JP2009003613A - バス障害検出方法及びバスシステム - Google Patents

Abstract

【課題】バス障害検出方法及びバスシステムに関し、バス信号の誤り検出のみでなく、故障被疑箇所を容易に行うことができるようにする。
【解決手段】バスマスタの機能部１０がバス４０にアクセスしたときに、該アクセスに係るアドレスのバススレーブの機能部２０，３０が自身のデータバッファをイネーブル化するバスバッファ制御信号を、信号線２４，３４を介してバス調停部５０に取り込み、バスバッファ制御信号を出力したバススレーブの機能部２０，３０と、バス４０に送出されたアドレス信号により特定される機能部２０又は３０とが一致するか否かをバス調停部５０で判定し、不一致のバススレーブの機能部を故障箇所として特定する。バス調停部５０は、故障として特定した機能部に対して、その動作を停止させ、又は切り離す処理を行い、正常動作を継続させる。更にバスの信号レベルをプルアップ又はプルダウンして故障箇所を特定する手段を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、バス障害検出方法及びバスシステムに関し、特に、バスを介して機能部間で信号送受を行う装置構成において、バス信号にエラーが発生した場合に故障箇所を特定することが可能なバス障害検出方法及びバスシステムに関する。

複数の機能を有する装置は、機能単位に回路を構成した複数の機能部又は機能単位に回路を分けた複数のカード等の構成要素を相互に接続して構成され、該機能部又はカード間を、複数の信号線の集まりであるバスで接続する構成が一般に用いられる。バスはデータバス、アドレスバス及びアクセス制御用の信号線から成り、制御対象の機能部又はカードに対してデータの書き込み又は読み出しを行う場合に、アドレスバスに送出するアドレス信号で機能部又はカードを区別し、アクセス制御用の信号線の制御信号により、書き込み又は読み出しを制御してデータの入出力を行う。

アドレス信号及びデータ信号のバス信号は、複数の信号線（１信号線で１ビットを表現し、例．アドレス信号：通常約３０ビット、データ信号：通常３２又は６４ビット）でアドレス情報及びデータ情報を送受する。バス信号に１ビットの誤りが発生しても、データの書き込み又は読み出しが正常に行われず、正常な動作が保障されなくなる。

バス信号に誤りが発生する状況としては、或る１つの機能部又はカード（以下、単に機能部と称する）に対してアクセスを行ったときに、他の機能部がアドレス情報を誤認識し、複数の機能部が応答信号を送出することによってバス上で複数の信号が衝突してしまう場合や、バスに繋がる機能部のバスバッファ回路の故障により、バス信号線がハイレベル又はローレベルに固定したままとなってしまうことなどによって、アドレス情報を正常に送ることができない、又はアドレス情報が正常に認識されない場合や、複数の機能部が実装されるバックボード等における断線などのバス信号線の配線異常や、一時的な外部ノイズの印加による障害等がある。

このようなバス信号の誤り発生に対処するために、通常、バスで送受される信号にパリティビットを付与して誤り検出を行うことが一般的に行われている。パリティビット付与による誤り検出は、バス信号の電圧のローレベルを“０”、ハイレベルを“１”とした２値のうち、送信側でバス信号中の“１”の数が奇数又は偶数となるようにパリティビットを付与し、バス上でビット反転（“０”→“１”又は“１”→“０”）の誤りが発生すると、“１”の数が変化するので、受信側で該“１”の数を確認することにより、信号の誤りを検出することが可能となる。

本発明に関連する先行技術文献として、下記の特許文献１には、複数のデータ転送装置が共通のバスに接続され、そのうち送信権調停部によって許可された１台のデータ転送装置だけが送信を行うときバスに発生した障害を受信側と送信側のどの装置かを特定するようにしたバス障害検出装置について記載されている。同文献に記載のバス障害検出装置は、受信誤り検出部から受信誤り検出信号が供給されているときは、送信権調停部からの送信許可信号に基づいて受信障害を起こしているデータ転送装置を特定し、受信誤り検出部から受信誤り検出信号が供給されていないときは、送信許可信号に基づいて送信障害を起こしているデータ転送装置を特定するものである。
特開平９−４４３７８号公報

