの目標カウントPmを125000として、ループカウンタ22が当該目標カウントPmに達するごとにループから抜けてクロック信号を出力する設定となっており、これにより基準状態として周期1secのクロック信号を出力する。基準状態のクロック間隔(周期1sec)を基準時間Sと呼ぶ。
具体的には、メインクロック13からのクロック信号を計時カウンタ25でカウントして計時される所定時間Tにおける、サブクロック20のCR発振回路21の発振パルスをパルスカウンタ26で計測して、パルスカウントPを求める。
このパルスカウントPの取得を繰り返し、スリープモード移行前の最後に取得された最新のパルスカウントPに基づいて、サブクロック20のループカウンタ22に補正をかける。
計測されたパルスカウントPが基準カウントPoより多かった場合も同じ補正により、早まることなく基準時間Sに極めて近い周期で出力される。
ここで、誤差の算出式はα=Pm-Pであるから、補正後の目標カウントPmは
Pm=Pm-α=Pm-(Pm-P)=P
となる。
すなわち、新たなPmの値はパルスカウントPとなる。換言すれば、補正は目標カウントPmを測定結果であるパルスカウントPに変更すればよいことになる。
したがって、一般化して所定時間Tを基準時間Sのk倍とした場合、α=Pm-(P/k)で、目標カウントPmは
Pm=Pm-α=Pm-(Pm-(P/k))=P/k
に補正することになる。
なお、kが1より大きいときは、P/kはINT関数による整数とする。
イグニションスイッチ2がONされると、CPU11はメインクロック13を起動させるとともに通常動作モードに入り、メインクロック13からのクロック信号を処理タイミングの基礎とする。これにより、車両統合制御装置10による車両の走行にかかわる制御が開始される。
CPU11では、まず初期化としてステップ100において、計時カウンタ25およびパルスカウンタ26をリセットするとともに、サブクロック20のループカウンタ22の目標カウントPmに、クロック信号のあらかじめ定められた基準時間Sに対応する基準カウントPo(125KHzの場合S=1msecに対して125000)を設定する。
ステップ102では、CPU11内蔵のサブクロック20をONする。
そして、ステップ103において、メインクロック13からのクロック信号を計時カウンタ25で計数開始と同時にパルスカウンタ26のカウントを開始して、所定時間Tにおけるサブクロック20(CR発振回路21)の発振パルスを計測しパルスカウントPを得る。所定時間Tはあらかじめ基準時間Sのk倍に定めてある。
計測したパルスカウントPは、続くステップ104において、メモリ12に格納する。メモリ12に前回のフローにおけるパルスカウントPが格納されている場合には上書きにより更新される。
このあと、ステップ105でサブクロック20をOFFしてステップ106へ進む。この際、計時カウンタ25およびパルスカウンタ26もリセットされる。
ステップ107では、メモリ12に格納されているパルスカウントPを読み出して、サブクロック20のループカウンタ22の目標カウントPmの値をP/kに補正する。
ステップ109において、CPU自体をスリープモードに移行する。
このあとは、通常動作モードの条件が成立するかどうかがチェックされ、成立すれば動作モードの切り替えに移るが説明は省略する。
メインクロック13のクロック信号が標準クロック信号源からのカウントデータに該当し、CR発振回路21の発振パルスがクロックのカウントデータに該当する。
CPU11に入力するメインクロック13のクロック信号が計時カウンタ25に取り込まれる経路構成が発明における標準データ取得手段に該当する。
また、図2のフローチャートのステップ103が発明における第1工程に該当し、ステップ104が計測手段および第2工程に、そしてステップ108が補正手段および第3工程に該当する。
CPU11が通常動作モードからスリープモードへの移行するときに、メモリ12に格納されている最新のパルスカウントPを用いて目標カウントPmの補正を行うので、
スリープモードに入る際には常に最新のサブクロック20の状態に適応した補正が実行され、安定して高精度のクロック信号が出力される。
これによっても、スリープモード用のサブクロック20から高精度のクロック信号を出力させることができる。
さらに、例えばメインクロック13より発振周波数が低くて消費電力の小さいものであれば、スリープモード用のクロックはCR発振回路に限らず、クリスタル振動子やセラミック振動子によるものでもよい。
なお、実施の形態に示した諸数値はいずれも例示であって、本発明は記載の数値に限定されない。
2 イグニションスイッチ
3 出力装置
10 車両統合制御装置
11 CPU
12 メモリ
13 メインクロック
14 入力インタフェース
