JP2011095080A - データ収集装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リングバッファ方式でデータ格納メモリに測定データを書き込んで読み出すデータ収集装置において、オーバーランが生じた場合でも、測定データ収集を継続できるとともに、書き込み済の測定データの消失を防ぐ。
【解決手段】リングバッファ方式でデータ格納メモリに測定データを書き込んで読み出すデータ収集装置において、測定データの書き込み位置を示す書き込み位置レジスタと、測定データの読み出し位置を示す読み出し位置レジスタと、書き込み位置レジスタの値と、読み出し位置レジスタの値とを比較し、両者が異なる場合は、測定データを収集してデータ格納メモリの書き込み位置レジスタが示す位置に書き込み、両者が等しい場合は、両者が異なるまで、測定データの収集および書き込みを停止する測定データ収集処理部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、波形等の測定データを収集するデータ収集装置に係り、特に、リングバッファ方式でデータ格納メモリに測定データを書き込んで読み出すデータ収集装置に関する。

波形等の測定データを収集するデータ収集装置では、データ格納用のメモリを備えている。波形データを測定して収集する場合、複数のトリガ波形データを格納できるように、データ格納用のメモリを複数のセグメントに分割し、リングバッファとして利用することが行なわれている。ここで、トリガ波形データは、所定のトリガによって定められるプリトリガデータとポストトリガデータとから構成される測定データであり、１回の測定データ収集処理で１個のトリガ波形データが収集されるものとする。

リングバッファ方式を採用した場合、分割されたセグメント数が、同時に格納できる測定データの個数となる。このため、この個数を超えた回数のデータ測定を行なう場合には、古い測定データから順に新しい測定データで上書きしていくことになる。

図６は、リングバッファの概念図である。本図において、リングバッファ３０は、Ｎ個のセグメントに分割されており、１からＮの番号が付されているものとする。また、測定データを書き込むセグメントを指し示す書き込み位置レジスタ４０と、測定データを読み出すセグメントを指し示す読み出し位置レジスタ５０とが設けられている。

書き込み位置レジスタ４０は、初期値が１であり、収集した測定データを書き込む毎に１ずつ増加し、Ｎに達した後は１に戻る。読み出し位置レジスタ５０も、初期値が１であり、測定データを読み出す毎に１ずつ増加し、Ｎに達した後は１に戻る。

通常は、書き込み位置レジスタ４０と読み出し位置レジスタ５０とは、ある程度の間隔をおいて更新されていくが、書き込み位置レジスタ４０の更新が読み出し位置レジスタ５０の更新よりも速いと、書き込み位置レジスタ４０の更新が読み出し位置レジスタ５０の更新に追いついてしまう。この状態を「オーバーラン」と呼ぶ。

従来、オーバーランが生じた場合の処置としては、測定を強制終了する方式と、読み出す前に測定データを上書きしていく方式の２つが行なわれている。

図７は、測定を強制終了する方式の処理手順を説明するフローチャートである。本図に示すように、書き込み位置レジスタ４０の値が読み出し位置レジスタ５０の値に達していない場合（Ｓ４０１：Ｎｏ）には、測定データを収集して、書き込み位置レジスタ４０が示しているセグメントに測定データを書き込む（Ｓ４０２）。そして、書き込み位置レジスタ４０を更新する（Ｓ４０３）。以上の処理を、ユーザにより指定された測定回数分あるいは時間分繰り返し（Ｓ４０４：Ｎｏ）、測定回数分あるいは時間分の測定が終了すると（Ｓ４０４：Ｙｅｓ）、ユーザに対して測定終了通知を行なう（Ｓ４０５）。

一方、測定中に書き込み位置レジスタ４０の値が読み出し位置レジスタ５０の値に達した場合（Ｓ４０１：Ｙｅｓ）には、書き込み済の測定データを保護するために測定を強制終了し、ユーザに対して測定強制終了通知を行なう（Ｓ４０６）。

図８は、測定データを上書きしていく方式の処理手順を説明するフローチャートである。本図に示すように、書き込み位置レジスタ４０の値が読み出し位置レジスタ５０の値に達していない場合（Ｓ５０１：Ｎｏ）には、測定データを収集して、書き込み位置レジスタ４０が示しているセグメントに測定データを書き込む（Ｓ５０２）。そして、書き込み位置レジスタ４０を更新する（Ｓ５０３）。以上の処理を、ユーザにより指定された測定回数分あるいは時間分繰り返し（Ｓ５０４：Ｎｏ）、測定回数分あるいは時間分の測定が終了すると（Ｓ５０４：Ｙｅｓ）、ユーザに対して測定終了通知を行なう（Ｓ４０６）。

