JP2003228495A - 制御プログラム開発支援装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】実際のメカを用いることなく且つ専用の中継回
路を用いることなく、比較的小型で応答の速い製品を制
御するための制御プログラムの開発・デバッグを行なえ
るようにようにする。 【解決手段】第１プロセッサ１０のメモリ空間１２にお
ける制御量領域１２ａおよび状態量領域１２ｂに制御量
や状態量をそれぞれ一時的に保持させながら、転送手段
３０を介して第１プロセッサ（制御ファームウェア）１
０と第２プロセッサ（シミュレータ）２０との間で制御
量および状態量をやり取りすることにより、第１プロセ
ッサ１０の動作と第２プロセッサ２０の動作とを同期さ
せるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、比較的小型で応答
の速い製品についての制御プログラムの開発を支援する
技術に関するもので、例えば、磁気ディスクドライブ
（ＨＤＤ），光ディスクドライブ（ＣＤ，ＭＯ，ＤＶ
Ｄ，ＭＤ），磁気テープ装置（ＤＡＴ，ＶＴＲ），ＮＣ
工作機など、緻密なサーボ制御を必要とする製品につい
てのサーボ制御プログラム（ファームウェア）を開発す
る際に用いて好適の、制御プログラム開発支援装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、アクチュエータ（モータ）やセ
ンサを有し３次元的な動作を行なう機構（メカ）を設計
する際には、その機構の構想を練った後、詳細設計，出
図，部品手配を行なってから、部品の組立を行なって実
機を試作し、実機の動作等についての評価を行なう。そ
して、評価の結果に応じて設計変更を行なってから設計
変更後の実機を試作し、再び評価を行なうという処理を
繰り返し、評価の結果が良好であれば、設計を完了す
る。

【０００３】また、一般に、上述のごとく設計された機
構を動作させるべく、その機構を制御するための制御プ
ログラムを開発し、その制御プログラムを、制御対象の
機構内に組み込まれるマイクロコンピュータ（以下、マ
イコンという場合がある）で実行させるようにしてい
る。このマイコンが実行する上記制御プログラムのこと
を、以下、組込みソフトウェアという場合がある。

【０００４】上述のような制御プログラム（組込みソフ
トウェア）を開発する際、従来、制御すべき機構の試作
品（実機）が完成している必要がある。即ち、試作が完
了して初めてメカを具体的に動かすことができ、それを
使って組込みソフトウェアの開発を開始することができ
るわけである。

【０００５】この組込みソフトウェアの開発は、試作品
の完成後、その試作品を実際に動作させながら、以下の
手順で行なわれる。つまり、まず、組込みソフトウェア
の概略設計を行ない、その概略設計に基づいて詳細設計
を行なってから、詳細設計の結果をコーディングして組
込みソフトウェアを作成し、その組込みソフトウェアの
デバッグを行なう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ファームウ
ェアのサーボ機構部分の構築・検証も、従来、上述した
組込みソフトウェア開発の場合と同様、実際のメカ（実
機）を用いて行なわれている。しかし、ファームウェア
のサーボ機構部分の構築・検証に上述の手法を用いた場
合、実機が完成しないと検証を行なうことができず開発
に時間やコストがかかり非効率的であるという課題があ
るほか、実機を用いて検証を行なうため、イベントブレ
イク等でファームウェアプログラムを停止しても、サー
ボ機構を成すモータは回転し続け、ステップデバッグを
行なうことができないなどの課題もあった。

【０００７】また、月産数万台も生産される製品に対す
るサーボ制御プログラムは、ある程度のメカのバラツキ
に対応できなくてはならない。実際のメカを用いた開発
では、上記バラツキを考慮した所望の状態のメカを入手
することは困難であり、ファームウェアがどの程度のバ
ラツキまで対応できているかを知ることは困難であっ
た。

【０００８】そこで、実際のメカの代わりに計算機上に
仮想的なモデルを作成し、このモデルを実際のファーム
ウェアに制御させることにより、実機を用いることなく
効率的にファームウェアの開発（構築・検証）を行なえ
るようにすることが望まれている。このような技術が実
現されると、ファームウェアの先行開発が可能になるほ
か、実際のモータを用いないためステップデバッグなど
の機能を使用することが可能であり、新しいアクチュエ
ータやセンサを用いた新規の制御手法を、実機を作成す
ることなく簡単に検証可能になるなどの利点が得られ
る。

【０００９】従来、例えばｄＳＰＡＣＥ社のＨＩＬ（Ha
rdware In the Loop）シミュレーションシステムのよう
に、実際の製品の代わりとなるシミュレータ内のモデル
に対し、別のコンピュータで動作する制御プログラムに
よってそのモデルの制御を行なうものは存在している。
しかし、このシステムは、実時間でシミュレーションを
行なうものであるため、自動車や船など応答の遅い製品
（例えば１msec以上のシミュレーション時間間隔でシミ
ュレーション可能な製品）がシミュレーション対象とな
っている。従って、上述のシステムにより、磁気ディス
クドライブ（ＨＤＤ）など比較的小型で応答の速い製品
（例えば２μsec程度のシミュレーション時間間隔でシ
ミュレーションを行なうべき製品）のシミュレーション
を行なうのは困難である。

【００１０】また、本願発明者等は、３次元リアルタイ
ムシミュレーション装置を中核に据え、メカ試作品を作
らなくても組込みソフトウェア（制御プログラム）の開
発をメカ設計とは単独に進めることができるような支援
システムを提案している。この支援システムによる制御
プログラムの検証はタスクレベルで行なわれている。つ
まり、この支援システムでは、制御プログラム側からの
指令に応じたアクチュエータ動作がシミュレートされ、
その動作に従ったセンサのオン／オフ信号に基づいて、
制御プログラムの検証が行なわれている。従って、この
支援システムでは、モデルの動力学を解析するサーボレ
ベルで制御プログラムの検証（開発・デバッグ）を行な
うことができない。

【００１１】サーボ機構は、機械的運動のための自動フ
ィードバック制御システムであり、制御量または制御出
力が機械的な位置〔または誘導変数（速度加速度など）
の一つ〕であるようなシステムを制御するために用いら
れるものである。このため、サーボ制御部分の制御プロ
グラムの検証を行なうためには、サーボ機構のシミュレ
ーションを、タスクレベルではなく、前記機械的な位置
等の制御量を動力学的に解析しながら（つまりサーボレ
ベルで）行なう必要がある。サーボレベルで検証を行な
う場合、動力学解析を行なって厳密なシミュレーション
を行なう必要があるため、実時間でシミュレーションを
行なうことは困難になることがある。

【００１２】従って、実際のメカを用いることなく、比
較的小型で応答の速い製品について制御プログラムのサ
ーボ制御部分（以下、サーボ制御プログラムという場合
がある）の開発・デバッグ（検証）を行なえるようにす
ることが望まれている。なお、従来、ＭＡＴＬＡＢなど
に代表される数値解析ソフトウェアを用いることによ
り、制御対象とその制御対象についての制御則とをモデ
ル化し、その制御則の検証を行なう一般的な手法は存在
している。この手法は、理論レベルで制御則の検証を行
なうことはできるが、検証した制御則を実際のファーム
ウェア（制御プログラム）にコード化する際に生じる様
々な問題点（実行速度，コードサイズ，消費メモリ量，
バグの混在など）には対応することができない。また、
この手法は、制御則の検証を行なうものであって、その
制御則に基づいて作成された制御プログラムの検証を行
なうことはできず、その制御プログラムの検証に際して
は、結局、前述した従来手法を用いることになる。

【００１３】そこで、制御プログラム（ファームウェ
ア）を実行する制御回路上のＭＣＵ（MicroController
Unit）と、制御対象の機構を仮想的なモデルとして内部
に構築されこのモデルを用い機構の動作をシミュレート
するモデル実行環境（シミュレータ）とを、中継回路上
の共有メモリ（バス）を介して通信可能に接続し、シミ
ュレーション制御部によってＭＣＵの動作とモデル実行
環境の動作とをシミュレーション制御部により同期させ
ることにより、時間厳密性を保ったまま精密なシミュレ
ーションを行なえるようにした技術も本願発明者等によ
って提案されている。

【００１４】上述のような専用の中継回路をそなえるこ
とは、ファームウェア実行環境である制御回路上におけ
る貴重なメモリを消費しないようにするために必要不可
欠な技術である。しかし、近年の電子素子の高性能化に
伴い、制御回路上のメモリとして、十分な容量を有する
メモリを提供することが可能になってきており、専用の
中継回路を用いることなく、制御プログラムの開発・デ
バッグ（検証）を行なえるようにすることも望まれてい
る。

【００１５】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、実際のメカを用いることなく、且つ、専用の
中継回路を用いることなく、比較的小型で応答の速い製
品（機構）を制御するための制御プログラムの開発・デ
バッグ（検証）を行なえるようにした、制御プログラム
開発支援装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の制御プログラム開発支援装置（請求項１）
は、機構の動作を制御する制御プログラムを実行し該機
構に対する制御量を所定の制御周期で算出して出力する
機構制御プログラム実行部として機能する第１プロセッ
サと、該機構を仮想的なモデルとして内部に構築され、
該モデルを用い、前記所定の制御周期よりも短く設定さ
れた所定のシミュレーション周期で、前記所定の制御周
期に対応する時間に亘って該機構の動作をシミュレート
することにより、該機構の状態量を算出して出力する機
構シミュレーション部として機能する第２プロセッサ
と、前記制御量を該第１プロセッサから該第２プロセッ
サへ転送する一方で前記状態量を該第２プロセッサから
該第１プロセッサへ転送する転送手段とをそなえ、該第
１プロセッサのメモリ空間において、該第２プロセッサ
へ転送すべき前記制御量を一時的に保持する制御量領域
と、該第２プロセッサから転送されてきた前記状態量を
一時的に保持する状態量領域とが確保され、該第１プロ
セッサは、該転送手段を通じて該第２プロセッサからの
前記状態量を受信して該状態量領域に格納するとその状
態量に応じた制御量の算出動作を開始し、算出された前
記制御量を該制御量領域に格納し、その制御量を該転送
手段を通じて該第２プロセッサへ送信し、該第２プロセ
ッサからの応答待ち状態へ移行する一方、該第２プロセ
ッサは、該転送手段を通じて該第１プロセッサからの前
記制御量を受信するとその制御量に応じたシミュレーシ
ョン動作を開始し、算出された前記状態量を該転送手段
を通じて該第１プロセッサへ送信し、該第１プロセッサ
からの応答待ち状態へ移行することを特徴としている。

