JP2000020337A - 処理制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マイクロコンピュータを構成する各デバイス
をボードに搭載し、このボードを組み込んで情報処理や
機器を制御する装置は、製品のコストダウンとメンテナ
ンス性が相反する構成になる。 【解決手段】 ボードは、バスやデバイス・セレクト信
号線を接続できる接続手段を有して制御用ボード１００
とメンテナンス用拡張ボード２００とに分離構成し、制
御用ボードは情報処理又は機器制御に必要な最小限のデ
バイスを搭載し、拡張ボードは制御用ボードの各デバイ
スのメンテナンスや故障診断用のデバイスを搭載し、通
常時は制御用ボードのみを装置に組み込んだ状態で情報
処理や機器を制御し、メンテナンスや故障診断時は制御
用ボードを拡張ボードに接続して各デバイスのメンテナ
ンス又は故障診断を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロコンピュ
ータを構成する各デバイスをボードに搭載し、このボー
ドを装置内に組み込み、マイクロコンピュータによって
情報処理や機器を制御する処理制御装置に係り、特にメ
ンテナンスや故障診断機能を持たせたボード構成に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】マイクロコンピュータを内蔵するこの種
の処理制御装置は、現在では家庭製品から各種の産業界
までさまざまな分野に広く利用されており、その中枢部
になるマイクロコンピュータを実装したボードを装置に
組み込む構成にしている。

【０００３】このような装置構成になる処理制御装置
は、機能や性能を実現することは当然のこととして、製
品価格を極力低減することが強く求められる。

【０００４】一方、これらの製品を生産する立場から
は、マイクロコンピュータ搭載のボードは、極力メンテ
ナンス性を上げることが必須で、ボード単独でダイアグ
ノスティックス（診断）が実行できたり、実行プログラ
ムのダウンロード書替えができることなどが要求され
る。

【０００５】これら２つの要求は、互いに相反する条件
を製品の形態に求めることになる。例えば、前者の要求
により、製品の価格を低減するためには、ボードそのも
のに実装する部品類を極力減らすことが必要となり、Ｃ
ＰＵの他には必要最低限のメモリ（プログラムＲＯＭ、
ワークＲＡＭ）を持った図５のような最小のハードウェ
ア構成を採ることになる。

【０００６】同図は、制御装置構成の場合を示し、マイ
クロコンピュータを搭載した制御ボード１００で制御対
象１０６を制御する構成にされる。制御ボード１００に
は、制御ＣＰＵ１０１と、デバイスの選択信号を生成す
るためのアドレス・デコード部１０２と、実行プログラ
ムを記憶するＲＯＭ１０３と、ワーク用データ等を一時
記憶するＲＡＭ１０４と、制御対象１０６を駆動するた
めの制御回路１０５とが搭載される。

【０００７】なお、１００ａはＣＰＵ１０１等のアドレ
スデータを乗せるためのアドレス・バス、１００ｂはＣ
ＰＵ１０１と１０３〜１０５の周辺回路がデータの授受
を行うためのデータ・バスである。また、１０２ａ〜１
０２ｃは、アドレス・デコーダ回路１０２がデコード結
果でＲＯＭ１０３等を選択するデバイス・セレクト信号
線である。これらバスや信号線は、制御ボード１００上
で配線される。

【０００８】次に、後者の要求、すなわちボードそのも
ののメンテナンス性を重視する場合には、価格の許す範
囲内で、冗長なメンテナンス手段を搭載することにな
る。例えば、メンテナンス用のダイアグノスティックス
・プログラムを書込んだＲＯＭや、プログラム・ダウン
ロード用のＲＡＭをボードに増設したり、メンテナンス
用のシリアル・ポートをボードに搭載する構成にされ
る。この構成例を図６に示す。

【０００９】同図が図５と異なる部分は、実行プログラ
ムを記憶するＲＯＭ１０３Ａに対するメンテナンス用の
ダイアグノスティックス・プログラムを書込んだＲＯＭ
１０３Ｂと、ワーク用ＲＡＭ１０４Ａに対するプログラ
ム・ダウンロード用のＲＡＭ１０４Ｂと、メンテナンス
用のシリアル・ポート１０７とを制御ボード１００に搭
載した点にある。

