(57)【要約】【課題】本発明は、端子に複数の機能をもつマイクロコンピュータを搭載する電子制御装置において、回路設計の自由度を向上させるものである。【解決手段】本発明は、マイクロコンピュータ１の端子の機能に対応した外部回路２０１〜２０Ｎと、マイクロコンピュータ１の端子の機能および外部回路２０１〜２０Ｎをマイクロコンピュータ１に書き込まれたソフトウェアの動作モードによって切り替える切り替え手段１０と、を備えることを特徴とする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロコンピュータと、
前記マイクロコンピュータの端子の機能に対応した外部回路と、
前記マイクロコンピュータの端子の機能および前記外部回路を前記マイクロコンピュータに書き込まれたソフトウェアの動作モードによって切り替える切り替え手段と、
を備えることを特徴とする電子制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電子制御装置であって、前記マイクロコンピュータの端子の機能および前記外部回路の切り替えを前記マイクロコンピュータへ入力される外部信号によって行うことを特徴とする電子制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電子制御装置であって、複数の前記マイクロコンピュータの端子の機能および前記外部回路の切り替えを同時期に又は順に行うことを特徴とする電子制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の電子制御装置であって、前記マイクロコンピュータの端子の機能および前記外部回路の切り替えを前記マイクロコンピュータに書き込まれたソフトウェアの動作モードおよび前記マイクロコンピュータへ入力される外部信号によって行うことを特徴とする電子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用電子制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特許文献１（特開２０１７−０９１０４７号公報）がある。特許文献１には、ＥＣＵ（Electrical Control Unit）において、ひとつのマイクロコンピュータ（以下、マイコン）端子に対してひとつの機能とそれに対応した外部回路が割り当てられていることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−０９１０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
マイコンに設けられている端子は、１本で複数の機能を実現しているが、これらの機能は一般的に当該マイコン端子に対応するレジスタのコンフィギュレーションをソフトウェアで書き込むことで割り当てることができる。
【０００５】
特許文献１では、割り当てられたひとつのマイコン端子に対するひとつの機能とそれに対応した外部回路が変更されることはない。そのため、パターン設計の際には、この割り当てを全てのマイコン端子に対してそれぞれひとつずつ決定しなければならない、という課題があった。
【０００６】
さらにこの工程においては、前述のようにパターン設計の制約によってマイコン端子の用途が限定されていく場合がある。このような場合では、マイコン端子の機能を自由に決定することができないため、設計自由度が低いと言える。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一例として、マイクロコンピュータと、前記マイクロコンピュータの端子の機能に対応した外部回路と、前記マイクロコンピュータの端子の機能および前記外部回路を前記マイクロコンピュータに書き込まれたソフトウェアの動作モードによって切り替える切り替え手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、複数の機能をもつマイクロコンピュータを搭載する電子制御装置において、回路設計の自由度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一般的なマイコンの構成を示す図である。
【図２】マイコン端子の機能選択を示す図である。
【図３】マイコンの動作モードによってマイコン端子の機能と外部回路を切り替える例である。
【図４】外部入力信号によってマイコン端子の機能と外部回路を切り替える例である。
【図５】複数の外部入力信号によってマイコン端子の機能と外部回路を切り替える例である。
【図６】マイコンの動作モードと外部入力信号によってマイコン端子の機能と外部回路を切り替える例である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
ＥＣＵは、マイコンにより制御されている。そのマイコンには様々な機能が割り当てられたマイコン端子及びそれらに対応した外部回路が設けられおり、不揮発性メモリであるコードフラッシュに記憶されている制御プログラムによって対象の装置の制御を行う。自動車においては、例えば、エンジンの燃料噴射・点火を制御する。
【００１１】