【００１７】また、本発明の制御プログラム開発支援装
置（請求項２）は、前述と同様の第１プロセッサ，第２
プロセッサおよび転送手段をそなえるとともに、該第１
プロセッサのメモリ空間において前述と同様の制御量領
域および状態量領域を確保した上で、該第１プロセッサ
に、所定時間の経過を計測し前記所定時間が経過する都
度、割込信号を発生するタイマをそなえ、該第１プロセ
ッサは、該タイマからの割込信号を受けると該状態量領
域における前記状態量に応じた制御量の算出動作を開始
し、算出された前記制御量を該制御量領域に格納し、そ
の制御量を該転送手段を通じて該第２プロセッサへ送信
する一方、該第２プロセッサは、該転送手段を通じて該
第１プロセッサからの前記制御量を受信するとその制御
量に応じたシミュレーション動作を開始し、算出された
前記状態量を該転送手段を通じて該第１プロセッサへ送
信し、該第１プロセッサからの応答待ち状態へ移行する
ことを特徴としている。

【００１８】なお、該転送手段として、該第１プロセッ
サと該第２プロセッサとの間においてシリアルデータの
転送を行なう既存のデータ転送回線を用いてもよい（請
求項３）。この場合、該データ転送回線により前記制御
量もしくは前記状態量を転送する際には、前記制御量も
しくは前記状態量を転送する旨を示す識別情報を前記シ
リアルデータとして転送するとともに、前記制御量もし
くは前記状態量に関する情報を予め指定された固定デー
タ長のシリアルデータとして転送してもよいし（請求項
４）、該データ転送回線により前記制御量もしくは前記
状態量を転送する際には、前記制御量もしくは前記状態
量を転送する旨を示す識別情報と、前記制御量もしくは
前記状態量に関する情報のデータ長を示すデータ長情報
とを前記シリアルデータとして転送するとともに、前記
制御量もしくは前記状態量に関する情報を前記データ長
のシリアルデータとして転送してもよい（請求項５）。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の原理的な動作は以下の通
りである。 ０．制御基板上のメモリ（図１の符号１２参照）の一部
を制御量や状態量の送受信のために確保した上で、 １．通信ルーチン（図１の符号１１ｂ参照）が、仮想メ
カモデル（図１の符号２１参照）からデータ転送回線
（図１の符号３０参照）を通じて受信した状態量を、確
保されたメモリ空間（図１の符号１２ｂ参照）に書き込
み、 ２．制御ルーチン（図１の符号１１ａ）が、その状態量
をメモリ空間から読み込み、その状態量に基づいてサー
ボ演算を行ない、 ３．制御ルーチンが、演算結果である制御量を、確保さ
れたメモリ空間（図１の符号１２ａ参照）に書き込み、 ４．通信ルーチンが、その制御量をメモリ空間から読み
込み、その制御量を、データ転送回線を通じて仮想メカ
モデルに送信する。

【００２０】これにより、本発明では、実際のメカを用
いることなく、且つ、専用の中継回路を用いることな
く、制御プログラムの開発・デバッグを行なうことがで
きるようになる。実際の制御プログラム実行環境では、
デバッグやモニタリングのためのファームウェアコード
を転送すべくシリアルインターフェイスなどの通信手段
が装備され、この通信手段を介して制御プログラム実行
環境と実際のメカとが接続されていることが多い。この
ため、通常、制御プログラムの開発を行なう制御プログ
ラム開発支援装置においても、制御ルーチンを含む制御
回路（図１の符号１０参照；第１プロセッサ）と仮想メ
カモデルを含むモデル実行環境（図１の符号２０参照；
第２プロセッサ）とも、上述と同様の通信手段により接
続されている。従って、本発明では、制御量および状態
量のやり取りに際して上記通信手段としての機能を果た
すデータ転送回線を用いることにより、本発明は、制御
プログラムを組み込まれるほとんどの製品について、そ
の制御プログラムを開発するために適用することができ
る。

【００２１】以下、図面を参照して本発明の実施の形態
を説明する。 〔１〕第１実施形態の説明 図１は本発明の第１実施形態としての制御プログラム開
発支援装置の構成を示すブロック図で、この図１に示す
ように、第１実施形態の制御プログラム開発支援装置１
は、制御回路（制御ファームウェア）１０とモデル実行
環境（シミュレータ）２０とを、データ転送回線（転送
手段）３０を介して通信可能に接続することによって構
成されており、制御回路１０およびモデル実行環境２０
は、それぞれ、実際にはファームウェア実行用プロセッ
サ（第１プロセッサ）およびモデル演算用プロセッサ
（第２プロセッサ）により構成されている。

【００２２】制御回路１０は、制御ルーチン１１ａや通
信ルーチン１１ｂを実行するＭＣＵ１１と、メモリ（メ
モリ空間）１２とから構成されている。ここで、メモリ
１２は、サーボ機構の動作を制御する制御プログラムを
含む各種情報を格納するもので、このメモリ１２の空間
においては、制御回路１０からモデル実行環境２０へ転
送すべき制御量を一時的に保持する制御量領域１２ａ
と、モデル実行環境２０から制御回路１０へ転送されて
きた状態量を一時的に保持する状態量領域１２ｂとが確
保されている。

【００２３】ＭＣＵ１１はいわゆるワンチップマイコン
であり、このＭＣＵ１１において実行される制御ルーチ
ン１１ａは、メモリ１２に格納された制御プログラムを
実行し、モデル実行環境２０側からの状態量（シミュレ
ーション結果）に応じて、サーボ機構（本実施形態では
後述する仮想メカモデル２１）に対する制御量を所定の
制御周期（制御ルーチンの呼び出し間隔）ΔＴで算出し
て出力する機構制御プログラム実行部として機能するも
のである。また、ＭＣＵ１１において実行される通信ル
ーチン１１ｂは、データ転送回線３０を介しモデル実行
環境２０との間でデータ送受信（制御量の送信や状態量
の受信）を行なうものである。

【００２４】モデル実行環境（以下、シミュレータもし
くはメカシミュレータという場合もある）２０は、サー
ボ機構を仮想的なモデル（仮想メカモデル）２１として
内部に構築され、その仮想メカモデル２１を用いてサー
ボ機構の動作を動力学的に解析しながら、制御周期ΔＴ
よりも短く設定された所定のシミュレーション周期Δｔ
でサーボ機構の動作をシミュレートすることにより、サ
ーボ機構の状態量を算出して出力する機構シミュレーシ
ョン部として機能するものである。このモデル実行環境
２０においても通信ルーチン２２が実行され、この通信
ルーチン２２によって、データ転送回線３０を介し制御
回路１０との間でデータ送受信（制御量の受信や状態量
の送信）が行なわれるようになっている。

【００２５】データ転送回線３０は、制御ルーチン１１
ａにより算出された制御量を、制御回路１０（通信ルー
チン１１ｂ）からモデル実行環境２０（通信ルーチン２
２）へ転送する一方で、仮想メカモデル２１を用いて算
出された状態量を、モデル実行環境２０（通信ルーチン
２２）から制御回路１０（通信ルーチン１１ｂ）へ転送
するものである。

【００２６】制御回路１０とモデル実行環境２０との間
の通信手段としては、ＵＳＢ(Universal Serial Bus)，
ＲＳ−２３２Ｃ，ＵＡＲＴ(Universal Asynchronous Re
ceiver/Transmitter)などのシリアル回線や、ＴＣＰ／
ＩＰ(Transmission Control Protocol/Internet Protoc
ol)，無線，赤外線などコンピュータ間を結ぶあらゆる
通信手段を用いることができる。

【００２７】特に、本実施形態におけるデータ転送回線
３０としては、制御回路１０とモデル実行環境２０との
間においてシリアルデータの転送を行なうべく予めそな
えられた既存のもの（例えばＵＳＢ，ＲＳ−２３２Ｃ，
ＵＡＲＴ等）を用いる。この既存のデータ転送回線３０
は、モニタリングを行なったり、制御プログラムのデバ
ッグのために制御プログラムのメモリ空間をリード／ラ
イトしたり、あるアドレスから制御プログラムを実行さ
せたり、プログラム自体（ファームウェアコード）を転
送したりなど、別の目的で利用されていたシリアルイン
ターフェイスであり、本発明における転送手段として流
用される。

【００２８】このような流用を行なった場合、データ転
送回線３０により本来転送されるべきデータと、本発明
により転送すべき情報（制御量／状態量）との両方を、
データ転送回線３０に共存させながら転送しなければな
らない。このデータ転送回線３０を用いた制御量／状態
量の転送手法については、図８〜図１０を参照しながら
後述する。

【００２９】そして、本実施形態の制御プログラム開発
支援装置１においては、シミュレーション周期Δｔが制
御周期ΔＴよりも短く設定され、モデル実行環境２０
は、所定の制御周期ΔＴに対応する時間に亘って所定の
シミュレーション周期Δｔでシミュレーションを行な
い、そのシミュレーションによって得られたサーボ機構
の状態量を、通信ルーチン２２によりデータ転送回線３
０を介して制御回路へ転送するように構成されている。

【００３０】また、制御回路１０においては、データ転
送回線３０を通じてモデル実行環境２０からの状態量を
通信ルーチン１１ｂにより受信して状態量領域１２ｂに
格納すると、その状態量に応じた制御量の算出動作（制
御ルーチン１１ａの動作）を開始し、算出された制御量
を制御量領域１２ａに格納する。そして、制御量領域１
２ａに制御量が格納されると、その制御量を、通信ルー
チン１１ｂによりデータ転送回線３０を通じてモデル実
行環境２０へ送信し、制御回路１０は、モデル実行環境
２０からの応答待ち状態へ移行するようになっている。

【００３１】一方、モデル実行環境２０は、データ転送
回線３０を通じて制御回路１０からの制御量を通信ルー
チン２２により受信すると、仮想メカモデル２１を用い
て、その制御量に応じたシミュレーション動作を開始
し、算出された状態量を、通信ルーチン２２によりデー
タ転送回線３０を通じて制御回路１０へ送信し、制御回
路１０からの応答待ち状態へ移行するようになってい
る。上述の動作を行なうことにより、制御回路１０の動
作とモデル実行環境２０の動作との同期をとれるように
なっている。

【００３２】次に、図２〜図１０を参照しながら、上述
のごとく構成された、本発明の第１実施形態としての制
御プログラム開発支援装置１の動作について説明する。
まず、図２に示すフローチャート（ステップＳ１〜Ｓ
３）に従って、第１実施形態の制御回路１０における制
御ルーチン１１ａによる基本的な動作（基本ルーチン）
について説明する。

【００３３】つまり、制御ルーチン１１ａは、メモリ空
間上に配置された入力装置（図示省略；例えばＰＩＯ，
ＡＤ，カウンタ等）から、メモリ１２（状態量領域１２
ｂ）を通して、状態量を受け取り（ステップＳ１）、そ
の状態量に基づいてサーボ演算を行なった後（ステップ
Ｓ２）、そのサーボ演算の結果として得られた、仮想メ
カモデル２１（モータ等のアクチュエータ）への指令値
を、制御量領域１２ａを通して、適当な出力装置（図示
省略；例えばＤＡ，ＰＷＭ，ＰＩＯ等）に制御量として
出力する（ステップＳ３）。

【００３４】なお、制御ルーチン１１ａ自体は、通常、
割込みやタイマのポーリング等によって定期的に呼び出
されるような構成になっている。そして、制御プログラ
ム開発支援装置１においては、できるだけ、上述のよう
な構造（基本ルーチン）を変えないことが望ましい。