一方、測定中に書き込み位置レジスタ４０の値が読み出し位置レジスタ５０の値に達した場合（Ｓ５０１：Ｙｅｓ）には、ユーザに対してオーバーランが発生したことを報告するために、オーバーラン発生通知を行なう（Ｓ５０５）。その後は、書き込み位置レジスタ４０の値が読み出し位置レジスタ５０の値に達していない場合（Ｓ５０１：Ｎｏ）と同様の処理を行ない、測定データの収集をユーザにより指定された測定回数分あるいは時間分を終えるまで繰り返す。このとき、読み出されていない測定データも上書きされ、書き込んだ測定データが失われることになる。

特開２００９−１５０７３５号公報

オーバーランが生じた場合の処置として、測定を強制終了する方式を採用した場合は、読み出し中あるいは読み出し前の測定データを失うことは防げるが、測定が強制終了されてしまうため、ユーザが指定した回数あるいは時間の測定ができなくなる。

一方、オーバーランが生じた場合の処置として、測定データを上書きしていく方式を採用した場合は、ユーザが指定した回数あるいは時間の測定は可能となるが、書き込み済の測定データの一部が失われることとなる。

そこで、本発明は、リングバッファ方式でデータ格納メモリに測定データを書き込んで読み出すデータ収集装置において、オーバーランが生じた場合でも、測定データ収集を継続できるとともに、書き込み済の測定データの消失を防ぐことを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様のデータ収集装置は、リングバッファ方式でデータ格納メモリに測定データを書き込んで読み出すデータ収集装置において、測定データの書き込み位置を示す書き込み位置レジスタと、測定データの読み出し位置を示す読み出し位置レジスタと、前記書き込み位置レジスタの値と、前記読み出し位置レジスタの値とを比較し、両者が異なる場合は、測定データを収集して前記データ格納メモリの前記書き込み位置レジスタが示す位置に書き込み、前記両者が等しい場合は、前記両者が異なるまで、測定データの収集および書き込みを停止する測定データ収集処理部とを備えたことを特徴とする。

本発明の第１の態様では、オーバーランが発生した場合に、測定を強制終了せずに、測定データの収集および書き込みを一時停止し、オーバーランが解消されると測定データの収集および書き込みを再開することにより、測定データ収集を継続するとともに、書き込み済の測定データの消失を防ぐことができる。

ここで、前記測定データ収集処理部は、収集した測定データを前記データ格納メモリに書き込むと、前記書き込み位置レジスタを更新することができる。また、前記読み出し位置レジスタが示す位置から測定データを読み出し、前記読み出し位置レジスタを更新する測定データ記録処理部をさらに備えるようにしてもよい。

さらに、前記測定データ収集処理部は、前記測定データの収集および書き込みを停止する際、および、前記停止を解除する際に、その旨を示す通知情報を出力することができる。これにより、オーバーランが発生して測定データの収集を一時停止したことと、測定データの収集を再開したことをユーザが知ることができるようになる。また、それぞれのタイミングについても知ることができるようになる。

上記課題を解決するため、本発明の第２の態様のデータ収集装置は、リングバッファ方式でデータ格納メモリに測定データを書き込んで読み出すデータ収集装置において、測定データの書き込み位置を示す書き込み位置レジスタと、測定データの読み出し位置を示す読み出し位置レジスタと、測定データを収集して前記データ格納メモリの前記書き込み位置レジスタが示す位置に書き込み、前記書き込み位置レジスタの値の次の値と、前記読み出し位置レジスタの値とを比較し、両者が異なる場合は、前記書き込み位置レジスタを更新し、両者が等しい場合は、前記書き込み位置レジスタの更新を行なわない測定データ収集処理部とを備えたことを特徴とする。

本発明の第２の態様では、測定データ収集を継続することができるようになるとともに、データ格納メモリの同じ位置に測定データを書き続けることにより書き込み済の測定データの消失を最小限にすることができるようになる。特に、先に書き込まれた測定データの消失を防ぐことができる。

