特開 2024-47740 電子制御装置、車両制御システム、及びタスクの制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024047740

(43)【公開日】2024-04-08

(54)【発明の名称】電子制御装置、車両制御システム、及びタスクの制御方法

(51)【国際特許分類】

   G06F 9/48 20060101AFI20240401BHJP

【ＦＩ】

G06F9/48 300A

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022153400

(22)【出願日】2022-09-27

(71)【出願人】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001678

【氏名又は名称】藤央弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】溝口 将史

(72)【発明者】

【氏名】蛯名 朋仁

(72)【発明者】

【氏名】前田 功治

(72)【発明者】

【氏名】石郷岡 祐

(72)【発明者】

【氏名】吉村 健太郎

(57)【要約】

【課題】車両制御ソフトの変更前後で既存のタスクに関して処理結果が変化しないことが保証できるタスクのスケジューリングを提供する。
【解決手段】タイムスロット割り付け部は、当該新規タスクに入力されるデータを生成するタスクの情報と当該新規タスクを起動するタイムスロットから起算して何周期前に前記タスクが生成したデータを使用するかの情報を含むデータフロー要求情報、及び、当該新規タスクを実行するために必要なタイムスロット数の情報を含むタイムスロット要求情報との入力を受け、タイムスロット割り付け情報と前記データフロー要求情報と前記タイムスロット要求情報とに基づいて、前記新規タスクを実行する空きタイムスロットを探索し、前記探索された空きタイムスロットに当該新規タスクを割り付けるように前記タイムスロット割り付け情報を更新することを特徴とする電子制御装置。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子制御装置であって、
所定の演算処理を行って、周期的にタスクを実行する演算装置と、前記演算装置がアクセス可能な記憶装置とを備え、
前記タスクのデータ入力とデータ出力のタイミングは予め定められており、
前記予め定められたデータ入力タイミングからデータ出力タイミングの間における前記タスクの実行タイミングを規定するタイムスロット割り付け情報を保存するタイムスロット割り付け情報保存部と、
前記タイムスロット割り付け情報に従って前記タスクを起動するタスク起動部と、
新規タスクの実行タイミングに従って、当該新規タスクの情報を前記タイムスロット割り付け情報保存部に保存するタイムスロット割り付け部とを有し、
前記タイムスロット割り付け部は、
当該新規タスクに入力されるデータを生成するタスクの情報と当該新規タスクを起動するタイムスロットから起算して何周期前に前記タスクが生成したデータを使用するかの情報を含むデータフロー要求情報、及び、当該新規タスクを実行するために必要なタイムスロット数の情報を含むタイムスロット要求情報との入力を受け、
前記タイムスロット割り付け情報と前記データフロー要求情報と前記タイムスロット要求情報とに基づいて、前記新規タスクを実行する空きタイムスロットを探索し、
前記探索された空きタイムスロットに当該新規タスクを割り付けるように前記タイムスロット割り付け情報を更新す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、
前記タイムスロット割り付け部は、前記新規タスクのレイテンシが短くなるように、前記探索された空きタイムスロットに当該新規タスクを割り付けて前記タイムスロット割り付け情報を更新することを特徴とする電子制御装置。

【請求項3】

請求項１に記載の電子制御装置であって、
前記タイムスロット割り付け部は、
前記新規タスクに関する前記データフロー要求情報と前記タイムスロット要求情報の両方を満たす空きタイムスロットの探索に失敗した場合、前記データフロー要求情報と前記タイムスロット割り付け情報を参照し、既存タスクのデータフロー要求を満たすように前記既存タスクに割り付けたタイムスロットを変更して空きタイムスロットを生成し、
前記生成された空きタイムスロットに当該新規タスクの実行を割り付けるように前記タイムスロット割り付け情報を更新する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、
前記タスクを実行する他の電子制御装置と時刻同期し、
各タスクの入力と出力のタイミングは前記同期された時刻に基づいて予め定められており、
前記データフロー要求情報に基づいて前記他の電子制御装置との間でデータ通信が必要な場合、前記タイムスロット割り付け情報は予め定められた前記タスク間のデータ通信のタイミングを含むことを特徴とする電子制御装置。

【請求項5】

請求項１に記載の電子制御装置であって、
前記タイムスロット割り付け部は、前記新規タスクに関する前記データフロー要求情報と前記タイムスロット要求情報の両方を満たす空きタイムスロットの探索に失敗した場合、当該新規タスクの追加要求を棄却し、前記データフロー要求情報と前記タイムスロット割り付け情報を更新しないことを特徴とする電子制御装置。