【００１０】なお、これらデバイスの増設によって、デ
バイス・セレクト信号線１０２ｄ〜１０２ｆが増設され
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前記のように、マイク
ロコンピュータをボードで組み込む装置は、価格低減と
メンテナンス性という２つの相反する要求があり、それ
ぞれの要求の強さに応じたデバイスの増設・省略がなさ
れている。

【００１２】つまり、価格低減が強く要求される場合に
は、図５のようなボード構成にして価格を低く抑える
が、その分メンテナンス性が犠牲になる。これに対し
て、メンテナンス性が強く要求される場合には、図６の
ようなボード構成にしてメンテナンス性を向上させる
が、製品価格が高くなる。

【００１３】本発明の目的は、マイクロコンピュータを
構成する各デバイスを搭載した情報処理用ボード又は制
御用ボードを組み込むのに、製品のコストダウンを図り
ながらメンテナンス性も高めることができる処理制御装
置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するため、ボードを処理制御用ボードとメンテナン
ス用拡張ボードとに分離構成し、処理制御用ボードは搭
載するマイクロコンピュータのデバイス構成を最小限に
して装置に組み込むことで通常時の処理制御機能を確保
しながら価格低減を図り、拡張ボードは処理制御用ボー
ドのメンテナンスや故障診断をするための機能デバイス
を搭載し、処理制御用ボードのメンテナンス時にそれに
接続することで処理制御用ボードのメンテナンスや故障
診断を可能とするもので、以下の構成を特徴とする。

【００１５】（第１の発明）マイクロコンピュータを構
成する各デバイスをボードに搭載し、このボードを組み
込み、前記マイクロコンピュータにより情報処理や機器
を制御する処理制御装置において、前記ボードは、処理
制御用ボードと、メンテナンス用拡張ボードとに分離構
成し、前記処理制御用ボードは、情報処理又は機器制御
に必要な最小限のデバイスを搭載し、外部のメンテナン
ス用拡張ボードとはバスやデバイス・セレクト信号線を
接続できる接続手段を有する構成とし、前記メンテナン
ス用拡張ボードは、前記処理制御用ボードに搭載される
各デバイスのメンテナンスや故障診断用のデバイスを搭
載し、前記処理制御用ボードとはバスやデバイス・セレ
クト信号線を接続できる接続手段を有する構成とし、通
常時は前記処理制御用ボードのみを装置に組み込んだ状
態で情報処理や機器を制御し、メンテナンスや故障診断
時は前記処理制御用ボードを前記拡張ボードに接続して
該拡張ボードに搭載されるメンテナンス又は故障診断用
のデバイスを使って各デバイスのメンテナンス又は故障
診断を可能にした構成を特徴とする。

【００１６】（第２の発明）前記接続手段は、前記処理
制御用ボードを前記拡張ボードに接続したことを確認で
きる接続確認用信号線を備えたことを特徴とする。

【００１７】（第３の発明）前記拡張ボードは、故障診
断プログラムを書込んだＲＯＭと、外部のターミナルや
開発ツール等を接続するシリアル・ポートとを搭載し、
前記処理制御用ボードとの接続によってその故障診断を
可能にしたことを特徴とする。

【００１８】（第４の発明）前記拡張ボードは、プログ
ラム・データのダウンロード用プログラムを書込んだＲ
ＯＭと、外部のターミナルや開発ツール等を接続するシ
リアル・ポートと、ダウンロード・データの格納用ワー
クＲＡＭを搭載し、前記処理制御用ボードとの接続によ
ってその実行プログラムの評価試験やフラッシュＲＯＭ
の書替えを可能にしたことを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図１は、本発
明の実施形態を示す装置構成図であり、図５と同等の部
分は同一符号で示す。