ここで、前記測定データ収集処理部は、前記両者が等しい場合で、前記書き込み位置レジスタの更新を行なわなかった回数を計測することができる。これにより、ユーザが取りこぼした測定データの個数を知ることができるようになる。

本発明によれば、リングバッファ方式でデータ格納メモリに測定データを書き込んで読み出すデータ収集装置において、オーバーランが生じた場合でも、測定データ収集を継続できるとともに、書き込み済の測定データの消失を防ぐことができる。

本実施形態のデータ収集装置の機能構成を示すブロック図である。 本実施形態のデータ収集装置の処理手順を説明するフローチャートである。 測定データ収集処理の詳細な処理手順を説明するフローチャートである。 データ収集装置の処理手順の第１変形例を説明するフローチャートである。 データ収集装置の処理手順の第２変形例を説明するフローチャートである。 リングバッファの概念図である。 測定を強制終了する方式の処理手順を説明するフローチャートである。 測定データを上書きしていく方式の処理手順を説明するフローチャートである。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るデータ収集装置１００の機能構成を示すブロック図である。本図に示すように、データ収集装置１００は、測定データ収集処理部１０、測定データ記録処理部２０、リングバッファ３０、書き込み位置レジスタ４０、読み出し位置レジスタ５０、記録装置６０、表示装置７０を備えている。

リングバッファ３０、書き込み位置レジスタ４０、読み出し位置レジスタ５０は、図６に示した従来の構成と同様とすることができる。すなわち、データ格納メモリとして機能するリングバッファ３０は、Ｎ個のセグメントに分割されており、１からＮの番号が付されている。また、書き込み位置レジスタ４０は、測定データを書き込むセグメントを指し示し、読み出し位置レジスタ５０は、測定データを読み出すセグメントを指し示す。

測定データ収集処理部１０は、測定対象のアナログ波形を入力し、測定データを収集してリングバッファ３０に書き込む処理を行なう。本図に示すように、測定データ収集処理部１０は、アナログ波形をデジタル信号に変換するＡＤＣ（Ａ／Ｄコンバータ）１１と、データ収集制御部１２と、データ収集処理部１３とを備えている。

データ収集制御部１２は、外部から測定開始の指示を受け付けるとデータ測定処理を開始し、書き込み位置レジスタ４０と読み出し位置レジスタ５０を参照して、書き込み位置が読み出し位置に達していなければ、データ収集処理部１３に対してデータ収集処理を行なわせる。書き込み位置が読み出し位置に達した場合には、読み出し位置が進むのを待って、データ収集処理部１３に対してデータ収集処理を行なわせる。

データ収集処理部１３は、ＡＤＣ１１の出力信号に基づいてトリガ波形データを収集し、収集したトリガ波形データを測定データとして、リングバッファ３０の書き込み位置レジスタ４０が示しているセグメントに書き込む。書き込んだ後には、書き込み位置レジスタ４０の値を１増分する。

測定データ記録処理部２０は、リングバッファ３０の読み出し位置レジスタ５０が示しているセグメントから測定データを読み出して、記録装置６０、表示装置７０に出力する。読み出した後には、読み出し位置レジスタ５０の値を１増分する。

記録装置６０は、測定データを格納する装置であり、表示装置７０は、測定データを表示する装置である。なお、記録装置６０、表示装置７０は、データ収集装置１００の外部に設けるようにしてもよい。

次に、本実施形態におけるデータ収集装置１００の処理手順について図２のフローチャートを参照して説明する。

測定データ収集処理部１０のデータ収集制御部１２は、外部から測定開始指示を受け付けると、書き込み位置レジスタ４０の値が読み出し位置レジスタ５０の値に達しているかどうかを判断する（Ｓ１０１）。なお、測定開始時において書き込み位置レジスタ４０の値と読み出し位置レジスタ５０の値とが初期値で一致している状況は除くものとする。

その結果、書き込み位置レジスタ４０の値が読み出し位置レジスタ５０の値に達していない場合（Ｓ１０１：Ｎｏ）には、データ収集処理部１３に対して測定データ収集処理（Ｓ１０２）を行なわせる。

ここで、データ収集処理部１３が行なう測定データ収集処理（Ｓ１０２）の詳細な手順について図３のフローチャートを参照して説明する。ここでは、ユーザによりプリトリガデータの収集点数と、ポストトリガデータの収集点数が指定されているものとする。ただし、一方のデータのみの収集であったり、トリガディレイデータ等の収集であってもよいし、収集点数ではなく収集時間等が指定されていてもよい。また、所定のトリガが指定されているものとする。

