JP2002318003A - マイクロコンピュータ装置 - Google Patents

マイクロコンピュータ装置

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JP2002318003A JP2001122401A JP2001122401A JP2002318003A JP 2002318003 A JP2002318003 A JP 2002318003A JP 2001122401 A JP2001122401 A JP 2001122401A JP 2001122401 A JP2001122401 A JP 2001122401A JP 2002318003 A JP2002318003 A JP 2002318003A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コスト上昇を抑え、データ通信の信頼性を維
持しつつも異常検出を行うことができるマイクロコンピ
ュータ装置を提供する。 【解決手段】 メインプロセッサ11およびサブプロセ
ッサ21を備え、そのうちのメインプロセッサ11が集
中的に制御を行う一方、サブプロセッサ21が副次的な
制御を行うマイクロコンピュータ装置であって、メイン
プロセッサ11およびサブプロセッサ21のそれぞれに
は、これらのプロセッサ間で双方向に制御データをやり
取りする際の通信状況を監視し、その通信状況に応じて
通信相手先の異常を検出する機能が備えられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば給湯装置
などの電子制御機器に組み込まれ、いわゆる非対称型マ
ルチプロセッシング機能を実現したマイクロコンピュー
タ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】たとえば給湯装置には、各種の制御を行
うためのマイクロコンピュータ装置(以下、略して「マ
イコン」と呼ぶ)が組み込まれている。この種のマイコ
ンは、さまざまな制御動作を実行する主体としてのプロ
セッサを一つ備えた1チップマイコンが典型的とされて
いる。具体的に説明すると、給湯装置のマイコンは、外
部に設置されたリモートコントローラ(以下、略して
「リモコン」と呼ぶ)との間で重畳二芯通信ケーブルな
どを介して電源に重畳された制御データをやり取りす
る。
【0003】従来、給湯装置のマイコンには、その時間
的動作を監視し、一定時間が経過しても所定の状態とな
らない場合にマイコンの異常を検出するウォッチドッグ
タイマICが接続されており、マイコンからウォッチド
ッグパルスを出力し、ウォッチドッグタイマICにその
ウォッチドッグパルスを入力する構成で、マイコンから
のウォッチドッグパルスが正常にウォッチドッグタイマ
ICに入力されなくなると、ウォッチドッグタイマIC
は、マイコンを初期化し正常復帰させる。こうした構成
は、他の電子制御機器でも採用されており、1チップマ
イコンは、フェール・セーフの観点よりウォッチドッグ
タイマICと一対としたものが多い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のマイコンでは、ウォッチドッグタイマICを必
要とする分コスト上昇が否めない。そのため、この種の
マイコンとしては、コストを抑えつつも異常検出が可能
なウォッチドッグタイマICに代わる技術が要請されて
いた。
【0005】
【発明の開示】本発明は、上記した事情のもとで考え出
されたものであって、コスト上昇を抑え、データ通信の
信頼性を維持しつつも異常検出を行うことができるマイ
クロコンピュータ装置を提供することを、その課題とす
る。
【0006】上記の課題を解決するため、本発明では、
次の技術的手段を講じている。
【0007】本発明によれば、少なくとも二以上のプロ
セッサを備え、そのうちの一つが集中的に制御を行うこ
とでメインプロセッサとして機能する一方、その他が副
次的な制御を行うことでサブプロセッサとして機能する
マイクロコンピュータ装置であって、メインプロセッサ
およびサブプロセッサのそれぞれに、これらのプロセッ
サ間で双方向にデータをやり取りする際の通信状況を監
視し、その通信状況に応じて通信相手先の異常を検出す
る機能を備えたことを特徴とする、マイクロコンピュー
タ装置が提供される。