【００３５】以下に、第１実施形態の制御プログラム開
発支援装置１のより具体的な動作について説明する。図
３は第１実施形態におけるシミュレーション動作の第１
例を説明するためのフローチャートである。この図３に
従うシミュレーション動作は、専用の中継回路を用いな
いＨＩＬシミュレーションの、最も基本的な動作（第１
例）である。

【００３６】この図３に示す例において、制御回路１０
側では、通信ルーチン１１ｂが、シミュレータ２０（仮
想メカモデル２１）からデータ転送回線３０を通じて状
態量を受信し、その状態量をメモリ１２の状態量領域１
２ｂに書き込むと（ステップＳ５）、図２と同様、制御
ルーチン１１ａが、状態量領域１２ｂから状態量を受け
取り（ステップＳ１）、その状態量に基づいてサーボ演
算を行なった後（ステップＳ２）、そのサーボ演算の結
果としての制御量を、制御量領域１２ａへ書き込む（ス
テップＳ３）。この後、通信ルーチン１１ｂが、制御量
を制御量領域１２ａから読み込み、その制御量を、デー
タ転送回線３０を通じてシミュレータ２０（仮想メカモ
デル２１）に送信する（ステップＳ４）。

【００３７】つまり、制御回路（第１プロセッサ）１０
は、データ転送回線３０を通じてシミュレータ２０から
の状態量を受信して状態量領域１２ｂに格納するとその
状態量に応じた制御量の算出動作を開始し、算出された
制御量を制御量領域１２ａに格納し、その制御量をデー
タ転送回線３０を通じてシミュレータ２０へ送信し、こ
のシミュレータ２０からの応答待ち状態（状態量待ち状
態）へ移行する。

【００３８】一方、シミュレータ２０側では、通信ルー
チン２２が、制御回路１０からデータ転送回線３０を通
じて制御量を受信すると（ステップＳ１１）、仮想メカ
モデル２１が、その制御量に基づいてシミュレーション
を実行した後（ステップＳ１２）、通信ルーチン２２
が、シミュレーション結果としての状態量を、データ転
送回線３０を通じて制御回路１０に送信する（ステップ
Ｓ１３）。つまり、シミュレータ（第２プロセッサ）２
０は、データ転送回線３０を通じて制御回路１０からの
制御量を受信するとその制御量に応じたシミュレーショ
ン動作を開始し、算出された状態量をデータ転送回線３
０を通じて制御回路１０へ送信し、この制御回路１０か
らの応答待ち状態（制御量待ち状態）へ移行する。

【００３９】この図３に示す動作例では、シミュレータ
２０側の「制御量受信・入力（ステップＳ１１）」と制
御ファームウェア側の「状態量受信（ステップＳ５）」
とにおいて、受信が完了するまで次のステップへ進まな
いように動作制御を行なうことにより、制御回路１０の
動作とシミュレータ２０の動作との同期をとりながらシ
ミュレーションを行なうことが可能になる。なお、この
とき、図３中における制御ルーチン１１ａは、図２に示
した基本ルーチンと同じであるため、図３に示す動作
は、制御回路１０において、アドレスマップ等の変更を
行なうだけで、ほとんど基本ルーチンの構造を変えるこ
となく実現される。

【００４０】図４は第１実施形態におけるシミュレーシ
ョン動作の第２例を説明するためのフローチャートであ
る。この図４に従うシミュレーション動作は、専用の中
継回路を用いないＨＩＬシミュレーションの第２例であ
る。なお、図４中、既述のステップ番号と同一のステッ
プ番号を付されたステップは、同一もしくはほぼ同一の
処理を行なうステップを示しているので、その詳細な説
明は省略する。

【００４１】シミュレータ２０と制御ファームウェア
（制御回路）１０とを結ぶ、データ転送回線（通信回
線）３０として、ターミナルソフトウェアを用いたユー
ザインターフェイス用の回線を流用することがある。こ
の場合、ユーザがいつデータを入力するか分からないた
め、ファームウェア１０側におけるデータ受信部分は、
マルチタスクＯＳ(Operating System)における別スレッ
ドとして構成され、データを受信した際に発生する割込
信号によって起動されるように構成される。

【００４２】図４に示す動作例は、このような構成に対
応したものであり、この図４においては、別タスクとし
ての状態量受信ステップＳｒでシミュレータ２０からの
データ（状態量）を受信しそのデータをメモリ空間（状
態量領域１２ｂ）に格納すると、制御ルーチン１１ａを
呼び出して起動することにより、制御回路１０の動作と
シミュレータ２０の動作との同期をとりながらシミュレ
ーションを行なうことが可能になる。

【００４３】制御ルーチン１１ａが起動されると、前述
した通り、状態量領域１２ｂから状態量を受け取り（ス
テップＳ１）、その状態量に基づいてサーボ演算を行な
った後（ステップＳ２）、そのサーボ演算の結果として
の制御量を、制御量領域１２ａへ書き込む（ステップＳ
３）。この後、通信ルーチン１１ｂが起動され、制御量
送信ステップＳｔにおいて、制御量が、制御量領域１２
ａから読み込まれ、データ転送回線３０を通じてシミュ
レータ２０（仮想メカモデル２１）へ送信される。

【００４４】図５は第１実施形態におけるシミュレーシ
ョン動作の第３例を説明するためのフローチャートであ
る。この図５に従うシミュレーション動作は、専用の中
継回路を用いないＨＩＬシミュレーションの第３例であ
る。なお、図５中、既述のステップ番号と同一のステッ
プ番号を付されたステップは、同一もしくはほぼ同一の
処理を行なうステップを示しているので、その詳細な説
明は省略する。

【００４５】実機において、制御ルーチン１１ａの呼び
出し間隔が長い場合、もしくは、シミュレータ２０の処
理速度が十分に速い場合には、同期処理を行なう必要が
無いため、図５に示すようなシミュレーション動作を行
なってもよい。この場合、制御回路（制御ファームウェ
ア）１０に、所定時間の経過を計測しその所定時間が経
過する都度、割込信号を発生するタイマ４０をそなえて
おく。そして、制御ルーチン１１ａを、タイマ４０によ
る割り込みやポーリングなど、本来の起動要因で呼び出
して起動し、メモリ空間（状態量領域１２ｂ）から状態
量を受け取り（ステップＳ１）、その状態量に基づいて
サーボ演算を行なった後（ステップＳ２）、そのサーボ
演算の結果としての制御量を、制御量領域１２ａへ書き
込む（ステップＳ３）。

【００４６】このとき、シミュレータ２０によるシミュ
レーション動作（ステップＳ１１〜Ｓ１４）や通信ルー
チン１１ｂによる状態量／制御量の通信（ステップＳ２
１，Ｓ２２）は、制御ルーチン１１ａと非同期に行なわ
れる。また、シミュレータ２０の全体のループの中に
“WAIT(待機)”プロセス（ステップＳ１４）を入れ、シ
ミュレーションのサイクルループを一定周期にすること
により、時間厳密性を保ったリアルタイムでのシミュレ
ーションを実行することを可能にしている。

【００４７】なお、図５に示す例では、“WAIT(待機)”
プロセス（ステップＳ１４）を、シミュレータ２０側に
入れているが、制御ファームウェア１０の状態量受信
（ステップＳ２２）および制御量送信（ステップＳ２
１）のループの中に入れてもよい。

【００４８】図６は第１実施形態におけるシミュレーシ
ョン動作の第４例を説明するためのフローチャート、図
７は図６で説明した第４例を適用された本実施形態の制
御プログラム開発支援装置の要部構成を示すブロック図
である。なお、図６中、既述のステップ番号と同一のス
テップ番号を付されたステップは、同一もしくはほぼ同
一の処理を行なうステップを示しているので、その説明
は省略する。

【００４９】上述した第３例の考えを発展させると、必
ずしも同じプロセッサ（制御回路，制御用計算機）１０
上で別スレッドとして制御量／状態量を送受信する必要
はなく、図６や図７に示すように、通信専用の第３プロ
セッサ（通信用マイコン，通信用計算機）５０を、制御
回路１０とデータ転送回線３０との間に配置するととも
に、制御量領域１２ａおよび状態量領域１２ｂを制御回
路１０と通信用マイコン５０との共有メモリ１２Ａに確
保し、通信用マイコン５０が、制御量領域１２ａに保持
された制御量をデータ転送回線３０を通じてシミュレー
タ２０へ送信する一方、シミュレータ２０からの状態量
をデータ転送回線３０を通じて受信し状態量領域１２ｂ
に格納する通信ルーチン１１ｂを実行するようにしても
よい。なお、第３プロセッサ５０としては、マイコン等
の小型計算機を想定しているが、同等の処理を行なう適
当な回路であっても構わない。

【００５０】図６に示す第４例では、図５に示した第３
例と同様、シミュレータ２０と制御ファームウェア（制
御回路）１０とは非同期に動作しているが、本出願人に
よって提案された技術（平成１２年８月２１日出願の特
願２０００−２４９５２１号参照）を適用することで、
同期シミュレーションを行なうことも可能である。

【００５１】制御回路１０として用いられる制御用ワン
チップマイコンでは、ＡＤ（Analog/Digital）ピン，Ｄ
Ａ（Digital/Analog）ピン，ＰＩＯ（Parallel Input/O
utput）ピンなど、様々な入出力ピンが装備されている
場合が多い。このような場合には、図７に示すように、
制御用計算機（制御回路）１０と通信用計算機（第３プ
ロセッサ）５０との間に、共有メモリ１２Ａだけでなく
ＤＡ回路５１，ＡＤ回路５２，カウンタ５３，バッファ
５４等を介装し、これらのピンが入出力する信号を制御
用計算機１０が直接生成したり受信したりするように構
成してもよい。このとき、例えばシミュレータ２０を一
般的なパーソナルコンピュータをで実現することを想定
すると、通信部分としてＵＳＢ，ＲＳ−２３２Ｃ，ＴＣ
Ｐ／ＩＰなど一般的な通信手段を使用することができる
ため、シミュレータ２０をノートパソコン等によって実
現することができる利点もある。

【００５２】次に、図８〜図１０を参照しながら、第１
実施形態のデータ転送回線３０による制御量／状態量の
転送手法について説明する。図８〜図１０は、それぞ
れ、第１実施形態のデータ転送回線３０によって転送さ
れるシリアルデータの第１〜第３具体例を示す図であ
る。

【００５３】前述した通り、本実施形態では、データ転
送回線３０として、制御回路１０とモデル実行環境２０
との間においてシリアルデータの転送を行なうべく予め
そなえられた既存のもの（例えばＵＳＢ，ＲＳ−２３２
Ｃ，ＵＡＲＴ等）を流用しているので、データ転送回線
３０により本来転送されるべきデータと、本発明により
転送すべき情報（制御量／状態量）との両方を、データ
転送回線３０に共存させながら転送する必要がある。