【００２０】図１において、ボードは、制御用ボード１
００とメンテナンス用拡張ボード２００に分離構成され
る。制御用ボード１００は、デバイス・セレクト信号線
１０２ａ〜１０２ｃの他に、外部に接続されるメンテナ
ンス用デバイスを選択するためのデバイス・セレクト信
号線１０２ｄ，１０２ｆとメンテナンス用デバイスの接
続確認用信号線１０２ｘを設け、これら信号線及びアド
レス・バス１００ａとデータ・バス１００ｂを外部のメ
ンテナンス用拡張ボード２００と接続可能にするための
コネクタ１１０を設ける。

【００２１】プルアップ抵抗１１１は、接続確認用信号
線１０２ｘがコネクタ１１０でメンテナンス用拡張ボー
ド２００が接続されていないときに論理「１」のレベル
を確実にアドレス・デコード回路１０２に与えるための
ものである。

【００２２】メンテナンス用拡張ボード２００は、メン
テナンス用ダイアグノスティックス・プログラムを書込
んだＲＯＭ２０３とメンテナンス用シリアル・ポート２
０５を搭載し、これらデバイスを制御用ボード１００の
各信号線及びバスと接続可能にするための信号線２０２
ｄ，２０２ｆと接続確認用信号線２０２ｘと拡張アドレ
ス・バス２００ａと拡張データ・バス２００ｂ及びコネ
クタ２１０を設ける。

【００２３】コネクタ２１０とコネクタ１１０は、制御
用ボード１００と拡張ボード２００の接続をし、これに
より、制御用ボード１００のＣＰＵ１０１等と拡張ボー
ド２００のＲＯＭ２０３等をバス結合することができ、
さらにデバイス・セレクト信号線の接続でアドレス・デ
コード回路１０２によるＲＯＭ２０３等のデバイス選択
及び接続確認が可能になる。

【００２４】接続確認用信号線２０２ｘは、拡張ボード
２００上で接地され、制御用ボード１００の接続確認用
信号線１０２ｘに接続されたときにそれを接地すること
で拡張ボード２００が接続されたことを意味する論理
「０」の信号をアドレス・デコード回路１０２に与え
る。

【００２５】以上までの構成において、処理制御装置と
して出荷される場合は、制御用ボード１００のみを搭載
した構成にされ、図５と同様の最小限の回路構成に、コ
ネクタ１１０とデバイス・セレクト信号線１０２ｄ，１
０２ｆ及び接続確認用信号線１０２ｘとそのプルアップ
抵抗１１１を追加するのみである。そして、拡張ボード
２００は、処理制御装置のメンテナンスや故障診断時
に、さらには製造試験時だけに制御用ボード１００が接
続されるものである。

【００２６】図２は、ＣＰＵ１０１のアドレス・マップ
を示し、通常時は（ａ）に示すように、０番地からマッ
プされた実行プログラムＲＯＭ１０３の内容に従って処
理・制御を実行する。このとき、アドレス・デコード回
路１０２は、接続確認用信号線１０２ｘがアサートされ
ていないため、デバイス・セレクト信号１０２ａで実行
プログラムＲＯＭ１０３を選択している。

【００２７】次に、メンテナンス時等には、制御用ボー
ド１００を装置から取り外した状態で、拡張ボード２０
０を接続する。この接続で、接続確認用信号線１０２ｘ
が論理「０」に切り替わり、アドレス・デコード回路１
０２に接続確認信号が与えられる。この信号により、ア
ドレス・デコード回路１０２は、ＣＰＵ１０１が０番地
からのアクセスを行ったときに、信号線１０２ａをアサ
ートするのに代えて、信号線１０２ｄや１０２ｆをアサ
ートするように制御を切り替える。

【００２８】この切り替えにより、ＣＰＵ１０１のアド
レス・マップは、図２の（ｂ）に示すようになり、０番
地からの実行開始により、実行プログラムＲＯＭ１０３
に代えて、ＲＯＭ２０３がアクセスされるようになる。

