JPH08328885A - マイクロコンピュータの故障検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回路規模が小さく、かつ、低コストで実施で
きるマイコンの故障検出方法を提供する。 【構成】 マイコン１にマイコン１と同じ命令を実行す
ることのできる演算回路部を備えただけの軽量な監視回
路２を設け、そのマイコン１と監視回路２に、同一のデ
ータに基づく同一の演算処理を実行させ、その演算結果
を比較照合し、故障の検出を行なうことにより、低コス
トでマイコン１の故障の検出を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばＡＢＳ（アンチ
ロックブレーキシステム）電子制御ユニット等に使用さ
れるマイクロコンピュータの故障検出方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】マイクロコンピュータ（以下、マイコ
ン）の故障を検出するひとつの方法として従来、図９に
示すように、全く同一のマイコン１を２個使用する方
法、いわゆるダブルマイコンがある。この方法では、両
マイコン１に外部より同一信号を入力し、それぞれの演
算結果として出力される信号を互いにモニタし、自分の
出力信号と他方の出力信号とを比較して、一致しない場
合に故障として検出するという方法である。

【０００３】例えば、このような方法を使ったＡＢＳ
（アンチロックブレーキシステム）の電子制御ユニット
では、四輪の車輪速度信号を両マイコン１にそれぞれ入
力し、それぞれのマイコン１が、その車輪速度を基にＡ
ＢＳ制御演算を行い、その結果得られた油圧制御用ソレ
ノイド出力信号等をそれぞれが比較して故障検出を行な
っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ダブルマイコンの構成では、故障検出のために同機能の
マイコンが２個必要であり、回路規模が大きくなってコ
スト高になるという問題がある。

【０００５】そこで、この発明の課題は、同機能のマイ
コンを２個使用することなく、回路規模も小さく、か
つ、低コストで実施できるマイコンの故障検出方法を提
供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、第１の発明では、故障検出対象のマイクロコンピュ
ータに、故障検出のための演算処理を、マイクロコンピ
ュータの本来の機能（例えば、アンチロックシステムの
場合、アンチロック制御処理）とは別に設けるととも
に、前記マイクロコンピュータの故障検出のための演算
処理を実現するために必要な演算命令を実行することの
できる演算回路部を備えた監視回路を設け、前記マイク
ロコンピュータと監視回路に同一の設定データに基づく
同一の演算処理を実行させ、その際、出力される両者の
演算結果を比較照合し、その照合差から故障を検出する
という方法を採用したのである。

【０００７】このとき、第２の発明では、上記マイクロ
コンピュータと監視回路とにそれぞれ通信手段を設け、
上記故障検出の際、設定データとそのデータに基づく演
算結果とをやり取りするという方法を採用したのであ
る。

【０００８】また、第３の発明では、上記第２の発明に
おいて、通信手段の制御用通信プログラムをメインルー
チンとそのメインルーチンに従属するサブルーチンとで
構成されるものとし、前記故障検出のための演算処理の
結果を、前記マイクロコンピュータと監視回路との間で
やり取りするという方法を採用したのである。

【０００９】さらに、第４の発明では、上記マイクロコ
ンピュータと監視回路とに演算処理を実行させる際、上
記同一の演算処理がマイクロコンピュータの全インスト
ラクションを実行するものとし、かつ、マイクロコンピ
ュータの内部バス全てに対してアクセスするものとし
て、その際、出力される両者の演算結果を比較照合し、
その照合差から故障を検出するという方法を採用したの
である。

【００１０】このとき、第５の発明では、上記マイクロ
コンピュータと監視回路とに演算処理を実行させる際、
各回ごとにランダムな設定データに基づく演算処理を実
行させ、その際、出力される両者の演算結果を比較照合
し、その照合差から故障を検出するという方法を採用し
たのである。

【００１１】また、第６の発明では、上記マイクロコン
ピュータと監視回路の演算結果の比較照合の際、その比
較照合をマイクロコンピュータと監視回路の両方で各々
独立して行なわせるという方法を採用したのである。

【００１２】第７の発明では、上記マイクロコンピュー
タの作動時に、上記故障検出を所定の周期で繰り返し行
なわせるという方法を採用したのである。

【００１３】

【作用】このように構成される第１の発明では、故障検
出対象のマイコンに設けられた監視回路は、故障対象の
マイコンと同様の例えば、アキュームレータによるデー
タの加減算あるいはレジスタ間のデータの転送やレジス
タへのデータのストアなど演算命令を行なう演算部を備
えることにより、マイコンと同じデータの処理を実行す
ることができるようになっており、前記マイコンと監視
回路に同一の設定データに基づく同一の演算処理を実行
させると、両者が正常に機能していればその演算結果は
同じになるはずである。そのため、両者の演算結果を比
較照合したときに差が生じていれば、どちらかに異常が
生じていることになり、そのことからマイコンの故障が
検出できる。