従来のバス障害の検出手段であるパリティチェックは、バスアクセス時にパリティエラーを検出することにより、バス障害が発生したことは認識されるが、障害発生箇所を特定することはできず、特にバス障害発生の原因がバスバッファ回路の故障によるものである場合、爾後、同様のアクセスによりパリティエラーが繰り返し発生し、正常な装置運用ができなくなる。

また、パリティエラー検出によりアクセスの異常が検出された際、被疑箇所を特定する場合、異常となるアクセス動作を実行させながら、被疑機能部の切り分けを行う必要があり、多数の機能部を搭載した大規模装置においては、被疑箇所特定のための障害切り分け作業から故障部位の交換作業までに多くの時間と労力を要していた。その間、装置の運用は停止し、装置がインフラストラクチャ設備に係る装置等である場合には、日常の生活や業務活動に必須のサービス等が中断することとなる。

本発明は、バス信号の誤り検出のみでなく、故障被疑箇所を容易に行うことができるようにし、それによって故障箇所の切り分け作業時間の短縮化、平易化を図ることを目的とする。更に、故障被疑箇所の特定の後、運用中の装置の稼動停止といったサービス中断を伴う運用停止時間を可能な限り短縮することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のバス障害検出方法は、バスマスタの機能部がバスにアクセスしたときに、該アクセスに係るアドレスのバススレーブの機能部が自身のデータバッファをイネーブル化するバスバッファ制御信号を、バス以外の信号線を介してバス調停部に取り込み監視するバスバッファ制御信号監視ステップと、前記バスバッファ制御信号を出力したバススレーブの機能部と、バスに送出されたアドレス信号により特定される機能部とが一致するか否かを判定し、一致しない場合に、前記バススレーブの機能部を故障箇所として特定する故障箇所特定ステップと、を含むことを特徴とする。

また、前記バス調停部は、前記バスに送出された信号のパリティエラーを検出したときに、前記故障箇所特定ステップの処理を実施することを特徴とする。また、バスマスタの機能部からのバスアクセスがないときに、前記バス調停部から、プルアップ／プルダウン回路を介して、バスの各信号レベルをプルアップ又はプルダウンする指示信号を送出するステップと、前記指示信号によりプルアップ又はプルダウンされたバスのアドレスで指定される機能部から出力される前記バスバッファ制御信号を、前記バス調停部に取り込み、該バスバッファ制御信号を出力した機能部と、該プルアップ又はプルダウンしたバスのアドレスに該当する機能部とが一致するか否かを判定するステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明のバスシステムは、バスマスタの機能部がバスにアクセスしたときに、該アクセスに係るアドレスのバススレーブの機能部が自身のデータバッファをイネーブル化するバスバッファ制御信号を、バス以外の信号線を介して前記バス調停部に取り込み監視するバスバッファ制御信号監視手段と、前記バスバッファ制御信号を出力したバススレーブの機能部と、バスに送出されたアドレス信号により特定される機能部とが一致するか否かを判定し、一致しない場合に、前記バススレーブの機能部を故障箇所として特定する故障箇所特定手段と、を備えたことを特徴とする。

また、前記バス調停部は、故障箇所として特定した機能部に対して、該機能部を疑似故障化するアラーム化信号を、バス以外の信号線により送出する手段を備え、前記各機能部は、前記アラーム化信号を受信したとき、バスにアクセスする動作を停止する手段を備えたことを特徴とする。

また、前記バス調停部は、故障箇所として特定した機能部に対して、バスと接続されているバスバッファをバスから切り離す切断指示信号を、バス以外の信号線により送出する手段を備え、前記各機能部は、前記切断指示信号を受信したとき、バスと接続されているバスバッファをバスから切り離すバススイッチを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、バス調停部において、データバッファのゲート開け閉めを制御するバッファ制御信号（イネーブル信号）をモニタすることにより、パリティエラー等で検出されるバス障害の被疑箇所を容易に特定することが可能となる。また、バス障害の被疑箇所を特定することで、装置調査時の切り分け検証時間を短縮することができ、事前に交換部位を準備すること等が可能となり、メンテナンスの迅速化を図ることができる。

