JP2005049312A - 計時装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２個のマイクロコンピュータを用いて計時処理を行う計時装置において、各マイクロコンピュータの動作サイクルの異常を検知する機能を、部品の実装スペースの増大を抑制して低コストで提供する。
【解決手段】サブマイコン２は、第１のパルス信号（Ｐu1_sig）をメインマイコン１に出力する。メインマイコン１は、第１のパルス信号（Ｐu1_sig）の周波数を算出し、算出した周波数（Ｐu1_fc）が正常周波数範囲から逸脱したときに、ウォッチドッグタイマ回路３に対する第２のパルス信号（Ｐu2_sig）の出力を停止して、ウォッチドッグタイマ回路３からメインマイコン１のリセット端子（ＲＳＴm）及びサブマイコン２のリセット端子（ＲＳＴs）にリセット信号（ＲＳ_sig）を出力する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、２つのマイクロコンピュータを並行して作動させ、各マイクロコンピュータにより計時処理を行う計時装置における各マイクロコンピュータの動作サイクルの異常検知に関する。

従来より、マイクロコンピュータを用いたシステムにおいては、マイクロコンピュータの暴走が生じたときにマイクロコンピュータをリセットしてその作動を停止するために、ウォッチドッグタイマ回路が設けられている。ウォッチドッグタイマ回路は、マイクロコンピュータの正常動作時に該マイクロコンピュータから間欠的に出力されるパルス信号の有無を監視し、暴走により該パルス信号の出力が停止したときにマイクロコンピュータのリセット端子にリセット信号を出力するように構成される。

また、例えば、ガス器具の作動を制御するコントローラにおいて、ガスバーナの燃焼時間を監視するためのタイマを、ソフトウェアによる計時処理によって構成したものがあるが、マイクロコンピュータに入力される基準クロック信号の周波数が電源電圧の変動等によって変化すると、それに応じてマイクロコンピュータの動作サイクルが変化する。

そして、マイクロコンピュータの動作サイクルの変化が大きいときには、タイマによる計時時間が実際の経過時間から大きくずれ、ガスバーナの燃焼時間を正確に監視することができなくなる。そこで、ウォッチドッグタイマ回路に、マイクロコンピュータからウォッチドッグタイマ回路に入力されるパルス信号の周波数（マイクロコンピュータの動作サイクルに依存する）が、所定の周波数範囲内にあるか否かを検知する機能を設け、該パルス信号の周波数が該周波数範囲内から逸脱したときにも、ウォッチドッグタイマ回路からマイクロコンピュータに対してリセット信号を出力するようにした燃焼装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、マイクロコンピュータを２個用いて各マイクロコンピュータにより計時処理を行う場合に、各マイクロコンピュータの動作サイクルの異常を検知するためには、各マイクロコンピュータごとに上述したパルス信号が所定の周波数範囲内にあるか否かを検知する機能を有するウォッチドッグタイマ回路を設ける必要がある。そのため、回路部品の点数増加により、コストがアップすると共に部品の実装スペースの増大により回路基板のサイズがアップするという不都合がある。
特開２００２−１３０６７０号公報

本発明は、上記背景を鑑みてなされたものであり、２個のマイクロコンピュータを有して、各マイクロコンピュータにより計時処理を行う計時装置において、各マイクロコンピュータの動作サイクルの異常を検知する機能を、部品の実装スペースの増大を抑制して低コストで提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、第１の発振回路から出力されるクロック信号に基づく第１の動作サイクルで作動する第１のマイクロコンピュータと、第２の発振回路から出力されるクロック信号に基づく第２の動作サイクルで作動する第２のマイクロコンピュータとを並行して稼動させ、該第１のマイクロコンピュータ及び該第２のマイクロコンピュータにより所定の計時処理を行う計時装置の改良に関する。

そして、前記第１のマイクロコンピュータは、前記第１の動作サイクルを基準とした計時処理により所定周波数の第１のパルス信号を出力する手段を有し、前記第２のマイクロコンピュータは、前記第１のパルス信号を入力して、前記第２の動作サイクルを基準とした計時処理により前記第１のパルス信号の周波数を算出する周波数算出手段を有して、前記周波数算出手段により算出された前記第１のパルス信号の周波数が、前記第１の動作サイクル及び前記第２の動作サイクルが正常であると判断し得る周波数範囲から逸脱したときに、前記第１のマイクロコンピュータ及び前記第２のマイクロコンピュータをリセットするリセット手段を備えたことを特徴とする。