【００１４】このとき、故障の検出を演算結果の照合に
より行っているので、両者の処理は同期している必要は
なく、両者の処理速度は同一でなくても故障の検出がで
きるので、監視回路はマイコンに比べて低速のものを使
用することができる。

【００１５】また、監視回路は、前記のように演算処理
ができるものであればよいので、故障検出対象のマイコ
ンと同一のものを使用しなくても故障の検出を行なうこ
とができる。

【００１６】第２の発明では、マイコンと監視回路とに
それぞれ通信手段を設け、故障検出の際、設定データと
そのデータに基づく演算結果とをやり取りすることによ
り、マイコンと監視回路の両者間でデータの送受を行っ
て故障の検出が行える。

【００１７】第３の発明では、通信手段の制御用通信プ
ログラムをメインルーチンとそのメインルーチンに従属
するサブルーチンとで構成されるものとして、故障検出
の際、前記プログラムのメインルーチンとサブルーチン
とを起動しなければ、マイコンと監視回路間で設定デー
タとそのデータに基づく演算結果とをやり取りできない
ようにしたので、マイコンを暴走させる例えば、メイン
ルーチンの処理の中で部分的な無限ループが生じた場合
や割り込み処理によるサブルーチン内に無限ループが発
生した場合に、通信手段が起動しなくなり、そのことか
ら照合結果に差が生じ、暴走モードの故障の検出ができ
る。

【００１８】第４の発明では、上記演算処理がマイクロ
コンピュータの全インストラクションを実行し、かつ、
マイクロコンピュータの内部バス全てに対してアクセス
するようにしたことにより、設定データを用いて全ての
インストラクション及び内部バスにデータをアクセスし
た結果をチェックすることができるため、マイコンの全
ての機能についてのチェックが行なえ、故障の検出が行
える。

【００１９】第５の発明では、故障の検出を行うごと
に、設定データをランダムな値になるようにしたことに
より、検出のたびごとにデータのビットの状態を変化、
すなわち、ビットの、「１」と「０」とを変化させてビ
ットの状態の異なったデータを用いた演算結果の比較照
合を行なって、ビット単位のチェックを行なうことがで
きるので、例えば、マイコン内部のアキュムレータ、レ
ジスタ、プログラムカウンタや内部バスなどのビットが
「１」または「０」のどちらかに固着した固着故障の検
出も行なえる。

【００２０】第６の発明では、マイクロコンピュータと
監視回路の演算結果の比較照合の際、その比較照合をマ
イクロコンピュータと監視回路の両方で各々独立に行な
うことにより、一方のデバイスが故障した場合でも他方
の判定により、故障の判定が行える。

【００２１】第７の発明では、マイクロコンピュータの
作動時に、上記故障検出を所定の周期で繰り返し行なわ
せることにより、マイコンを使用したシステムの作動中
の故障を常時検出できる。

【００２２】

【実施例】以下、この発明を図面に基づいて説明する。

【００２３】図１に第１実施例として第１の発明の故障
検出方法に係るマイコン１のブロック図を示す。

【００２４】図１に示すように、この実施例のマイコン
１は、マイコン１と監視回路２とからなり、両者は、共
通のバス３により接続されて、データの入出力ができる
ようになっている。

【００２５】マイコン１は、モニタプログラムまたはＯ
Ｓ内に故障検出手段として故障検出用の処理プログラム
が内蔵されており、この処理プログラムを起動すること
により、故障の検出を行う。

【００２６】この処理プログラムは、図２に示すよう
に、設定部と実行部及び判定部とで構成され、設定部が
初期値データを設定し、実行部がその初期値データに基
づいてマイコン１に所定の演算処理を実行させる。同時
に、設定部は、設定した初期値データを監視回路２へ出
力する。また、判定部は、実行部の演算処理により得ら
れたマイコン１の演算結果のデータと監視回路２から入
手した演算結果のデータを照合することにより、故障を
検出する。

【００２７】一方、監視回路２は、入出力回路部と演算
回路部及び制御回路部とを備え、入出力回路部は前記バ
ス３と接続され、監視回路２とマイコン１とのデータの
授受を行ない、演算回路部は、例えば、アキュムレー
タ、加減算器、入出力用のレジスタを備え、前記マイコ
ン１と同様の演算命令を実行する。

