JP2005151032A - 通信装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 センター装置と通信する通信装置において、障害が発生したときに、その障害情報を収集して、センター装置に通報する。
【解決手段】 通信装置のマイコンが何らかの障害によって動作不能に陥ったとき(S000)、ウォッチドッグタイマからリセット信号がマイコンに出力される(S100)。マイコンは、再起動して、限定動作モードを実行し、障害部位を判別する(S200)。マイコンからの指令によって、ウォッチドッグタイマから再びリセット信号が出力される(S300)。マイコンは、再起動して、通常動作モードを実行し、正常部位を使用してセンター装置と通信可能か確認して、障害情報を通報する。
【選択図】 図5
【解決手段】 通信装置のマイコンが何らかの障害によって動作不能に陥ったとき(S000)、ウォッチドッグタイマからリセット信号がマイコンに出力される(S100)。マイコンは、再起動して、限定動作モードを実行し、障害部位を判別する(S200)。マイコンからの指令によって、ウォッチドッグタイマから再びリセット信号が出力される(S300)。マイコンは、再起動して、通常動作モードを実行し、正常部位を使用してセンター装置と通信可能か確認して、障害情報を通報する。
【選択図】 図5
Description
本発明は、ガス、水道などのメータ、センサやスイッチ等の接点機器、自然災害の通報機器などの24時間動作する端末機器が接続され、これらを集中監視するセンター装置とから構成される集中監視システムにおける端末側通信装置に関する。
集中監視システムの端末側に設置された通信装置の障害監視の方法として、ウォッチドッグタイマ(WDT)を用いる方法がある。ウォッチドッグタイマは、タイマによって経過時間を計測し、一定時間経過すると、システムを再起動する。機器が正常に動作している間は、機器内部のマイクロプロセッサ(以下、マイコンと称する)が定期的にそのタイマの設定値を更新する。そのため、タイマはタイムアウトにならず、何も信号を出力しない。しかし、機器に異常が発生し、マイコンが正常動作不能となれば、設定値が更新されず、タイムアウトする。すると、ウォッチドッグタイマは、タイムアウトしたことを知らせる信号を出力する。この信号を機器の初期化信号、例えばリセット信号とすることにより、機器を初期状態に復帰させることができる。
この方法は、簡便に機器を自動復帰させる方法として有効であるが、障害発生の原因を特定できなければ、再度、同様な障害が発生する危険性が高い。障害発生の原因としては、機器内部の一部分の故障、予想できない突発的なノイズ、静電気、更には設計上の問題としてプログラムのバグが考えられる。
特許文献1では、マイコンを使用したシステムにおいて、システムが暴走したときに、その障害箇所を検出記録するとともに、障害箇所を取り除いて再立ち上げすることが可能な自動障害復旧方式が提案されている。
この方式は、障害発生時にプログラムの動作履歴を参照して、障害から自動復帰した後、障害発生時に動作していたプログラムを再度実行し、再度ウォッチドッグタイマが動作すれば、そのプログラムに問題があると判定し、ウォッチドッグタイマが動作しなければノイズ等の外乱の要因と判定し、プログラムが要因である場合にはそのプログラムモジュールを動作しないようにすることで障害をシステムから切り離すというものである。
プログラムの不具合の判定のため、すなわちシステムが暴走して、ウォッチドッグタイマが動作し、マイコンにリセット信号が入力された再起動後の障害箇所の検出のためには、履歴に残ったプログラムを再度実行することによって障害の要因を検出する。マイコンは、障害発生した際と同じ動作モードで動作しなければならず、インターラプト許可や使用メモリなどは、通常の動作モードでの使用となる。
特許文献2では、複数段階のウォッチドッグタイマを連動させることを提案している。すなわち、割り込みによって回復できる軽度な障害には割り込みによって、マスク不可能割り込み以外では回復できない障害にはマスク不可能割り込みによって、そして再起動以外には回復できない重度な障害に対してはシステムリセットによって、それぞれ対応するものである。
特開平6−35737号公報
特開2002−251300号公報
従来、マイコンを使用したシステムによく使用されるウォッチドッグタイマは、簡便に障害から自動復旧を行うことができるが、暴走の原因、障害発生箇所の特定はできない。自動復帰はするものの、障害の発生部位を特定できないことから、障害を修復できず、同様な障害が再発する危険を回避することはできない。このため、単に自動復帰するだけでは、同じ原因で頻繁にリセットがかかり、その原因を解明するには多大な工数が必要となる。
特にハードウエアの故障の場合、自然に復旧する可能性はなく、修理されるまで自動復帰、リセットが繰り返されることになる。
集中監視システムにおいて、端末側の通信装置を監視しているセンター装置に異常の発生あるいは故障箇所を通知することができれば、その通信装置の修理を短時間で容易に行うことが可能となる。特に常時サービスの提供を要求されるような通信装置にとっては、停止時間の短縮化が必須であり、遠隔地からの自動障害箇所の通知は重要である。
すなわち、通信装置としては、何の要因によってウォッチドッグタイマが働き、不能状態から復帰したかを調査でき、その結果を保守・サービスを行っているセンター装置に通知できることが望ましい。特許文献1、2では、障害情報を記録できるようになっている。
ところで、マイコンへのリセット信号は1回目の障害発生時以降、2回目のリセット信号が発生する場合、すなわち同一プログラムでマイコンが動作不能となった場合と、リセット信号が発生しない場合、すなわち障害発生がノイズ等の外乱であった場合とに分かれる。特許文献1の方式のように、上記の判別を通常の動作モードで行うことはプログラムが煩雑となり、多くのメモリ領域を使用することとなる。また、ハードウエア的な故障が障害の要因であった場合には、プログラムの動作箇所には限定されずに、再び障害が発生するおそれがある。その結果、障害の原因が不明のままとなり、障害情報が得られない。
特許文献2の方式では、ウォッチドッグタイマが段階的にシステムに介入するので、障害発生前の状態を保持することはできる。しかし、複数のウォッチドッグタイマを用意する必要があり、ハードウエア面での負荷は大きい。また、障害の程度が重い場合には、何回も自動復帰のためのステップを繰り返さなければならないので、復帰するのに時間がかかる。これでは、緊急時に通報しなければならない集中監視システムに適用するには問題がある。