【請求項6】

請求項１に記載の電子制御装置であって、
前記タイムスロット割り付け部は、
既存の前記タスクの処理時間が増加又は減少した場合、前記タイムスロット割り付け情報と前記データフロー要求情報と前記タイムスロット要求情報とに基づいて、前記処理時間が変更される既存のタスクを実行する空きタイムスロットを探索し、
前記探索された空きタイムスロットに当該既存のタスクを割り付けるように前記タイムスロット割り付け情報を更新することを特徴とする電子制御装置。

【請求項7】

請求項１に記載の電子制御装置であって、
前記タイムスロット割り付け部は、
既存の前記タスクの削除要求に従って、前記データフロー要求情報及び前記タイムスロット割り付け情報から前記削除要求にかかる既存のタスクの情報を削除することを特徴とする電子制御装置。

【請求項8】

請求項７に記載の電子制御装置であって、
前記タイムスロット割り付け部は、
前記データフロー要求情報を解析し、
前記削除にかかる既存のタスクが他の前記タスクの入力データを生成する場合、当該削除要求を棄却し、前記データフロー要求情報と前記タイムスロット割り付け情報を更新しないことを特徴とする電子制御装置。

【請求項9】

車両制御システムであって、
請求項１から８のいずれか一つに記載の電子制御装置と、
前記電子制御装置と通信可能なサーバとを備え、
前記サーバは、
タイムスロット割り付け情報とデータフロー要求情報を保存し、
前記タイムスロット割り付け情報と前記データフロー要求情報とに基づいて、タイムスロットの要求に従って空きタイムスロットを探索し、
前記探索された空きタイムスロットに前記要求にかかるタスクを割り付けるように前記タイムスロット割り付け情報を更新し、
前記更新されたタイムスロット割り付け情報を前記電子制御装置に送信し、
前記電子制御装置は、前記サーバから受信したタイムスロット割り付け情報で、自己が保存するタイムスロット割り付け情報を更新することを特徴とする車両制御システム。

【請求項10】

請求項９に記載の車両制御システムであって、
前記サーバは、前記タイムスロットの探索の結果として、前記タスクのタイムスロット数の変更の要求の棄却に関する情報を提示する改善情報表示部を有し、
当該棄却に関する情報は、前記データフロー要求情報を満たす空きタイムスロット数の最大値、及び、前記入力データを生成する既存のタスクの情報の少なくとも一つを含むことを特徴とする車両制御システム。

【請求項11】

電子制御装置が実行するタスクの制御方法であって、
前記電子制御装置は、所定の演算処理を行って、周期的にタスクを実行する演算装置と、前記演算装置がアクセス可能な記憶装置とを有し、
前記タスクのデータ入力とデータ出力のタイミングは予め定められており、
前記記憶装置は、前記予め定められたデータ入力タイミングからデータ出力タイミングの間における前記タスクの実行タイミングを規定するタイムスロット割り付け情報を保存し、
前記タスクの制御方法は、
前記演算装置が、前記タイムスロット割り付け情報に従って前記タスクを起動するタスク起動手順と、
前記演算装置が、新規タスクの実行タイミングに従って、当該新規タスクの情報を保存するタイムスロット割り付け手順とを含み、
前記タイムスロット割り付け手順では、
前記演算装置が、当該新規タスクに入力されるデータを生成するタスクの情報と当該新規タスクを起動するタイムスロットから起算して何周期前に前記タスクが生成したデータを使用するかの情報を含むデータフロー要求情報、及び、当該新規タスクを実行するために必要なタイムスロット数の情報を含むタイムスロット要求情報との入力を受け、
前記演算装置が、前記タイムスロット割り付け情報と前記データフロー要求情報と前記タイムスロット要求情報とに基づいて、前記新規タスクを実行する空きタイムスロットを探索し、
前記演算装置が、前記探索された空きタイムスロットに当該新規タスクを割り付けるように前記タイムスロット割り付け情報を更新することを特徴とするタスクの制御方法。

【請求項12】

請求項１１に記載のタスクの制御方法であって、
前記タイムスロット割り付け手順では、前記演算装置が、前記新規タスクのレイテンシが短くなるように、前記探索された空きタイムスロットに当該新規タスクを割り付けて、前記タイムスロット割り付け情報を更新することを特徴とするタスクの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子制御装置及び車両制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

自動運転等などの車両制御の高度化・複雑化に従って、車両制御ソフトの継続的な改善が求められている。車両制御ソフトはリアルタイム性を要求され、各タスクは所定のデッドラインまでに処理を完了させる必要がある。しかし、車両制御ソフトを変更するたびにタスクスケジューリングを実施すると、その設計及び検証にコストを要するため、車両制御ソフトの継続的な改善におけるボトルネックとなっている。