かかる本発明によれば、前記第１の発振回路の異常等により前記第１の動作サイクルが変化すると、前記第１のマイクロコンピュータから出力される前記第１のパルス信号の周波数が変化する。そして、前記第２のコンピュータの前記周波数算出手段により算出される前記第１のパルス信号の周波数が前記周波数範囲から逸脱すると、前記リセット手段により前記第１のマイクロコンピュータ及び前記第２のマイクロコンピュータが共にリセットされる。

また、前記第２の発振回路の異常等により前記第２の動作サイクルが変化すると、前記第２のマイクロコンピュータの前記周波数算出手段により、前記第２の動作サイクルを基準として算出される前記第１のパルス信号の周波数が変化する。そして、前記周波数算出手段により算出される前記第１のパルス信号の周波数が前記周波数範囲から逸脱すると、前記リセット手段により前記第１のマイクロコンピュータ及び前記第２のマイクロコンピュータが共にリセットされる。

したがって、前記第１の動作サイクルと前記第２の動作サイクルのうちの少なくともいずれか一方の異常が生じたときに、前記周波数算出手段により算出される前記第１のパルス信号の周波数が変化し、該周波数が前記周波数範囲から逸脱したときに前記リセット手段により前記第１のマイクロコンピュータ及び前記第２のマイクロコンピュータがリセットされる。

そして、本発明においては、前記周波数算出手段は前記第２のマイクロコンピュータにおけるソフトウェア処理により実現され、ハードウェアによる構成は前記リセット手段のみで済む。そのため、部品コストの増加と部品実装スペースの増大を抑制して、前記第１のマイクロコンピュータ及び前記第２のマイクロコンピュータの動作サイクルの異常を検知する機能を実現することができる。

また、前記第２のマイクロコンピュータは、正常動作時に第２のパルス信号を間欠的に出力し、該第２のパルス信号の出力が停止したときに、前記第１のマイクロコンピュータのリセット端子及び前記第２のマイクロコンピュータのリセット端子にリセット信号を出力するウォッチドックタイマ回路を備え、前記リセット手段は、前記第２のマイクロコンピュータからの前記第２のパルス信号の出力を停止して、前記ウォッチドッグタイマ回路から前記第１のマイクロコンピュータ及び前記第２のマイクロコンピュータのリセット端子にリセット信号を出力することによって、前記第１のマイクロコンピュータ及び前記第２のマイクロコンピュータをリセットすることを特徴とする。

かかる本発明によれば、前記第２のマイクロコンピュータの暴走時に前記第２のマイクロコンピュータをリセットするために一般的に設けられる前記ウォッチドッグタイマを転用して前記リセット手段を構成する。そのため、新たな部品の追加が抑制され、前記第１のマイクロコンピュータ及び前記第２のマイクロコンピュータの動作サイクルの異常を検知する機能を、さらに低コスト及び省スペースを図って実現することができる。

本発明の実施の形態の一例を、図１〜図２を参照して説明する。図１は計時装置の回路図、図２は図１に示したマイクロコンピュータの作動フローチャートである。

図１を参照して、本実施の形態の計時装置は、ガスバーナ（図示しない）を備えたガス器具の作動を制御するコントローラの一部を構成するものであり、メインのマイクロコンピュータ１（以下、メインマイコン１という。本発明の第２のマイクロコンピュータに相当する）とサブのマイクロコンピュータ２（以下、サブマイコン２という。本発明の第１のマイクロコンピュータに相当する）による計時処理によって、ガスバーナの作動時間の制御及び監視を行なうための時間等を計測する。

