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JP2016126692A - 電子制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ノイズによる誤検出を極力排除し、的確にBISTを実行して故障検出機能の診断を行うことができる電子制御装置を提供する。【解決手段】マイコン20の起動時に、BIST回路による機能ブロックのBISTが実行され、BISTによる診断結果が異常である場合には、BIST実行リセット手段であるリセット回路209によってBISTを実行するリセットを実行することで、BISTによる診断を複数回行う。【選択図】図1

Description

本発明は、故障検出機能を有するマイコンを搭載した電子制御装置に関する。
自動車の機能安全に関する規格であるISO26262に対応するため、マイコンにはロックステップ方式等の故障検出機能が設けられ、その故障検出機能を用いて故障検出が行われる。故障が発見されると、安全性が確保される時間内に車両を安全な状態(例えば、出力制限)にする必要がある。また、マイコンを搭載したECU(Electronic Control Unit)といった電子制御装置は、起動中に1度は故障検出機能自体を診断し、その診断結果が異常の場合は警告灯を点灯させる等してドライバに警告する必要がある。
このような故障検出機能自体の診断方法として、BIST(Built In Self Test)回路によるBISTが行われている(下記特許文献1及び特許文献2参照)。このようなBIST回路によるBISTでは、一時的にマイコンの動作ができなくなるため、BISTの実行後にリセットをかける必要がある。このようなBISTの性質から、ソフトウェア動作前にBISTを実行するのが一般的である。
特開2003−68865号公報 特開2012−181564号公報
車両では、マイコンを搭載した電子制御装置(ECU)が数多く搭載されているので、ソフトウェア動作前であっても、他の電子制御装置が動作していることに起因するノイズが発生している場合がある。そのため、車両のようなノイズの多い環境では、ノイズにより誤って異常を検出する可能性がある。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ノイズによる誤検出を極力排除し、的確にBISTを実行して故障検出機能の診断を行うことができる電子制御装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明に係る故障検出機能を有するマイコン(20,20A)を搭載した電子制御装置(10,10A)であって、BIST回路を有する機能ブロック(202,203,204,211)と、前記BIST回路によるBISTを実行させるBIST実行リセット手段(209)と、を備え、前記マイコンの起動時に、前記BIST回路による前記機能ブロックのBISTが実行され、前記BISTによる診断結果が異常である場合には、前記BIST実行リセット手段によってBISTを実行するリセットを実行することで、BISTによる診断を複数回行うことを特徴とする。
本発明によれば、マイコンの起動時においてBISTによる診断結果が異常である場合に、BIST実行リセット手段によってBISTを実行するリセットを実行するので、異常が発生している可能性のある場合に複数回のBIST診断を行うことができる。従って、ノイズによる誤検出の影響を、複数回のBIST診断を行うことで極力排除することができ、ロバスト性を向上させることができる。
更に本発明者は、上記したノイズによる誤検出の課題に加えて、リセット時間の長時間化の課題も見出した。具体的には、BISTによる診断には数十msオーダーの時間が必要となるため、マイコン起動後のリセットにおいて必ずBISTによる診断を行っていると、必要以上にBISTに時間を要することになり安全性や商品性に影響を与えるおそれがあるというものである。マイコン起動後のリセットとしては、車両走行中に故障検出機能(ロックステップ、ECC(Error Check Correct)、MPU(Memory Protection Unit)等)がマイコンの故障を検出したときに復旧を試みるリセットや、ECUのシャットダウン処理中にドライバのイグニッションオン操作が入ってしまいエンジン始動要求がかかった場合のリセット等が挙げられる。