【0003】

タスクスケジューリング技術として、特開２０１２－１８１８５２（特許文献１）に記載の技術がある。この公報は、特にオンボードエレクトロニクスの分野に使用するのに適している、リソースを有効に使用できるタスクの処理のスケジューリング方法を提供することを課題とし、その解決手段として、タスクの処理は、タスクの実行に必要なリソースを設定するステップと、設定されたリソース上でタスクを実行するステップとを含み、スケジューリングにおいて、少なくとも１つの処理すべきタスクレベルを選択することからなるステップと、優先順位に従って処理すべきタスクレベルに基づいてタスクをソートすることにより、タスクの処理に必要なリソースの数、及びタスクの特性時間に応じたタスクの処理の優先順位を決定するステップとを含むことが記載されている。

【0004】

また、特開２００９－８０８２０号公報（特許文献２）によれば、各タスクの必要性能を満たすための優先度を指定するプログラム設計を容易にし、プログラム設計の柔軟性を有するタスク切換装置を提供することを課題とし、その解決手段として、プロセッサにおいてタイムスロットを切り換えることによりタイムスロットに割り当てられたタスクの実行を切り換えるタスク切換装置であって、タスクとタイムスロットを対応付けるポインタ及び割当時間の指定を有する第１タイプの複数のタスクのそれぞれの割当時間を記憶するタイムスロット情報記憶手段と、優先度を有する第２タイプの複数のタスクのそれぞれの優先度を記憶するタスク記憶手段と、一周期内の複数のタイムスロットに対して、前記第１タイプの複数のタスクのそれぞれを前記ポインタに基づいて１タスク対１タイムスロットで１つのタイムスロットに割り当て、前記第２タイプの複数のタスクを前記ポインタに基づいて多タスク対１タイムスロットで前記第１タイプのタスクが割り当てられていない１つの特定のタイムスロットに割り当てる割当手段と、前記タイムスロット情報記憶手段に記憶された前記第１タイプの複数のタスクのそれぞれに指定された割当時間に基づいてタイムスロットの切り換えを行うタイムスロット切換手段と、前記特定のタイムスロット以外のタイムスロットに切り換えられた場合に、当該タイムスロットに割り当てられたタスクを選択し、前記特定のタイムスロットに切り換えられた場合に、第二タイプの複数のタスクから前記タスク記憶手段に記憶された前記優先度に基づいて１つのタスクを選択するタスク選択手段とを備えることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２－１８１８５２号公報

【特許文献2】特開２００９－８０８２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１によれば、各タスクの実行に必要なＣＰＵ（Central Processing Unit）のリソース量と、残り時間や優先度グループにより算出される特性値に基づいて、タスクをソートしリソースを割り当てることでリソースを効率的に利用できる。しかしながら、ソートにより各タスクがＣＰＵによって処理されるタイミングが変動するため、車両制御ソフトを更新した場合、各タスクの処理タイミングが変動する可能性がある。これは、タスク間のデータ通信や、電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）外部との通信に影響する可能性がある。従って、車両制御ソフトの変更により通信に影響が生じないことを検証する必要がある。

【0007】

特許文献２によれば、タイムスロットを２種類に分け、第１タイムスロットに１対１でタスクを割り付け、第二タイムスロットに多対１でタスクを割り付けることにより優先度設計を容易化する。しかしながら、特に第二のタイムスロットは車両制御ソフトの変更によりスケジューリングが変化する可能性があり、特許文献１と同様に、検証が必要となる。

【0008】

上記を踏まえ、本発明は、車両制御ソフトの変更時におけるリアルタイムタスクのスケジューリング設計及び検証をできる限り不要化することを目的とし、車両制御ソフトの変更前後で既存のタスクに関して処理結果が変化しないことが保証できるタスクのスケジューリングの提供が課題である。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前述の課題を解決するために、本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、電子制御装置であって、所定の演算処理を行って、周期的にタスクを実行する演算装置と、前記演算装置がアクセス可能な記憶装置とを備え、前記タスクのデータ入力とデータ出力のタイミングは予め定められており、前記予め定められたデータ入力タイミングからデータ出力タイミングの間における前記タスクの実行タイミングを規定するタイムスロット割り付け情報を保存するタイムスロット割り付け情報保存部と、前記タイムスロット割り付け情報に従って前記タスクを起動するタスク起動部と、新規タスクの実行タイミングに従って、当該新規タスクの情報を前記タイムスロット割り付け情報保存部に保存するタイムスロット割り付け部とを有し、前記タイムスロット割り付け部は、当該新規タスクに入力されるデータを生成するタスクの情報と当該新規タスクを起動するタイムスロットから起算して何周期前に前記タスクが生成したデータを使用するかの情報を含むデータフロー要求情報、及び、当該新規タスクを実行するために必要なタイムスロット数の情報を含むタイムスロット要求情報との入力を受け、前記タイムスロット割り付け情報と前記データフロー要求情報と前記タイムスロット要求情報とに基づいて、前記新規タスクを実行する空きタイムスロットを探索し、前記探索された空きタイムスロットに当該新規タスクを割り付けるように前記タイムスロット割り付け情報を更新することを特徴とする電子制御装置。

