JP2013120430A - 制御装置及びコンピュータプログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】柔軟にメモリ保護範囲を設定することができ、さらには安価なメモリ保護機能を実現することができる制御装置及びコンピュータプログラムを提供する。
【解決手段】ECU1は、ヘッドライト70等の複数の車載機器に対し、制御処理を夫々行う複数の制御処理手段(アプリケーションプログラム40内)と、該制御処理手段が制御に用いるデータを記憶するRAM3とを備える。RAMアクセス範囲テーブル42は、複数の制御プログラム夫々の識別情報と、アクセス可能なRAM3のアドレス範囲とを対応させるテーブルであり、該テーブルをROM4に記憶する。制御プログラムによるRAM3へのアクセス要求にて指定されたアドレスが、RAMアクセス範囲テーブル42に記憶されたアクセス可能なアドレス範囲内にある場合に、アクセス要求処理プログラム41は、該アクセス要求を処理する。
【選択図】図1

Description

本発明は、複数の被制御機器に対する制御処理を行う制御装置及びコンピュータプログラムに関する。
近年、自動車の分野においては、車輌の高機能化が益々進んでおり、多種多様な機器が車輌に搭載され、これら車載機器を制御するための制御装置、所謂ECU(Electronic Control Unit)が多数搭載されている。例えば、ユーザのスイッチ操作などに応じてドアの開閉、ドアロックの施錠/開錠、ヘッドライトのオン/オフ、及びワイパーのオン/オフ等の制御を行うボディ系ECU、運転席近傍に配設されるメータ類の動作を制御するメータ系ECU、並びにカーナビゲーションシステムの制御を行うナビECU等の種々のECUが車輌には搭載されている。一般的にECUは、マイクロコンピュータ等の演算処理装置によって構成されており、制御プログラムを読み込んで実行することにより、車載機器の制御が実現されるため、処理動作における高い信頼性が必要とされる。
ECUは、演算処理を行うCPU(Central Processor Unit)、CPUが実行するアプリケーションプログラムを記憶するROM(Read Only Memory)、CPUが制御処理を実行する際に用いる各種のデータを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)、車載機器との間でセンサ信号及び駆動信号を入出力するための入出力インタフェース(以下、「入出力I/F」と表記する)、ECU間で情報を送受信するための通信インタフェース(以下、「通信I/F」と表記する)等を備えている。
例えば、ドアロックの施錠/開錠を行うためのアプリケーションプログラムであるドアロック制御プログラムでは、車輌に装備された運転席、助手席、及び後部座席の左右のドアに配設されたドアロック用スイッチの信号に基づいて、各ドアをロックするドアロック機構を駆動して施錠/開錠を行う。運転席では、乗員の安全性確保のために運転者が4箇所のドアを全てロックするためのスイッチが設けられており、これらドアロック用スイッチの情報が、ボディ系ECUによって取得されて、オン/オフ情報として一時的にRAMに記憶される。ボディ系ECUは、RAMに記憶されたドアロック用スイッチのオン/オフ情報に従って各ドアのドアロック機構によるドアの施錠/開錠を制御する。同様に、ボディ系ECUは、運転席に配設されたヘッドライト用スイッチの操作によるヘッドライトのオン/オフ情報をRAMに記憶し、RAMに記憶されたヘッドライトのオン/オフ情報に従ってヘッドライトのオン/オフを制御する。
ECUにおけるRAMへのデータの書き込みが予期せぬビットエラー等により誤作動し、例えば、ヘッドライト用スイッチ情報が、ドアロック用スイッチ情報用のRAMのメモリアドレスに書き込まれてしまうような事象が発生すると、ヘッドライト用スイッチの操作によって、ドアロック機構が制御されるというような不具合が発生してしまう。このため、RAMへのデータの書き込みにおいては、誤ったメモリアドレスへの書き込みを防止するための保護機能を持たせる必要がある。