【００２９】ＲＯＭ２０３には、予めダイアノスティッ
クス・プログラムが書込まれており、このプログラムの
実行によりメンテナンス用シリアル・ポート２０５を利
用したターミナルや開発ツール等を接続して制御用ボー
ド１００の検査や試験を実行することができる。

【００３０】したがって、本実施形態によれば、処理制
御装置に製品として組み込むマイクロコンピュータ構成
の制御用ボード１００は、極力最小の回路構成となって
価格低減を図ることができる。そして、メンテナンス時
には、拡張ボード２００を制御用ボード１００に接続す
ることによって、メンテナンスや故障診断を行うことが
でき、高いメンテナンス性を持つ装置構成を得ることが
できる。

【００３１】これに加えて、本実施形態では、拡張ボー
ドを接続したか否かを自動的に確認するための信号線１
０２ｘを設けるため、拡張ボードの接続でＣＰＵ１０１
から見たアドレス・マップを自動的に切り替え、自動的
に拡張ボードに接続されたメンテナンス用プログラムを
実行できる。これにより、予め用意したダイアノスティ
ックス・プログラムを使った故障診断作業が簡単にな
る。

【００３２】（第２の実施形態）図３は、本発明の他の
実施形態を示す装置構成図である。同図が図１と異なる
部分は、拡張ボード２００にワークＲＡＭ２０４を増設
し、そのデバイス・セレクト信号線を追加した点にあ
る。

【００３３】ワークＲＡＭ２０４は、ダウンロードされ
るプログラム・データを一時格納するためのものであ
り、拡張アドレス・バス２００ａや拡張データ・バス２
００ｂにバス接続されると共に、デバイス・セレクト信
号線２０２ｅによるデバイス選択が可能にされる。

【００３４】制御用ボード１００の変更部分は、ワーク
ＲＡＭ２０４をデバイス選択するためのデバイス・セレ
クト信号線１０２ｅが追加され、アドレス・デコード回
路１０２のデバイス選択出力でコネクタ１１０、２１０
とデバイス・セレクト信号線２０２ｅを経てワークＲＡ
Ｍ２０４を選択可能にする。

【００３５】本実施形態では、拡張ボード２００にワー
クＲＡＭ２０４を追加することから、ＲＯＭ２０３に書
込んでおくプログラムを、プログラム開発用プログラム
としておけば、制御用ボード１００そのものの実行プロ
グラムの変更開発をＲＡＭベースで行うことができる。
これを以下に詳細に説明する。

【００３６】ＣＰＵ１０１は、前記のように、通常時は
ＲＯＭ１０３に書込まれた実行プログラムを実行し、拡
張ボード２００が接続されたメンテナンス時はＲＯＭ２
０３に書込まれたプログラムを実行するよう工夫されて
いる。

【００３７】したがって、ＲＯＭ２０３に書込むプログ
ラムを以下のような処理のできる「プログラム開発用プ
ログラム」を書込んでおくことにより、ＲＡＭベースで
実行プログラムを開発することができる。

【００３８】（ａ）シリアル・ポート２０５に接続され
た外部のソフトウェア（プログラム）開発ツールなどか
ら、そのツールで作成されたプログラムのデータをワー
クＲＡＭ２０４にダウンロードするためのプログラム。

【００３９】（ｂ）ＣＰＵ１０１の実行をＲＯＭ２０３
内のプログラムから、ワークＲＡＭ２０４上にダウンロ
ードされた新しいプログラム（評価プログラム）に分岐
させるためのプログラム。

【００４０】（ｃ）プログラムの実行に際してのブレー
ク・ポイント処理やシングル・ステップ処理など、一般
的なソフトウェア開発プログラム。

【００４１】上記の（ａ）や（ｂ）のプログラムがＲＯ
Ｍ２０３に用意されていれば、（ａ）のプログラムの実
行により外部開発ツールで作成したプログラムをＲＡＭ
２０４にダウンロードし、（ｂ）のプログラムの実行に
よりＣＰＵ１０１の実行をＲＯＭ２０３上のプログラム
からＲＡＭ２０４上の評価プログラムに切り替えること
ができる。そして、このプログラムの評価に際しては、
（ｃ）のようなソフトウェア開発用プログラムを利用す
ることができる。