このリセット時間の長時間化の課題も解決するため、本発明においては、前記BIST回路によるBISTを実行させないBIST不実行リセット手段(209)を備え、前記マイコン起動後においてBISTを必要としないリセットを実行する際に、前記BIST不実行リセット手段によってBISTを実行しないリセットを実行することも好ましい態様である。
更に本発明者は、上記したリセット時間の長時間化の課題に加えて、BIST実行頻度の低下の課題も見出した。具体的には、起動後のリセットにおいて全くBISTによる診断を行わないものとすると、BISTの実行頻度が下がってしまい、信頼性を悪化させるおそれがあるというものである。
このBIST実行頻度低下の課題も解決するため、本発明においては、BISTを必要とする起動後のリセットか、BISTを必要としない起動後のリセットかを判断するBIST判定手段(209)を備え、前記BIST判定手段の判断結果に基づいて、前記BIST実行リセット手段によるリセットか、前記BIST不実行リセット手段によるリセットかが選択されることも好ましい態様である。
本発明によれば、ノイズによる誤検出を極力排除し、的確にBISTを実行して故障検出機能の診断を行うことができる電子制御装置を提供することができる。
本発明の実施形態であるECUの構成を示すブロック構成図である。 図1に示すECUの動作を示すフローチャートである。 図2に示すソフトウェア初期化処理を示すフローチャートである。 図2に示すソフトウェア初期化処理を示すフローチャートである。 図1に示すECUの変形例を示すブロック構成図である。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
図1に示されるように、本発明の実施形態であるECU10(電子制御装置)は、マイコン20と、監視IC30と、出力回路40と、を備えている。
マイコン20は、機能ブロックとして、ロックステップ付CPU202と、メモリプロテクション203と、ECCコントローラ204と、BISTコントローラ205と、ROM206と、RAM207と、リセット要因フラグ208と、リセット回路209(BIST実行リセット手段、BIST不実行リセット手段、BIST判定手段)と、I/O210と、を備えている。各機能ブロックは、バス201を介して相互に通信可能なように構成されている。
マイコン20は機能安全対応であるので、ロックステップ付CPU202、メモリプロテクション203、及びECCコントローラ204は、故障検出機能を有している。故障検出のため、ロックステップ付CPU202、メモリプロテクション203、及びECCコントローラ204にはそれぞれBIST回路が設けられている。ロックステップ付CPU202、メモリプロテクション203、及びECCコントローラ204のBIST回路は、BISTコントローラ205によって、BISTの内容及びタイミングが制御されている。本実施形態では、マイコン20の初期化段階でBISTが実行されるように構成されている。
ROM206は、制御プログラムを記憶するための領域である。RAM207は、BIST診断結果とBIST異常回数を記憶するための領域である。後述するように、BIST診断結果及びBIST異常回数は、BISTを実行するマイコンリセットの前後においても保持されている必要がある。RAM207がBISTの診断対象外であれば問題ないが、RAM207がBISTの診断対象であれば、保持されている情報がクリアされてしまう。そこで、BIST診断結果及びBIST異常回数は、BISTの対象外とすることが求められる。
リセット要因フラグ208は、リセット原因を特定するフラグを記憶するレジスタである。リセット要因フラグ208は、PowerOnリセット履歴フラグ208aと、ソフトDest.リセット履歴フラグ208bと、WDCリセット履歴フラグ208cと、有している。
PowerOnリセット履歴フラグ208aは、電源投入の際のリセットの履歴があるか否かを示している。ソフトDestリセット履歴フラグ208bは、BISTを実行するソフトウェアリセットの履歴があるか否かを示している。WDCリセット履歴フラグ208cは、BISTを実行しないWDCリセットの履歴があるか否かを示している。尚、このようなレジスタが無くても、BISTを実行するリセットの前後で保持されるRAM領域にフラグを確保し、各リセット要求前に各リセットの履歴をオンするようにしてもよい。
リセット回路209は、BISTを実行するリセットと、BISTを実行しないリセットとを生成することができる。リセット回路209は、監視IC30から入力される信号に応じたリセット、若しくはマイコン20内の特殊レジスタによるリセットにより、リセットを実行する。