特許文献1には、CPUとRAMとの間のアドレスバス上にハードウェアによるアドレス変換回路を備えてメモリを保護するメモリ保護装置が記載されている。このメモリ保護装置のアドレス変換回路は、メモリ保護モード時に、領域指定レジスタの指定条件により、アドレスバス上のメモリアドレスにおける所定の上位ビットを論理値0にマスクしたメモリアドレスを生成し、RAMに供給する。これにより、マスクされたRAMの領域にはアクセスが禁止され、RAMへの書き込みが保護されるというものである。
特開平10−260901号公報
しかしながら、特許文献1に記載のメモリ保護装置は、メモリ保護のための機構をハードウェア回路で実現しているため、メモリ保護機構がない場合と比較して、部品を追加して回路を実装する必要があり、回路部品コスト及び製造コストが高くなるとともに、部品の実装面積も大きくなってしまうという問題点があった。
また、特許文献1に記載のメモリ保護装置は、メモリアドレスをマスクすることにより不正アドレスへのアクセスを防止する仕組みを持つため、メモリ保護範囲の下限アドレスと上限アドレスを柔軟に設定することができず、また同一のマスクパターンで設定できる範囲にメモリ保護範囲が限られてしまう。
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、柔軟にメモリ保護範囲を設定することができ、さらには安価なメモリ保護機能を実現することができる制御装置及びコンピュータプログラムを提供することにある。
本発明に係る制御装置は、複数の被制御機器に対する制御処理を夫々行う複数の制御処理手段と、該制御処理手段が制御に用いるデータを記憶する第1記憶手段とを備える制御装置において、複数の前記制御処理手段夫々の識別情報とアクセス可能な前記第1記憶手段のアドレス範囲とを対応させて記憶する第2記憶手段と、前記制御処理手段による前記第1記憶手段へのアクセス要求にて指定されたアドレスが、該制御処理手段の識別情報に対応づけて前記第2記憶手段に記憶された前記第1記憶手段のアドレス範囲内にある場合に、該アクセス要求を処理するアクセス要求処理手段とを備えることを特徴とする。
本発明に係る制御装置は、前記第2記憶手段が、複数の前記制御処理手段夫々の識別情報と、書き込み可能な前記第1記憶手段のアドレス範囲及び読み出し可能な前記第1記憶手段のアドレス範囲とを対応させて記憶してあることを特徴とする。
本発明に係るコンピュータプログラムは、データを記憶する記憶手段を有するコンピュータに、複数の被制御機器に対する制御処理を行わせるコンピュータプログラムにおいて、前記コンピュータに、前記複数の被制御機器に対する制御処理を夫々行わせる複数の制御処理ステップと、前記コンピュータに、前記制御処理ステップによる前記記憶手段へのアクセス要求にて指定されたアドレスが、該制御処理ステップの識別情報に対応づけて記憶された前記記憶手段のアドレス範囲内にある場合に、該アクセス要求を処理させるアクセス要求処理ステップとを実行させることを特徴とする。
本発明においては、第2記憶手段により、複数の制御処理手段夫々の識別情報とアクセス可能な第1記憶手段のアドレス範囲とを対応させて記憶し、アクセス要求処理手段により、制御処理手段による第1記憶手段へのアクセス要求にて指定されたアドレスが、該制御処理手段の識別情報に対応づけて第2記憶手段に記憶された前記第1記憶手段のアドレス範囲内にある場合に、該アクセス要求を処理する。これにより、第2記憶手段にアドレス範囲を記憶させておくことによって、複数の制御処理手段による第1記憶手段へのアクセス要求に対して、第1記憶手段を保護する保護機能を柔軟に設定することができる。
本発明においては、第2記憶手段が、複数の制御処理手段夫々の識別情報と、書き込み可能な第1記憶手段のアドレス範囲及び読み出し可能な第1記憶手段のアドレス範囲とを対応させて記憶してある。これにより、第1記憶手段からの読み出し、及び第1記憶手段への書き込みの夫々のアクセスにおいて、第1記憶手段を保護する保護機能を設定することができる。