【００５４】このため、第１実施形態では、例えば図８
〜図１０に示すような手法が用いられる。図８に示す第
１例では、制御量／状態量を転送する旨を示す識別情報
（キーワード）をシリアルデータとして転送するととも
に、制御量／状態量に関する情報とを予め指定された固
定データ長（ｎバイト分）のシリアルデータとして転送
している。

【００５５】つまり、図８に示す第１例では、制御量／
状態量に関する情報を転送する際には、従来の通信では
使用されていなかった文字、例えば“８０”をキーワー
ド（１バイト分）として挿入し、そのキーワードの後に
続く固定データ長分（図８では４バイト分）のシリアル
データを、制御量／状態量に関する情報の転送に用いて
いる。

【００５６】より具体的に説明すると、本来転送される
べきデータ“ＲＥＡＤ ”（ＲＥＡＤに続いてスペー
ス）と“３Ｆ”との間で制御量／状態量に関する情報を
転送すべく、“ＲＥＡＤ ”の直後にキーワード“８
０”が挿入され、これに続いて制御量／状態量に関する
情報が４バイト分のシリアルデータ０１〜０４として転
送される。

【００５７】従って、制御回路１０やシミュレータ２０
では、キーワード“８０”を認識すると、その後の４バ
イト分のシリアルデータは、ＨＩＬシミュレーション用
のデータ（即ち、制御量／状態量に関する情報）として
抽出されメモリ空間（制御量領域１２ａや状態量空間１
２ｂ）へ分配される一方、それ以外のシリアルデータ
“ＲＥＡＤ ”や“３Ｆ”は、本来の処理へ分配され
る。

【００５８】図８に示す例では、ＨＩＬシミュレーショ
ン用のデータ文字列の長さを固定としているが、図９や
図１０に示す例のように、その長さを可変とすることも
できる。そのため、図９や図１０に示す例では、制御量
／状態量を転送する旨を示す識別情報（キーワード）
と、制御量／状態量に関する情報のデータ長を示すデー
タ長情報とをシリアルデータとして転送するとともに、
制御量／状態量に関する情報を前記データ長のシリアル
データとして転送している。

【００５９】図９に示す第２例では、１バイト分のキー
ワード“８０”の次の１バイト分のデータで、転送すべ
きデータの長さ（図９では５バイト）を指定し、その後
に続く、指定されたデータ長分（５バイト分）のシリア
ルデータを、制御量／状態量に関する情報の転送に用い
ている。

【００６０】また、図１０に示す第３例では、先頭の１
バイト分のデータにより、キーワードおよびデータ長
（図１０では６バイト）の両方を設定し、その後に続
く、指定されたデータ長分（６バイト分）のシリアルデ
ータを、制御量／状態量に関する情報の転送に用いてい
る。ここでは、先頭の１バイト分のデータのうち８ビッ
ト目が“１”であれば、そのデータが制御量／状態量を
転送する旨を示すキーワードとして認識され、残りの１
〜７ビットで、転送されるべきデータの長さが設定され
ている。

【００６１】従って、図９や図１０に示すごとくデータ
転送が行なわれる場合、制御回路１０やシミュレータ２
０では、キーワードおよびデータ長を認識すると、キー
ワードやデータ長を指定したデータの後の指定データ長
分のシリアルデータは、ＨＩＬシミュレーション用のデ
ータ（即ち、制御量／状態量に関する情報）として抽出
されメモリ空間（制御量領域１２ａや状態量空間１２
ｂ）へ分配される一方、それ以外のシリアルデータは、
本来の処理へ分配される。なお、第１実施形態でのデー
タ幅は８ビットであっても１６ビットであってもよく特
定のビット幅に限定されるものではない。また、通信の
信頼性を向上させるべく、適当なチェックサムを導入し
てもよい。

【００６２】このように、本発明の第１実施形態として
の制御プログラム開発支援装置１によれば、制御回路１
０のメモリ空間における制御量領域１２ａおよび状態量
領域１２ｂに制御量や状態量をそれぞれ一時的に保持さ
せながら、データ転送回線３０を介して制御回路１０と
シミュレータ２０との間で制御量および状態量をやり取
りすることにより、制御回路１０の動作とシミュレータ
２０の動作とを同期させることができるので、専用の中
継回路等をそなえることなく時間厳密性を保ったまま精
密なシミュレーションを行なうことが可能になる。

【００６３】その際、シミュレータ２０が、制御回路１
０での制御周期（サーボ周期）よりも短いシミュレーシ
ョン周期でシミュレーションを行なうので、精密なシミ
ュレーションを実行することが可能になる。つまり、制
御回路１０での演算処理を遅らせてシミュレータ２０で
のモデル演算処理（シミュレーション）と同期を取るこ
とにより、機構の特性（ここではサーボ特性）を変化さ
せずにスローモーション的に且つ時間厳密性を保ったま
ま、精密なシミュレーションが行なわれる。従って、専
用の中継回路等を用いることなく且つ実際のメカを用い
ることなく、比較的小型で応答の速い製品についての制
御プログラムの開発・デバッグ（検証）を行なうことが
できるのである。

【００６４】また、モデルパラメータを変更するだけで
容易に任意の特性をもったモデルを作成して制御プログ
ラム（制御ファームウェア）によって制御させることが
できる。従って、制御プログラムが、大量に生産される
製品のバラツキにどの程度まで対応できるかの検証、即
ち制御プログラムの品質検証を確実に行なうこともでき
る。

【００６５】さらに、仮想的なモデルを用いてシミュレ
ーションを行なうことにより、ステップデバッグなどの
機能を使用することが可能になり、制御プログラム開発
をより容易に行なえるほか、新しいアクチュエータやセ
ンサを用いた新規の制御手法も簡単に検証することが可
能になる。

【００６６】一方、制御回路１０での制御量算出間隔
（制御ルーチンの呼び出し間隔）が大きい場合や、シミ
ュレータ２０でのシミュレーション処理速度が十分に速
い場合には、図５に示したタイマ４０からの割込信号を
用いることにより、制御回路１０とシミュレータ２０と
の間で同期を取る処理を行なう必要がなくなる。

【００６７】また、転送手段として、制御回路１０とシ
ミュレータ２０との間でシリアルデータの転送を行なう
既存のデータ転送回線３０を用いることにより、専用の
転送手段を新規に追加してそなえる必要がなく、簡素か
つ安価に本発明の構成を実現することができる。

【００６８】そして、転送手段として既存のデータ転送
回線３０を用いる場合、図８に示すごとく、キーワード
を転送するとともに、制御量／状態量に関する情報を予
め指定された固定データ長のシリアルデータとして転送
することにより、キーワードに基づいて制御量／状態量
に関する情報を制御量／状態量以外の情報（制御回路１
０とシミュレータ２０との間においてデータ転送回線３
０を用いて元々やり取りされていた情報）と区別するこ
とができるので、これらの情報が混在した状態でデータ
転送回線３０を介して送受信されても、制御量／状態量
に関する情報を確実に抽出して制御プログラムの開発・
デバッグを行なうことができる。

【００６９】また、転送手段として既存のデータ転送回
線３０を用いる場合、図９や図１０に示すごとく、キー
ワードおよびデータ長情報を転送するとともに、制御量
／状態量に関する情報を前記データ長情報によって指定
されたデータ長のシリアルデータとして転送することに
より、キーワードに基づいて制御量／状態量に関する情
報を制御量／状態量以外の情報と区別することができる
ので、これらの情報が混在した状態でデータ転送回線３
０を介して送受信されても、制御量／状態量に関する情
報を確実に抽出して制御プログラムの開発・デバッグを
行なうことができるほか、データ転送回線３０によって
やり取りされる制御量／状態量に関する情報のデータ長
を任意に設定することができる。

【００７０】〔２〕第２実施形態の説明 図１１は本発明の第２実施形態としての制御プログラム
開発支援装置の構成を示すブロック図で、この図１１に
示すように、第２実施形態の制御プログラム開発支援装
置１Ａは、第１実施形態とほぼ同様の制御回路（制御フ
ァームウェア）１０やメカシミュレータ２０をそなえる
ほか、通信シミュレータ（シミュレーション部）２３や
キャッシュシミュレータ（シミュレーション部）２４を
そなえて構成されている。そして、制御回路１０と複数
のシミュレータ２０，２３，２４とは、データ転送回線
（転送手段）３０，３１を介して通信可能に接続されて
いる。なお、図１１では、制御量領域１２ａや状態量領
域１２ｂを確保されるメモリ１２の図示は省略されてい
る。また、データ転送回線３１は、後述する分配手段２
５とシミュレータ２０，２３，２４との間を接続するも
のである。

【００７１】そして、第２実施形態では、デバッグ対象
を、第１実施形態のごとくファームウェアの一部分であ
るサーボ演算部分に固定するのではなく、例えば磁気デ
ィスク装置用のファームウェアであれば、サーボ演算部
分以外にホストＰＣ（図示省略）との通信部分やデータ
転送部分などファームウェア全体を同時にデバッグする
環境（総合デバッグ環境）に、本発明を拡張し適用して
いる。

【００７２】従って、第２実施形態の制御回路１０は、
第１実施形態と同様、ファームウェア実行用プロセッサ
（第１プロセッサ）により構成されているが、ファーム
ウェア全体を実行するもので、サーボ機構の動作を制御
する制御プログラムだけでなく、サーボ機構以外の各種
部分の動作を制御する制御プログラムをそれぞれ実行
し、各種部分に対する制御量をそれぞれ算出する複数の
制御プログラム実行部として機能する。これら複数の制
御プログラム実行部としての機能は、一つのプロセッサ
（第１プロセッサ）によって別スレッドとして実現して
もよいし、サーボ機構の動作を制御する制御プログラム
を実行する第１プロセッサと並列にそなえられた１以上
のプロセッサによって実現してもよい。

【００７３】また、第２実施形態では、上述のような複
数の制御プログラム実行部（各種部分）に対応して、複
数のシミュレータ２０，２３，２４（シミュレータ群）
がそなえられている。メカシミュレータ２０は、第１実
施形態と同様、モデル演算用プロセッサ（第２プロセッ
サ）により構成され、サーボ機構を仮想メカモデル２１
（図１参照）として内部に構築され、その仮想メカモデ
ル２１を用いてサーボ機構の動作を動力学的に解析しな
がら制御周期ΔＴよりも短く設定された所定のシミュレ
ーション周期Δｔでサーボ機構の動作をシミュレートす
ることにより、サーボ機構の状態量を算出して出力する
ものである。このメカシミュレータ２０は、制御回路１
０のサーボ演算部分からの制御量に応じてシミュレーシ
ョンを行なう。

【００７４】通信シミュレータ２３やキャッシュシミュ
レータ２４は、それぞれ、通信部分やキャッシュ部分を
仮想的なモデルとして内部に構築され、そのモデルを用
いて各部分の動作をシミュレートすることにより各部分
の状態量を算出するシミュレーション部として機能する
ものである。