【発明の効果】

【0010】

本発明の一態様によれば、電子制御装置に新規にタスクを追加してもタイミング設計及び検証を不要化し、車両制御ソフトの継続的な改善を実現できる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明によって明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第一の実施例の電子制御装置のハードウェア構成を示す図である。

【図2】第一の実施例の電子制御装置のソフトウェア構成を示す図である。

【図3】第一の実施例のミドルウェアの構成を示す図である。

【図4】第一の実施例のタイムスロット割り付け情報を示す図である。

【図5】第一の実施例のタイムスロット割り付け情報保存部に保存される情報の更新を示す図である。

【図6】第一の実施例のデータフロー要求情報を示す図である。

【図7】第一の実施例のデータフロー要求情報保存部に保存される情報の更新を示す図である。

【図8】第一の実施例の通信ＡＰＩ提供部の機能概要を示す図である。

【図9】第一の実施例のタイムスロット要求情報を示す図である。

【図10】第一の実施例のタイムスロット割り付け部によるタイムスロットの探索方法を示すフローチャートである。

【図11】第二の実施例の新規タスク（第四のタスク）のタイムスロット要求情報を示す図である。

【図12】第二の実施例のタイムスロット割り付け情報とデータフロー要求情報の更新を示す図である。

【図13】第三の実施例の車両制御システムのハードウェア構成を示す図である。

【図14】第三の実施例の第一の電子制御装置及び第二の電子制御装置のソフトウェア構成を示す図である。

【図15】第三の実施例の第一の電子制御装置及び第二の電子制御装置のミドルウェアの構成を示す図である。

【図16】第三の実施例のタイムスロット割り付け情報（新規タスク追加前）を示す図である。

【図17】第三の実施例のデータフロー要求情報（新規タスク追加前）を示す図である。

【図18A】第三の実施例の新規タスク（第四のタスク）に関するデータフロー要求情報を示す図である。

【図18B】第三の実施例の新規タスク（第四のタスク）に関するタイムスロット要求情報を示す図である。

【図19】第三の実施例のタイムスロット割り付け部によるタイムスロットの探索処理のフローチャートである。

【図20】第三の実施例のタイムスロット割り付け情報（新規タスク追加後）を示す図である。

【図21】第五の実施例のタイムスロット割り付け情報とデータフロー要求情報の更新を示す図である。

【図22】第六の実施例のタイムスロット割り付け情報とデータフロー要求情報の更新を示す図である。

【図23】第八の実施例の車両制御システムのハードウェア構成を示す図である。

【図24】第八の実施例の車両制御システムのソフトウェア構成を示す図である。

【図25】第九の実施例の車両制御システムのソフトウェア構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明は、電子制御装置（ＥＣＵ）及び車両制御システムに関するものである。

【0013】

以下、本発明に好適な実施例を説明する。本発明の実施例においては、簡単のため、電子制御装置は一つのＣＰＵを持ちリアルタイムＯｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ（ＯＳ）を搭載する例を説明するが、タイムスロット割り付け情報を搭載コア数やスレッド数に基づいて多重化することによって、マルチコアＣＰＵを搭載したＥＣＵや非リアルタイムＯＳであるＰＯＳＩＸなどにも容易に適用可能である。

【実施例0014】

＜構成＞
図１は、第一の実施例の電子制御装置０のハードウェア構成を示す図であり、図２は、本実施例の電子制御装置０のソフトウェア構成を示す図である。

【0015】

＜電子制御装置０＞
図１を参照して、本実施例にかかる電子制御装置０のハードウェア構成について説明する。電子制御装置０は、ＣＰＵ１と、メモリ２と、タイマ３を含む。メモリ２は、タスクのコードやパラメータなどの情報を保存する。メモリ２に保存されたデータは、ＣＰＵ１に転送されて演算処理が行われ、演算処理結果がメモリ２に格納される。タイマ３は、電子制御装置０の内部で時刻を取得するために使用される。本実施例では、タイマ３は１０ミリ秒が経過するごとにＣＰＵ１に時刻を通知する機能を有する。