本発明においては、コンピュータに、複数の被制御機器に対する制御処理を夫々行わせる複数の制御処理ステップと、該制御処理ステップによる記憶手段へのアクセス要求にて指定されたアドレスが、該制御処理ステップの識別情報に対応づけて記憶された記憶手段のアドレス範囲内にある場合に、該アクセス要求を処理させるアクセス要求処理ステップとを実行させるコンピュータプログラムによって、記憶手段を保護する保護機能を持たせる。これにより、記憶手段を保護する保護機能を実現するためのハードウェア回路を設ける必要がなく、製造コストを抑えることができる。
本発明による場合は、第2記憶手段により、複数の制御処理手段夫々の識別情報とアクセス可能な第1記憶手段のアドレス範囲とを対応させて記憶し、アクセス要求処理手段により、制御処理手段による第1記憶手段へのアクセス要求にて指定されたアドレスが、該制御処理手段の識別情報に対応づけて第2記憶手段に記憶された前記第1記憶手段のアドレス範囲内にある場合に、該アクセス要求を処理するため、第2記憶手段にアドレス範囲を記憶させておくことによって、複数の制御処理手段による第1記憶手段へのアクセス要求に対して、第1記憶手段を保護する保護機能を柔軟に設定することができる。
本発明の実施の形態に係る制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る制御装置のソフトウェア構成を示す模式図である。 各制御プログラムに対するRAMのアクセス範囲について説明するための模式図である。 ROMに記憶するRAMアクセス範囲テーブルを示す図表である。 RAMへのアクセス要求を処理する手順を示すフローチャートである。
(実施の形態1)
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る制御装置1(以下、「ECU1」と表記する)の構成を示すブロック図である。図1では車載制御装置の例を示すが、本発明は、家庭用電気製品、産業用機器等の様々な電気機器において用いられる制御装置について適用可能である。ECU1は、車輌に搭載されたヘッドライト70、ヘッドライト用アクチュエータ71、ドアロック機構72等の車載機器を制御する。即ち、ECU1は、ユーザの操作を受け付けて、ヘッドライト70の点灯/消灯を制御し、舵角に応じてヘッドライト用アクチュエータ71を駆動し、ヘッドライト70の照射方向を自動調整するAFS(Adaptive Front-lighting System)制御を行い、さらにドアロック機構72の施錠/解錠を制御するものである。
ECU1は、CPU2、RAM3、ROM4、入出力I/F5及び通信I/F6等を備えて構成されている。上記のヘッドライト70、ヘッドライト用アクチュエータ71及びドアロック機構72等の車載機器は、ECU1の入出力I/F5にケーブルなどを介して接続されている。入出力I/F5は、これらの車載機器との間で信号の入出力を行うことができ、CPU2から与えられた動作命令などを各車載機器へ出力すると共に、各車載機器から入力された情報をCPU2へ与える。
CPU2は、ROM4に予め記憶されたアプリケーションプログラム40を読み出して実行することにより、入出力I/F5に接続された車載機器の制御処理を行う。またCPU2は、制御処理を行う過程の演算などにて発生した一時的なデータをRAM3に記憶しながら処理を進める。ROM4は、例えばEEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)等の不揮発性のメモリ素子で構成され、アプリケーションプログラム40、RAM3へのアクセス要求を処理するアクセス要求処理プログラム41、RAM3へのアクセス範囲を記述したRAMアクセス範囲テーブル42等が予め記憶されている。RAM3は、SRAM(Static RAM)又はDRAM(Dynamic RAM)等のメモリ素子で構成されており、CPU2の処理過程で発生する種々のデータ等を一時的に記憶する。