本実施形態の場合、BISTを実行するリセットは、特殊レジスタによるマイコン20内部でかけるリセットである。特殊レジスタによるリセットとは、データに冗長性を持たせて、BISTを実行するリセットを特定するものである。尚、I/O210からリセット信号を出力させ、そのリセット信号に応じてBISTを実行するリセットを実行してもよい。
本実施形態の場合、BISTを実行しないリセットは、監視IC30から入力されるリセット信号に基づくWDCリセットである。マイコン20が正常な状態であれば、I/O210は、監視IC30に対してWDC信号を出力する。I/O210は、異常を検出するとWDC信号を停止するので、監視IC30は異常を検知し、リセット回路209にリセット信号を出力する。尚、監視IC30を設けてWDC信号を監視しなくとも、マイコン20内部で監視できるように構成することも可能である。
出力回路40には、I/O210から電子スロットル信号が出力される。出力回路40は、電子スロットル信号に応じて電子スロットル50を駆動制御する。出力回路40及び電子スロットル50は、ECU10の機能安全対象となる制御対象である。尚、制御対象は電子スロットに限られるものではなく、スタータ等でもよい。
図1ではシングルコア構成のマイコン20を例示したが、図5に示すようなマルチコア構成のマイコン20A(ECU10A)でもよい。マイコン20Aは、ロックステップ付CPU202に加えて、CPU211を有している。
続いて、図2を参照しながら、ECU10,10Aの動作について説明する。マイコン20,20Aに電源が入ると、PowerOnリセットが実行され、PowerOnリセット履歴フラグ208aがオンになり、マイコン初期化1を実行する(ステップS101)。マイコン初期化1としては例えば、I/Oレジスタを予め与えられた値に初期化する。
ステップS101に続くステップS102では、BIST設定を行う。例えば、BISTによる診断領域の設定を行う。ステップS102に続くステップS103では、BISTを実行する。
ステップS103に続くステップS104では、マイコン初期化2を実行する。マイコン初期化1によって一旦初期化されているものの、BIST実行によってその初期化した値が変わってしまっている。そのため、ソフトウェア初期化前に再度マイコン初期化を実行する必要がある。マイコン初期化2では、PowerOnリセット履歴フラグ208aの初期化は行わない。また、ソフトウェア初期化で結果を参照するため、BIST結果の初期化も行わない。
ステップS104に続くステップS105では、ソフトウェア初期化処理を行う。ソフトウェア初期化処理については、図3を参照しながら説明する。
ステップS201では、PowerOnリセット履歴フラグ208aによってPowerOnリセット履歴を取得する。PowerOnリセット履歴フラグ208aは、PowerOnリセット時のマイコン初期化1(図2のステップS101)によってのみオンするフラグである。
ステップS201に続くステップS202では、PowerOnリセット履歴があるか否かを判断する。PowerOnリセット履歴がオンになっていれば、ステップS203の処理に進み、PowerOnリセット履歴がオンになっていなければ、ステップS210の処理に進む。
ステップS203では、ソフトDestリセット履歴フラグ208bからソフトDestリセット履歴を取得するとともに、ソフトDestリセット履歴フラグ208bをクリアする。ステップS203に続くステップS204では、ソフトDestリセット履歴フラグ208bから取得したソフトDestリセット履歴があるか否かを判断する。ソフトDestリセット履歴がオンになっていれば、ステップS205の処理に進み、ソフトDestリセット履歴がオンになっていれなければ、ステップS206の処理に進む。
ステップS206では、BIST異常回数を0に初期化し、ステップS205の処理に進む。ステップS205では、起動時のBIST診断結果を取得する。ステップS205に続くステップS207では、起動時のBIST診断結果が正常であるか否かを判断する。起動時のBIST診断結果が正常であれば、ステップS211の処理に進み、起動時のBIST診断結果が正常でなければ、ステップS208の処理に進む。