【0008】好ましい実施の形態によれば、メインプロ
セッサからは、サブプロセッサに対して定期的にデータ
が送信される一方、そのデータを受信したサブプロセッ
サからは、メインプロセッサに対して所定時間内にデー
タが返信される。
【0009】他の好ましい実施の形態によれば、サブプ
ロセッサは、メインプロセッサから定期的に送信されて
くるはずのデータを受信しなかった場合、メインプロセ
ッサの異常を検出する。
【0010】他の好ましい実施の形態によれば、サブプ
ロセッサは、メインプロセッサの異常を検出すると、そ
のメインプロセッサにリセット信号を出力してメインプ
ロセッサの制御動作を初期化する。
【0011】他の好ましい実施の形態によれば、サブプ
ロセッサは、メインプロセッサの異常を検出すると、そ
のメインプロセッサの制御対象に対する電源供給を停止
させる。
【0012】他の好ましい実施の形態によれば、メイン
プロセッサは、サブプロセッサから所定時間内に返信さ
れてくるはずのデータを受信しなかった場合、サブプロ
セッサの異常を検出する。
【0013】他の好ましい実施の形態によれば、メイン
プロセッサは、サブプロセッサの異常を検出すると、自
己の制御動作を停止させる。
【0014】他の好ましい実施の形態によれば、本装置
は、給湯装置に組み込まれたものであって、メインプロ
セッサとサブプロセッサとの間においては、給湯装置に
関する制御内容を記した制御データが交互にやり取りさ
れる。
【0015】他の好ましい実施の形態によれば、メイン
プロセッサと複数のサブプロセッサとの間においては、
ポーリング方式でデータがやり取りされる。
【0016】本発明によれば、いわゆる非対称型マルチ
プロセッシング機能を実現すべくメインプロセッサとサ
ブプロセッサが装備され、これらのプロセッサ間でデー
タをやり取りする通信状況に応じていずれか一方のプロ
セッサが他方の異常を検出することができる。つまり、
マイクロコンピュータ装置には、異常を検出するための
ウォッチドッグタイマICを接続する必要はなく、その
分コスト上昇を抑えることができる。また、装置外部の
データ通信とは別に装置内部のプロセッサ間通信を利用
して異常検出が行われるので、データ通信の信頼性を維
持しつつも、相互の異常検出を行うことができる。
【0017】本発明のその他の特徴および利点は、添付
図面を参照して以下に行う発明の実施の形態の説明によ
って、より明らかになるであろう。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を、図面を参照して具体的に説明する。
【0019】図1は、本発明に係るマイクロコンピュー
タ装置の一実施形態を模式的に示すブロック図である。
図1に示すように、マイクロコンピュータ装置は、メイ
ンマイコン10とサブマイコン20とを装備し、給湯装
置Aに組み込まれたものであって、給湯装置Aの各種動
作を制御するものである。
【0020】給湯装置Aは、ガス給湯器本体であって、
メインマイコン10およびサブマイコン20のほか、リ
モコンBとの間で通信を行うための通信インターフェイ
ス回路30、7セグメントLEDなどによって運転状態
などを表示する表示部40、およびスイッチなどからな
る操作部50を備える。通信インターフェイス回路30
は、メインマイコン10に接続され、表示部40および
操作部50は、サブマイコン20に接続されている。ま
た、給湯装置Aは、特に図示しないが燃焼ガスを調整し
たり水量を調整するための複数の電磁弁や、サーミスタ
などの各種センサを備える。電磁弁やセンサなどは、メ
インマイコン10やサブマイコン20と電気的に接続さ
れている。リモコンBは、浴室や台所などに設置され、
遠隔から給湯装置Aを操作するためのものであって、こ
のリモコンBと給湯装置Aの通信インターフェイス回路
30とは、重畳2芯通信ケーブル60を介して接続され
ている。なお、リモコンBには、給湯状態などを表示す
るためのディスプレイや各種のスイッチ、さらにはスピ
ーカなども装備されているが、これらの基本的な構成に
ついては、周知であることから詳細な説明を省略する。
【0021】マイクロコンピュータ装置は、給湯装置A
の各種動作を集中的に制御するためのメインマイコン1
0と、その他の副次的な入出力動作などを制御するため
のサブマイコン20からなるものであって、いわゆる非