【0016】

図２を参照して、本実施例にかかる電子制御装置０のソフトウェア構成について説明する。ソフトウェアは電子制御装置０のメモリ２に保存され、ＣＰＵ１で実行される。電子制御装置０は、Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ（ＯＳ）１００と、ミドルウェア１０１と、アプリケーションとして第一のタスク１０２と第二のタスク１０３と第三のタスク１０４を搭載する。ＯＳ１００は、一般的なリアルタイムＯＳやＰＯＳＩＸなどのＯＳであればよい。ミドルウェア１０１は、ＯＳ１００から起動され、アプリケーションである第一のタスク１０２と第二のタスク１０３と第三のタスク１０４を起動する。すなわち、アプリケーションはＯＳ１００から直接起動されるのではなく、ミドルウェア１０１によって起動される構成を採用する。また、アプリケーション間のデータ通信はミドルウェア１０１を経由して行う。すなわち、アプリケーション自身で共有メモリを配置することは禁止されており、アプリケーション間のデータ通信は全てミドルウェア１０１が提供するＡＰＩ（Application Programming Interface）を用いて行う構成とする。

【0017】

＜ミドルウェア１０１＞
図３は、本実施例のミドルウェア１０１の構成を示す図である。

【0018】

本実施例では、ミドルウェア１０１は、通信ＡＰＩ提供部１０１１と、タイムスロット割り付け部１０１２と、をタスク起動部１０１３と、タイムスロット割り付け情報保存部１０１５と、データフロー要求情報保存部１０１６を有する。各部の機能及び動作は後述する。

【0019】

＜タイムスロット割り付け情報４、タスク起動部１０１３＞
図４は、本実施例のタイムスロット割り付け情報４を示す図である。

【0020】

タイムスロット割り付け情報４は、タスクとタイムスロットの割り付けを記述する。図４では、表形式で記述されるタイムスロット割り付け情報４を示すが、タイムスロット割り付け情報４が他の形式で示されてもよい。図４を参照して、タイムスロット割り付け情報４を用いたタスク起動部１０１３によるタスク起動について説明する。タイマ３は、ＯＳ１００を経由してタスク起動部１０１３に時刻を通知する。タスク起動部１０１３は、タイマ３から１回目の時刻が通知されると、タイムスロット割り付け情報４における１番のタイムスロットを検索し、割り付けされた第一のタスク１０２を起動する。１０ミリ秒後、タスク起動部１０１３はタイマ３から２回目の時刻が通知されると、タイムスロット割り付け情報４における２番のタイムスロットを検索し、割り付けされた第二のタスク１０３を起動する。さらに１０ミリ秒後、タスク起動部１０１３はタイマ３から３回目の時刻が通知されると、タイムスロット情報４における３番目のタイムスロットを検索する。今回は、第二のタスク１０３が割り付けられているがタスク２は２番のタイムスロットにて起動済みであり３番にも継続して割り付けられているので、タスク起動部１０１３は第二のタスク１０３の処理を継続する。もし、第二のタスク１０３の処理が２番のタイムスロットにて完了している場合、３番のタイムスロットにおいてタスク起動部１０１３はいずれのタスクも起動しない（すなわち、新たに第二のタスク１０３を起動しない）。さらに１０ミリ秒後、タスク起動部１０１３はタイマ３から４回目の時刻が通知されると、タイムスロット割り付け情報４における４番のタイムスロットを検索する。今回はどのタスクも割り付けられていないので、タスク起動部１０１３はいずれのタスクも起動しない。このようにして、タスク起動部１０１３は各タイムスロットでどのタスクを起動するかを選択する。図４において、八つのタイムスロットが示されているが、これはタスクの起動が周期８で繰り返されることを示す。すなわち、ミドルウェア１０１がタイマ３から９回目の時刻が通知されると、タスク起動部１０１３は１回目の時刻通知の時と同様に、１番のタイムスロットを検索する。以下、このようなタイムスロット割り付け情報４の周期をハイパーピリオドと呼称する。なお、図４ではハイパーピリオドを８として例示したが、任意の非負整数であればよい。

【0021】

＜タイムスロット割り付け情報保存部１０１５＞
図５は、本実施例のタイムスロット割り付け情報保存部１０１５に保存されるタイムスロット割り付け情報４の更新を示す図である。

【0022】

タイムスロット割り付け情報保存部１０１５はタイムスロット割り付け部１０１２からタイムスロット割り付け情報４の更新が指示されると、入力された新規タスクの番号（ＩＤ：Identifier）と割り付け位置と周期の情報（データフロー要求情報５、タイムスロット要求情報６）とに従って、新規タスクをタイムスロット割り付け情報４に追加して、タイムスロット割り付け情報保存部１０１５に保存されるタイムスロット割り付け情報４を更新する。