メインマイコン１のクロック端子（ＣＫm）には、発振回路４（本発明の第２の発振回路に相当する）から出力されるクロック信号（ＣＫ２）が入力され、メインマイコン１は該クロック信号（ＣＫ２）に同期した動作サイクル（Ｃyc2，本発明の第２の動作サイクルに相当する）で作動する。また、サブマイコン２のクロック端子（ＣＫs）には、発振回路５（本発明の第１の発振回路に相当する）から出力されるクロック信号（ＣＫ１）が入力され、サブマイコン２は該クロック信号（ＣＫ１）に同期した動作サイクル（Ｃyc1，本発明の第１の動作サイクルに相当する）で作動する。

また、ウォッチドッグタイマ回路３のクロック端子（ＣＫw）は、メインマイコン１の出力端子（ＯＵＴm1）と接続され、リセット出力端子（ＲＳＴw）は、メインマイコン１のリセット端子（ＲＳＴm）及びＡＮＤゲート７の入力端子と接続されている。

ウォッチドッグタイマ回路３は、メインマイコン１の出力端子（ＯＵＴm1）からクロック端子（ＣＫw）にロジック高レベルのパルス信号（Ｐｕ2_sig，本発明の第２のパルス信号に相当する）が入力されたときに、予め設定された時間のタイマをスタートさせる。

そして、タイマがタイムアップする前にクロック入力端子（ＣＫw）に再びパルス信号（Ｐｕ2_sig）が入力されたときは、ウォッチドッグタイマ回路３はタイマを再スタートさせる。一方、タイマがタイマアップしたときには、ウォッチドッグタイマ回路３は、リセット出力端子（ＲＳＴw）からロジック低レベルのリセット信号（ＲＳ_sig）を出力する。これにより、メインマイコン１のリセット端子（ＲＳＴm）にロジック低レベルの信号が入力されてメインマイコン１がリセットされ、また、ＡＮＤゲート７の出力端子からサブマイコン２のリセット端子（ＲＳＴs）にロジック低レベルの信号が入力されてサブマイコン２もリセットされる。

また、安全回路６はメインマイコン１の出力端子（ＯＵＴm1）から出力されるパルス信号（Ｐu2_sig）の有無を監視し、該パルス信号（Ｐu2_sig）が出力されなくなったときに、ガスバーナへの燃料ガスの供給を遮断してガスバーナの燃焼を強制的に停止する。

次に、メインマイコン１の動作サイクル（Ｃyc2）及びサブマイコン２の動作サイクル（Ｃyc1）の異常検知について説明する。ガス器具のコントローラへの電源供給が開始されると、メインマイコン１及びサブマイコン２は作動を開始し、サブマイコン２は、正常にプログラムを実行している間は動作サイクル（Ｃyc1）に基づく計時処理によって、所定周波数のパルス信号（Ｐu1_sig）をメインマイコン１に出力する。

また、メインマイコン１は、プログラムの実行中に図２に示したフローチャートに従って、サブマイコン２の動作サイクル及びメインマイコン１の動作サイクルの異常を検知する。

メインマイコン１は、ＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ４のループを繰り返し実行し、ＳＴＥＰ１でウォッチドッグタイマ回路３のタイマ設定時間よりも短い周期でパルス信号（Ｐu2_sig）を間欠的に出力する。また、ＳＴＥＰ２でサブマイコン２から出力される第１のパルス信号（Ｐu1_sig）を入力し、次のＳＴＥＰ３で第１のパルス信号（Ｐu1_sig）の周波数を算出する。そして、続くＳＴＥＰ４で、メインマイコン１は、第１のパルス信号（Ｐu1_sig）の周波数の算出値（Ｐu1_fc）が予め定められた周波数範囲（下限周波数≦Ｐu1_fc≦上限周波数）内にあるか否かを判断する。

なお、ＳＴＥＰ３において、メインマイコン１が第１のパルス信号（Ｐu1_sig）の周波数を算出する機能が、本発明の周波数算出手段に相当する。

ここで、発振回路５に供給される電源電圧の異常や、発振回路５自体の不良等により、サブマイコン２に入力されるクロック信号（ＣＫ1）の周波数が基準周波数からずれると、それに応じてサブマイコン２の動作サイクル（Ｃyc1）が変化する。そして、サブマイコン２は動作サイクル（Ｃyc1）に基づく計時処理を行って第１のパルス信号（Ｐu1_sig）の周波数を設定している。そのため、動作サイクル（Ｃyc1）が変化するとそれに応じて第１のパルス信号（Ｐu1_sig）の周波数が変化する。