ステップS208では、BIST異常回数を1つインクリメントする。ステップS208に続くステップS209では、BIST異常回数が異常判定値以上になっているか否かを判断する。BIST異常回数が異常判定値以上になっていれば、ステップS212の処理に進み、BIST異常回数が異常判定値以上になっていなければステップS213の処理に進む。
ステップS210では、BIST診断結果を「UNFIX(未確定)」としてステップS214の処理に進む。ステップS211では、BIST診断結果を「NORMAL(正常)」としてステップS214の処理に進む。ステップS212では、BIST診断結果を「FAULT(異常)」としてステップS214の処理に進む。ステップS213では、ソフトDestリセット要求を行い、ソフトDestリセット履歴フラグ208bをオンにし、ソフトウェア初期化処理を終了する。
ステップS214では、PowerOnリセット履歴フラグ208aをクリアし、ソフトウェア初期化処理を終了する。このように、PowerOnリセット履歴フラグ208aがソフトウェア初期化処理中にクリアされるので、電源オンの後は電源を再投入しない限り、PowerOnリセット履歴フラグ208aがオンになることはない。
図3を参照しながら説明したフローを実行すると、電源投入時(ステップS202においてPowerOnリセット履歴オン(Yes)、ステップS204におけるソフトDestリセット履歴オフ(No))には、BIST異常回数を初期化し、BIST判定を行うことになる。ステップS207のBIST判定結果が正常(Yes)の場合は、正常判定して処理を終了することになる。
ステップS207のBIST判定結果が異常(No)の場合は、ステップS208においてBIST異常回数をインクリメントし、ステップS209においてBIST異常回数が異常判定閾値未満(No)の場合、BIST実行するリセットであるソフトDestリセットを要求する。ステップS209においてBIST異常回数が異常判定閾値以上(Yes)の場合、異常判定して処理を終了することになる。
BIST実行する自己リセット解除時(ステップS202においてPowerOnリセット履歴オン(Yes)、ステップS204におけるソフトDestリセット履歴オン(Yes))には、BIST異常回数の初期化は行われず、電源投入時と同じBIST判定処理を行う。
一方、BIST実行しない自己リセット解除時(ステップS202においてPowerOnリセット履歴オフ(No))には、BIST異常回数を保持し、BIST判定処理を行わない。
図2に戻って、説明を続ける。図3を参照しながら説明したソフトウェア初期化処理において、BIST診断結果が「異常」または「未確定」の場合、又はソフトDestリセット要求がなされた場合は、ステップS101の処理に戻る。その他の場合は、ステップS106の処理に進む。
ステップS106では、繰り返し実行されるようになっているソフトウェア時間同期処理を実行する。ソフトウェア時間同期処理では、電子スロットル制御等を行う。ソフトウェア時間同期処理においてマイコン20,20Aの故障が検出されると、上述したWDCリセットがかかり、ステップS104の処理に戻る。ソフトウェア時間同期処理においてマイコン20,20Aの故障が検出されず、イグニッションスイッチがオフになると、ステップS107の処理に進む。
ステップS107では、ソフトウェアシャットダウン処理が実行される。このソフトウェアシャットダウン処理の最中に、イグニッションスイッチがオンになると、ユーザの始動意思が働いているものと判断し、WDCリセットがかかり、ステップS104の処理に戻る。
このように、ソフトウェア時間同期処理においてマイコン故障検出機能(ロックステップ、ECC、MPU等)がマイコン故障検出したときに復旧を試みるリセットや、ソフトウェアシャットダウン処理中にユーザのイグニッションスイッチオン操作に基づくエンジン始動要求によるリセットは、BIST実行しないWDCリセットによりリセットされるようになっており、BIST実行をなくしてリセット時間を短縮できるようになっている。
シャットダウン処理が完了すると、ECU10,10Aの電源がオフされ終了する。尚、WDCリセットは、特殊なレジスタ操作によるソフトリセットとしてもよい。
ところで、ソフトウェア時間同期処理やソフトウェアシャットダウン処理において、BISTの要否を判断するようにしてもよい。このようなフローの一例を図4に示す。図4において、ステップS301,S302,S303,S304,S305の処理は、図2を参照しながら説明したステップS101,S102,S103,S104,S105の処理と同様であるので説明を省略する。