集中監視システムにおいては、まず通信装置のいずれかの部位が故障している場合、自身のどこが故障しているかの判定できる必要があるが、本来その通信装置が正常な際に要求された動作を行うのであれば、再度動作不能状態に陥るだけであり、これを回避する手段を用意する必要がある。
また、故障部位によってはセンター装置に通信できない場合もある。この場合、自身の故障部位、障害発生時刻を後から調査する手段が必要となる。さらに、動作不能状態から復帰したリセット後の故障部位を特定するための動作モードを有するようにしたとき、その際には通信装置は単純な動作しか行わないが、センター装置に通報するための動作モードでは、ほぼ通常のアプリケーションが動作するモードで動作する必要があり、これらを明確に切り分ける手段が必要である。そこで、本発明は、上記の手段を備えた通信装置の提供を目的とする。
本発明は、外部機器との通信を行う通信部と、障害の発生を監視する障害監視部と、障害が発生したときにリセットを行う制御部とを備え、前記制御部は、リセット後に故障部位を判別するための限定動作モードおよびリセット後に通常の動作を行う通常動作モードとを有し、前記制御部は、障害発生後に前記限定動作モードを実行して、故障部位を判別する判別手段と、前記限定動作モードの実行後に、正常部位を使用して前記通常動作モードを実行し、障害情報を外部に通知する通知手段とを備えたものである。
限定動作モードでは、インターラプトを禁止し、通信部による通信が可能か確認する。この動作モードでは、判別手段により、リセット後に通信装置内の各部位をチェックして、故障か正常かを判別する。そして、通信確認手段により、通信を行うために必要な部位が正常であるかチェックして、通信可能か判断する。このように、必要最小限の部位だけを使用して、上記の判別や確認といった単純な動作のみを行うことにより、故障部位を確実に見つけることができる。
通常動作モードでは、正常と判別されたメモリと、使用可能と判別されたインターラプトとを使用して、外部機器との通信を行う。この動作モードは、通常動作を行うものであるが、障害が発生したとき、限定動作モードが実行され、再度リセットされた後に、障害の発生、発生時刻、障害部位といった障害情報を通知する動作だけを行う。例えば、通信を行うには、ほぼ通常のアプリケーションが動作する状態でなければならないが、限定動作モードでは、通信を行うことができない。そのため、限定動作モードを実行した後、再度リセットを行って、通常動作モードを実行可能にする。
通知手段は、通信部による通信が可能と判定された場合、外部機器に障害情報を通報する。外部機器に通報した後、該外部機器からの送信を待つ受信待機状態となる。この間、通常動作モードを実行しても、故障部位が存在しているので、通常の動作は行わない。
また、通知手段は、通信が不可能と判定された場合には、障害情報を使用可能である正常なメモリに記憶する。メモリに記憶しておけば、このメモリから障害情報を読み出すことにより、後ほど外部に通知できることになる。例えば、外部機器に通信できない障害発生時にも、保守要員が現場に行き、故障内容をその場で確認することも可能となる。外部要因で故障が発生した場合に、その要因をその場で取り除くことも可能であり、故障の再発の防止に効果的である。
メモリとしては、制御部内のメモリだけでなく、制御部に接続された外部メモリも備えている。制御部は、各メモリの故障の有無を順に判別して、正常なメモリに障害情報を書き込む。障害情報を記憶させるメモリに順位をつけて決めておくことにより、1番目のメモリが故障していても、次のメモリに記憶させることができる。
そして、故障部位を判別する動作を行うためのプログラムは、不揮発性メモリに記憶される。制御部は、障害が発生したときのリセット後に、この不揮発性メモリに記憶されたプログラムを実行する。すなわち、最も故障しにくいメモリに障害発生時用のプログラムを記憶することにより、制御部の誤動作によってもデータやプログラムの破壊は起こらないので、障害発生時に対応できる。
上記のように、制御部は2回リセットされることになる。障害監視部は、ウォッチドッグタイマとしてのリアルタイムクロックを有し、障害が発生したとき、前記障害監視部は2回リセット信号を出力する。
1回目のリセット信号は、タイムオーバするまでのカウントの設定値を制御部が更新しないことによって発生される。すなわち、障害の発生により、動作不能に陥った制御部は設定値を更新することができないので、ウォッチドッグタイマが自動時に働く。
2回目のリセット信号は、制御部が前記設定値を更新することによって発生される。すなわち、1回目のリセットにより、制御部は、通信装置内のどの部位が故障部位であるかを認識でき、正常部位によって動作できるようになる。ただし、通常の動作を完全に行うことはできない。そこで、制御部は、通常動作モードを実行可能とするために、ウォッチドッグタイマを強制的に働かせるようにする。
また、制御部によって電源のオンオフが制御される部品は、リセット中、電源オン状態に保持される。例えば、通信部は、電源のオンオフが制御される部品である。障害が発生したとき、通信中であれば電源はオン状態であるので、この状態を保持しておくことにより、故障か正常かを判別できる。電源がオフになれば、障害発生時点での状態が不明になるので、判別することができなくなる。
本発明によると、障害が発生したときに故障部位と正常部位とを判別し、正常部位を使用して、障害情報を外部に通知することにより、障害情報に基づいて障害の復旧を短時間に行うことができ、通信装置の保守が容易となる。
特に、集中監視システムのようにセンター装置と通信を行う通信装置では、センター装置に通報でき、すばやい対応が可能となる。これによって、システムが稼動しない状態を極力減らすことができ、信頼性の高いシステムを実現できる。
本実施形態の集中監視システムを図1に示す。本システムは、センター装置1と複数の通信装置2とから構成され、センター装置1と通信装置2とが通信回線を介してデータ通信可能とされる。通信装置2は、端末機器、例えばメータ3が接続される網制御装置(NCU)である。
通信回線は、例えばDoPa網、PHS網、無線LANなどの各種インフラを利用した無線回線とされる。通信装置2は、アンテナ4を備え、無線網基地局5のアンテナ6を通じて無線信号を双方向に伝送する。無線網基地局5は、管理局7を介して専用線8でセンター装置1に接続される。管理局7では、ユーザの認証を行って、センター装置1と通信装置2との通信を確立する。なお、通信回線は、公衆電話回線網等を利用した有線回線としてもよい。