対称型マルチプロセッシング機能を実現したものであ
る。メインマイコン10は、制御中枢としてのマイクロ
プロセッサ(以下、「メインプロセッサ」と呼ぶ)1
1、ROM12、RAM13、およびインターフェイス
回路14を備える。同様に、サブマイコン20も、制御
中枢としてのマイクロプロセッサ(以下、「サブプロセ
ッサ」と呼ぶ)21、ROM22、RAM23、および
インターフェイス回路24を備える。メインマイコン1
0とサブマイコン20とは、互いにインターフェイス回
路14,24を介して接続されている。メインマイコン
10のインターフェイス回路14には、通信インターフ
ェイス回路30が接続されている。一方、サブマイコン
20のインターフェイス回路24には、表示部40およ
び操作部50が接続されている。なお、メインマイコン
10やサブマイコン20には、その他にクロックジェネ
レータなども装備されているが、これらの基本的なハー
ドウェア構成は、周知であることから詳細な説明を省略
する。
【0022】図2は、メインマイコン10およびサブマ
イコン20の周辺回路図である。この図に示すように、
メインマイコン10およびサブマイコン20のそれぞれ
には、電源V1から電圧供給を受けるための端子Vc
c、グランド端子GND、互いに双方向にデータをやり
取りするための端子TXD,RXDが設けられている。
特に、メインマイコン10には、電磁弁などの負荷Lに
対して制御信号を出力するための出力端子、負荷Lと電
源V2との間にトランジスタTR1,TR2などを介し
てリレー回路を形成し、そのうちのトランジスタTR2
のベース端子に対してスイッチング信号を出力するため
のリレースタンバイ端子RSB、ならびにサブマイコン
20からのリセット信号を入力するためのリセット入力
端子RSTINが設けられている。一方、サブマイコン
20には、メインマイコン10のリレースタンバイ端子
RSBからトランジスタTR2のベース端子に至る信号
線にトランジスタTR3のコレクタ端子を接続し、この
トランジスタTR3のベース端子に対してスイッチング
信号を出力するためのリレースタンバイリセット端子R
SB RSTや、メインマイコン10に対してリセット
信号を出力するためのリセット出力端子RST OUT
が設けられている。なお、スイッチング信号やリセット
信号については後述する。
【0023】要点について説明すると、メインマイコン
10のメインプロセッサ11と、サブマイコン20のサ
ブプロセッサ21とは、端子TXD,RXDを介して制
御データを常に一定の時間間隔で定期的かつ交互にやり
取りしている。メインプロセッサ11からサブプロセッ
サ21に送信される制御データとしては、表示部40の
7セグメントLEDに関する制御命令や、電磁弁などの
負荷Lに関する制御状態などを記した固定フォーマット
長のデータであり、逆に、サブプロセッサ21からメイ
ンプロセッサ11に送信される制御データとしては、操
作部50のスイッチ操作に応じた入力命令や、サーミス
タなどが検出したセンサ値情報を含む固定フォーマット
長のデータである。
【0024】さらに具体的に言うと、メインプロセッサ
11は、たとえば100ms毎にサブプロセッサ21に
対して制御データを送信する一方、メインプロセッサ1
1からの制御データを受信したサブプロセッサ21から
は、所定時間内にメインプロセッサ11に対して制御デ
ータが返信される。このような制御データのやり取り
は、メインプロセッサ11とサブプロセッサ21との間
で制御動作に変化が無い状況でも繰り返し行われ、その
ような変化の無い状況が継続する場合には、同じ内容の
制御データが引き続き送受信される。
【0025】ところで、メインプロセッサ11に異常が
発生してメインマイコン10が制御不能に陥ると、リモ
コンBとの通信ができなくなったり、電磁弁が強制的に
開放状態となってガス漏れなどを生じるおそれがある。
また、サブプロセッサ21に異常が発生してサブマイコ
ン20が制御不能に陥ると、操作部50を介したスイッ
チ操作ができなくなったり、サーミスタなどのセンサか
ら正しい情報が得られず、たとえば給湯温度などを自動
調整できない事態となってしまう。
【0026】そのため、メインプロセッサ11およびサ
ブプロセッサ21は、互いに制御データをやり取りする
データ通信の時間的状況を監視し、通信相手先から送信
されてくるはずの制御データが受信するタイミングとな