ステップS306では、ソフトウェア時間同期処理の最中にマイコン故障を検出した場合、BISTを必要とする起動後のリセットか、BISTを必要としない起動後のリセットかを判断している。BISTを必要としない場合の処理は、図2のステップS106の処理と同様である。
BISTを必要としている場合には、ソフトDestリセット要求をするとともに、ソフトDestリセット履歴フラグ208bをオンにし、ステップS301の処理に戻る。
ステップS307では、ソフトウェアシャットダウン処理の最中にイグニッションスイッチがオンされた場合、BISTを必要とする起動後のリセットか、BISTを必要としない起動後のリセットかを判断している。BISTを必要としない場合の処理は、図2のステップS107の処理と同様である。
BISTを必要としている場合には、ソフトDestリセット要求をするとともに、ソフトDestリセット履歴フラグ208bをオンにし、ステップS301の処理に戻る。
上述したように、リセット回路209は、特殊なレジスタ操作によるソフトリセットを実行する。BIST実行中は、監視IC30へWDC信号を出力することができない。そのため、WDCリセットがBIST実行するものであるとすると、BIST時間が監視IC30のWDC停止判定時間より長くなった場合、WDCリセットが連続して発生しマイコン20,20Aを起動することができない。そこで、特殊なレジスタ操作によるソフトリセットとすることで、BIST時間に依らず、WDC停止判定時間を短く設定することができる。
BIST不実行リセット手段として、監視IC30によるものの他、特殊なレジスタ操作によるソフトリセットを用いることも好ましい態様である。マイコン20,20Aが意図的にWDC信号を停止して監視IC30からリセットをかけられるのを待つのではなく、レジスタ操作のみでリセットがかけられるため、リセットから通常制御までに要する時間を、監視IC30のWDC停止判定時間分短縮することができる。
10,10A:ECU(電子制御装置)
20,20A:マイコン
30:監視IC
202:ロックステップ付CPU(機能ブロック)
203:メモリプロテクション(機能ブロック)
204:ECCコントローラ(機能ブロック)
211:CPU(機能ブロック)
209:リセット回路(BIST実行リセット手段、BIST不実行リセット手段、BIST判定手段)

Claims (6)

  1. 故障検出機能を有するマイコン(20,20A)を搭載した電子制御装置(10,10A)であって、
    BIST回路を有する機能ブロック(202,203,204,211)と、
    前記BIST回路によるBISTを実行させるBIST実行リセット手段(209)と、を備え、
    前記マイコンの起動時に、前記BIST回路による前記機能ブロックのBISTが実行され、前記BISTによる診断結果が異常である場合には、前記BIST実行リセット手段によってBISTを実行するリセットを実行することで、BISTによる診断を複数回行うことを特徴とする電子制御装置。
  2. 前記BIST実行リセット手段は、特殊なレジスタ操作によるソフトリセットであることを特徴とする請求項1に記載の電子制御装置。
  3. 前記BIST回路によるBISTを実行させないBIST不実行リセット手段(209)を備え、
    前記マイコン起動後においてBISTを必要としないリセットを実行する際に、前記BIST不実行リセット手段によってBISTを実行しないリセットを実行することを特徴とする請求項1又は2に記載の電子制御装置。
  4. WDC信号に応じてリセット信号を出力する監視IC(30)を備え、
    前記BIST不実行リセット手段は、前記監視ICによるWDCリセットであることを特徴とする請求項3に記載の電子制御装置。
  5. 前記BIST不実行リセット手段は、特殊なレジスタ操作によるソフトリセットであることを特徴とする請求項3に記載の電子制御装置。
  6. BISTを必要とする起動後のリセットか、BISTを必要としない起動後のリセットかを判断するBIST判定手段(209)を備え、
    前記BIST判定手段の判断結果に基づいて、前記BIST実行リセット手段によるリセットか、前記BIST不実行リセット手段によるリセットかが選択されることを特徴とする請求項3から5のいずれか1項に記載の電子制御装置。
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