【００４２】これらＲＯＭ２０３や２０４を使った実行
プログラムの評価には、制御用ボード１００に拡張ボー
ド２００を接続して信号線１０２ｘを論理「０」にし、
これによりアドレス・デコード回路１０２ではＣＰＵ１
０１が０番地からのアクセスを行った場合に信号線１０
２ｄによる選択でＲＯＭ２０３をアサートする切り替え
を行う。また、図４のアドレス・マップに示すように、
空きの領域にワークＲＡＭ２０４の空間をマッピングす
る。

【００４３】これにより、ＣＰＵ１０１の実行は、ＲＯ
Ｍ２０３上で行われるようになる。そして、ＲＯＭ２０
３上に、シリアル・ポート２０５に接続されたプログラ
ム開発ツールからのプログラム・ダウンロード用プログ
ラムを書込んでおき、そのダウンロード先をワークＲＡ
Ｍ２０４とし、さらにＲＯＭ２０３に書込まれたプログ
ラムの実行から実行先を切り替える（ジャンプする）プ
ログラムを書込んでおけば、実際の実行プログラムＲＯ
Ｍ１０３を書替えることなくＲＡＭ２０４上で評価用の
プログラムを実行できる。

【００４４】以上の他に、本実施形態では、実行プログ
ラムＲＯＭ１０３をフラッシュＲＯＭとする場合には、
ＲＯＭ２０３内にフラッシュＲＯＭ書き込み用プログラ
ムを搭載しておくことで、ＲＯＭ１０３のプログラム書
替えを行うことができる。

【００４５】一般に、制御用ボード１００の実行プログ
ラムは固定されており、実行プログラムＲＯＭ１０３と
しては、書替え不可能なマスクＲＯＭや電気的書替えが
可能なＥＥＰＲＯＭが採用される。これらマスクＲＯＭ
やＥＥＰＲＯＭは、プログラムの書替えにはボード上の
部品をソケット実装しておき、これを取り外して交換す
ることになる。

【００４６】一方、実行プログラムＲＯＭ１０３として
フラッシュＲＯＭを採用すると、ＣＰＵのプログラム実
行によってボード上に実装されたフラッシュＲＯＭその
ものにデータを書き込むこと、すなわち実行プログラム
の書替えができるが、そのためには複数のフラッシュＲ
ＯＭ又は同時書込み可能なフラッシュＲＯＭを使用する
必要があるし、書込むプログラム・データを一時格納す
るためのワークＲＡＭが必要となる。

【００４７】この点、本実施形態では、ＲＯＭ２０３内
にフラッシュＲＯＭ書込み用プログラムを搭載しておく
ことで、フラッシュＲＯＭ１０３のプログラム書替えを
簡単に行うことができる。

【００４８】この書替えには、まず、制御用ボード１０
０に拡張ボード２００を接続することでＣＰＵ１０１の
アドレス・マップを図４の（ａ）から（ｂ）に切り替
え、実際の実行プログラムが書込まれたＲＯＭ領域を別
の空き領域にマッピングしておく。そして、メンテナン
ス用プログラムＲＯＭ２０３の内容に、シリアル・ポー
ト２０５に接続されたプログラム開発用ツールからのプ
ログラム・データをダウンロードしておき、さらにフラ
ッシュＲＯＭへの書込みプログラムを書込んでおく。

【００４９】これにより、ＣＰＵ１０１を実行させる
と、ＲＯＭ２０３に書込まれたメンテナンス用プログラ
ムが実行され、このプログラムによって開発ツールから
書込み用データをワークＲＡＭ２０４にダウンロードす
る。さらに、フラッシュ書込みプログラムの実行によっ
て、ワークＲＡＭ２０４上に置かれた書込みデータをフ
ラッシュＲＯＭ構成のＲＯＭ１０３に書込むこと、すな
わちプログラムの書替えができる。