また、発振回路４に供給される電源電圧の異常や、発振回路４自体の不良等により、メインマイコン１に入力されるクロック信号（ＣＫ2）の周波数が基準周波数からずれると、それに応じてメインマイコン１の動作サイクル（Ｃyc2）が変化する。そして、メインマイコン１は動作サイクル（Ｃyc2）に基づく計時処理を行って第１のパルス信号（Ｐu1_sig）の周波数を算出している。そのため、動作サイクル（Ｃyc2）が変化すると、算出される第１のパルス信号（Ｐu1_sig）の周波数（Ｐu1_sig）が変化する。

したがって、メインマイコン１による第１のパルス信号（Ｐu1_sig）の周波数の算出値（Ｐu1_fc）は、サブマイコン２の動作サイクル（Ｃyc1）が変化した場合、及びメインマイコン１の動作サイクル（Ｃyc2）が変化した場合のいずれの場合であっても変化する。

そのため、ＳＴＥＰ４で、第１のパルス信号（Ｐu1_sig）の周波数の算出値（Ｐu1_fc）が周波数範囲（下限周波数≦Ｐu1_fc≦上限周波数）内にあるか否かを判断することによって、メインマイコン１は、サブマイコン２の動作サイクル（Ｃyc1）の異常とメインマイコン１の動作サイクル（Ｃyc2）の異常とを検知することができる。

そして、ＳＴＥＰ４で、第１のパルス信号（Ｐu1_sig）の周波数の算出値（Ｐu1_fc）が周波数範囲内にあり、サブマイコン２の動作サイクル（Ｃyc1）及びメインマイコン１の動作サイクル（Ｃyc2）が正常であると判断できるときはＳＴＥＰ１に戻る。一方、ＳＴＥＰ４で、第１のパルス信号（Ｐu1_sig）の周波数の算出値（Ｐul_fc）が正常周波数範囲から逸脱したときには、サブマイコン２の動作サイクル（Ｃyc1）とメインマイコン１の動作サイクル（Ｃyc2）とのうちの少なくともいずれか一方が異常であると判断できるため、ＳＴＥＰ５に進む。

そして、ＳＴＥＰ５で、第１のパルス信号（Ｐu1_sig）の周波数の算出値（Ｐul_fc）がゼロであったときは、サブマイコン２が暴走してプログラムの実行が停止していると判断できるため、ＳＴＥＰ１０に分岐して、メインマイコン１は、出力端子（ＯＵＴm2）からロジック高レベルのサブマイコンリセット信号（ＲＳm_sig）を出力する。

これにより、サブマイコンリセット信号（ＲＳm_sig）が反転ゲート８を介してＡＮＤゲート７に入力され、ＡＮＤゲート７からサブマイコン２のリセット端子（ＲＳＴs）にロジック低レベルの信号が出力されて、サブマイコン２がリセットされる。リセットによりサブマイコン２の暴走が停止し、サブマイコン２は初期状態から作動を再開する。

一方、ＳＴＥＰ５で、第１のパルス信号（Ｐu1_sig）の周波数の算出値（Ｐul_fc）がゼロでなかったときには、ＳＴＥＰ６に進んで、メインマイコン１は第２のパルス信号（Ｐu2_sig）の出力を停止する。これにより、ウォッチドッグタイマ回路３のタイマがタイムアップし、ウォッチドッグタイマ回路３のリセット出力端子（ＲＳＴw）からロジック低レベルの信号が出力される。

そして、ウォッチドッグタイマ回路３のリセット出力端子（ＲＳＴw）から出力されたロジック低レベルの信号は、メインマイコン１のリセット端子（ＲＳＴm）に入力されてメインマイコン１がリセットされる。また、ウォッチドッグタイマ回路３のリセット出力端子（ＲＳＴw）から出力されたロジック低レベルの信号は、ＡＮＤゲート７に入力されてＡＮＤゲート７からロジック低レベルの信号がサブマイコン２のリセット端子（ＲＳＴs）に出力され、サブマイコン２がリセットされる。