【００２８】また、この演算回路部は、前記マイコン１
の実行部と同様の処理プログラムをメモリ内に格納した
制御回路部によって制御され、前記マイコン１から出力
される初期値データに基づいてマイコン１と同じ演算処
理を実行するようになっている。

【００２９】なお、実施例では、監視回路２はマイコン
１のバス３上に配置するようにしたが、これに限定され
ることはなく、例えば、監視回路２をマイコン１のチッ
プ内に設けるようにしてもよい。

【００３０】この実施例は以上のように構成されてお
り、次に、その作用を述べることにより、第１の発明の
故障検出方法を説明する。

【００３１】このマイコン１では、故障検出手段である
モニタまたはＯＳ内の故障検出用の処理プログラムを起
動することにより故障検出を行なう。このとき、起動さ
れた処理プログラムは、あらかじめ設定された初期値デ
ータに基づきあらかじめ決められた手順に従って演算処
理を実行する。同時に、マイコン１は、起動命令と共
に、初期値データをバス３を介して監視回路２に出力
し、監視回路２を起動して初期値データに基づく演算処
理を実行させる。このとき、監視回路２が実行する演算
処理は、制御回路部に格納されたマイコン１の実行部と
同様の処理プログラムによってマイコン１から入力され
たデータの演算処理を行なう。また、こうして監視回路
２で演算された結果は、入出力回路部よってマイコン１
へ返信され、それを受けたマイコン１は、その演算結果
を判定回路部に入力して、マイコン１が演算した結果と
比較照合する。このとき、比較照合されるマイコン１と
監視回路２との演算結果は、同一のデータに基づく同一
の演算処理を行なっており、両者が正常に機能していれ
ば、差は出力されることはない。一方、両者の内いずれ
か一方、あるいは両方（両方に異常が生じて同じ結果を
出力する確率は非常に小さい）に異常が生じていれば、
演算結果に差が生じるので、マイコン１の故障を検出で
きる。

【００３２】このように、この方法では、マイコン１と
マイコン１と同じ命令を実行することのできる演算回路
部を備えただけの軽量な監視回路２に、同一のデータに
基づく同一の演算処理を実行させることにより、故障の
検出を行なっているので、回路規模を大きくすることな
く低コストでマイコン１の故障の検出が行なえる。

【００３３】また、このとき、演算結果を照合して故障
の検出を行なっているので、両者の処理は同期している
必要はなく、両者の処理速度は同じでなくてもよいの
で、例えば監視回路２にはマイコン１よりも低速のマイ
コン１や処理能力の低い下位のマイコン１を使用したり
することもできる。

【００３４】次に、第２実施例として第２の発明に係る
故障検出方法を説明する。

【００３５】この実施例は、図３に示すように、第１実
施例の図１のマイコン１と監視回路２とを接続するバス
接続に代えて、マイコン１と監視回路２とに通信手段と
してシリアル伝送用のポート４を設け、そのポート４同
士を接続し、故障検出の際、設定データとそのデータに
基づく演算結果とをやり取りさせるという方法で、この
ような方法を用いることにより、バス３のファンアウト
の余裕の有無に係わらず監視回路２を設けることができ
る。

【００３６】他の作用効果については第１実施例と同様
であるので、その説明を省略することにする。

【００３７】第３実施例として第３の発明の故障検出方
法を説明することにする。

【００３８】この実施例は、図４に示すように、第２の
発明において、通信手段の通信制御用のプログラムをメ
インルーチンとそのメインルーチンに従属するサブルー
チンとで構成されるものとし、通信のためメインルーチ
ンを起動すると、サブルーチンが起動されるようにする
という方法である。

【００３９】このような方法を行なうことにより、例え
ば、メインルーチンで通信ポート４のレジスタへの通信
データの設定を行い、サブルーチンで通信の起動を行う
ようにすれば、マイコン１の暴走を引き起こす原因とさ
れるメインルーチンまたはサブルーチンの中で無限ルー
プが発生すると、そのループによりメインルーチンもし
くはサブルーチンの処理が実行されなくなり、通信制御
用のプログラムが起動できなくなって、設定データや演
算結果の送受ができなくなるため、比較照合の際、両者
の出力に差が生じ、この差を検出することにより、暴走
モードの検出ができる。