通信I/F6は、車輌に搭載された他のECUに車載LANを介して接続されており、CAN(Controller Area Network)などのプロトコルに従って他のECUとデータの送受信を行う。通信I/F6は、CPU2から与えられたデータを送信し、他のECUから受信したデータをCPU2へ与える。これによりECU1は、他のECUに接続された車載機器から得られる情報を通信I/F6の通信によって取得することができると共に、他のECUに接続された車載機器への動作命令などを送信して制御することができる。
図2は、本発明の実施の形態に係る制御装置のソフトウェア構成を示す模式図であり、ECU1のCPU2がROM4に記憶されたアプリケーションプログラム40を実行した場合の構成を示してある。アプリケーションプログラム40は、ヘッドライト点灯制御プログラム400、AFS制御プログラム401、及びドアロック制御プログラム402等の複数の制御プログラムを備えており、これらの制御プログラムによって行われるRAM3へのアクセス要求は、アクセス要求処理プログラム41により実行されるように構成されている。
ヘッドライト点灯制御プログラム400は、運転席に配設されたヘッドライト用スイッチの操作によるヘッドライト70のオン/オフ情報をRAM3に記憶し、RAM3に記憶されたヘッドライト70のオン/オフ情報に従ってヘッドライト70の点灯/消灯を制御する。
AFS制御プログラム401は、車輌に搭載された舵角センサが検出する舵角情報を有するECUから、また、車輌の走行位置に係る情報をナビゲーションシステムから、通信I/F6の通信によりそれぞれ取得してRAM3に記憶し、記憶したこれらの情報に応じて車輌のヘッドライト用アクチュエータ71を動作させて、ヘッドライト70の照射方向を車輌の走行方向に合わせて調整する制御処理を行う。
ドアロック制御プログラム402は、運転席、助手席、及び後部座席の左右のドアに配設されたドアロック用スイッチの信号に基づいて、各ドアをロックするドアロック機構72を駆動して施錠/開錠を行うほか、ユーザが所持する携帯型の通信器からのオン/オフ情報に応じてドアロック機構72を動作させて車輌のドアの施錠/解錠を制御する処理を行う。ドアロック用スイッチのオン/オフ情報、及び携帯型の通信器からのオン/オフ情報は、RAM3に一時的に記憶され、記憶された情報に基づいてドアロック制御プログラム402は、ドアロック機構72を駆動して施錠/開錠を制御する処理を行う。
アクセス要求処理プログラム41は、各制御プログラムが実行するRAM3へのアクセス要求が、各制御プログラムに割り当てられたRAM3のアクセス可能な範囲内の処理要求であるかを判定し、アクセス可能であれば、該アクセス要求を処理する。具体的には、アクセス要求処理プログラム41は、各制御プログラムが有する識別情報であるID番号に基づき、各制御プログラムがアクセス可能なアドレス範囲をRAMアクセス範囲テーブル42から読み出し、アクセス要求にて指定されるアドレスが、アクセス可能なアドレス範囲内にあるかどうかを判定する。アクセス要求処理プログラム41は、アクセス要求にて指定されるアドレスが、アクセス可能なアドレス範囲内にある場合には、アクセス要求を実行し、成功応答を該アクセス要求を行った制御プログラムに戻す。一方、アクセス要求にて指定されるアドレスが、アクセス可能なアドレス範囲内にない場合には、アクセス要求を実行することなく、失敗応答を該アクセス要求を行った制御プログラムに戻す。
図3は、各制御プログラムに対するRAM3のアクセス範囲について説明するための模式図であり、図4は、ROM4に記憶するRAMアクセス範囲テーブル42を示す図表である。例えば、ヘッドライト点灯制御プログラム400は、識別情報(ID:0)を有しており、RAM3内でアクセスできる範囲は、0x1000番地から0x1587番地であると予め決められている。ここで、0xは16進数を意味する。同様に、AFS制御プログラム401は、識別情報(ID:1)を有し、アクセス可能範囲が0x1588番地から0x549F番地、ドアロック制御プログラム402は、識別情報(ID:2)を有し、アクセス可能範囲が0x54A0番地から0x600B番地であると予め決められている。図4に示すように、RAM3へのアクセス可能範囲は、上限アドレスと下限アドレスとの間のアドレス範囲(上限アドレスと下限アドレスとを含む)として、テーブル形式でROM4に記憶されている。