なお、ＳＴＥＰ６でメインマイコン１が第２のパルス信号（Ｐu2_sig）の出力を停止して、ウォッチドッグタイマ回路３からの出力によりメインマイコン１とサブマイコン２をリセットする構成が、本発明のリセット手段に相当する。

このように、メインマイコン１の動作サイクル（Ｃyc2）の異常又はサブマイコン２の動作サイクル（Ｃyc1）の異常が生じると、ウォッチドッグタイマ回路３の作動によりメインマイコン１及びサブマイコン２がリセットされ、メインマイコン１及びサブマイコン２は作動を停止して初期状態に復帰する。

これにより、動作サイクルの異常により、メインマイコン１又はサブマイコン２による計時処理が不良となり、ガスバーナの燃焼時間の制御や監視が正常に行なわれない状態が継続されることを防止することができる。

なお、本実施の形態では、本発明のリセット手段をウォッチドッグタイマ回路３を転用して構成したが、該リセット手段をウォッチドッグタイマ回路３とは別個に設けてもよい。

また、本実施の形態では、ガス器具のコントローラを構成する計時装置に本発明を適用した例を示したが、２個のマイクロコンピュータを有して、各マイクロコンピュータにより計時処理を行う計時装置であれば、本発明の適用が可能である。

また、図２のＳＴＥＰ４で、第１のパルス信号（Ｐu1_sig）の周波数の算出値（Ｐu1_fc）が周波数範囲から逸脱したときに、ＳＴＥＰ５を省略して直ちにＳＴＥＰ６を実行し、メインマイコン１とサブマイコン２をリセットするようにしてもよい。

また、図２のＳＴＥＰ４で、第１のパルス信号（Ｐu1_sig）の周波数の算出値（Ｐu1_fc）が周波数範囲から逸脱したときに、ＳＴＥＰ５を省略してＳＴＥＰ１０を実行し、これにより先にサブマイコン２をリセットしてから次にＳＴＥＰ６を実行してメインマイコン１とサブマイコン２をリセットするようにしてもよい。

計時装置の回路構成図。 図１に示したマイクロコンピュータの作動フローチャート。

符号の説明

１…メインマイコン、２…サブマイコン、３…ウォッチドッグタイマ回路、４，５…発振回路、６…安全回路

Claims (2)

1. 第１の発振回路から出力されるクロック信号に基づく第１の動作サイクルで作動する第１のマイクロコンピュータと、第２の発振回路から出力されるクロック信号に基づく第２の動作サイクルで作動する第２のマイクロコンピュータとを並行して稼動させ、該第１のマイクロコンピュータ及び該第２のマイクロコンピュータにより所定の計時処理を行う計時装置において、
   前記第１のマイクロコンピュータは、前記第１の動作サイクルを基準とした計時処理により所定周波数の第１のパルス信号を出力する手段を有し、
   前記第２のマイクロコンピュータは、前記第１のパルス信号を入力して、前記第２の動作サイクルを基準とした計時処理により前記第１のパルス信号の周波数を算出する周波数算出手段を有して、
   前記周波数算出手段により算出された前記第１のパルス信号の周波数が、前記第１の動作サイクル及び前記第２の動作サイクルが正常であると判断し得る周波数範囲から逸脱したときに、前記第１のマイクロコンピュータ及び前記第２のマイクロコンピュータをリセットするリセット手段を備えたことを特徴とする計時装置。
2. 前記第２のマイクロコンピュータは、正常動作時に第２のパルス信号を間欠的に出力し、
   該第２のパルス信号の出力が停止したときに、前記第１のマイクロコンピュータのリセット端子及び前記第２のマイクロコンピュータのリセット端子にリセット信号を出力するウォッチドックタイマ回路を備え、
   前記リセット手段は、前記第２のマイクロコンピュータからの前記第２のパルス信号の出力を停止して、前記ウォッチドッグタイマ回路から前記第１のマイクロコンピュータ及び前記第２のマイクロコンピュータのリセット端子にリセット信号を出力することによって、前記第１のマイクロコンピュータ及び前記第２のマイクロコンピュータをリセットすることを特徴とする請求項１記載の計時装置。
   

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