【００７５】これら複数のシミュレーション部（シミュ
レータ２０，２３，２４）としての機能は、一つのプロ
セッサ（第２プロセッサ）によって別スレッドとして実
現してもよいし、サーボ機構の動作をシミュレーション
する第２プロセッサと並列にそなえられた１以上のプロ
セッサによって実現してもよい。

【００７６】そして、第２実施形態においても、制御回
路１０と複数のシミュレータ２０，２３，２４との間の
転送手段（後述する分配手段１３と２５との間の転送手
段）として、制御回路１０とシミュレータ２０との間に
予めそなえられシリアルデータ転送を行なう既存のデー
タ転送回線３０が用いられている。このデータ転送回線
３０により、制御回路１０における複数の制御プログラ
ム実行部のそれぞれで算出された制御量が、対応するシ
ミュレーション部（シミュレータ２０，２３，２４のい
ずれか）へ転送される一方、複数のシミュレーション部
のそれぞれで算出された状態量が、対応する制御プログ
ラム実行部へ転送されるようになっている。

【００７７】このように転送手段として既存のデータ転
送回線３０を流用するため、第２実施形態では、データ
転送回線３０により本来転送されるべきデータと、制御
回路１０の各制御プログラム実行部と各シミュレータ２
０，２３，２４との間でやり取りされる制御量／状態量
とを、データ転送回線３０に共存させながら転送しなけ
ればならない。この場合、第１実施形態と同様、本来転
送されるべきデータと制御量／状態量とを識別できるよ
うにするだけでなく、各制御量／状態量がどの部分のシ
ミュレーションについてのものであるかも識別できるよ
うにする必要がある。

【００７８】このため、第２実施形態では、例えば図１
２〜図１４に示すような手法が用いられる。図１２〜図
１４は、それぞれ、第２実施形態のデータ転送回線３０
によって転送されるシリアルデータの第１〜第３具体例
を示す図である。図１２に示す第１例では、制御量／状
態量を転送する旨を示す識別情報（キーワード）と、転
送先のシミュレータもしくは制御プログラム実行部を特
定する特定情報（シミュレータ番号）とをシリアルデー
タとして転送するとともに、制御量／状態量に関する情
報とを予め指定された固定データ長（ｎバイト分）のシ
リアルデータとして転送している。

【００７９】つまり、図１２に示す第１例では、制御量
／状態量に関する情報を転送する際には、第１実施形態
と同様、従来の通信では使用されていなかった文字、例
えば“８０”をキーワード（１バイト分）として挿入す
るとともに、今回転送する制御量／状態量に係るシミュ
レータを指定するシミュレータ番号（１バイト分；図１
２では“０２”）を挿入し、その後に続く固定データ長
分（図１２では４バイト分）のシリアルデータを、制御
量／状態量に関する情報の転送に用いている。

【００８０】このとき、図１１に示すように、制御回路
１０側およびシミュレータ群側にはそれぞれ分配手段１
３および２５がそなえられている。そして、分配手段１
３は、データ転送回線３０で転送されるシリアルデータ
中にキーワードを認識した場合、そのキーワードに続く
シミュレータ番号を認識し、そのシミュレータ番号に応
じた制御プログラム実行部に、後続の４バイト分の状態
量を分配する。また、分配手段２５は、データ転送回線
３０で転送されるシリアルデータ中にキーワードを認識
した場合、そのキーワードに続くシミュレータ番号を認
識し、そのシミュレータ番号に応じたシミュレータ２
０，２３，２４のいずれかに、データ転送回線３１を通
じて後続の４バイト分の制御量を分配する。なお、制御
量／状態量以外のシリアルデータは、第１実施形態と同
様、本来の処理へ分配される。

【００８１】図１２に示す例では、制御量／状態量のデ
ータ長を固定としているが、図１３や図１４に示す例の
ように、その長さを可変とすることもできる。そのた
め、図１３や図１４に示す例では、制御量／状態量を転
送する旨を示す識別情報（キーワード）と、転送先のシ
ミュレータもしくは制御プログラム実行部を特定する特
定情報（シミュレータ番号）と、制御量／状態量に関す
る情報のデータ長を示すデータ長情報とをシリアルデー
タとして転送するとともに、制御量／状態量に関する情
報を前記データ長のシリアルデータとして転送してい
る。

【００８２】図１３に示す第２例では、１バイト分のキ
ーワード“８０”の次の１バイト分のデータでシミュレ
ータ番号（図１３では“０３”）を指定し、さらに、次
の１バイト分のデータで、転送すべきデータの長さ（図
１３では４バイト）を指定し、その後に続く、指定され
たデータ長分（４バイト分）のシリアルデータを、制御
量／状態量に関する情報の転送に用いている。

【００８３】また、図１４に示す第３例では、先頭の１
バイト分のデータにより、キーワードおよびシミュレー
タ番号（図１４では“６”）を設定し、次の１バイト分
のデータで、転送すべきデータの長さ（図１４では５バ
イト）を指定し、その後に続く、指定されたデータ長分
（５バイト分）のシリアルデータを、制御量／状態量に
関する情報の転送に用いている。ここでは、先頭の１バ
イト分のデータのうち８ビット目が“１”であれば、そ
のデータが制御量／状態量を転送する旨を示すキーワー
ドとして認識され、残りの１〜７ビットで、転送先のシ
ミュレータ番号が設定されている。

【００８４】従って、図１３や図１４に示すごとくデー
タ転送が行なわれる場合、制御回路１０における分配手
段１３が、転送回線３０で転送されるシリアルデータ中
にキーワードを認識すると、そのキーワードに続くシミ
ュレータ番号やデータ長情報を認識し、そのシミュレー
タ番号に応じた制御プログラム実行部に、後続の指定デ
ータ長分の状態量を分配する。同様に、シミュレータ２
０における分配手段２５が、データ転送回線３０で転送
されるシリアルデータ中にキーワードを認識すると、そ
のキーワードに続くシミュレータ番号やデータ長情報を
認識し、そのシミュレータ番号に応じたシミュレータ２
０，２３，２４のいずれかに、データ転送回線３１を通
じて後続の指定データ長分の制御量を分配する。なお、
この場合も、制御量／状態量以外のシリアルデータは、
第１実施形態と同様、本来の処理へ分配される。

【００８５】なお、第２実施形態でのデータ幅は８ビッ
トであっても１６ビットであってもよく特定のビット幅
に限定されるものではない。また、通信の信頼性を向上
させるべく、適当なチェックサムを導入してもよい。さ
らに、データ転送手法としては、図１２〜図１４に示し
た例に限られるものではなく、例えば、図１４に示す例
においてキーワード以外の残り７ビットによりシミュレ
ータ番号とデータ長情報との両方を指定してもよいし、
データ長情報の後にシミュレータ番号を挿入してもよい
し、シミュレータ番号をデータの一番最後に設定しても
よいし、種々のパターンが考えられる。

【００８６】次に、図１５〜図１９に示すフローチャー
トに従って第２実施形態におけるシミュレーション動作
について説明する。なお、ここで説明する例は、あくま
で一実現例であり、ここでは、各シミュレータやシミュ
レータ側の分配部分（分配手段２５）を、ＴＣＰ／ＩＰ
（ソケット通信）を用いて実現するとともに、図１３も
しくは図１４に示したデータ転送手法を採用した場合に
ついて説明する。

【００８７】ここで、図１５および図１６はいずれもシ
ミュレータ側（分配手段２５）での分配処理手順を説明
するためのもので、図１５はシミュレータ側のスレッド
についての分配処理手順を説明するためのフローチャー
ト（ステップＳ１０１〜Ｓ１３０）、図１６はファーム
ウェア（Ｆ／Ｗ）側のスレッドについての分配処理手順
を説明するためのフローチャート（ステップＳ１３１〜
Ｓ１４１）である。また、図１７は各シミュレータの動
作を説明するためのフローチャート（ステップＳ１４２
〜Ｓ１５３）である。さらに、図１８および図１９はい
ずれもファームウェア（Ｆ／Ｗ）側（分配手段１３）で
の処理手順を説明するためのもので、図１８はそのメイ
ンルーチンについて説明するためのフローチャート（ス
テップＳ１５４〜Ｓ１６０）、図１９はそのサブルーチ
ンについて説明するためのフローチャート（ステップＳ
１６１−ｉ，Ｓ１６２−ｉ，Ｓ１７１〜Ｓ１７８；ｉ＝
１，２，…，ｉ，…，ｋ）である。

【００８８】シミュレータ側のスレッドについての分配
処理手順では、図１５に示すように、まず初期設定を行
ない（ステップＳ１０１）、対応表用リスト（Ｌｉｓ
ｔ）を“ＮＵＬＬ”に設定してから（ステップＳ１０
２）、シミュレータ側の接続・切断・データ受信を待つ
（ステップＳ１０３）。シミュレータ側の接続が行なわ
れた場合（ステップＳ１０４のＹＥＳルート）、対応表
用リストに領域を確保し（ステップＳ１０５）、ソケッ
ト番号Ｓを記憶するとともに、ダミーのシミュレータ番
号を設定して（ステップＳ１０６）、リストに追加し
（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０３に戻る。

【００８９】シミュレータ側から切断が行なわれた場合
（ステップＳ１０４のＮＯルートからステップＳ１０９
のＹＥＳルート）、対応表用リストからソケット番号Ｓ
を検索し、ソケット番号Ｓについての情報をリストから
削除し（ステップＳ１１０〜Ｓ１１６）、ステップＳ１
０３に戻る。

【００９０】シミュレータ側からデータを受信した場合
（ステップＳ１０４のＮＯルートからステップＳ１０９
のＮＯルート）、対応表用リストからソケット番号Ｓを
検索し（ステップＳ１１７〜Ｓ１２０）、対応表用リス
トの中にソケット番号Ｓが無ければ（ステップＳ１１８
のＹＥＳルート）、ステップＳ１０３に戻り待機状態を
継続する。

【００９１】対応表用リストにおけるソケット番号Ｓの
検索に成功した場合（ステップＳ１１９のＹＥＳルー
ト）、シミュレータ番号を登録する命令であるか否かを
判断し（ステップＳ１２１）、シミュレータ番号の登録
命令である場合（ステップＳ１２１のＹＥＳルート）、
そのシミュレータ番号ｎと同じシミュレータ番号が既に
対応表に既に登録されていないかを認識すべく、対応表
用リストにおいてシミュレータ番号ｎの検索を行なう
（ステップＳ１２２〜Ｓ１２６）。

【００９２】そのシミュレータ番号ｎが対応表用リスト
に登録されていない場合（ステップＳ１２４のＹＥＳル
ート）、そのシミュレータ番号ｎを登録してから（ステ
ップＳ１２７）、シミュレータにそのシミュレータ番号
ｎを受けて付けた旨を送信し（ステップＳ１２８）、ス
テップＳ１０３に戻る。