っても未受信の場合には、その相手先の異常を検出する
ようにプログラミングされている。
【0027】たとえば、サブプロセッサ21は、メイン
プロセッサ11から100ms毎に送信されてくるはず
の制御データを受信しなかった場合、メインプロセッサ
11が異常な制御動作状態にあると認識し、そのメイン
プロセッサ11に対してリセット信号を出力する。する
と、メインプロセッサ11は、リセット処理によって制
御動作を初期化し、もとの正常な動作状態に戻る。ま
た、これとほぼ同時に、メインプロセッサ11を異常と
認識したサブプロセッサ21は、トランジスタTR3に
対してスイッチング信号(以下、「リレースタンバイリ
セット信号」と呼ぶ)を出力する。すると、トランジス
タTR3がオンし、これによりトランジスタTR2がオ
フし、その結果トランジスタTR1がオフし、負荷Lに
対する電源V2からの電圧供給が停止される。これによ
り、負荷Lとしてメインマイコン10により制御されて
いた電磁弁が強制的に閉じた状態となり、メインマイコ
ン10の暴走などに伴うガス漏れなどを瞬時に防ぐこと
ができる。
【0028】その一方、メインプロセッサ11は、サブ
プロセッサ21に対して制御データを送信した後、その
サブプロセッサ21から所定時間内に返信されてくるは
ずの制御データを受信しなかった場合、サブプロセッサ
21が異常な制御動作状態にあると認識し、安全な制御
動作を実行してから自己の制御動作を停止状態とする。
このとき、メインプロセッサ21が行う安全な制御動作
によっては、リモコンBにエラーコードが表示された
り、音声や電子音によってエラー報知が行われることと
なる。
【0029】次に、メインマイコン10およびサブマイ
コン20の各動作について説明する。
【0030】図3は、サブマイコン20がメインマイコ
ン10について監視する処理のフローチャート、図4
は、メインマイコン10がサブマイコン20について監
視する処理のフローチャートである。まず、図3に基づ
いて説明すると、サブマイコン20のサブプロセッサ2
1は、メインマイコン10からの制御データを一定の周
期で受信したか否かを判断している(S1)。これは、
後述する一連のルーチンを経て一定周期毎に実行され
る。
【0031】メインマイコン10から制御データを受信
すると(S1:YES)、サブプロセッサ21は、タイ
マを起動する(S2)。ここで言うタイマとは、クロッ
クジェネレータからのクロック信号に基づいて計時処理
を実行するサブプロセッサ21自体の機能を意味する。
【0032】また、サブプロセッサ21は、受信した制
御データに基づく制御処理を実行する(S3)。
【0033】そうした後、S2にてタイマを起動してか
ら一定時間(たとえば50ms)が経過すると(S4:
YES)、サブプロセッサ21は、タイマをリセットし
(S5)、この一連のルーチンを終えて最初のS1に戻
る。なお、タイマを起動してからの経過時間が一定時間
に満たない場合(S4:NO)、サブプロセッサ21
は、一定時間が経過するまで待機状態となる。
【0034】一方、S1において、一定周期でメインマ
イコン10から送信されてくるはずの制御データを一連
のルーチン開始時点で受信しなかった場合(S1:N
O)、サブプロセッサ21は、メインプロセッサ11の
異常と判断し、メインプロセッサ11に対してリセット
信号を出力する(S6)。これにより、異常が発生した
メインプロセッサ11であっても、リセット信号に基づ
いて制御動作が初期化され、その後、もとの正常な動作
状態に戻って制御データの送信を再開することになる。
【0035】また、サブプロセッサ21は、トランジス
タTR3に対してリレースタンバイリセット信号を出力
し(S7)、その後、S5に進む。これによれば、リレ
ースタンバイリセット信号によってトランジスタTR3
がオンとされ、それに連動してトランジスタTR2がオ
フとされ、ひいてはトランジスタTR1がオフとなって
電磁弁が強制的に閉じた状態とされる。なお、リレース
タンバイリセット信号を出力した後は、上記したS1〜
S5のルーチンが所定回数繰り返し行われた後、リレー
スタンバイリセット信号の出力状態が解除される。これ
は、S1〜S5のルーチンが所定回数繰り返し行われる
と、もはやメインプロセッサ11が正常に制御動作を実
行中にあることから、メインプロセッサ11に対して電