【0023】

＜データフロー要求情報５＞
図６は、本実施例のデータフロー要求情報５を示す図である。

【0024】

データフロー要求情報５は、電子制御装置０の外部からミドルウェア１０１に送信される情報である。図５に示すように、電子制御装置０に追加される第四のタスク１０５は、第一のタスク１０２と第三のタスク１０４の処理結果を使用することが、データフロー要求情報５に定められる。本実施例においては、タスクは全て周期的に実行されるタスクであるため、第一のタスク１０２及び第三のタスク１０４がどの時点で生成した処理結果を第四のタスク１０５が使用するのかを考慮する必要がある。このため、データフロー要求情報５には時差の情報を含む。時差とは、新規タスク（第四のタスク１０５）が起動されるタイムスロットから起算して各入力データ生成タスク（第一のタスク１０２及び第三のタスク１０４）が何周期前に生成したデータを新規タスク（第四のタスク１０５）の入力データとして使用するかを示す情報である。

【0025】

＜データフロー要求情報保存部１０１６＞
図７は、データフロー要求情報保存部１０１６に保存されるデータフロー要求情報５の更新を示す図である。

【0026】

データフロー要求情報保存部１０１６は、タイムスロット割り付け部１０１２から新規タスクの保存を指示されると、入力された新規タスクである第四のタスク１０５に関するデータフロー要求情報５に従って、第四のタスク１０５に関するデータフロー要求情報５を新規に追加して、データフロー要求情報保存部１０１６を更新する。

【0027】

＜通信ＡＰＩ提供部１０１１＞
図８は、通信ＡＰＩ提供部１０１１の機能概要を示す図である。

【0028】

通信ＡＰＩ提供部１０１１は、タスク間で共有されるデータを管理し、タスクからの呼び出しに従ってデータを提供する役割を有する。このとき、通信ＡＰＩ提供部１０１１は、データフロー要求情報５を参照し、適切な時刻に生成されたデータを提供する。第一のタスク１０２は他のタスク（第二のタスク１０３と第三のタスク１０４）に処理結果を提供するため、通信ＡＰＩ提供部１０１１が提供するＡＰＩであるＷｒｉｔｅ＿ｄａｔａをコールする。第一のタスク１０２が生成した通信データは、第二のタスク１０３においては０周期遅れて使用され、第三のタスク１０４においては１周期遅れて使用されることが、データフロー要求情報保存部１０１６に保存されたデータフロー要求情報５によって分かる。従って、通信ＡＰＩ提供部１０１１は、第一のタスク生成データ保存部を設け、第一のタスク１０２が直近に生成したデータとその１周期前に生成したデータを保存する。例えば、図８において、バッファ０に最新値を保存し、バッファ１に１周期前の値を保存する。すなわち、第一のタスク１０２がＷｒｉｔｅ＿ｄａｔａをコールすると通信ＡＰＩ提供部１０１１は第一のタスク生成データ保存部のバッファ０に保存されたデータをバッファ１にコピーした後、バッファ０にデータを書き込む。第二のタスク１０３は、第一のタスク１０２が生成したデータを使用するためにＲｅａｄ＿ｄａｔａをコールする。この時、通信ＡＰＩ提供部１０１１は、第二のタスク１０３が第一のタスク１０２の生成データを０周期の時差で使用することが、データフロー要求情報５を参照して分かるため、第一のタスク生成データ保存部のバッファ０に格納されたデータをコピーして第二のタスク１０３に渡す。同様に、第三のタスク１０４は、第一のタスク１０２が生成したデータを使用するためにＲｅａｄ＿ｄａｔａをコールする。このとき、通信ＡＰＩ提供部１０１１は、第二のタスク１０３が第一のタスク１０２の生成データを１周期の時差で使用することが、データフロー要求情報５を参照し分かるため、第一のタスク生成データ保存部のバッファ１に保存されたデータをコピーして第三のタスク１０４に渡す。このことから分かるように、各タスクの生成データ保存部に設けられるバッファの数は、データフロー要求情報５に含まれる時差の最大値によって定められる。タスク間のデータ通信を全て通信ＡＰＩ提供部１０１１を経由して実行することによって、データフロー要求情報５を充足するように各タスクがデータを取得及び公開できる。

【0029】

＜タイムスロット要求情報６＞
図９は、本実施例のタイムスロット要求情報６を示す図である。

【0030】

タイムスロット要求情報６は、電子制御装置０の外部からミドルウェア１０１に送信される情報である。タイムスロット要求情報６は、タスクの周期と、タスクの処理１回のためにいくつのタイムスロットの割り付けをミドルウェア１０１に要求するかを示す。図５に示すタイムスロット要求情報６では、第四のタスク１０５は８タイムスロット分（すなわち８０ミリ秒）の周期で実行され、二つのタイムスロットを要求する。これは、第四のタスク１０５の１回の処理に対してＣＰＵ１の２０ミリ秒の処理時間を要求することである。なお、タスクの周期を全てハイパーピリオドとした場合は、タイムスロット要求情報６において周期の情報が省略されてもよい。