通信装置2は、複数のメータ3と通信を行う。メータ3にも各種あるが、ここでは同じ種類のメータとする。異なったタイプのメータでもよい。例えば、メータ3がガスメータである場合、通信装置2は、月々のガス使用量をセンター装置1に送信したり、ガス漏れなどの警報をセンター装置1に送信する。また、センター装置1からのコマンドを受信して、特定のメータ3にコマンドを送信する。このコマンドによって、メータ3はガスボンベのガス供給を遮断するようにバルブを閉じる。なお、通信装置2に接続される端末機器は、ガスメータに限らず、水道、電気のメータでもよい。さらには、センサやスイッチであってもよい。
通信装置2は、外部機器との通信を行う通信部と、メータ3との間で通信を行うインターフェース部と、装置内部での障害の発生を監視する障害監視部と、障害が発生したときにリセットを行う制御部と、各部に電源を供給する電源部とを備える。ここでの外部機器は、センター装置となる。
通信装置2の具体的な構成を図2に示す。制御部は、CPU(Central Processing Unit)10、マスクROM11、フラッシュROM12、RAM13、シリアルI/F14を有するマイコン15からなる。マイコン15は、この通信装置2の制御を行う頭脳となる部分である。
マイコン15は、ドライバ16を通じて外部コネクタ17に接続したモニタ等の表示装置に画像を表示させる。表示装置は、例えば、生産時および保守時に、本装置の検査用メニュなどを表示したり、内部の状態の表示、検査プログラムの実行の結果を表示する。この場合、本装置の近くにいるサービスマンは、表示装置を操作したり、その表示結果の確認をする。ドライバ16は、外部コネクタ17に接続する機器との信号レベルの変換を行うデバイスである。シリアルI/F14は、通信部である無線通信モジュール18との間でシリアルデータ転送を行う。マイコン15は、水晶発振器X2の発振周波数に基づいて動作する。
マイコン15のバスには、外部メモリとしてのマスクROM20、フラッシュROM21、RAM22が接続されている。外部メモリは、マイコン15の内部メモリであるマスクROM11、フラッシュROM12、RAM13の容量が不足した場合に、外付けのデバイスで不足分を補うためのものである。マイコン15の内部メモリの容量が十分であれば、各外部メモリは省略してもよい。マイコン15内部のマスクROM11の代わりに、再書き込み禁止等の方法などでマイコン15の誤動作の際、書き換えられることがないように注意を払っていれば、フラッシュROM12を用いてもよい。
通信装置2は、インターフェース部として3つのメータI/F23、24、25を備える。メータI/F23、24、25は、マイコン15の汎用入出力ピンに接続される。メータI/F23、24、25から信号の変化を受けると、CPU10にインターラプトが発生するように設定することも可能であるし、単なる入出力ピンでCPU信号レベルをセンスするように設定することも可能である。
各メータI/F23、24、25は、それぞれの電源制御部26によって駆動用の電源が制御される。電源制御部26は、非通信時には電源をメータI/F23、24、25に供給せず、通信時にのみ電源電圧VC3を供給する。電源供給により、マイコン15とメータ3とは、正規な信号レベルでの通信が可能となる。メータ3から信号が発せられ、マイコン15が受信したときには、電源は供給されておらず、正規な信号レベルではないが、信号のレベル変化があることから、CPU10はメータ3からリクエストを受けていることを検知可能となる。
障害監視部は、ウォッチドッグタイマ30とリセットIC31とを備えている。ウォッチドッグタイマ30は、水晶発振器X1のクロックに基づいてカウントを数えることでタイムオーバを検出する。ウォッチドッグタイマ30は、定期的にマイコン15からカウントの設定値が更新される。更新されたときにはタイムオーバしないが、マイコン15からの設定値更新がなされないとタイムオーバして、ウォッチドッグタイマ30はリセットIC31を駆動する。リセットIC31は、ウォッチドッグタイマ30からの信号によってリセット信号をマイコン15に送出する。また、リセットスイッチ32のオンによってもリセット信号を出力する。マイコン15は、リセット信号が入力されることにより初期化動作を行う。
リセットIC31は、電源電圧VC3が投入された際、すなわち最初の電源オン時にその電源電圧VC3のレベルをチェックしており、ある所定の電圧レベルになった時点でリセット信号を送出し、その後所定の期間リセット信号の送出を継続した後、リセット信号を解除する。このリセット信号が解除された後、マイコン15は初期化動作を開始する。
ウォッチドッグタイマ30には、リアルタイムクロック(RTC)が用いられる。RTCは、常時電源の供給を受けて動作している。図3に障害監視部の回路構成を示す。リセットIC31は、コンパレータ33を用いた一般的なものであり、リセットIC31とウォッチドッグタイマ30との間に、抵抗R1、R2、コンデンサC1で構成される1次遅延回路34が設けられる。
マイコン15は、ウォッチドッグタイマ30を制御しており、ウォッチドッグタイマ30のカウントの設定値を更新しないと、ウォッチドッグタイマ30は、設定時刻が過ぎたことを示すアラーム信号を出力する。1次遅延回路34は、ウォッチドッグタイマ30から出力されたアラーム信号を緩やかな波形の信号に変形する。リセットIC31では、コンパレータ33により、入力された変形後の信号の電圧レベルをリセットIC固有の決められた閾値と比較し、リセット信号を生成する。このリセット信号の出力幅は抵抗R3、コンデンサC2によって決められる。
この障害監視部の動作を図4に基づいて説明する。マイコン15が動作不能に陥ると、最初のリセット信号が発生する。リセット信号はLowアクティブであり、リセットでない期間はHighレベル、リセット期間はLowレベルを生成するものとする。
ウォッチドッグタイマ30からのアラーム信号は、一次遅延回路34により図4のAポイントの波形となる。このとき、ポイントAにおいてリセットIC31が電圧レベル検知して、リセット信号をLowに生成する。次にポイントBにおいて、リセットIC31の動作電圧が低下し、動作不能となり、リセット信号を出力できなくなる。このときリセットIC31の出力端についているプルアップ抵抗R3により、リセット信号はHighレベルとなる。このようにして、ウォッチドッグタイマ30のアラーム信号がアクティブ、すなわちLowレベルの信号がパルス信号に変換される。これがリセット信号として、マイコン15に出力される。