【００９３】また、そのシミュレータ番号ｎが対応表用
リストに登録されている場合（ステップＳ１２５のＹＥ
Ｓルート）、シミュレータにそのシミュレータ番号ｎを
拒否する旨を送信し（ステップＳ１２９）、ステップＳ
１０３に戻る。一方、シミュレータ番号の登録命令では
ない場合（ステップＳ１２１のＮＯルート）、ファーム
ウェア（Ｆ／Ｗ）に、既に登録されているシミュレータ
番号ｐを付加したデータを送信し（ステップＳ１３
０）、ステップＳ１０３に戻る。

【００９４】ファームウェア（Ｆ／Ｗ）側のスレッドに
ついての分配処理手順では、図１６に示すように、まず
初期設定を行なってから（ステップＳ１３１）、ファー
ムウェア側からの受信を待つ（ステップＳ１３２）。フ
ァームウェア側からデータを受信すると、そのデータの
先頭がキーワードであるか否かを判断し（ステップＳ１
３３）、キーワードではない場合（ステップＳ１３３の
ＮＯルート）、従来の処理（画面出力等）を行なう（ス
テップＳ１４１）。一方、キーワードである場合（ステ
ップＳ１３３のＹＥＳルート）、シミュレータ番号Ｎお
よびデータ長を取得し（ステップＳ１３４）、データ長
分のデータ（制御量／指令値）を取得する（ステップＳ
１３５）。

【００９５】この後、対応表用リストからシミュレータ
番号Ｎを検索し（ステップＳ１３６〜Ｓ１３９）、その
シミュレータ番号Ｎに対応するシミュレータが無ければ
（ステップＳ１３７のＹＥＳルート）、ステップＳ１３
２に戻り待機状態を継続する。一方、シミュレータ番号
Ｎに対応するシミュレータが登録されており対応表用リ
ストにおけるシミュレータ番号Ｎの検索に成功した場合
（ステップＳ１３８のＹＥＳルート）、そのシミュレー
タ番号Ｎのシミュレータに、受信データ（制御量／指令
値）を送信してから（ステップＳ１４０）、ステップＳ
１３２に戻る。

【００９６】各シミュレータでは、図１７に示すよう
に、まずデータ転送回線３１を通じて分配手段２５との
接続を行ない（ステップＳ１４２）、その接続が成功す
ると（ステップＳ１４３のＹＥＳルート）、自分のシミ
ュレータ番号を分配手段２５へ送信する（ステップＳ１
４４）。そのシミュレータ番号が分配手段２５で受け付
けられると（ステップＳ１４５のＹＥＳルート）、デー
タ転送回線３０を通じて開始命令をファームウェア（制
御回路１０）に対して送信した後（ステップＳ１４
６）、ファームウェアから制御量（指令値）を受信する
（ステップＳ１４７）。

【００９７】受信した制御量に基づいてシミュレーショ
ンを行なってから（ステップＳ１４８）、そのシミュレ
ーションによって得られた状態量をファームウェアへ送
信する（ステップＳ１４９）。この後、処理を終了する
か否かを判断し（ステップＳ１５０）、処理を継続する
場合（ステップＳ１５０のＮＯルート）、ステップＳ１
４７に戻る一方、処理を終了する場合（ステップＳ１５
０のＹＥＳルート）、終了命令をファームウェアに送信
してから（ステップＳ１５１）、切断処理を行なう（ス
テップＳ１５２）。

【００９８】なお、番号が受け付けられなかった場合
（ステップＳ１４５のＮＯルート）、ステップＳ１５２
へ移行して切断処理を行なう。また、接続が不成功だっ
た場合（ステップＳ１４３のＮＯルート）、エラー表示
を行なってから（ステップＳ１５３）、処理を終了す
る。図１７におけるステップＳ１４６〜Ｓ１５１の処理
はあくまで一例であり、本発明は、このような処理に限
定されるものではない。

【００９９】ファームウェア（Ｆ／Ｗ）側での処理手順
（メインルーチン；分配手段１３）では、図１８に示す
ように、まず初期設定を行なってから（ステップＳ１５
４）、シミュレータ側（分配手段２５）からの受信を待
つ（ステップＳ１５５）。シミュレータ側からデータを
受信すると、そのデータの先頭がキーワードであるか否
かを判断し（ステップＳ１５６）、キーワードではない
場合（ステップＳ１５６のＮＯルート）、従来の処理
（メモリ空間の読書き等）を行なう一方（ステップＳ１
６０）、キーワードである場合（ステップＳ１５６のＹ
ＥＳルート）、シミュレータ番号Ｎおよびデータ長を取
得し（ステップＳ１５７）、データ長分のデータ（状態
量等）を取得する（ステップＳ１３５）。この後、サブ
ルーチン（図１９の処理）を呼び出してこのサブルーチ
ンを実行してから（ステップＳ１５９）、ステップＳ１
５５に戻る。

【０１００】そして、ここでは、シミュレータ番号１〜
ｋを付されたｋ個のシミュレータがそなえられている場
合について説明する。この場合、サブルーチンでは、図
１９に示すように、受信したシミュレータ番号Ｎが１〜
ｋ（ここでｋは３以上の自然数）のいずれであるかを判
断する（ステップＳ１６１−１〜Ｓ１６１−ｋ）。

【０１０１】Ｎ＝１であれば（ステップＳ１６１−１の
ＹＥＳルート）、シミュレータ番号１のシミュレータに
対応した処理を実行し（ステップＳ１６２−１）、Ｎ＝
ｉ（ｉは２〜ｋ−１の自然数）であれば（ステップＳ１
６１−ｉのＹＥＳルート）、シミュレータ番号ｉのシミ
ュレータに対応した処理を実行し（ステップＳ１６２−
ｉ）、Ｎ＝ｋであれば（ステップＳ１６１−ｋのＹＥＳ
ルート）、シミュレータ番号ｋのシミュレータに対応し
た処理を実行する（ステップＳ１６２−ｋ）。

【０１０２】図１９に示すステップステップＳ１６２−
ｉでは、まず受信したデータが開始命令であるか否かを
判断し（ステップＳ１７１）、開始命令である場合（ス
テップＳ１７１のＹＥＳルート）、初期化処理を行なっ
た後（ステップＳ１７２）、初期値を、シミュレータ番
号ｉのシミュレータに対して送信する（ステップＳ１７
３）。そのデータが開始命令でない場合（ステップＳ１
７１のＮＯルート）、そのデータが終了命令であるか否
かを判断し（ステップＳ１７４）、終了命令である場合
（ステップＳ１７４のＹＥＳルート）、終了処理を行な
う（ステップＳ１７８）。

【０１０３】そのデータが終了命令でない場合（ステッ
プＳ１７４のＮＯルート）、そのデータは状態量である
ので、その状態量を取得し（ステップＳ１７６）、取得
した状態量に基づいてサーボ演算を行ない（ステップＳ
１７７）、そのサーボ演算によって得られた指令値（制
御量）を、シミュレータ番号ｉのシミュレータに対して
送信する（ステップＳ１７８）。なお、図１９に示すサ
ブルーチン処理はあくまで一例であり、本発明は、この
ような処理に限定されるものではない。

【０１０４】このように、本発明の第２実施形態として
の制御プログラム開発支援装置１Ａによれば、第１実施
形態と同様の作用効果が得られるほか、第２実施形態で
は、サーボ機構を含む装置全体における複数の制御プロ
グラム、つまり制御ファームウェア全体を同時にデバッ
グ（検証）することのできる環境が提供されることにな
る。

【０１０５】また、複数の制御プログラム実行部として
機能する制御回路１０とシミュレータ群との間でデータ
をやり取りするための転送手段として、制御回路１０と
シミュレータ２０との間における既存のデータ転送回線
３０を用いることにより、専用の転送手段を新規に追加
してそなえる必要がなく、簡素かつ安価に本発明の構成
を実現することができる。

【０１０６】そして、転送手段として既存のデータ転送
回線３０を用いる場合、図１２に示すごとく、キーワー
ドおよびシミュレータ番号を転送するとともに、制御量
／状態量に関する情報を予め指定された固定データ長の
シリアルデータとして転送することにより、キーワード
に基づいて制御量／状態量に関する情報を制御量／状態
量以外の情報と区別することができるとともに、シミュ
レータ番号に基づいて制御量／状態量の転送先を特定す
ることができるので、種々の情報や異なる転送先の情報
が混在した状態でデータ転送回線３０を介して送受信さ
れても、制御量／状態量に関する情報を確実に抽出して
所定の転送先へ分配し、ファームウェア全体の開発・デ
バッグを同時に行なうことができる。

【０１０７】また、転送手段として既存のデータ転送回
線３０を用いる場合、図１３や図１４に示すごとく、キ
ーワード，シミュレータ番号およびデータ長情報を転送
するとともに、制御量／状態量に関する情報を前記デー
タ長情報によって指定されたデータ長のシリアルデータ
として転送することにより、キーワードに基づいて制御
量／状態量に関する情報を制御量／状態量以外の情報と
区別することができるとともに、シミュレータ番号に基
づいて制御量／状態量の転送先を特定することができる
ので、種々の情報や異なる転送先の情報が混在した状態
でデータ転送回線を介して送受信されても、制御量／状
態量に関する情報を確実に抽出して所定の転送先へ分配
し、ファームウェア全体の開発・デバッグを同時に行な
うことができる。また、この場合、データ転送回線３０
によってやり取りされる制御量／状態量に関する情報の
データ長を任意に設定することもできる。

【０１０８】〔３〕その他 なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものでは
なく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実
施することができる。例えば、上述した実施形態では、
制御対象が例えば磁気ディスク装置〔磁気ディスクドラ
イブ（ＨＤＤ）〕である場合について説明したが、本発
明は、これに限定されるものではなく、光ディスク（Ｃ
Ｄ，ＭＯ，ＤＶＤ，ＭＤ），磁気テープ装置（ＤＡＴ，
ＶＴＲ），ＮＣ工作機など、緻密なサーボ制御を必要と
するあらゆる分野に応用することができる。さらに、上
述した実施形態では、制御対象がサーボ機構である場合
について説明したが、本発明は、このようなサーボ機構
に限定されるものではない。

【０１０９】〔４〕付記 （付記１） 機構の動作を制御する制御プログラムを実
行し、該機構に対する制御量を所定の制御周期で算出し
て出力する機構制御プログラム実行部として機能する第
１プロセッサと、該機構を仮想的なモデルとして内部に
構築され、該モデルを用い、前記所定の制御周期よりも
短く設定された所定のシミュレーション周期で、前記所
定の制御周期に対応する時間に亘って該機構の動作をシ
ミュレートすることにより、該機構の状態量を算出して
出力する機構シミュレーション部として機能する第２プ
ロセッサと、前記制御量を該第１プロセッサから該第２
プロセッサへ転送する一方で前記状態量を該第２プロセ
ッサから該第１プロセッサへ転送する転送手段とをそな
え、該第１プロセッサのメモリ空間において、該第２プ
ロセッサへ転送すべき前記制御量を一時的に保持する制
御量領域と、該第２プロセッサから転送されてきた前記
状態量を一時的に保持する状態量領域とが確保され、該
第１プロセッサは、該転送手段を通じて該第２プロセッ
サからの前記状態量を受信して該状態量領域に格納する
とその状態量に応じた制御量の算出動作を開始し、算出
された前記制御量を該制御量領域に格納し、その制御量
を該転送手段を通じて該第２プロセッサへ送信し、該第
２プロセッサからの応答待ち状態へ移行する一方、該第
２プロセッサは、該転送手段を通じて該第１プロセッサ
からの前記制御量を受信するとその制御量に応じたシミ
ュレーション動作を開始し、算出された前記状態量を該
転送手段を通じて該第１プロセッサへ送信し、該第１プ
ロセッサからの応答待ち状態へ移行することを特徴とす
る、制御プログラム開発支援装置。