また、インフラストラクチャ設備等の運用停止期間の長期化が許されない装置の場合に、被疑箇所を特定してバスからの切り離す処理を行うことで、運用停止期間の短縮或いは無停止での運用を図ることができ、安定した運用動作が可能となり、予備装置の削減、調査工数の削減によるコスト削減を図ることができる。

図１は本発明によるバス障害の故障箇所特定を行うバスシステムの構成例を示す。同図において、機能部（＃１）１０、機能部（＃２）２０、・・・機能部（＃ｎ）３０は、装置を構成する複数の各機能単位の構成要素で、バス４０を介して接続され、それぞれ、バスマスタ又はバススレーブとなり、他の機能部とデータの送受を行う。

各機能部（＃１）１０，（＃２）２０，（＃ｎ）３０は、バス４０からアドレス信号を受信して格納するアドレスバッファ１１，２１，３１と、バス４０からデータ信号を取り込むデータバッファ１２，２２，３２と、アドレス信号を解読し、該アドレス信号が自己宛のアドレスであるときに、自身のデータバッファ１２をイネーブル化してデータバッファ１２のゲートを開くバッファ制御信号（イネーブル信号ｅｎ）を出力するアドレスデコーダ１３，２３，３３を備える。

また、各機能部（＃１）１０，（＃２）２０，（＃ｎ）３０に対して、バス使用の競合を調停し、バス使用権を与えるバス調停部５０が備えられる。バス調停部５０にはバス４０が接続され、バス調停部５０はバス４０に送出される信号を取り込む。

本発明によるバス障害の故障箇所特定を行うバスシステムでは、上記の構成に加えて、各機能部１０（＃１，＃２，・・・＃ｎ）で出力される各バッファ制御信号（イネーブル信号ｅｎ）を信号線１４，２４，３４によりバス調停部５０に取り込む構成としている。以下に、故障箇所特定の動作例について説明する。

今、機能部（＃１）１０から機能部（＃ｎ）３０へのアクセスが有ったとすると、機能部（＃２）２０及び機能部（＃ｎ）３０は、機能部（＃１）１０からバス４０に出力されたアドレス信号を元にバッファ制御信号を生成する。機能部（＃ｎ）３０はアドレス信号が自己宛のものと認識し、バッファ制御信号により、自身のデータバッファ３２をイネーブル化して該データバッファ３２のゲートを開け、データバス２にデータ信号を出力する。

ここで、機能部（＃２）２０は、機能部（＃ｎ）３０宛のアドレス信号を自己宛のアドレス信号と誤って認識し、自身のデータバッファ２２をイネーブル化して、データバッファ２２からデータバス２にデータ信号を出力するものとする。すると、バス衝突が発生し、パリティエラーがアサートされる。

バス調停部５０はパリティエラーを検出し、当該アクセス動作時のアドレス信号及びバッファ制御信号（イネーブル信号ｅｎ）を確認する。バス調停部５０は、アドレス信号を基に、該アクセスが機能部（＃ｎ）３０へのアクセスであり、かつ、機能部（＃ｎ）３０からのバッファ制御信号（イネーブル信号ｅｎ）の出力が信号線３４を通して検出されたことから、機能部（＃ｎ）３０は正常であると認識するが、機能部（＃２）２０からのバッファ制御信号（イネーブル信号ｅｎ）の出力が信号線２４を通して検出されるため、機能部（＃２）２０が異常であると認識する。

即ち、バス信号のパリティチェック機能を有するバスシステムにおいて、バススレーブ側のバスバッファをイネーブル化するバスバッファ制御信号（イネーブル信号ｅｎ）をバス調停部５０に取り込み、バスマスタ側からバススレーブ側へのアクセス時にパリティチェックエラーが発生した場合に、パリティチェック時のアドレスをラッチしておき、バス調停部５０において、バスバッファ制御信号（イネーブル信号ｅｎ）が複数アサートしていることを検出したときには、バス衝突が発生したと判断し、パリティチェック時のアドレス信号のデコードにより特定した機能部と、バスバッファ制御信号（イネーブル信号ｅｎ）との対照により、異常動作を起こしている機能部を特定する。