そして、ウォッチドッグタイマ30からのアラーム信号の出力を解除するには、マイコン15はカウントの設定値を更新する。この設定値を更新すると、アラーム信号は解除され、電圧レベルはLowレベルからHighレベルに変化しようとする。
ポイントCにおいて、リセットIC31の動作可能電源電圧となり、電圧レベルはリセット信号生成レベルであるから、リセットIC31はリセット信号としてLowレベルを出力する。この後、アラーム信号は、十分電圧レベルが高くなると、リセットIC31の閾値を越え、リセット信号はリセット解除状態のHighレベルを生成することとなる。これでマイコン15に対するリセット信号が生成される。
このようなレベル信号をパルス信号に変換する回路と併用することにより、常時動作しているRTCをウォッチドッグタイマ30として使用可能となる。なお、レベル信号をパルス信号に変換する回路は特に本例のものに限る必要はない。
無線通信モジュール18は、センター装置1と通信するための機能を実現する部位であり、決められた通信方式にしたがって無線通信する。無線通信モジュール18は、電源電圧VC3とは異なる電源電圧VC4が供給されて動作する。
電源電圧VC3は、第1のDC−DCコンバータ40によって外部から供給される入力電源から生成され、電源電圧VC4は、同じく第2のDC−DCコンバータ41によって生成される。第1のDC−DCコンバータ40は、常時電源電圧VC3を生成し、第2のDC−DCコンバータ41は、マイコン15によって制御される。第2のDC−DCコンバータ41は、無線通信モジュール18が動作するとき、マイコン15からの制御信号によって動作し、電源電圧VC4を生成する。無線通信モジュール18が動作するとき以外、すなわち通信するとき以外には、低消費電力化のために電源電圧VC4を生成しない。なお、電源電圧VC3で無線通信モジュール18が動作するようにしてもよい。
そして、マイコン15は、通信装置2内に障害が発生したときリセットを行う。マイコン15は、リセット後に故障部位を判別する判別機能と、故障部位の判別結果に基づいて無線通信モジュール18による通信が可能か確認する通信確認機能と、故障部位の判別後に正常部位を使用して障害情報を外部に通知する通知機能とを備える。
これらの機能を実現するために、マイコン15は、故障部位を判別するための限定動作モードと通常の通信装置が要求される用途に供する通常動作モードとの2つの動作モードを有する。
限定動作モードは、必要最小限のリソースで動作するものであって、故障したメモリが正常となるまではそのメモリも使用せず、インターラプトも行わない動作モードである。通常動作モードは、通常のアプリケーションが動作する動作モードであるが、障害が発生したときには、通常動作モードは、正常と判定されたメモリと、使用可能と判定されたインターラプトとを使用して、センター装置1との通信を行う。すなわち、限定動作モードにより検査した結果、正常と判定された正常部位だけでセンター装置1に通報可能なリソースを確保できることを確認できた段階において、センター装置1に通報する。また、センター装置1に通報するのとは独立して、故障部位と障害発生時の動作状態、障害から復帰した時刻といった障害情報を正常と判定した内部メモリあるいは外部メモリに記憶する。
以上のように、障害が発生したとき、動作不能状態から復帰するリセット後は限定動作モードで動作し、再度のリセット後は、1回目のリセット後に正常と判定された正常部位のみを使用して、通常のアプリケーションが動作する通常動作モードで動作するように、マイコン15にはプログラムが組み込まれている。リセットは2回実行するようにあらかじめ決められている。このプログラムは、マスクROM、フラッシュROM等の不揮発性メモリに記憶され、マイコン15は、障害が発生したときのリセット後に前記プログラムを実行する。
次に、本通信装置2に障害が発生したときの動作を図5、6、7に基づいて説明する。図8に示すように、メータI/F24、マイコン15内部のRAM13、マイコン15外部のフラッシュROM21が故障したと想定する。図5では、左側が時間の始まりで、右側に移行するほど時間が経過している。
最初、マイコン15は、時間周期T0ごとにウォッチドッグタイマ30の設定値を更新している。設定値が更新されている期間では、ウォッチドッグタイマ30はタイムオーバとならず、通信装置2は正常に動作している。何らかの障害、あるいはどこかの部位の故障により、マイコン15が動作不能に陥る(S000)と、ウォッチドッグタイマ30の設定値は更新されない。期間T1経過後にウォッチドッグタイマ30はタイムオーバとなり、マイコン15に対しリセットIC31は、リセット信号幅TR1のリセット信号を発する(S101)。このTR1の期間、マイコン15は初期化される。更に、マイコン15がリセット信号を受けて初期状態にあるときには、マイコン15が制御可能な電源電圧VC4は、供給状態である。マイコン15が動作不能となった際、無線通信モジュール18がセンター装置1と通信状態であれば、電源電圧VC4は供給状態であるので、無線通信モジュール18は、マイコン15が動作不能となった時の状態を保持する。
TR1の期間が経過すると、マイコン15内部のハードウエアの初期化が完了、すなわちリセット期間が終了する(S102)。その後、T2の期間、マイコン15の復帰が行われる。この間、マイコン15は限定動作モードで動作する。
この限定動作モードは、まずインターラプトを受け付けない設定として動作する。また、マスク不能割り込みは使用しないハード構成とする。
復帰したマイコン15は、マスクROM11に記憶されたプログラムにしたがって動作する。まずウォッチドッグタイマ30の状態を検出し(S201)、障害復帰した状態であることを認識する(S202)。ウォッチドッグタイマ30の動作状態を調べることによって、容易に判別可能である。マスクROM11は最も故障しにくい部品として一般的に認知されており、書き換え不能であるため、マイコン15の誤動作によってもデータ破壊は起こらない。
次に、障害発生の原因調査を開始する。ROM、RAM等のメモリ関係の部品の調査を行う。ROMに対しては、ブロック単位毎のチェックサムの一致確認で行い、RAMに対しては、データを書き込み、その書き込んだデータが読み出せるかで判定する。