つぎに、図5によりRAM3へのアクセス要求の処理について説明する。図5は、RAM3へのアクセス要求を処理する手順を示すフローチャートである。まず、ヘッドライト点灯制御プログラム400、AFS制御プログラム401、及びドアロック制御プログラム402のいずれかの制御プログラムからRAM3へのアクセス要求が発行される(ステップS1)。アクセス要求は、例えば、ヘッドライト用スイッチのオン/オフ情報等をRAM3に書き込んだり、逆にRAM3から読み出したりする要求である。
つぎに、アクセス要求処理プログラム41は、RAMアクセス範囲テーブル42から、RAM3へのアクセス要求を発行した制御プログラムのID番号に対応するRAM3のアクセス可能なアドレス範囲を取得する(ステップS2)。例えば、アクセス要求を発行した制御プログラムがヘッドライト制御プログラム400である場合、ID番号は0であり、アクセス要求処理プログラム41がRAMアクセス範囲テーブル42から取得するアドレス範囲は、上限アドレス0x1000、下限アドレス0x1587となる。ここで、ID番号は、ヘッドライト制御プログラム400が発行するアクセス要求のプログラム内に記述されていることにより、アクセス要求処理プログラム41は、アクセス要求を発行した制御プログラムの識別情報を判読することができる。
アクセス要求処理プログラム41は、アクセス要求にて指定されるアドレスがRAMアクセス範囲テーブル42から取得したアドレス範囲内にあるかどうかを判定する(ステップS3)。アクセス要求処理プログラム41は、アクセス要求にて指定されるアドレスが、アクセス可能なアドレス範囲内にある場合には(ステップS3:YES)、アクセス要求を実行してRAMにアクセスし(ステップS4)、該アクセス要求を行った制御プログラムに成功応答を戻す(ステップS5)。例えば、ヘッドライト制御プログラム400が発行したアクセス要求がRAM3のアドレス0x1325を指定している場合には、アクセス可能な範囲にあり、ステップS4及びステップS5の処理手順が行われる。
一方、アクセス要求処理プログラム41は、アクセス要求にて指定されるアドレスが、アクセス可能なアドレス範囲内にない場合には(ステップS3:NO)、アクセス要求を実行することなく、該アクセス要求を行った制御プログラムに失敗応答を戻す(ステップS6)。例えば、ヘッドライト点灯制御プログラム400が発行したアクセス要求がRAM3のアドレス0x1630を指定している場合には、アクセス可能な範囲ではないため、ステップS6の処理手順が行われる。
上述のように、本実施形態においては、ECU1がヘッドライト70、ヘッドライト用アクチュエータ71及びドアロック機構72等の複数の車載機器に対し、制御処理を夫々行う複数の制御プログラム(ヘッドライト点灯制御プログラム400、AFS制御プログラム401及びドアロック制御プログラム402等)と、該制御プログラムが制御に用いるデータを記憶するRAM3とを備えている。RAMアクセス範囲テーブル42は、複数の制御プログラム夫々の識別情報(ID番号)と、アクセス可能なRAM3のアドレス範囲とを対応させるテーブルであり、該テーブルをROM4に記憶しておく。制御プログラムによるRAM3へのアクセス要求にて指定されたアドレスが、該アクセス要求を発行した制御プログラムの識別情報に対応づけてRAMアクセス範囲テーブル42に記憶されたアクセス可能なアドレス範囲内にある場合に、アクセス要求処理プログラム41は、該アクセス要求を処理するように機能する。これにより、複数の制御プログラムによるRAM3へのアクセス要求に対して、RAM3を保護する保護機能をRAMアクセス範囲テーブル42により柔軟に設定することができる。また、RAM3を保護する保護機能をコンピュータプログラムによるソフトウェア処理で実現することによって、ハードウェア回路を設ける必要がなく、回路部品が節減され、製造コストを抑えることができるとともに、回路部品の実装面積の増大を抑制することができる。