【０１１０】（付記２） 機構の動作を制御する制御プ
ログラムを実行し、該機構に対する制御量を所定の制御
周期で算出して出力する機構制御プログラム実行部とし
て機能する第１プロセッサと、該機構を仮想的なモデル
として内部に構築され、該モデルを用い、前記所定の制
御周期よりも短く設定された所定のシミュレーション周
期で、前記所定の制御周期に対応する時間に亘って該機
構の動作をシミュレートすることにより、該機構の状態
量を算出して出力する機構シミュレーション部として機
能する第２プロセッサと、前記制御量を該第１プロセッ
サから該第２プロセッサへ転送する一方で前記状態量を
該第２プロセッサから該第１プロセッサへ転送する転送
手段とをそなえ、該第１プロセッサのメモリ空間におい
て、該第２プロセッサへ転送すべき前記制御量を一時的
に保持する制御量領域と、該第２プロセッサから転送さ
れてきた前記状態量を一時的に保持する状態量領域とが
確保されるとともに、該第１プロセッサに、所定時間の
経過を計測し前記所定時間が経過する都度、割込信号を
発生するタイマをそなえ、該第１プロセッサは、該タイ
マからの割込信号を受けると該状態量領域における前記
状態量に応じた制御量の算出動作を開始し、算出された
前記制御量を該制御量領域に格納し、その制御量を該転
送手段を通じて該第２プロセッサへ送信する一方、該第
２プロセッサは、該転送手段を通じて該第１プロセッサ
からの前記制御量を受信するとその制御量に応じたシミ
ュレーション動作を開始し、算出された前記状態量を該
転送手段を通じて該第１プロセッサへ送信し、該第１プ
ロセッサからの応答待ち状態へ移行することを特徴とす
る、制御プログラム開発支援装置。

【０１１１】（付記３） 該第１プロセッサと該転送手
段との間に第３プロセッサを配置するとともに、該制御
量領域および該状態量領域を該第１プロセッサと該第３
プロセッサとの共有メモリ空間に確保し、該第３プロセ
ッサが、該制御量領域に保持された前記制御量を該転送
手段を通じて該第２プロセッサへ送信する一方、該第２
プロセッサからの前記状態量を該転送手段を通じて受信
し該状態量領域に格納することを特徴とする、付記１ま
たは付記２に記載の制御プログラム開発支援装置。

【０１１２】（付記４） 該転送手段として、該第１プ
ロセッサと該第２プロセッサとの間においてシリアルデ
ータの転送を行なう既存のデータ転送回線が用いられる
ことを特徴とする、付記１または付記２に記載の制御プ
ログラム開発支援装置。 （付記５） 該データ転送回線により前記制御量もしく
は前記状態量を転送する際には、前記制御量もしくは前
記状態量を転送する旨を示す識別情報と、前記制御量も
しくは前記状態量に関する情報とを、予め指定された固
定データ長のシリアルデータとして転送することを特徴
とする、付記４記載の制御プログラム開発支援装置。

【０１１３】（付記６） 該データ転送回線により前記
制御量もしくは前記状態量を転送する際には、前記制御
量もしくは前記状態量を転送する旨を示す識別情報と、
前記制御量もしくは前記状態量に関する情報のデータ長
を示すデータ長情報と、前記制御量もしくは前記状態量
に関する情報とを、前記データ長のシリアルデータとし
て転送することを特徴とする、付記４記載の制御プログ
ラム開発支援装置。

【０１１４】（付記７） 該機構を含む装置における該
機構以外の各種部分の動作を制御する制御プログラムを
それぞれ実行し、該各種部分に対する制御量をそれぞれ
算出する複数の制御プログラム実行部と、該各種部分を
仮想的なモデルとして内部に構築され、該モデルを用い
て該各種部分の動作をシミュレートすることにより該各
種部分の状態量をそれぞれ算出する複数のシミュレーシ
ョン部とをさらにそなえ、該転送手段が、該複数の制御
プログラム実行部のそれぞれで算出された制御量を対応
するシミュレーション部へ転送する一方で該複数のシミ
ュレーション部のそれぞれで算出された状態量を対応す
る制御プログラム実行部へ転送することを特徴とする、
付記１または付記２に記載の制御プログラム開発支援装
置。

【０１１５】（付記８） 該第１プロセッサが該複数の
制御プログラム実行部としての機能を果たすことを特徴
とする、付記７記載の制御プログラム開発支援装置。 （付記９） 該第１プロセッサと並列にそなえられた１
以上のプロセッサが該複数の制御プログラム実行部とし
ての機能を果たすことを特徴とする、付記７記載の制御
プログラム開発支援装置。

【０１１６】（付記１０） 該第２プロセッサが該複数
のシミュレーション部としての機能を果たすことを特徴
とする、付記７〜付記９のいずれか一つに記載の制御プ
ログラム開発支援装置。 （付記１１） 該第２プロセッサと並列にそなえられた
１以上のプロセッサが該複数のシミュレーション部とし
ての機能を果たすことを特徴とする、付記７〜付記９の
いずれか一つに記載の制御プログラム開発支援装置。

【０１１７】（付記１２） 該転送手段として、該第１
プロセッサと該第２プロセッサとの間に予めそなえられ
シリアルデータ転送を行なう既存のデータ転送回線が用
いられることを特徴とする、付記７〜付記１１のいずれ
か一つに記載の制御プログラム開発支援装置。

【０１１８】（付記１３） 該データ転送回線により前
記制御量もしくは前記状態量を転送する際には、前記制
御量もしくは前記状態量を転送する旨を示す識別情報
と、転送先のシミュレーション部もしくは制御プログラ
ム実行部を特定する特定情報とを前記シリアルデータと
して転送するとともに、前記制御量もしくは前記状態量
に関する情報を予め指定された固定データ長のシリアル
データとして転送することを特徴とする、付記１２記載
の制御プログラム開発支援装置。

【０１１９】（付記１４） 該データ転送回線により前
記制御量もしくは前記状態量を転送する際には、前記制
御量もしくは前記状態量を転送する旨を示す識別情報
と、転送先のシミュレーション部もしくは制御プログラ
ム実行部を特定する特定情報と、前記制御量もしくは前
記状態量に関する情報のデータ長を示すデータ長情報と
を前記シリアルデータとして転送するとともに、前記制
御量もしくは前記状態量に関する情報を前記データ長の
シリアルデータとして転送することを特徴とする、付記
１２記載の制御プログラム開発支援装置。

【０１２０】（付記１５） 該データ転送回線で転送さ
れるシリアルデータ中に前記識別情報を認識した場合、
前記特定情報を認識し、該特定情報に応じたシミュレー
ション部もしくは制御プログラム実行部に後続の制御量
もしくは状態量を分配する分配手段をさらにそなえたこ
とを特徴とする、付記１３または付記１４に記載の制御
プログラム開発支援装置。

【０１２１】（付記１６） 該機構がサーボ機構である
ことを特徴とする、付記１〜付記１５のいずれか一つに
記載の制御プログラム開発支援装置。

【０１２２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の制御プロ
グラム開発支援装置によれば、以下のような効果ないし
利点を得ることができる。 （１）第１プロセッサのメモリ空間における制御量領域
および状態量領域に制御量や状態量をそれぞれ一時的に
保持させながら、転送手段を介して第１プロセッサと第
２プロセッサとの間で制御量および状態量をやり取りす
ることにより、第１プロセッサの動作と第２プロセッサ
の動作とを同期させることができるので、専用の中継回
路等をそなえることなく時間厳密性を保ったまま精密な
シミュレーションを行なうことが可能になる。その際、
第２プロセッサが、第１プロセッサでの制御周期（サー
ボ周期）よりも短いシミュレーション周期でシミュレー
ションを行なうので、精密なシミュレーションを実行す
ることが可能になる。つまり、第１プロセッサでの演算
処理を遅らせて第２プロセッサでのモデル演算処理（シ
ミュレーション）と同期を取ることにより、機構の特性
（サーボ特性）を変化させずにスローモーション的に且
つ時間厳密性を保ったまま、精密なシミュレーションが
行なわれる。従って、専用の中継回路等を用いることな
く且つ実際のメカを用いることなく、比較的小型で応答
の速い製品についての制御プログラムの開発・デバッグ
（検証）を行なうことができる（請求項１，２）。

【０１２３】（２）モデルパラメータを変更するだけで
容易に任意の特性をもったモデルを作成して制御プログ
ラムによって制御させることができる。従って、制御プ
ログラムが、大量に生産される製品のバラツキにどの程
度まで対応できるかの検証、即ち制御プログラムの品質
検証を確実に行なうことができる（請求項１，２）。

【０１２４】（３）仮想的なモデルを用いてシミュレー
ションを行なうことにより、ステップデバッグなどの機
能を使用することが可能になり、制御プログラム開発を
より容易に行なえるほか、新しいアクチュエータやセン
サを用いた新規の制御手法も簡単に検証することが可能
になる（請求項１，２）。

【０１２５】（４）第１プロセッサでの制御量算出間隔
（制御ルーチンの呼び出し間隔）が大きい場合や、第２
プロセッサでのシミュレーション処理速度が十分に速い
場合には、タイマからの割込信号を用いることにより、
第１プロセッサと第２プロセッサとの間で同期を取る処
理を行なう必要がなくなる（請求項２）。

【０１２６】（５）転送手段として、第１プロセッサと
第２プロセッサとの間でシリアルデータの転送を行なう
既存のデータ転送回線を用いることにより（請求項
３）、専用の転送手段を新規に追加してそなえる必要が
なく、簡素かつ安価に本発明の構成を実現することがで
きる。

【０１２７】（６）項目（５）のごとく転送手段として
データ転送回線を用いる場合、識別情報を転送するとと
もに、制御量／状態量に関する情報を予め指定された固
定データ長のシリアルデータとして転送することにより
（請求項４）、識別情報に基づいて制御量／状態量に関
する情報を制御量／状態量以外の情報（第１プロセッサ
と第２プロセッサとの間においてデータ転送回線を用い
て元々やり取りされていた情報）と区別することができ
るので、これらの情報が混在した状態でデータ転送回線
を介して送受信されても、制御量／状態量に関する情報
を確実に抽出して制御プログラムの開発・デバッグを行
なうことができる。