上記の手法で特定した障害発生機能部（＃２）２０に対して、動作停止処理を行うことにより、障害発生機能部（＃２）２０以外の機能部の動作の正常性を保ち、運用を継続することが可能となる。動作停止処理としては、図２に示すように、バス調停部５０から障害発生機能部（＃２）２０に対して、疑似故障化するアラーム化信号をアクセス制御用の信号線２５により送出し、ＣＰＵ機能の停止などを行い、バスに誤ったアクセスを起こさせないようにし、正常運用を継続させる。

また、上記の手法で特定した障害発生機能部（＃２）２０をバスから切り離すことで、障害発生機能部（＃２）２０以外の機能部の動作の正常性を保ち、運用を継続することが可能となる。障害発生機能部（＃２）２０をバスから切り離す構成としては、図３に示すように、バス調停部５０から障害発生機能部（＃２）２０のバスバッファ（アドレスバッファ及びデータバッファ）のバススイッチに、アクセス制御用の信号線２６により、バス４０のアドレス信号線及びデータ信号線を切り離す指示信号を送信して、バス４０を障害発生機能部（＃２）２０のバスバッファ２１，２２から切り離すことにより正常運用を継続させる。

障害発生機能部（＃２）２０の動作停止又は切り離しによる正常運用の継続は、特に各機能部が冗長構成化されている装置の場合に有効であり、運用中の障害発生機能部（＃２）２０の動作を停止させ又はバスから切り離し、待機中の機能部に運用動作を切り替えることで、正常動作の継続が可能となり、サービス停止の影響を最小限にし、あるいは装置の運用停止を回避することが可能となる。

上述の実施形態は、機能部間でデータ送受のためにバスにアクセスしたとき、即ち、実際の運用動作中に、パリティエラーによってバス障害を検出し、故障箇所を特定するものであったが、バスバッファの定常的な回路故障等によって、特定のアドレスバス信号線に“０”又は“１”の信号が常時出力される障害の場合には、各機能部が出力したアドレス信号と異なるアドレス信号がアドレスバス上に出力されることとなり、故障機能部を誤って特定してしまう可能性がある。

そこで、運用動作中のバスアクセス時以外（バスビジー状態でない時）にバスの状態を監視し、正確な故障箇所特定を行ために、図４に示すようにパリティビット信号線を含むバス線にプルアップ／プルダウン回路５１を接続し、バスアクセス時以外は、該プルアップ／プルダウン回路５１により、全てのアドレスバス信号線に“０”又は“１”の信号が出力されるよう構成する。

バス調停部５０は、内部タイミング信号を用いて定期的にプルアップ／プルダウン回路５１に指示信号を送出し、各バス線のプルアップ状態又はプルダウン状態を変更し、バスアクセス時以外のバス状態をサンプリングして、バス調停部５０で指示したプルアップ状態又はプルダウン状態と、実際のバス４０から入力される信号との一致性をチェックし、定常的な故障状態に陥っていないかを監視する。

プルアップ状態又はプルダウン状態は、バス４０の各信号線全体に対して一括で変更するバス単位の変更、及び各バスの信号線毎に変更するビット単位の変更が、バス調停部５０から適宜に行うことができるように構成する。各バスの信号線（ビット）単位でプルアップ状態又はプルダウン状態にすることにより、隣接ビット間のショート等の障害も、指示したプルアップ状態又はプルダウン状態と、入力されるアドレス信号との一致性の論理判定により検出可能となる。

このように、パリティビット信号線を含むバス側信号レベルを、プルアップ／プルダウン回路５１によりバス調停部５０から適宜変更し、バスマスタ側からのバスアクセスが無い状態（バスビジーでない状態）のとき、定期的にアドレスバス信号を取り込み、プルアップ／プルダウン回路５１で設定したバス側信号レベルの状態と一致しているかを確認し、“０”張り付き又は“１”張り付きとなったバス線を検出する。

更に、プルアップ／プルダウン回路５１で設定したアドレス信号と、該アドレス信号に対する機能部のバッファ制御信号（イネーブル信号ｅｎ）の出力との一致を判定する前述の実施形態とを組み合わせることで、各機能部からのバスアクセス動作時のバス障害と定常的なバス障害とを区別することが可能となる。バス調停部５０による定期的な確認動作中に、バスマスタの機能部からバスアクセス要求が有った場合には、該確認動作の完了後にバス調停部５０からバスマスタの機能部にバス使用許可を与える。