【００４０】他の作用効果については第２実施例と同様
であるので、その説明は省略することにする。

【００４１】第４実施例として第４の発明に係る故障検
出方法を説明する。

【００４２】この実施例では、第１乃至３の実施例にお
いて、マイコン１のモニタプログラムまたはＯＳ内に故
障検出手段として内蔵された故障検出用の処理プログラ
ムの演算処理と、監視回路２の制御回路部に格納された
処理プログラムの演算処理とをマイコン１の全インスト
ラクション、例えば、図５に示すような、アキュームレ
ータへのデータの転送やアキュームレータを用いた演算
あるいはレジスタ間の転送やレジスタへのデータの入出
力などについて設定データをオフセットとして行なうよ
うにし、かつ、そのデータを用いてマイコン１の内部バ
ス全てに対してアクセスするという方法である。

【００４３】したがって、このような方法を行うことに
より、マイコン１の機能全てがチェックできるようにな
るため、故障検出の信頼性の向上が図れる。

【００４４】なお、他の作用効果については、第１乃至
第３実施例と同じであるので、説明は省略することとす
る。

【００４５】第５実施例として第５の発明に係る故障検
出方法を説明する。

【００４６】この実施例では、第１乃至第２の実施例の
マイコン１に図６に示すように、フリーランニングカウ
ンタ５を備え、そのカウンタ５を常時ランさせておき、
そのカウンタ５の出力データを故障検出の際に、上記マ
イコン１と監視回路２の演算処理の初期値データとして
用いるという方法で、設定データをランダムな値にする
ことができるため、例えば検出の度ごとに設定データが
固定されることを防ぐことができる。したがって、その
データによる演算処理を複数回行うと、マイコン内部の
アキュームレータ、レジスタ、プログラムカウンタや内
部バスなどの各ビットの状態を「１」と「０」とに変化
させてその演算結果を比較照合し、ビットのチェックが
行なえるので、ビットが「１」や「０」に固着した場合
でも、その固着故障を検出できる。

【００４７】なお、実施例では、ランダムな値を得るた
めに、カウンタ５を設けたが、カウンタ５に代えて例え
ば、マイコン１がソフト的に乱数を発生させてランダム
値を算出するようにしてもよい。

【００４８】また、他の作用効果については第１乃至第
４実施例と同様であるので、その説明は省略することに
する。

【００４９】第６実施例として第６の発明に係る故障検
出方法を説明する。

【００５０】この実施例は、第１乃至第５の実施例の監
視回路２に、例えば図７に示すようにマイコン１と同じ
処理を行う判定回路部６を設け、マイコン１の判定部と
で相互に授受した演算結果を、各々独立に比較照合する
という方法であって、一方のデバイスが故障を起こした
ような場合でも他方の判定部の判定により、故障の検出
ができるようにするという方法である。その結果、マイ
コン１の判定部が故障を起こして判定が行なえなくなる
事態を減少させて信頼性を向上することができる。

【００５１】他の作用効果については第１乃至第５実施
例と同様であるので、その説明は省略することにする。

【００５２】第７実施例として第７の発明に係る故障検
出方法を説明する。

【００５３】この実施例は、第１乃至第６の発明におい
て、例えば図８に示すように、マイコン１にタイマ７を
設け、そのタイマ７による割り込み処理により所定の周
期で故障検出プログラムを起動することにより、故障の
検出を、マイコン１を使用したシステムの作動中も常時
行なうようにした方法である。そして、その方法を用い
た結果、マイコン１を使用したシステムの作動中の故障
を常時検出して信頼性の向上を図ることができる。

【００５４】他の作用効果については、第１乃至第６の
実施例と同様なので、省略することにする。

【００５５】

【効果】このように構成される第１の発明のマイクロコ
ンピュータの故障検出方法では、マイコンとマイコンと
同じ命令を実行することのできる演算部を備えただけの
軽量な監視回路に、同一のデータに基づく同一の演算処
理を実行させることにより、故障の検出を行なっている
ので、従来のダブルマイコンの構成のように、回路規模
を大きくすることなく低コストでマイコンの故障の検出
機能を実現できる。

【００５６】第２の発明のマイクロコンピュータの故障
検出方法では、上記第１の発明の効果に加え、上記マイ
クロコンピュータと監視回路とにそれぞれ通信手段を設
け、上記故障検出の際、設定データとそのデータに基づ
く演算結果とをやり取りするという方法を採用したこと
により、バスのファンアウトの余裕の有無に係わらず監
視回路を設けることができるという効果を奏することが
できる。

【００５７】第３の発明のマイクロコンピュータの故障
検出方法では、上記発明の効果に加え、通信手段の通信
制御用のプログラムをメインルーチンとそのメインルー
チンに従属するサブルーチンとで構成されるものとし、
通信のためメインルーチンを起動すると、サブルーチン
が起動されるようにすることによって、例えばメインル
ーチンまたはサブルーチンの中に無限ループが発生する
と、そのループにより通信手段が起動しないようにでき
るので、暴走モードの検出ができるという効果を奏す
る。