磁弁などの制御を可能な状態とするために行われる。
【0036】次に、図4に基づいて説明すると、メイン
マイコン10のメインプロセッサ11は、通常、サブマ
イコン20に対して一定の周期で制御データを送信して
いる(S11)。つまり、S11は、後述する一連のル
ーチンを経て一定周期毎に実行される。
【0037】制御データを送信すると、メインプロセッ
サ11は、タイマを起動する(S12)。ここで言うタ
イマとは、クロックジェネレータからのクロック信号に
基づいて計時処理を実行するメインプロセッサ11自体
の機能を意味する。
【0038】S12にてタイマを起動してから一定時間
が経過すると(S13:YES)、メインプロセッサ1
1は、経過時間内にサブマイコン20から制御データを
受信したか否かを判断する(S14)。なお、タイマを
起動してからの経過時間が一定時間に満たない場合(S
13:NO)、メインプロセッサ11は、一定時間が経
過するまで受信待ちを続ける。
【0039】経過時間内にサブマイコン20から制御デ
ータを受信していた場合(S14:YES)、メインプ
ロセッサ11は、受信した制御データに基づく制御処理
を実行する(S15)。
【0040】その後、メインプロセッサ11は、タイマ
をリセットし(S16)、この一連のルーチンを終えて
最初のS11に戻る。
【0041】一方、S14において、経過時間内にサブ
マイコン20から送信されてくるはずの制御データを受
信しなかった場合(S14:NO)、メインプロセッサ
11は、サブプロセッサ21の異常と判断し、このサブ
プロセッサ21が関与しない安全な制御処理を実行する
(S17)。ここで言う安全な制御処理とは、リモコン
Bに対してエラーコードを通知したり、音声や電子音に
よってエラー報知を行うべき旨をリモコンBに対して要
求することを意味する。これにより、サブプロセッサ2
1が暴走して異常が発生した場合などには、リモコンB
上で表示されるエラーコードや、リモコンBからエラー
に応じた報知音が発生することとなり、それに応じてユ
ーザが適当な対処を施すことができる。
【0042】そうした後、メインプロセッサ11は、サ
ブマイコン20に対して制御データを定期的に送信する
などの自己の制御動作を停止状態とし(S18)、一連
の監視処理を終える。
【0043】したがって、上記実施形態に係るマイクロ
コンピュータ装置よれば、いわゆる非対称型マルチプロ
セッシング機能を実現すべくメインプロセッサ11とサ
ブプロセッサ21が装備され、これらのプロセッサ1
1,21間で制御データを定期的かつ交互にやり取りす
る通信状況に応じて、メインプロセッサ11がサブプロ
セッサ21の異常を検出し、逆に、サブプロセッサ21
がメインプロセッサ11の異常を検出することができる
のである。
【0044】つまり、マイクロコンピュータ装置には、
外部から異常を検出するためのウォッチドッグタイマI
Cを接続する必要はなく、その分コスト上昇を抑えると
いった効果をもたらすことができる。また、給湯装置A
とリモコンBとの間で重畳2芯通信ケーブル60を介し
てやり取りされるデータ通信とは別に、装置内部にて行
われるプロセッサ間通信を利用して異常検出が行われる
ので、給湯装置AとリモコンBとのデータ通信に悪影響
を及ぼすことなくその信頼性を維持し、マイクロコンピ
ュータ装置自体の内部的な異常を的確に検出することが
できる。さらに、ウォッチドッグタイマICをマイクロ
コンピュータ装置に接続するために用いていたポートが
空きになる分、そのポートを他の用途に利用することが
できる。
【0045】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。
【0046】上記実施形態では、メインプロセッサ11
およびサブプロセッサ21の2つを搭載したデュアルプ
ロセッサ構成としたが、それより多くのプロセッサを備
えたマルチプロセッサ構成としても良い。そうした場
合、マイコン間の通信を停滞なく行えるようにポーリン
グ方式でデータをやり取りすることができる。
【0047】マイクロコンピュータ装置は、給湯装置A
に限らず、リモコンBに採用しても良く、さらに広く言
えば、あらゆる電子制御機器に採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るマイクロコンピュータ装置の一実
施形態を模式的に示すブロック図である。