【0031】

＜タイムスロット割り付け部１０１２＞
図１０は、本実施例のタイムスロット割り付け部１０１２によるタイムスロットの探索方法を示すフローチャートである。

【0032】

本実施例においては、第一のタスク１０２と第二のタスク１０３と第三のタスク１０４が搭載された電子制御装置０に第四のタスク１０５を新規に追加する。

【0033】

ステップＳ１において、新規に追加するタスクに番号（ＩＤ）を付与する。ステップＳ２において、タイムスロット割り付け情報４を取得する。すなわち、図４に示すタイムスロット割り付け情報４に従って、タイムスロット割り付け情報４を格納するための配列ts_info（要素数はハイパーピリオドと一致するため８）に対し、順に｛１，２，２，－１，１，３，－１，－１｝を代入する。なお、－１は、どのタスクも割り付けられていない空きタイムスロットであることを示す。続いて、ステップＳ３において、データフロー要求情報５を配列data_dlowに格納する。図６に示すデータフロー要求情報５に従って、順に｛１，－１，０｝をdata_flowに代入する。１番目の要素は第一のタスク１０２の時差が１周期であることを示し、３番目の要素は第三のタスク１０４の時差が０周期であることを示す。また、２番目の要素に－１を代入することにより、第二のタスク１０３は入力データ生成タスクではないことを示す。ステップＳ４において、タイムスロット要求情報６に含まれる要求スロット数と周期をそれぞれ変数ts_numとperiodに格納する。ステップＳ５において、探索結果保存用変数を初期化する。変数placeが新規タスク（第四のタスク１０５）を起動するタイムスロット番号を示し、変数latencyは、新規タスク（第四のタスク１０５）に対する入力データが生成完了してから新規タスク（第四のタスク１０５）が処理完了するまでの時間すなわち新規タスク（第四のタスク１０５）によるレイテンシを格納するためのものである。

【0034】

ステップＳ６において、繰り返し変数ｉにタイムスロット番号を１から８まで順に代入し、ステップＳ７～Ｓ１０の処理を繰り返し実行する。ステップＳ６の処理はFor文で実装されていればよい。ステップＳ７において、配列ts_infoを参照して、ｉ番目のタイムスロットから連続してts_numスロット分の空きタイムスロットが存在するかを判定する。同様に、i+period番目のタイムスロットから連続してts_numスロット分の空きタイムスロットが存在するか、i+2*period番目、i+3*period番目、…、i+(n-1)*period番目のタイムスロットについても同様に判定する。ここでｎは、ハイパーピリオドを周期で除した数である。判定の結果、空きタイムスロットが存在する場合、ステップＳ８に進む。一方、空きタイムスロットが存在しない場合、ｉ番目のタイムスロットに新規タスク（第四のタスク１０５）を追加できないので、ステップＳ６に戻り、変数ｉをインクリメントして再度ステップＳ７に進む。ステップＳ８において、i番目のタイムスロットに新規タスク（第四のタスク１０５）を追加した場合における新規タスク（第四のタスク１０５）のレイテンシを計算し、一時変数tmpに格納する。レイテンシは、データフロー要求情報５が格納された配列data_flowを参照して、新規タスク（第四のタスク１０５）に割り付けられたタイムスロットが終了する時刻から起算して新規タスク（第四のタスク１０５）の入力データを生成するタスクに割り付けたタイムスロットが終了する時刻までの時間である。入力データ生成タスクが複数存在する場合、レイテンシはｉ番目のタイムスロットから最も遠い入力データ生成タスクの終了時刻で計算するとよい。例えば、図４に示すタイムスロット割り付け情報４において、ｉ＝７番のタイムスロットの場合、入力データ生成タスクである第一のタスク１０２が終了する時刻は、data_flow[0]=1であるから、第一のタスク１０２が実行される５番のタイムスロットではなく１番のタイムスロットを参照し、第一のタスク１０２の終了から新規タスク（第四のタスク１０５）が終了するタイムスロットである８番までとなりレイテンシは７と計算される。第三のタスク１０４については、data_flow[2]=0であるから、第三のタスク１０４が実行される６番のタイムスロットから起算して新規タスク（第四のタスク１０５）が終了する８番までとなりレイテンシは２と計算される。従って、レイテンシの最大値は７であるので、tmp=7と計算される。ステップＳ９において、tmpの値がlatencyの値より小さいか確認する。tmpの値がlatencyの値より小さければステップＳ１０に進み、placeとlatencyをｉとtmpの値で更新する。tmpの値がlatencyの値より小さくなければ、ｉ番のタイムスロットよりもレイテンシを短くできるタイムスロット位置が存在するので、ステップＳ６に戻り、変数ｉをインクリメントして、再度ステップＳ７に進む。