【００５８】第４の発明のマイクロコンピュータの故障
検出方法では、上記発明の効果に加え、マイクロコンピ
ュータと監視回路とに演算処理を実行させる際、演算処
理をマイクロコンピュータの全インストラクションを実
行するものとし、かつ、マイクロコンピュータの内部バ
ス全てに対してアクセスするものとしたことにより、マ
イコンの機能全てがチェックできるようになるため、信
頼性の向上が図れるという効果を奏することができる。

【００５９】第５の発明のマイクロコンピュータの故障
検出方法では、上記発明の効果に加え、故障の検出を行
うごとに、設定データをランダムな値になるようにした
ことにより、ビットが「１」や「０」に固着した場合で
も、その固着故障を検出できるという効果を奏すること
ができる。

【００６０】第６の発明のマイクロコンピュータの故障
検出方法では、上記発明に加え、マイクロコンピュータ
と監視回路の演算結果の比較照合の際、その比較照合を
マイクロコンピュータと監視回路の両方で各々独立に行
なうことにより、一方のデバイスが故障を起こした場合
でも他方の判定により、故障の検出ができる。その結
果、信頼性を向上させることができるという効果があ
る。

【００６１】第７の発明のマイクロコンピュータの故障
検出方法では、上記発明に加え、マイクロコンピュータ
の作動時に、上記故障検出を所定の周期で繰り返し行な
うことにより、マイコンを使用したシステムの作動中の
故障を常時検出して信頼性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例のブロック図

【図２】第１実施例を説明するためのフローチャート図

【図３】第２実施例のブロック図

【図４】第３実施例を説明するためのフローチャート図

【図５】第４実施例を説明するための作用図

【図６】第５実施例のブロック図

【図７】第６実施例のブロック図

【図８】第７実施例のブロック図

【図９】従来の故障検出方法を示すブロック図

【符号の説明】

１ マイコン ２ 監視回路 ３ バス ４ 通信ポート ５ フリーランニングカウンタ ６ 判定回路 ７ タイマ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 故障検出対象のマイクロコンピュータ
   に、故障検出のため必要となる機能以外の本来の機能を
   実行する処理プログラムとは別に、故障検出のための演
   算処理プログラムを設けるとともに、前記マイクロコン
   ピュータの故障検出のための演算処理に必要な演算命令
   を実行することのできる演算回路部を備えた監視回路を
   設け、前記マイクロコンピュータと監視回路に同一のデ
   ータを入力し、そのデータに基づく同一の演算処理を実
   行させ、その際、出力される両者の演算結果を比較照合
   し、その照合差から故障を検出するマイクロコンピュー
   タの故障検出方法。
2. 【請求項２】 上記マイクロコンピュータと監視回路と
   にそれぞれ通信手段を設け、上記故障検出の際、設定デ
   ータとそのデータに基づく演算結果とをやり取りする請
   求項１に記載のマイクロコンピュータの故障検出方法。
3. 【請求項３】 上記通信手段の制御用通信プログラムを
   メインルーチンとそのメインルーチンに従属するサブル
   ーチンとで構成されるものとし、請求項１に記載の演算
   処理結果を前記マイクロコンピュータと前記監視回路の
   間で、やり取りする請求項２に記載のマイクロコンピュ
   ータの故障検出方法。
4. 【請求項４】 上記マイクロコンピュータと監視回路と
   に演算処理を実行させる際、上記同一の演算処理がマイ
   クロコンピュータの全インストラクションを実行するも
   のとし、かつ、マイクロコンピュータの内部バス全てに
   対してアクセスするものとして、その際、出力される両
   者の演算結果を比較照合し、その照合差から故障を検出
   する請求項１乃至３に記載のマイクロコンピュータの故
   障検出方法。
5. 【請求項５】 上記マイクロコンピュータと監視回路と
   に演算処理を実行させる際、各回ごとにランダムな設定
   データに基づく演算処理を実行させ、その際、出力され
   る両者の演算結果を比較照合し、その照合差から故障を
   検出する請求項１乃至４に記載のマイクロコンピュータ
   の故障検出方法。
6. 【請求項６】 上記マイクロコンピュータと監視回路の
   演算結果の比較照合の際、その比較照合をマイクロコン
   ピュータと監視回路の両方で各々独立して行なわせる請
   求項１乃至５に記載のマイクロコンピュータの故障検出
   方法。
7. 【請求項７】 上記マイクロコンピュータの作動時に、
   上記故障検出を所定の周期で繰り返し行なわせる請求項
   １乃至６のマイクロコンピュータの故障検出方法。