【図2】メインマイコンおよびサブマイコンの周辺回路
図である。
【図3】サブマイコンがメインマイコンについて監視す
る処理のフローチャートである。
【図4】メインマイコンがサブマイコンについて監視す
る処理のフローチャートである。
【符号の説明】
10 メインマイコン 11 メインプロセッサ 12 ROM 13 RAM 14 インターフェイス回路 20 サブマイコン 21 サブプロセッサ 22 ROM 23 RAM 24 インターフェイス回路 30 通信インターフェイス回路 40 表示部 50 操作部 60 重畳二芯通信ケーブル A 給湯装置 B リモコン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 節田 経行 兵庫県神戸市中央区江戸町93番地 株式会 社ノーリツ内 Fターム(参考) 5B042 GA11 GA39 GB05 GC13 JJ04 JJ13 JJ15 KK02 KK03 5H209 AA11 BB02 CC01 CC13 DD04 EE11 GG13 HH04 HH33 HH40 JJ09 5K048 AA06 BA14 DC04 EB02 EB03 EB08 EB09 FA07 FC03 GB05 GB10 HA01 HA02

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも二以上のプロセッサを備え、
    そのうちの一つが集中的に制御を行うことでメインプロ
    セッサとして機能する一方、その他が副次的な制御を行
    うことでサブプロセッサとして機能するマイクロコンピ
    ュータ装置であって、 前記メインプロセッサおよび前記サブプロセッサのそれ
    ぞれに、これらのプロセッサ間で双方向にデータをやり
    取りする際の通信状況を監視し、その通信状況に応じて
    通信相手先の異常を検出する機能を備えたことを特徴と
    する、マイクロコンピュータ装置。
  2. 【請求項2】 前記メインプロセッサからは、前記サブ
    プロセッサに対して定期的にデータが送信される一方、
    そのデータを受信した前記サブプロセッサからは、前記
    メインプロセッサに対して所定時間内にデータが返信さ
    れる、請求項1に記載のマイクロコンピュータ装置。
  3. 【請求項3】 前記サブプロセッサは、前記メインプロ
    セッサから定期的に送信されてくるはずのデータを受信
    しなかった場合、前記メインプロセッサの異常を検出す
    る、請求項2に記載のマイクロコンピュータ装置。
  4. 【請求項4】 前記サブプロセッサは、前記メインプロ
    セッサの異常を検出すると、そのメインプロセッサにリ
    セット信号を出力してメインプロセッサの制御動作を初
    期化する、請求項3に記載のマイクロコンピュータ装
    置。
  5. 【請求項5】 前記サブプロセッサは、前記メインプロ
    セッサの異常を検出すると、そのメインプロセッサの制
    御対象に対する電源供給を停止させる、請求項3または
    4に記載のマイクロコンピュータ装置。
  6. 【請求項6】 前記メインプロセッサは、前記サブプロ
    セッサから所定時間内に返信されてくるはずのデータを
    受信しなかった場合、前記サブプロセッサの異常を検出
    する、請求項2ないし5のいずれかに記載のマイクロコ
    ンピュータ装置。
  7. 【請求項7】 前記メインプロセッサは、前記サブプロ
    セッサの異常を検出すると、自己の制御動作を停止させ
    る、請求項6に記載のマイクロコンピュータ装置。
  8. 【請求項8】 本装置は、給湯装置に組み込まれたもの
    であって、 前記メインプロセッサと前記サブプロセッサとの間にお
    いては、前記給湯装置に関する制御内容を記した制御デ
    ータが交互にやり取りされる、請求項1ないし7のいず
    れかに記載のマイクロコンピュータ装置。
  9. 【請求項9】 前記メインプロセッサと複数の前記サブ
    プロセッサとの間においては、ポーリング方式でデータ
    がやり取りされる、請求項1ないし8のいずれかに記載
    のマイクロコンピュータ装置。
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