【０１２８】（７）項目（５）のごとく転送手段として
データ転送回線を用いる場合、識別情報やデータ長情報
を転送するとともに、制御量／状態量に関する情報を前
記データ長情報によって指定されたデータ長のシリアル
データとして転送することにより（請求項５）、識別情
報に基づいて制御量／状態量に関する情報を制御量／状
態量以外の情報と区別することができるので、これらの
情報が混在した状態でデータ転送回線を介して送受信さ
れても、制御量／状態量に関する情報を確実に抽出して
制御プログラムの開発・デバッグを行なうことができる
ほか、データ転送回線によってやり取りされる制御量／
状態量に関する情報のデータ長を任意に設定することが
できる。

【０１２９】（８）機構以外の各種部分の動作を制御す
る制御プログラムをそれぞれ実行する複数の制御プログ
ラム実行部と、各種部分のモデルを用いて各種部分の動
作をシミュレートする複数のシミュレーション部とをそ
なえるとともに、これらの制御プログラム実行部とシミ
ュレーション部との間で上記転送手段を介して制御量お
よび状態量をやり取りするように構成することにより、
機構を含む装置全体における複数の制御プログラム（フ
ァームウェア全体）を同時にデバッグ（検証）すること
のできる環境が提供されることになる。

【０１３０】（９）複数の制御プログラム実行部と複数
のシミュレーション部との間でデータをやり取りするた
めの転送手段として、第１プロセッサと第２プロセッサ
との間における既存のデータ転送回線を用いることによ
り、専用の転送手段を新規に追加してそなえる必要がな
く、簡素かつ安価に本発明の構成を実現することができ
る。

【０１３１】（１０）項目（９）のごとくデータ転送回
線を用いる場合、識別情報および特定情報を転送すると
ともに、制御量／状態量に関する情報を予め指定された
固定データ長のシリアルデータとして転送することによ
り、識別情報に基づいて制御量／状態量に関する情報を
制御量／状態量以外の情報と区別することができるとと
もに、特定情報に基づいて制御量／状態量の転送先を特
定することができるので、種々の情報や異なる転送先の
情報が混在した状態でデータ転送回線を介して送受信さ
れても、制御量／状態量に関する情報を確実に抽出して
所定の転送先へ分配し、複数の制御プログラム（ファー
ムウェア全体）の開発・デバッグを同時に行なうことが
できる。

【０１３２】（１１）項目（９）のごとく転送手段とし
てデータ転送回線を用いる場合、識別情報，特定情報お
よびデータ長情報を転送するとともに、制御量／状態量
に関する情報を前記データ長情報によって指定されたデ
ータ長のシリアルデータとして転送することにより、識
別情報に基づいて制御量／状態量に関する情報を制御量
／状態量以外の情報と区別することができるとともに、
特定情報に基づいて制御量／状態量の転送先を特定する
ことができるので、種々の情報や異なる転送先の情報が
混在した状態でデータ転送回線を介して送受信されて
も、制御量／状態量に関する情報を確実に抽出して所定
の転送先へ分配し、複数の制御プログラム（ファームウ
ェア全体）の開発・デバッグを同時に行なうことができ
る。また、データ転送回線によってやり取りされる制御
量／状態量に関する情報のデータ長を任意に設定するこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態としての制御プログラム
開発支援装置の構成を示すブロック図である。

【図２】第１実施形態の制御回路における制御ルーチン
の基本的な動作を説明するためのフローチャートであ
る。

【図３】第１実施形態におけるシミュレーション動作の
第１例を説明するためのフローチャートである。

【図４】第１実施形態におけるシミュレーション動作の
第２例を説明するためのフローチャートである。

【図５】第１実施形態におけるシミュレーション動作の
第３例を説明するためのフローチャートである。

【図６】第１実施形態におけるシミュレーション動作の
第４例を説明するためのフローチャートである。

【図７】図６で説明した第４例を適用された本実施形態
の制御プログラム開発支援装置の要部構成を示すブロッ
ク図である。

【図８】第１実施形態のデータ転送回線によって転送さ
れるシリアルデータの第１具体例を示す図である。

【図９】第１実施形態のデータ転送回線によって転送さ
れるシリアルデータの第２具体例を示す図である。

【図１０】第１実施形態のデータ転送回線によって転送
されるシリアルデータの第３具体例を示す図である。

【図１１】本発明の第２実施形態としての制御プログラ
ム開発支援装置の構成を示すブロック図である。

【図１２】第２実施形態のデータ転送回線によって転送
されるシリアルデータの第１具体例を示す図である。

【図１３】第２実施形態のデータ転送回線によって転送
されるシリアルデータの第２具体例を示す図である。

【図１４】第２実施形態のデータ転送回線によって転送
されるシリアルデータの第３具体例を示す図である。

【図１５】第２実施形態におけるシミュレーション動作
を説明するためのフローチャートである。

【図１６】第２実施形態におけるシミュレーション動作
を説明するためのフローチャートである。

【図１７】第２実施形態におけるシミュレーション動作
を説明するためのフローチャートである。

【図１８】第２実施形態におけるシミュレーション動作
を説明するためのフローチャートである。

【図１９】第２実施形態におけるシミュレーション動作
を説明するためのフローチャートである。

【符号の説明】

１，１Ａ 制御プログラム開発支援装置 １０ 制御回路（機構制御プログラム実行部，第１プロ
セッサ，制御プログラム実行部，制御用計算機，制御フ
ァームウェア） １１ ＭＣＵ １１ａ 制御ルーチン １１ｂ 通信ルーチン １２ メモリ（メモリ空間） １２Ａ 共有メモリ（メモリ空間） １２ａ 制御量領域 １２ｂ 状態量領域 １３ 分配手段 ２０ モデル実行環境（メカシミュレータ，機構シミュ
レーション部，第２プロセッサ） ２１ 仮想メカモデル ２２ 通信ルーチン ２３ 通信シミュレータ（シミュレーション部） ２４ キャッシュシミュレータ（シミュレーション部） ２５ 分配手段 ３０，３１ データ転送回線（転送手段，通信回線） ４０ タイマ ５０ 通信用マイコン（第３プロセッサ，通信用計算
機） ５１ ＤＡ回路 ５２ ＡＤ回路 ５３ カウンタ ５４ バッファ

フロントページの続き (72)発明者 佐藤 裕一 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 Ｆターム(参考） 5B042 GA13 GA34 HH06 HH07 HH13

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機構の動作を制御する制御プログラムを
   実行し、該機構に対する制御量を所定の制御周期で算出
   して出力する機構制御プログラム実行部として機能する
   第１プロセッサと、 該機構を仮想的なモデルとして内部に構築され、該モデ
   ルを用い、前記所定の制御周期よりも短く設定された所
   定のシミュレーション周期で、前記所定の制御周期に対
   応する時間に亘って該機構の動作をシミュレートするこ
   とにより、該機構の状態量を算出して出力する機構シミ
   ュレーション部として機能する第２プロセッサと、 前記制御量を該第１プロセッサから該第２プロセッサへ
   転送する一方で前記状態量を該第２プロセッサから該第
   １プロセッサへ転送する転送手段とをそなえ、 該第１プロセッサのメモリ空間において、該第２プロセ
   ッサへ転送すべき前記制御量を一時的に保持する制御量
   領域と、該第２プロセッサから転送されてきた前記状態
   量を一時的に保持する状態量領域とが確保され、 該第１プロセッサは、該転送手段を通じて該第２プロセ
   ッサからの前記状態量を受信して該状態量領域に格納す
   るとその状態量に応じた制御量の算出動作を開始し、算
   出された前記制御量を該制御量領域に格納し、その制御
   量を該転送手段を通じて該第２プロセッサへ送信し、該
   第２プロセッサからの応答待ち状態へ移行する一方、 該第２プロセッサは、該転送手段を通じて該第１プロセ
   ッサからの前記制御量を受信するとその制御量に応じた
   シミュレーション動作を開始し、算出された前記状態量
   を該転送手段を通じて該第１プロセッサへ送信し、該第
   １プロセッサからの応答待ち状態へ移行することを特徴
   とする、制御プログラム開発支援装置。
2. 【請求項２】 機構の動作を制御する制御プログラムを
   実行し、該機構に対する制御量を所定の制御周期で算出
   して出力する機構制御プログラム実行部として機能する
   第１プロセッサと、 該機構を仮想的なモデルとして内部に構築され、該モデ
   ルを用い、前記所定の制御周期よりも短く設定された所
   定のシミュレーション周期で、前記所定の制御周期に対
   応する時間に亘って該機構の動作をシミュレートするこ
   とにより、該機構の状態量を算出して出力する機構シミ
   ュレーション部として機能する第２プロセッサと、 前記制御量を該第１プロセッサから該第２プロセッサへ
   転送する一方で前記状態量を該第２プロセッサから該第
   １プロセッサへ転送する転送手段とをそなえ、 該第１プロセッサのメモリ空間において、該第２プロセ
   ッサへ転送すべき前記制御量を一時的に保持する制御量
   領域と、該第２プロセッサから転送されてきた前記状態
   量が一時的に保持する状態量領域とが確保されるととも
   に、 該第１プロセッサに、所定時間の経過を計測し前記所定
   時間が経過する都度、割込信号を発生するタイマをそな
   え、 該第１プロセッサは、該タイマからの割込信号を受ける
   と該状態量領域における前記状態量に応じた制御量の算
   出動作を開始し、算出された前記制御量を該制御量領域
   に格納し、その制御量を該転送手段を通じて該第２プロ
   セッサへ送信する一方、 該第２プロセッサは、該転送手段を通じて該第１プロセ
   ッサからの前記制御量を受信するとその制御量に応じた
   シミュレーション動作を開始し、算出された前記状態量
   を該転送手段を通じて該第１プロセッサへ送信し、該第
   １プロセッサからの応答待ち状態へ移行することを特徴
   とする、制御プログラム開発支援装置。
3. 【請求項３】 該転送手段として、該第１プロセッサと
   該第２プロセッサとの間においてシリアルデータの転送
   を行なう既存のデータ転送回線が用いられることを特徴
   とする、請求項１または請求項２に記載の制御プログラ
   ム開発支援装置。
4. 【請求項４】 該データ転送回線により前記制御量もし
   くは前記状態量を転送する際には、前記制御量もしくは
   前記状態量を転送する旨を示す識別情報を前記シリアル
   データとして転送するとともに、前記制御量もしくは前
   記状態量に関する情報を、予め指定された固定データ長
   のシリアルデータとして転送することを特徴とする、請
   求項３記載の制御プログラム開発支援装置。
5. 【請求項５】 該データ転送回線により前記制御量もし
   くは前記状態量を転送する際には、前記制御量もしくは
   前記状態量を転送する旨を示す識別情報と、前記制御量
   もしくは前記状態量に関する情報のデータ長を示すデー
   タ長情報とを前記シリアルデータとして転送するととも
   に、前記制御量もしくは前記状態量に関する情報を前記
   データ長のシリアルデータとして転送することを特徴と
   する、請求項３記載の制御プログラム開発支援装置。