上記のバス調停部５０による定期的な確認動作で、プルアップ／プルダウン回路５１で設定したバスのアドレス信号と、各機能部でデータバッファをイネーブル化するバッファ制御信号（イネーブル信号ｅｎ）の出力との対応を比較対照し、誤った機能部がデータバッファをイネーブル化していないかどうかをチェックし、誤動作している機能部が特定されれば、前述の図２又は図３に示した手段により、該機能部の動作を停止させ、又は切り離す処理を組み合わせる構成とすることができる。

本発明によるバス障害の故障箇所特定を行うバスシステムの構成例を示す図である。 障害発生機能部の動作を停止させる構成を示す図である。 障害発生機能部の切り離す構成を示す図である。 バスにプルアップ／プルダウン回路を接続した構成を示す図である。

符号の説明

１０，２０，３０ 機能部
１１，２１，３１ アドレスバッファ
１２，２２，３２ データバッファ
１３，２３，３３ アドレスデコーダ
１４，２４，３４ バッファ制御信号（イネーブル信号ｅｎ）の信号線
５０ バス調停部

Claims (6)

1. バスを介して接続されたバスマスタ又はバススレーブの複数の機能部及びバス調停部を含むバスシステムのバス障害検出方法において、
   バスマスタの機能部がバスにアクセスしたときに、該アクセスに係るアドレスのバススレーブの機能部が自身のデータバッファをイネーブル化するバスバッファ制御信号を、バス以外の信号線を介して前記バス調停部に取り込み監視するバスバッファ制御信号監視ステップと、
   前記バスバッファ制御信号を出力したバススレーブの機能部と、バスに送出されたアドレス信号により特定される機能部とが一致するか否かを判定し、一致しない場合に、前記バススレーブの機能部を故障箇所として特定する故障箇所特定ステップと、
   を含むことを特徴とするバス障害検出方法。
2. 前記バス調停部は、前記バスに送出された信号のパリティエラーを検出したときに、前記故障箇所特定ステップの処理を実施することを特徴とする請求項１に記載のバス障害検出方法。
3. バスマスタの機能部からのバスアクセスがないときに、前記バス調停部から、プルアップ／プルダウン回路を介して、バスの各信号レベルをプルアップ又はプルダウンする指示信号を送出するステップと、
   前記指示信号によりプルアップ又はプルダウンされたバスのアドレスで指定される機能部から出力される前記バスバッファ制御信号を、前記バス調停部に取り込み、該バスバッファ制御信号を出力した機能部と、該プルアップ又はプルダウンしたバスのアドレスに該当する機能部とが一致するか否かを判定するステップと、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載のバス障害検出方法。
4. バスを介して接続されたバスマスタ又はバススレーブの複数の機能部及びバス調停部を含むバスシステムにおいて、
   バスマスタの機能部がバスにアクセスしたときに、該アクセスに係るアドレスのバススレーブの機能部が自身のデータバッファをイネーブル化するバスバッファ制御信号を、バス以外の信号線を介して前記バス調停部に取り込み監視するバスバッファ制御信号監視手段と、
   前記バスバッファ制御信号を出力したバススレーブの機能部と、バスに送出されたアドレス信号により特定される機能部とが一致するか否かを判定し、一致しない場合に、前記バススレーブの機能部を故障箇所として特定する故障箇所特定手段と、
   を備えたことを特徴とするバスシステム。
5. 前記バス調停部は、故障箇所として特定した機能部に対して、該機能部を疑似故障化するアラーム化信号を、バス以外の信号線により送出する手段を備え、
   前記各機能部は、前記アラーム化信号を受信したとき、バスにアクセスする動作を停止する手段を備えたことを特徴とする請求項４に記載のバスシステム。
6. 前記バス調停部は、故障箇所として特定した機能部に対して、バスと接続されているバスバッファをバスから切り離す切断指示信号を、バス以外の信号線により送出する手段を備え、
   前記各機能部は、前記切断指示信号を受信したとき、バスと接続されているバスバッファをバスから切り離すバススイッチを備えたことを特徴とする請求項４に記載のバスシステム。

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