【００５０】したがって、本実施形態では、実行プログ
ラムＲＯＭ１０３を書替えることなくＲＡＭ２０４上で
評価用のプログラムを実行できる。また、制御用ボード
の実行プログラムＲＯＭ１０３をフラッシュＲＯＭとし
ておく場合には、その実行プログラムのバージョンアッ
プや修正する処理を簡単かつ短時間でできる。

【００５１】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、ボード
を処理制御用ボードとメンテナンス用拡張ボードとに分
離構成し、処理制御用ボードは搭載するマイクロコンピ
ュータのデバイス構成を最小限にして装置に組み込み、
拡張ボードは処理制御用ボードのメンテナンスや故障診
断をするための機能デバイスを搭載し、処理制御用ボー
ドのメンテナンス時に接続してメンテナンスや故障診断
を可能にしたため、製品のコストダウンを図りながらメ
ンテナンス性も高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す処理制御装置の
ボード構成図。

【図２】第１の実施形態におけるＣＰＵのアドレス・マ
ップ例。

【図３】本発明の第２の実施形態を示す処理制御装置の
ボード構成図。

【図４】第２の実施形態におけるＣＰＵのアドレス・マ
ップ例。

【図５】従来の処理制御装置のボード構成図。

【図６】従来の他の処理制御装置のボード構成図。

【符号の説明】

１００…制御用ボード ２００…メンテナンス用拡張ボード １０１…ＣＰＵ １０２…アドレス・デコード回路 １０３…実行プログラムＲＯＭ １０４…ワークＲＡＭ ２０３…ダイアグノスティックス・プログラムＲＯＭ ２０４…ワークＲＡＭ ２０５…シリアル・ポート

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロコンピュータを構成する各デバ
   イスをボードに搭載し、このボードを組み込み、前記マ
   イクロコンピュータにより情報処理や機器を制御する処
   理制御装置において、 前記ボードは、処理制御用ボードと、メンテナンス用拡
   張ボードとに分離構成し、 前記処理制御用ボードは、情報処理又は機器制御に必要
   な最小限のデバイスを搭載し、外部のメンテナンス用拡
   張ボードとはバスやデバイス・セレクト信号線を接続で
   きる接続手段を有する構成とし、 前記メンテナンス用拡張ボードは、前記処理制御用ボー
   ドに搭載される各デバイスのメンテナンスや故障診断用
   のデバイスを搭載し、前記処理制御用ボードとはバスや
   デバイス・セレクト信号線を接続できる接続手段を有す
   る構成とし、 通常時は前記処理制御用ボードのみを装置に組み込んだ
   状態で情報処理や機器を制御し、メンテナンスや故障診
   断時は前記処理制御用ボードを前記拡張ボードに接続し
   て該拡張ボードに搭載されるメンテナンス又は故障診断
   用のデバイスを使って各デバイスのメンテナンス又は故
   障診断を可能にした構成を特徴とする処理制御装置。
2. 【請求項２】 前記接続手段は、前記処理制御用ボード
   を前記拡張ボードに接続したことを確認できる接続確認
   用信号線を備えたことを特徴とする請求項１記載の処理
   制御装置。
3. 【請求項３】 前記拡張ボードは、故障診断プログラム
   を書込んだＲＯＭと、外部のターミナルや開発ツール等
   を接続するシリアル・ポートとを搭載し、前記処理制御
   用ボードとの接続によってその故障診断を可能にしたこ
   とを特徴とする請求項１又は２に記載の処理制御装置。
4. 【請求項４】 前記拡張ボードは、プログラム・データ
   のダウンロード用プログラムを書込んだＲＯＭと、外部
   のターミナルや開発ツール等を接続するシリアル・ポー
   トと、ダウンロード・データの格納用ワークＲＡＭを搭
   載し、前記処理制御用ボードとの接続によってその実行
   プログラムの評価試験やフラッシュＲＯＭの書替えを可
   能にしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の処理
   制御装置。