【0035】

ステップＳ６～Ｓ１０の繰り返し処理が終了すると、ステップＳ１１において、新規タスク（第四のタスク１０５）のデータフロー要求情報５をデータフロー要求情報保存部１０１６に保存するよう指示する。そして、ステップＳ１２において、ステップＳ１～Ｓ１０において決定したタスク番号（ID）TASK_NUMと追加タイムスロット位置placeとタイムスロット要求情報６に含まれる周期periodの情報をタイムスロット割り付け情報保存部１０１５に渡し、タイムスロット割り付け情報４の更新を指示する。

【0036】

本実施例によれば、電子制御装置０に新規にタスクを追加しても、既存のタスクの実行のために既に割り付け済みのタイムスロットには影響しないため、新規タスクの追加後も、タスク間のデータフローも維持され、タスクのリアルタイム性が維持される。従って、タスク間のデータ通信や電子制御装置外部との通信に対して影響を与えないことが保証され、ボトルネックとなっていたタイミング設計・検証を不要化し、車両制御ソフトの継続的な改善を実現することができる。また、通信ＡＰＩ提供部１０１１及びタスク起動部１０１３によってタスク間のデータ交換を所定のタイミングに限定するスケジューリング手法であるLogical Execution Timeを適用可能として、各タスクの処理時間の変動を吸収したうえで、データフロー要求情報５に定めたデータフローを達成できる。さらに、既存のタスクに影響を与えないことを保証した上で、レイテンシが最も短くなるように新規にタスクを追加できる。

【実施例0037】

本発明の第二の実施例の電子制御装置について説明する。第二の実施例と第一の実施例が異なる点は、既存のタスクのタイムスロット割り付けの変更によって連続空きタイムスロットを増加させる点である。なお、第二の実施例において、第一の実施例との差異を主に説明し、第一の実施例と同じ構成には同じ符号を付して、それらの説明を省略する。

【0038】

＜タイムスロット要求情報＞
図１１は、本実施例の新規タスク（第四のタスク１０５）のタイムスロット要求情報６を示す図である。

【0039】

タイムスロット要求情報６は、実施例１と同様に、電子制御装置０の外部からミドルウェア１０１に送信される情報である。図１１に示すタイムスロット要求情報６では、第四のタスク１０５は８タイムスロット分（すなわち８０ミリ秒）の周期で実行され、三つのタイムスロットを要求する。

【0040】

＜タイムスロット割り付け部１０１２、タイムスロット割り付け情報保存部１０１５、データフロー要求情報保存部１０１６＞
図１２は、本実施例のタイムスロット割り付け情報４とデータフロー要求情報５の更新を示す図である。

【0041】

タイムスロット割り付け部１０１２は、図１０に示すアルゴリズムに従って空きタイムスロットを探索する。本実施例の場合、要求タイムスロット数が３であるため、空きタイムスロットは見つからず、探索に失敗する。そこで、タイムスロット割り付け部１０１２は、データフロー要求情報５を解析し、前倒し可能な処理を探索する。その結果、第三のタスク１０４が前倒し可能であることが分かる。新規タスク（第四のタスク１０５）の追加前には、第三のタスク１０４は６番のタイムスロットで実行され、データフロー要求情報５によると、１番のタイムスロットで実行された処理結果と２番及び３番のタイムスロットで実行された処理結果を使用することが分かる。従って、第三のタスク１０４は、４番以降のタイムスロットで実行可能なので、第三のタスク１０４の実行タイミングを６番のタイムスロットから４番のタイムスロットに移動する。このとき、データフローを変化させないため、第三のタスク１０４は引き続き１番のタイムスロットにおける第一のタスク１０２の実行結果を使用するので、データフロー要求情報５における第三のタスク１０４の第一のタスク１０２からの時差を１周期から０周期に更新する。そして、タイムスロット割り付け部１０１２は、６番と７番と８番のタイムスロットに新規タスク（第四のタスク１０５）の実行を割り付け、タイムスロット割り付け情報４とデータフロー要求情報５を更新し、タイムスロット割り付け情報保存部１０１５とデータフロー要求情報保存部１０１６にデータの更新及び保存を指示する。

【0042】

本実施例によれば、電子制御装置０で既に実行されているタスクにより十分な空き時間を確保できない状況において、新たなタスクを追加する場合、既存のタスクのデータフローを保持したまま空き時間を増加でき、新たなタスクを追加できる。