まず、内部メモリの検査を行う。マイコン15内部のフラッシュROM12を検査する(S203)。図9に示すように、ROMは、ブロック単位でそのチェックサムを所定の記憶番地に記憶している。そのブロックのデータをすべて加算した値と、所定の記憶番地に記憶された該当ブロックのチェックサムの値とを比較し、一致していれば、そのブロックは正常と判定する。異なっていれば、故障と判定する。ROM全体が故障しておらず、部分的に故障している場合、その故障部位だけを使用しないで、正常な部位を使用することは可能であるが、ここでは部品単位で故障しているものとする。
最初のフラッシュROM12内のブロックをすべて検査する。ブロック1の低位のアドレスから順に、上位のアドレスに記憶されているデータを加算し、ブロック1のすべてのデータの加算が終了すると、その加算データと所定の番地に記憶したブロック1のチェックサムの値とを比較し、そのブロックが正常か否かを判別する。一致していれば、正常と判定し、異なっていれば、故障していると判定する。一つのブロックでも異常あるいは故障と判定されれば、これ以降の検査は省略してもよく、故障の発見の有無にかかわらずすべてのブロックを検査してもよい。順々にすべてのブロックを検査する。マイコン15内のフラッシュROM12は正常であると判定される。
正常と判定されたマイコン15内のフラッシュROM12の予め決められ領域に、図10に示すような故障部位リストが設けられており、ここに判定結果として使用可能あるいは故障と書き込まれる。
次に、RAM13を検査する(S204)。RAM13の検査では、該当するアドレスに決められたデータを書き込み、その後同じアドレスを読み出し、先ほど書き込んだデータと同じデータが読み出せるかどうかにより正常か異常かを判別する。これを該当するRAM13のアドレスすべてに対し行い、そのRAM13が正常かどうかを判定する。マイコン15内のRAM13は故障と判定される。この判定結果は、フラッシュROM12の故障部位リストに書き込まれる。なお、RAM13の検査方法は、上記の方法に限る必要性はない。
次に、外部メモリの検査を行う。まずマスクROM20に対して、上記のフラッシュROM12に対する検査と同様の検査を行う(S205)。このマスクROM20は正常であると判定され、その結果をフラッシュROM12の故障部位リストに書き込む。フラッシュROM21に対しても同様の検査を行う(S206)。このフラッシュROM21は故障であると判定され、その結果をマイコン15内のフラッシュROM12の故障部位リストに書き込む。RAM22に対して、上記の内部RAM13に対する検査と同様の検査を行う(S207)。このRAM22は正常と判定され、その結果をフラッシュROM12の故障部位リストに書き込む。
以上で、ROM、RAMのメモリ関係の検査は終了する。この検査は、マイコン15内部のマスクROM11に記憶されたプログラムとマイコン15のレジスタを用いて行うことが可能であり、マイコン15内外のRAM13、22は使用しない。この検査のためにマスクROM11に記憶されているプログラムは、指定したアドレスのデータをレジスタに読み出し、次に指定したアドレスのデータをそのレジスタに加算するといったROM検査用のプログラムと、あらかじめ取り決めたデータをレジスタAに保持し、決めたアドレスに書き込み、そのアドレスからデータを別のレジスタBに読み込み、レジスタA内のデータとレジスタB内のデータを比較するといったRAM検査用のプログラムのように単純な繰り返しのプログラムである。そのため、RAMを使用する必要はない。
ここまでの検査によって、内部メモリであるフラッシュROM12、外部メモリであるマスクROM20およびRAM22は正常と判定された。マイコン15内部のマスクROM11は正常であると想定している。
次に、無線通信モジュール18の検査を行う(S208)。この検査には、インターラプトは使用しないが、正常と判定されたマイコン15外部のRAM22は使用可能である。
マイコン15と無線通信モジュール18との間のコマンドおよびレスポンスの送受信は、シリアルI/F14を通じて実現される。コマンドはATコマンドである。最初のマイコン15と無線通信モジュール18間の信号授受が可能かを確認するために、マイコン15から無線通信モジュール18に、「AT cr」とコマンドを送る。ここで“AT”はコマンドの一種、“cr”はキャリッジリターンである。正常であれば、無線通信モジュール18は「OK cr」のレスポンスをマイコン15に返答する。
マイコン15は、コマンド送出後所定時間待つ。正規のレスポンスが応答されれば、マイコン15と無線通信モジュール18間のシリアルI/F14、無線通信モジュール18内の制御部は正常と考えられ、マイコン15と無線通信モジュール18間のコマンドおよびレスポンスのやり取りには支障がないと判定できる。無線通信モジュール18から応答がなければ、シリアルI/F14か無線通信モジュール18かのいずれか、または両方が故障していると判定する。ここでは、シリアルI/F14は正常である。
動作不能状態に陥った際、無線通信モジュール18が使用中であったかどうかを判定する。この判定方法は、無線通信モジュール18が初期化完了しているかどうかで判定する。具体的には、設定すべき動作を決める内部レジスタとしてSレジスタが通常の通信モジュール18にあるが、そのうちの一つを初期化時に所定の値とするように決めておく。マイコン15は、無線通信モジュール18内のSレジスタを読み込む。Sレジスタが変更されていれば、前の動作不能状態の際に使用中であったと判定される。なお、マイコン15が無線通信モジュール18内のSレジスタを読み込むコマンドとしては、「ATSn?」のコマンドを使用する。nはSレジスタの番号を示す正の整数である。
通常動作時には、上述したATコマンドのコマンドおよびレスポンスのやり取りには、マイコン15のインターラプトを使用して行うが、故障箇所の判別を行う限定動作モード時には、インターラプトを使用しない。インターラプトを使用しない場合のマイコン15と無線通信モジュール18間の通信の方式について、以下に説明する。
まず、コマンドの送信の場合、マイコン15のCPU10は、シリアルI/F14に対し、ステータスをチェックし、データの設定可能かを確認する。シリアルI/F14がデータ設定可能であれば、CPU10は、シリアルI/F14に対し、「AT cr」のコマンドを設定するために、個々の1バイトごとのデータを設定する必要がある。