測定データの収集開始において、ＡＤＣ１１の出力信号のリングバッファ３０の書き込み位置レジスタ４０が示しているセグメントへの書き込みを開始する（Ｓ１０２１）。そして、指定された収集点数のプリトリガデータの収集を行ない（Ｓ１０２２）、トリガの発生を待つ（Ｓ１０２３）。トリガが発生するまで（Ｓ１０２３：Ｎｏ）は、プリトリガデータを更新し続ける。このため、セグメント自体をリングバッファ構造としてもよい。

所定のトリガが発生すると（Ｓ１０２３：Ｙｅｓ）、指定された収集点数のポストトリガデータの収集を行なう（Ｓ１０２４）。そして、リングバッファ３０への書き込みを終了する（Ｓ１０２５）。

図２のフローチャートの説明に戻って、測定データ収集処理（Ｓ１０２）を終えると、データ収集処理部１３は、書き込み位置レジスタ４０の更新を行なう（Ｓ１０３）。以上の処理を、ユーザにより指定された測定回数分あるいは時間分繰り返し（Ｓ１０４：Ｎｏ）、測定回数分あるいは時間分の測定が終了すると（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、ユーザに対して測定終了通知を行なう（Ｓ１０５）。測定終了通知は、例えば、表示装置７０に測定が終了した旨の通知を表示することで行なうことができる。

一方、測定中に書き込み位置レジスタ４０の値が読み出し位置レジスタ５０の値に達した場合（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）には、測定データの収集処理（Ｓ１０２）、書き込み位置レジスタ更新処理（Ｓ１０３）を行なわずに、再度、書き込み位置レジスタ４０の値と読み出し位置レジスタ５０の値とを比較することで（Ｓ１０１）、読み出し位置が進むのを待つ。

そして、読み出し位置が進んで、書き込み位置レジスタ４０の値と読み出し位置レジスタ５０の値とが異なると（Ｓ１０１：Ｎｏ）、測定データの収集処理（Ｓ１０２）、書き込み位置レジスタ更新処理（Ｓ１０３）を行なうようにする。

このように、本実施形態では、オーバーランが発生した場合に、測定を強制終了せずに、測定データの収集を一時停止し、オーバーランが解消されると測定データの収集を再開することにより、測定データ収集を継続するとともに、書き込み済の測定データの消失を防ぐようにしている。

このため、本発明は、例えば、落雷のような発生周期が不規則な自然現象をトリガとした測定で、統計的解析が主目的であり、漏れなく測定データを補足することよりも測定の継続性を優先する必要のある測定や、内燃機関のシリンダー内の異常爆発のように、発生周期が不規則な工学的現象をトリガとした測定で、統計的解析が主目的であり、漏れなく測定データを補足することよりも測定の継続性を優先する必要のある測定に、特に効果的に適用することができる。

次に、データ収集装置１００の処理手順の第１変形例について図４のフローチャートを参照して説明する。第１変形例では、オーバーランが発生して測定データの収集を一時停止した旨および測定データの収集を再開した旨をユーザに通知するようにする。第１変形例も、図１に示した構成と同様とすることができる。ただし、データ収集制御部１２に、測定を一時停止している状態を示す測定停止中フラグを設けるようにする。

測定データ収集処理部１０のデータ収集制御部１２は、外部から測定開始指示を受け付けると、測定停止中フラグを初期化して０にセットする（Ｓ２０１）。そして、書き込み位置レジスタ４０の値が読み出し位置レジスタ５０の値に達しているかどうかを判断する（Ｓ２０２）。

その結果、書き込み位置レジスタ４０の値が読み出し位置レジスタ５０の値に達していない場合（Ｓ２０２：Ｎｏ）には、測定停止中フラグが１であるかどうかを判断する（Ｓ２０３）。その結果、測定停止中フラグが１でない場合（Ｓ２０３：Ｎｏ）は、データ収集処理部１３に対して測定データ収集処理（Ｓ２０６）を行なわせる。測定データ収集処理（Ｓ２０６）は、図３に示した手順と同様に行なうことができる。