近年、自動車の制御の高度化、複雑化によりＥＣＵで実現しなければならない機能が増えている。一方で、ＥＣＵのサイズ要求もあるため、回路の高密度化が必要である。そのため、回路のパターン設計の難しさが増しており、それがマイコンの端子選択の自由度を下げる要因となる。
【００１２】
パターン設計を難しくする要素とは、例えばグラウンドパターンは可能な限り太くとる必要があるため、マイコンのある区画内の端子が使用できない、といったことや、センシティブな信号と高周波のラインは可能な限り離す必要がある、などといった制約であり、これらによって実際に使用できるマイコン端子およびその機能は限定されていく。
【００１３】
マイコン外部の回路との兼ね合いもあり、通常一度決められたマイコン端子の機能割り当てはその後変更されることはない。しかしそれらの機能の中にはある特定の条件でしか用いられないもの（例えば、出荷検査時でのみ使用する通信機能など）もあるため、そうしたマイコン端子を利用することを考える。
【００１４】
つまり、任意のマイコン端子に対して、機能を選択するレジスタまたは外部回路ないしその両者をソフトウェアの実行中に切り替えることで、当該マイコン端子が複数の機能を実現する。機能の切り替えはソフトウェアの動作モードや外部から入力される信号にしたがって行う。
【００１５】
以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。本実施例は、動的にコンフィギュレーションを変更する電子制御装置を中心に説明するが、特にこれに限定するものではない。
【００１６】
図１は一般的なＥＣＵの構成の一部分を切り出したものである。ＥＣＵ基板０上に搭載されたマイコン１について、あるひとつのマイコン端子機能２１に対して外部回路２０１が接続され、その出力がハーネスへとつながる外部端子３０１へと導かれている。その一方で、外部回路２０２のように外部端子に接続されないものもあり、例えば機能との対応としてはＳＰＩ（Synchronous Peripheral Interface）通信機能とそれによって動作するＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などといった構成が挙げられる。
【００１７】
図２はマイコン端子の機能がどのようにして決定されるかを示したものであり、例えばあるマイコン端子が１６個の機能を持っているとすると、４ビットで構成されるマイコン端子機能選択レジスタ４０１に値を書き込むことで２番目のマイコン端子機能２２を選択する。通常このマイコン端子機能選択レジスタへの書き込みはソフトウェアの起動処理中に行う。
【００１８】
ここで、場合によっては当該端子で利用したい機能がある一方で当該ピンでしか利用できない機能があった場合など、機能選択の上で競合が発生することがあり、その場合設計の自由度が確保できないことになる。具体的には、ＡＳＩＣや外部端子のレイアウトなどといったマイコン以外の部品まで含めた総合的なパターン設計という観点から、各マイコン端子の機能が次々に限定されていってしまう場合がある。
【００１９】
本実施形態はこうした状況において、マイコン端子に複数の機能を割り当て、必要ならばそれぞれの機能に対応した外部回路を設け、それらを切り替えながら利用することでパターン設計に自由度を持たせ、かつ同一ＥＣＵを複数の用途に使用することを意図したものである。
【００２０】
（実施形態１）
図３は複数のマイコン端子の機能およびそれぞれに対応した外部回路を、ソフトウェア実行中にマイコンまたはソフトウェアの動作モードに応じて切り替える例である。
【００２１】
ＥＣＵ基板０には、各端子に複数の機能を備えるマイコン１、および各マイコン端子に接続される外部回路２０１〜２０３、およびそれら外部回路の接続を切り替えるスイッチ１０１〜１０３、１１１〜１１３が搭載されており、ＥＣＵ外部の部品（バッテリ、各種センサ、インジェクタ、アクチュエータ、ネットワーク機器など）をハーネス経由で接続するための外部端子３０１が設けられている。
【００２２】
この例ではマイコンおよびソフトウェアの動作モードに応じて切り替えフラグ（切り替え手段）１０を変化させ、それによってマイコン端子からの出力であるスイッチ信号１１を切り替える。これによってマイコン端子の機能２１および３１を切り替えると同時に、外部回路のスイッチ１０１および１１１を切り替え、それぞれのマイコン端子の機能に対応した外部回路を選択する。また、ここではマイコン端子の機能をマイコンハードウェアの設定（電源供給方法選択、ブートモード選択など）に利用するＣＦＧ機能から汎用入力（General Purpose Input, ＧＰＩ）機能に切り替え、それに合わせて外部回路をプルアップ回路からフィルタ回路にスイッチしている。フィルタ回路には当該マイコン端子および外部端子３０１が接続されており、ハーネスを介してＥＣＵ外部の部品と接続する。
【００２３】
この動作はマイコン端子の機能２２および３２、外部回路のスイッチ１０２についても同様であるが、こちらはＣＦＧ機能からＡＳＩＣと通信を行うためのＳＰＩ通信機能に切り替えている。これはＥＣＵ基板内部で完結する機能間の切り替えであるため、外部端子３０１側のスイッチは存在せず、単純にマイコン端子に直接接続されるプルダウン回路とＡＳＩＣの切り替えのみとなっている。
【００２４】