まずデータとして“A”を書き込む。この後、CPU10は、再度シリアルI/F14のステータスをチェックする。シリアルI/F14がデータ“A”を無線通信モジュール18内のシリアルI/F14に送信するまで、そのステータスは次のデータ設定不可である。データ“A”送信後には、ステータスはデータ設定可能となる。
CPU10は、シリアルI/F14のステータスがデータ設定可能となるまで、ステータスのチェックを繰り返す。データ設定可能となった後、次の1バイトのデータ“T”をシリアルI/F14に設定し、再度そのステータスをチェックし、データ設定可能となるまで待つ。同様に、1バイトのデータ“c”、最後に1バイトのデータ“r”を設定する。これによって、コマンド「AT cr」は設定完了する。
以上が、インターラプトを使用しないでコマンドの送信を行う方法である。インターラプトを使用する場合には、CPU10がシリアルI/F14にデータ設定した後、CPU10は、インターラプト待ちの待機状態となるか、または他の制御プログラムを実行していてもよい。シリアルI/F14がデータを無線通信モジュール18に送信し、次のデータ設定が可能となれば、シリアルI/F14はインターラプトをCPU10に発し、CPU10はそのインターラプトにより次のデータ設定が可能であることを認識でき、シリアルI/F14のステータスを逐次、繰り返しチェックする必要がない。これが、インターラプトを使用する場合と使用しない場合との相違である。
次に、CPU10は、シリアルI/F14が無線通信モジュール18からのデータを受信することを待つ。具体的な方法は以下の通りである。
CPU10は、上記のコマンド設定後、シリアルI/F14のステータスをチェックし、受信データの有無を確認する。シリアルI/F14のステータスが受信データ有りになるまでの所定時間の間、これを繰り返し行う。シリアルI/F14のステータスが受信データ有りに変化した後、シリアルI/F14の受信データバッファからデータを1バイト読み込む。正常であれば、“O”が1バイト目のデータとして読み込まれる。1バイト読み込んだ後、再度ステータスのチェックを行い、次のデータの受信を待つ。これを4回行い、“OKcr”の4バイトのデータを読み込む。4バイト分読み込みが完了した時点でデータの受信は終了する。
以上が、インターラプトを使用しないで無線通信モジュール18からデータの受信を行う方法である。インターラプトを使用する場合との相違は、データ送信の場合と同様に、データ受信の有無のステータスチェックを逐次、繰り返し行うかどうかである。
マイコン15と無線通信モジュール18間のシリアル通信が可能と判断された後、センター装置1との通信が可能かを判定する。まず、無線通信モジュール18内の必要な初期化を行う。上記したように、障害の発生がセンター装置1との通信中であれば、無線通信モジュール18は既に初期化された状態であるが、実際にはどのような状態であるか不明なため、再度初期化を行う。この初期化は、自局、すなわち本通信装置2の固有の電話番号を無線通信モジュール18に設定することである。通信装置2の電話番号を090555777とし、センター装置1の電話番号を090123456とする。
自己の電話番号の設定後、マイコン15から無線通信モジュール18に対し、上記と同じ方法でATコマンド「ATD090123456」を設定する。
無線通信モジュール18が無線網基地局5に電話番号を無線で送信し、まず無線通信モジュール18と無線網基地局5との間での通信を確立する。この基地局5と無線網での通信が確立すると、無線通信モジュール18は基地局5との間の通信のボーレートをマイコン15に通知する。マイコン15は限定動作モードで動作しているので、常時データ受信待ちの状態にある。無線通信モジュール18からレスポンスとして、「CONNECT 9600」を受信すれば、本通信装置2と無線網基地局5との間の通信は確立する。したがって、無線網基地局5とセンター装置1との間は、正常と想定して問題ない。これにより、本通信装置2とセンター装置1との間の通信経路に故障はないと判定できる。
これ以降の無線網基地局5およびセンター装置1との実際の通信は、アプリケーションの領域であるので、並行にいくつかのプログラムが動作しないと困難である。そのためには、マイコン15と無線通信モジュール18の間の通信にインターラプトを使用しなければならず、限定動作モードでは通信できない。そこで、本通信装置2と無線網基地局5との間の通信が可能と判定した時点で、無線通信モジュール18と無線網基地局5との間の通信を中止する。
マイコン15から無線通信モジュール18を経由してセンター装置1までの通信経路に故障がないことが、マイコン15内のフラッシュROM12の故障部位リストに書き込まれる。
次に、メータI/F23、24、25の故障の有無を判定する。各メータI/F23、24、25は、電源制御部26によって電源電圧VC3を供給される。マイコン15は、各メータI/F23、24、25から信号を受けているかどうかを判定する。信号を受けていれば、所定の時間待って、その信号を接続されたメータ3が解除するかを確認する。所定の時間待っても信号が解除されない場合は、接続されたメータ3またはメータI/F23、24、25の故障と判定し、この結果をフラッシュROM12に書き込む。故障しているメータI/F23、24、25をこれ以降使用しないこととする。
メータI/F23、24、25から信号を受けていない場合、図11〜13に示すような予めメータ3と本通信装置2との間で取り決められたテストコマンドと応答メッセージを送受信して、正常かどうかを判定する。接続されたメータ3へのコマンドに対して応答が返ってこなければ、メータ3またはメータI/F23、24、25が故障であると判定し、フラッシュROM12に書き込み、これ以降メータI/F23、24、25を使用しない。この確認をメータI/F23(S209)、メータI/F24(S210)、メータI/F25(S211)に対し順次実施する。ここでは、メータI/F24が故障している。以上で、通信装置2の故障箇所の判別を終了する。
次に、故障部位リストの内容とセンター装置1との通信に必要なリソースのリストとを比較する(S212)。予めマスクROM11内に記憶されているセンター装置1との通信のために必要なリソースが正常か故障かを故障部位リストの内容から判断し、これらのリソースが正常と判定されれば、センター装置1との通信が可能と容易に判断できる(S213)。センター装置との通信が可能と判定できると、マイコン15は、障害が発生したことおよび復帰した時刻といった障害情報をウォッチドッグタイマ30から取得する。