なお、上述の実施形態においては、RAM3へのアクセス可能範囲を書き込み及び読み出しで同じ範囲としているが、書き込み時のアクセス可能範囲と、読み出し時のアクセス可能範囲を異なるようにしてもよい。書き込み時のアクセス可能範囲と、読み出し時のアクセス可能範囲を異なるようにすることは、例えば、複数の制御プログラムのうち一つの制御プログラムがスイッチ情報等の所定情報をRAM3に書き込み、書き込まれた該所定情報を複数の制御プログラムが共通に読み出して用いる場合に有効である。なお、この場合、書き込み時のアクセス可能範囲と、読み出し時のアクセス可能範囲を異なるため、図4に示すようなテーブルを、書き込み用と読み出し用とでそれぞれ1つずつ予め設定し、合計2つのテーブルをROM4に記憶しておく。
また、上述の実施の形態においては、各制御プログラム毎に識別情報を持たせているが、各制御プログラムを更に複数の機能的にまとまったプログラムモジュール単位、プログラム部品単位に分け、プログラムモジュール単位、又はプログラム部品単位で個別に識別情報を設け、各プログラムモジュール毎に、又は各プログラム部品毎にRAM3へのアクセス可能なアドレス範囲を定めるRAMアクセス範囲テーブル42をROM4に記憶するようにしてもよい。この場合、プログラムモジュール単位、又はプログラム部品単位でRAM3へのアクセス要求を制御するので、よりきめ細かにRAM3の保護範囲を設定することができ、本発明は、このようにプログラムモジュール単位、又はプログラム部品単位でアクセス範囲を設定してRAM3へのアクセスを制御する場合を含んでいる。
なお、開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
1 ECU(制御装置)
3 RAM(第1記憶手段、記憶手段)
4 ROM(第2記憶手段)
41 アクセス要求処理プログラム(アクセス要求処理手段、アクセス要求処理ステップ)
400 ヘッドライト点灯制御プログラム(制御処理手段、制御処理ステップ)
401 AFS制御プログラム(制御処理手段、制御処理ステップ)
402 ドアロック制御プログラム(制御処理手段、制御処理ステップ)

Claims (3)

  1. 複数の被制御機器に対する制御処理を夫々行う複数の制御処理手段と、該制御処理手段が制御に用いるデータを記憶する第1記憶手段とを備える制御装置において、
    複数の前記制御処理手段夫々の識別情報とアクセス可能な前記第1記憶手段のアドレス範囲とを対応させて記憶する第2記憶手段と、
    前記制御処理手段による前記第1記憶手段へのアクセス要求にて指定されたアドレスが、該制御処理手段の識別情報に対応づけて前記第2記憶手段に記憶された前記第1記憶手段のアドレス範囲内にある場合に、該アクセス要求を処理するアクセス要求処理手段と
    を備えることを特徴とする制御装置。
  2. 前記第2記憶手段は、複数の前記制御処理手段夫々の識別情報と、書き込み可能な前記第1記憶手段のアドレス範囲及び読み出し可能な前記第1記憶手段のアドレス範囲とを対応させて記憶してある
    ことを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
  3. データを記憶する記憶手段を有するコンピュータに、複数の被制御機器に対する制御処理を行わせるコンピュータプログラムにおいて、
    前記コンピュータに、前記複数の被制御機器に対する制御処理を夫々行わせる複数の制御処理ステップと、
    前記コンピュータに、前記制御処理ステップによる前記記憶手段へのアクセス要求にて指定されたアドレスが、該制御処理ステップの識別情報に対応づけて記憶された前記記憶手段のアドレス範囲内にある場合に、該アクセス要求を処理させるアクセス要求処理ステップと
    を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
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