同様にマイコン端子の機能２３および３３、外部回路のスイッチ１０３および１１３についてはＣＦＧ機能からＰＷＭ（Pulse Width Modulation）出力機能への切り替えに合わせて、外部回路もプルアップ回路からドライバ回路へと切り替えている。
【００２５】
ここで図示した範囲においては３つのマイコン端子について考えているが、同様の考え方をマイコン端子機能の組み合わせ２Ｎ・３Ｎ、外部回路２０Ｎ、外部回路の切り替えスイッチ１０Ｎ・１１Ｎについて適用することで、より多くのマイコン端子機能を切り替えて利用することができる。
【００２６】
（実施形態２）
実施形態１では機能および外部回路切り替えのトリガとなる信号をマイコンおよびソフトウェアの動作モードに対応したフラグとしていたが、これをＥＣＵの外部から入力する信号とすることも可能である。
【００２７】
図４に例を示す。ここでは、外部から入力するスイッチ信号ＳＳ０をＥＣＵ基板の外部端子からマイコン端子に入力すると切り替えフラグ１０が変化し、各マイコン端子の機能２１〜２Ｎ、３１〜３Ｎが切り替わる。同時に、各マイコン端子に接続している外部回路を切り替えるスイッチ１０１〜１０Ｎおよび１１１〜１１Ｎも外部スイッチ信号ＳＳ０によって切り替える。
【００２８】
この実施形態では、実施形態１とは違い任意のタイミングでマイコン端子機能および外部回路を切り替えることができる点が特徴となる。
【００２９】
（実施形態３）
実施形態１および２では、ひとつのトリガによって複数機能および回路を切り替えていたが、トリガは複数あってもよい。それを説明するのが図５である。図５において、マイコン端子機能切り替えのトリガとなる信号はスイッチ信号ＳＳ０およびＳＳ１である。スイッチ信号ＳＳ０とＳＳ１の動作としては、ＯＮ／ＯＦＦを互いに独立に切り替えたり、順々に切り替えたり、同時に切り替えたり、といったパターンが考えられる。これらスイッチ信号のＯＮ／ＯＦＦに対応して切り替えフラグ１０および１１を切り替え、それぞれの切り替えフラグに対応したマイコン端子の機能を切り替える。
【００３０】
このとき、マイコン端子機能２４、３４の切り替えのように汎用出力（General Purpose Output, ＧＰＯ）からＰＷＭ出力機能に切り替える場合など、外部回路が共通化できる（今回はドライバ回路）場合は切り替えスイッチが不要となる。
【００３１】
図示した範囲においてはスイッチ信号を２つとしているが、３つ以上設けてより多くのマイコン端子機能および外部回路を切り替えてもよい。
【００３２】
（実施形態４）
これまでの実施形態では、マイコン端子機能切り替えのフラグとして、マイコンおよびソフトウェアの動作モードに対応したフラグと外部から入力されるスイッチ信号いずれか片方を使用していたが、両方を使用することも考えられる。
【００３３】
図６に例を示す。この例ではマイコン端子機能２１・３１および２２・３２の切り替えを、マイコンおよびソフトウェアの動作モードに対応したフラグをトリガとして行い、端子機能２３・３３および２４・３４の切り替えを、外部から入力されるスイッチ信号ＳＳ１をトリガとして行っている。
【００３４】
外部回路の切り替えに関してはこれまでと同様、マイコンおよびソフトウェアの動作モードに対応したフラグをトリガとする場合に関してはマイコン端子からスイッチ信号ＳＳ０を出力することで、外部から入力されるスイッチ信号をトリガとする場合に関しては外部から入力されるスイッチ信号ＳＳ１を利用して行う。
【００３５】
この例では、決まった周期やタイミングで切り替えたい機能はマイコンおよびソフトウェアの動作モードに対応したフラグをトリガとして切り替え、あるイベントなどに応じて即時的に機能を切り替えたい場合は外部から入力されるスイッチ信号をトリガとして切り替えるなど、目的に応じて柔軟に機能選択を行うことができる。
【００３６】
図示した範囲においては切り替える機能の組を，ふたつのスイッチ信号ＳＳ０，ＳＳ１についてそれぞれ二組ずつとしているが，これもこれまでの実施形態と同様にそれぞれのスイッチ信号について何組割り付けてもよい。また，スイッチ信号についても三つ以上設けてもよい。
【００３７】
上記各実施形態によれば、任意のマイコン端子に対して、機能を選択するレジスタまたは外部回路ないしその両者をソフトウェアの実行中に切り替えることで、当該マイコン端子が複数の機能を実現する。機能の切り替えはソフトウェアの動作モードや外部から入力される信号にしたがって行う。
【符号の説明】
【００３８】
０  ＥＣＵ基板、１  マイクロコンピュータ（マイコン）、１０〜１１  スイッチ切り替えフラグ（切り替え手段）、ＳＳ１〜ＳＳ２  スイッチ信号出力、２１〜２Ｎ  マイコン端子の持つ機能、３１〜３Ｎ  マイコン端子の持つ機能、１０１〜１０Ｎ  スイッチ、１１１〜１１Ｎ  スイッチ、２０１〜２０Ｎ  マイコン端子の機能に対応した外部回路、３０１  ハーネスへつながる外部端子、４０１  マイコン端子の機能を選択するレジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2020013177.tif 000006
【図５】
2020013177.tif 000007
【図６】
2020013177.tif 000008