ところで、マイコン15内のフラッシュROM12が故障する場合も想定できるが、故障部位リストを記憶するメモリの順序を決めておく。マイコン15内のフラッシュROM12が故障の場合は、外部のフラッシュROM21に記憶すると決めておけば、マイコン15内のフラッシュROM12に故障部位リストがない場合には、外部のフラッシュROM21の所定の場所を確認する。これによって、故障部位リストを必ず正常なメモリに記憶しておくことができる。
この時点で、図5に示すT2の期間のS200は終了する。ここで、ウォッチドッグタイマ30であるRTCのタイムオーバによって出力されたアラーム信号により、リセットIC31はリセット信号を生成する。マイコン15へのリセット信号は、必要な時間幅をもったパルス波形の信号であるが、RTCのアラーム信号はレベル信号である。そのため、RTCへの設定値変更がなければ、RTCはタイムオーバしたステータスのままであり、リセット信号がでたままの状態で解除されない。これでは、RTCをウォッチドッグタイマ30として使用することはできない。
そこで、RTCからのレベル信号をパルス信号に変換する。マイコン15は、次にタイムオーバする時刻として、RTCから取得した現在の時刻から十分な時間区間を加算した時刻を設定する(S214)。これにより、RTCの設定値が更新され、RTCはリセットIC31に対して出力しているアラーム信号を解除する(S215)。すると、リセットIC31は再度マイコン15に対し、TR1の期間リセット信号を出力し(S301)、マイコン15は再起動される。
このリセット信号が解除されると(S302)、CPU10は再度動作を開始し、図5に示すS400の動作を行う。この動作は、通常動作モードによって実行される。プログラムのブートプログラムが記憶されたマスクROM11の初期番地に制御が移ると、マイコン15は、障害発生によるリセットか、正常動作でのリセットかを判別するため、ウォッチドッグタイマ30に対するオーバタイムフラグをチェックする(S401)。フラグがセットされていなければ、正常なリセットによる再起動であると判定する(S402)。
この正常なリセットには、真に電源投入によるリセット、リセットスイッチ32の操作によるリセットも場合としては想定できる。これらの判別は、ウォッチドッグタイマ30が動作しているか否かをチェックする(S403)とともに、故障部位リストを確認する(S404)。ウォッチドッグタイマ30が動作していなければ、電源投入でのリセットであると判断し(S500)、故障部位リストに記憶されていなければ、リセットスイッチ32の操作によるリセットであると判断する(S550)。正常なリセットであれば、通常動作モードで通常動作を行う(S501)。ウォッチドッグタイマ30が動作していて、故障部位リストに記憶されている場合、動作不能からの自動復帰後の2回目のリセットであると判断する(S405)。
更に、故障部位リストからセンター装置1との通信可否判定データを読み出し、センター装置1との通信が可能であると判定されているかを確認する(S406)。通信が不可能であれば、マイコン15は動作を停止する(S450)。
次に、故障部位を確認する。ここでは、マイコン15内部のRAM13、マイコン15外部のフラッシュROM21、メータI/F24が故障であることが分かる。これらの故障部位が通信に必要なリソースであるか確認する(S407)。マイコン15内部のRAM13は、センター装置1との通信に使用されるRAMである場合がある。マイコン15内のマスクROM11に記憶されている通信を制御するプログラムは、センター装置1との通信のためのワーク領域として、上記のRAM13の一部のアドレスを使用している。
しかし、このRAM13が故障しているので、使用するアドレスを外部のRAM22の領域に移動させることが必要となる。これを行うために、マスクROM11内のプログラムの通信に必要なワーク領域を指定する方法として、ベースアドレスにマイコン15内のレジスタを用い、そのベースアドレスが、実際のワーク領域のアドレスを格納している場所を示すポインタとして機能する方式を採る。
具体的には、マスクROM11内に2種類のアドレス領域を設け、それぞれにマイコン15内のRAM13を使用する場合と外部のRAM22を使用する場合に対応して、センター装置1に通信するために必要なRAMのメモリアドレス割り当てを設定し記憶しておく。
マスクROM11内に記憶されているプログラムは、マイコン15内のレジスタA0をポインタのベースアドレスとする。CPU10は、故障部位リストにマイコン15内のRAM13が故障と登録され、外部のRAM22が正常と判定されているとき、このレジスタA0に、マスクROM11に記憶された外部RAM使用のメモリアドレス割り当ての先頭アドレスを書き込む。
これにより、マスクROM11内のプログラムでは、レジスタA0に書かれたアドレスを元にして使用するRAMのアドレスを取り込み、そのRAMを使用することが可能となる(S408)。
インターラプト、サブルーチンで使用するRAM領域に関しても同様に、マスクROM11に、スタックポインタに書きこむRAMのアドレス領域を2種類用意しておく。これによって、マイコン15内のRAM13を使用する場合と外部のRAM22を使用する場合とで動作を切り替えることが容易となる。
仮にセンター装置1との通信において、フラッシュROMをデータのワーク領域として使用する必要がある場合でも、RAMの場合と同様にマスクROM11に2種類のフラッシュROMのメモリアドレス割り当てを設定することにより対応は可能である。
このように、本通信装置2では、センター装置1に通信するアプリケーションプログラムの動作に必要なメモリの割り当てが可能となり、インターラプト、サブルーチンも使用可能な通常動作モードでの動作となる(S409)。
ただし、動作の目的は、異常の発生、発生時刻、故障部位等の障害情報のセンター装置1への通報であり、メータ3からの検針などは行わない。動作モードとしては通常であるが、動作範囲は限定され、異常の通報だけとなる。
マイコン15は、無線通信モジュール18を介してセンター装置1への通報を行う。無線網基地局5に“ATD090123456”でダイアルし(S410)、無線網基地局5と通信を確立し(S411)、無線網基地局5との認証を行い(S412)、センター装置1との初期メッセージの交換の後、図14、15に示すようなメッセージの形で異常発生、動作不能からの復帰時刻、故障部位の通報を行う(S413)。図16に示すようなセンター装置1からの受信確認メッセージを受け取る(S414)。その後、故障している部位を持つ通信装置2としては、定期的な検針業務のような通常のアプリケーションの実行は行わずに、センター装置1から何らかのメッセージが来ないか受信を待つ受信待機状態に入る(S415)。