15 出力インタフェース
16 通信インタフェース
17 電源回路
20 サブクロック
21 CR発振回路
22 ループカウンタ
25 計時カウンタ
26 パルスカウンタ
Claims (12)
- 少なくとも一つのクロックを有するマイクロコンピュータにおいて、
前記クロックより周波数精度の高い標準クロック信号源からのカウントデータを取得する標準データ取得手段と、
前記標準クロック信号源からのカウントデータを基準にして前記クロックのカウントデータを計測する計測手段と、
該計測手段による計測結果に基づいて、前記クロックのクロック信号を補正する補正手段とを有することを特徴とするマイクロコンピュータ。 - 前記クロックは、発振源と該発振源からの発振パルスをカウントするループカウンタからなり、発振パルスがループカウンタの目標カウントに達するごとにクロック信号を出力するものであって、
前記計測手段は、前記標準クロック信号源からのカウントデータで計時する所定時間における前記クロックの前記発振パルスを計数したパルスカウントを求めるもの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。 - 前記補正手段は、前記計測手段で求めたパルスカウントに応じて、前記ループカウンタの目標カウントを補正するものであることを特徴とする請求項2に記載のマイクロコンピュータ。
- さらにメモリを有し、
前記計測手段は、CPUの通常動作モード時に所定時間間隔で前記クロックを動作させて前記パルスカウントを求め、該パルスカウントを前記メモリに格納し、
前記補正手段は、通常動作モードからスリープモードへの移行時に前記メモリに格納されている最新の前記パルスカウントを用いて前記目標カウントの補正を行うことを特徴とする請求項3に記載のマイクロコンピュータ。 - 前記クロックは、CR発振回路を前記発振源としてCPUに内蔵されていることを特徴とする請求項2から4のいずれか1に記載のマイクロコンピュータ。
- 前記標準クロック信号源が通常動作モード用に前記CPUに接続されたメインクロックであり、前記クロックは、前記メインクロックとは別個のスリープモード用のサブクロックであることを特徴とする請求項1から5のいずれか1に記載のマイクロコンピュータ。
- 少なくとも一つのクロックを有するマイクロコンピュータにおける前記クロックの補正方法であって、
該クロックより周波数精度の高い標準クロック信号発生源からのカウントデータを取得する第1工程と、
前記標準クロック信号発生源からのカウントデータを基準にして前記クロックのカウントデータを計測する第2工程と、
第2工程の計測結果に基づいて、前記クロックのクロック信号を補正する第3工程とを有することを特徴とするマイクロコンピュータにおけるクロックの補正方法。 - 前記クロックが、発振源と該発振源からの発振パルスをカウントするループカウンタからなり、発振パルスがループカウンタの目標カウントに達するごとにクロック信号を出力するものであって、
前記第2工程は、前記標準クロック信号源からのカウントデータで計時する所定時間における前記クロックの発振パルスを計数したパルスカウントを求めるものであることを特徴とする請求項7に記載のマイクロコンピュータにおけるクロックの補正方法。 - 前記第3工程は、前記第2工程で求めたパルスカウントに応じて、前記ループカウンタの目標カウントを補正することにより行うことを特徴とする請求項8に記載のマイクロコンピュータにおけるクロックの補正方法。
- 前記マイクロコンピュータはメモリを有し、
前記第2工程は、CPUの通常動作モード時に所定時間間隔で前記クロックを動作させて前記パルスカウントを求めるとともに、該パルスカウントを前記メモリに格納し、
前記第3工程は、通常動作モードからスリープモードへの移行時に前記メモリに格納されている最新の前記パルスカウントを用いて前記目標カウントの補正を行うことを特徴とする請求項9に記載のマイクロコンピュータにおけるクロックの補正方法。 - 前記第1工程は、前記標準クロック信号源からのカウントデータとして、通常動作モード用にCPUに接続されたメインクロックのクロック信号を読み込むと共に、前記第2工程は、前記クロックのカウントデータとして、前記メインクロックとは別個のスリープモード用のサブクロックのクロック信号を計測することを特徴とする請求項7から10のいずれか1に記載のマイクロコンピュータにおけるクロックの補正方法。
- 前記第1工程は、前記標準クロック信号源からのカウントデータとして、標準電波またはGPS信号のクロック信号を読み込むことを特徴とする請求項7から10のいずれか1に記載のマイクロコンピュータにおけるクロックの補正方法。
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