センター装置1への通報後に、マイコン15では、同じフラッシュROM12の別の領域に障害履歴を記憶する領域を予め用意しておき、記憶された故障部位リストをこの領域にコピーし、コピー元の故障部位リストは消去する。これによって、過去の障害情報をいつでも参照することができる。また、無線通信モジュール18に異常があった場合、センター装置1に通報はできない。しかし、障害情報はフラッシュROM12あるいは他のメモリに記憶されているので、メモリから読み出して出力することができる。したがって、保守要員は、障害情報を確認することが可能である。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。集中監視システムが、センター装置と通信を行う無線親機と、これと無線通信を行う無線子機とから構成されているとき、無線子機が本発明の通信装置となり、無線親機が外部機器となる。
1 センター装置
2 通信装置
3 メータ
10 CPU
11、20 マスクROM
12、21 フラッシュROM
13、22 RAM
14 シリアルI/F
15 マイコン
18 無線通信モジュール
23〜25 メータI/F
30 ウォッチドッグタイマ
31 リセットIC
2 通信装置
3 メータ
10 CPU
11、20 マスクROM
12、21 フラッシュROM
13、22 RAM
14 シリアルI/F
15 マイコン
18 無線通信モジュール
23〜25 メータI/F
30 ウォッチドッグタイマ
31 リセットIC
Claims (11)
- 外部機器との通信を行う通信部と、障害の発生を監視する障害監視部と、障害が発生したときにリセットを行う制御部とを備え、前記制御部は、リセット後に故障部位を判別するための限定動作モードおよびリセット後に通常の動作を行う通常動作モードとを有し、前記制御部は、障害発生後に前記限定動作モードを実行して、故障部位を判別する判別手段と、前記限定動作モードの実行後に、正常部位を使用して前記通常動作モードを実行し、障害情報を外部に通知する通知手段とを備えたことを特徴とする通信装置。
- 限定動作モードでは、インターラプトを禁止し、通信部による通信が可能か確認することを特徴とする請求項1記載の通信装置。
- 通常動作モードでは、正常と判別されたメモリと、使用可能と判別されたインターラプトとを使用して、外部機器との通信を行うことを特徴とする請求項2記載の通信装置。
- 外部機器との通信を行う通信部と、障害の発生を監視する障害監視部と、障害が発生したときにリセットを行う制御部とを備え、前記制御部は、リセット後に故障部位を判別する判別手段と、故障部位の判別結果に基づいて前記通信部による通信が可能か確認する通信確認手段と、故障部位の判別後に正常部位を使用して障害情報を外部に通知する通知手段とを備えたことを特徴とする通信装置。
- 制御部は、故障部位の判別後に再度リセットを行ってから障害情報を通知することを特徴とする請求項4記載の通信装置。
- 障害監視部は、リアルタイムクロックを有し、障害が発生したとき、前記障害監視部は2回リセット信号を出力し、1回目のリセット信号は、タイムオーバするまでのカウントの設定値を制御部が更新しないことによって発生され、2回目のリセット信号は、制御部が前記設定値を更新することによって発生されることを特徴とする請求項1または5記載の通信装置。
- 通知手段は、通信部による通信が可能な場合、外部機器に障害情報を通報し、通信が不可能な場合、障害情報をメモリに記憶することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の通信装置。
- 制御部は、外部機器に通報した後、該外部機器からの送信を待つ受信待機状態となることを特徴とする請求項7記載の通信装置。
- 制御部内の内部メモリと前記制御部に接続された外部メモリとを備え、制御部は、各メモリの故障の有無を順に判別して、正常なメモリに障害情報を書き込むことを特徴とする請求項7または8記載の通信装置。
- 制御部によって電源のオンオフが制御される部品は、リセット中、電源オン状態に保持されることを特徴とする請求項7、8または9記載の通信装置。
- 故障部位を判別する動作を行うためのプログラムは、不揮発性メモリに記憶され、制御部は、障害が発生したときのリセット後に前記プログラムを実行することを特徴とする請求項10記載の通信装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003383899A JP2005151032A (ja) | 2003-11-13 | 2003-11-13 | 通信装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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Country | Link |
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JP (1) | JP2005151032A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009047363A (ja) * | 2007-08-21 | 2009-03-05 | Panasonic Corp | ガス遮断装置 |
US7797586B2 (en) | 2005-11-18 | 2010-09-14 | Kyocera Mita Corp. | Image forming apparatus with memory properly error-checked |
JP2016001414A (ja) * | 2014-06-12 | 2016-01-07 | 株式会社日立産機システム | 監視通報装置、及びそれに用いる再起動制御方法 |
JP2018088564A (ja) * | 2016-11-28 | 2018-06-07 | 株式会社明電舎 | 端末装置 |
-
2003
- 2003-11-13 JP JP2003383899A patent/JP2005151032A/ja active Pending
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