一方、測定停止中フラグが１であった場合（Ｓ２０３：Ｙｅｓ）は、オーバーランが発生して測定データの収集を一時停止している状態からオーバーランが解消されたことを示しているため、測定停止中フラグを０に更新し（Ｓ２０４）、ユーザに対して測定を再開する旨を通知する（Ｓ２０５）。そして、データ収集処理部１３に対してデータ収集処理（Ｓ２０６）を行なわせる。

データ収集処理（Ｓ２０６）を終えると、データ収集処理部１３は、書き込み位置レジスタ４０の更新を行なう（Ｓ２０７）。以上の処理を、ユーザにより指定された測定回数分あるいは時間分繰り返し（Ｓ２０８：Ｎｏ）、測定回数分あるいは時間分の測定が終了すると（Ｓ２０８：Ｙｅｓ）、ユーザに対して測定終了通知を行なう（Ｓ２１２）。

測定中に、書き込み位置レジスタ４０の値が読み出し位置レジスタ５０の値に達した場合（Ｓ２０２：Ｙｅｓ）は、計測停止中フラグが０であるかどうかを判断する（Ｓ２０９）。その結果、測定停止中フラグが０でない場合（Ｓ２０９：Ｎｏ）は、オーバーランが発生して測定データの収集を一時停止している状態が続き、オーバーランがまだ解消していないことを示しているため、再度、書き込み位置レジスタ４０の値と読み出し位置レジスタ５０の値とを比較することで（Ｓ２０２）、読み出し位置が進むのを待つ。

一方、測定停止中フラグが０であった場合（Ｓ２０９：Ｙｅｓ）は、オーバーランが発生したことを示しているため、測定停止中フラグを１に更新し（Ｓ２１０）、ユーザに対して測定を一時停止する旨を通知する（Ｓ２１１）。そして、測定データの収集処理（Ｓ２０６）、書き込み位置レジスタ更新処理（Ｓ２０７）を行なわずに、再度、書き込み位置レジスタ４０の値と読み出し位置レジスタ５０の値とを比較することで（Ｓ２０２）、読み出し位置が進むのを待つ。

以上の手順により、第１変形例では、オーバーランが発生して測定データの収集を一時停止したことと、測定データの収集を再開したことをユーザが知ることができるようになる。また、それぞれのタイミングについても知ることができるようになる。

次に、データ収集装置１００の処理手順の第２変形例について図５のフローチャートを参照して説明する。第２変形例では、オーバーランの発生が予測できる場合に、書き込み位置レジスタ４０の更新を行なわずに測定データ収集を継続し、同じセグメントに収集データを書き込むようにする。また、その間に実行されたデータ収集処理の回数を取りこぼし回数として記録するようにする。

第２変形例も、図１に示した構成と同様とすることができる。ただし、データ収集制御部１２に、取りこぼしの回数を計測する取りこぼしカウンタを設けるようにする。

測定データ収集処理部１０のデータ収集制御部１２は、外部から測定開始指示を受け付けると、取りこぼしカウンタを初期化して０にセットする（Ｓ３０１）。

そして、書き込み位置レジスタ４０の値と読み出し位置レジスタ５０の値に関わらず測定データ収集を行なう（Ｓ３０２）。測定データ収集処理（Ｓ３０２）は、図３に示した手順と同様に行なうことができる。

測定データ収集処理（Ｓ３０２）を終えると、書き込み位置レジスタ４０の値＋１が、読み出し位置レジスタ５０の値と等しいかどうかを判断する（Ｓ３０２）。

書き込み位置レジスタ４０の値＋１が、読み出し位置レジスタ５０の値と等しくない場合（Ｓ３０３：Ｎｏ）は、次の測定データ収集処理（Ｓ３０２）ではオーバーランが発生しないと予測できるため、書き込み位置レジスタ４０を更新する（Ｓ３０４）。

一方、書き込み位置レジスタ４０の値＋１が、読み出し位置レジスタ５０の値と等しい場合（Ｓ３０３：Ｙｅｓ）は、次の測定データ収集処理（Ｓ３０２）でオーバーランが発生すると予測できるため、書き込み位置レジスタ４０を更新せずに、同じセグメントに次の測定データを書き込むようにする。これにより、直前の測定データが上書きされるため、取りこぼしカウンタを１加算する（Ｓ３０６）。

以上の処理を、ユーザにより指定された測定回数分あるいは時間分繰り返し（Ｓ３０５：Ｎｏ）、測定回数分あるいは時間分の測定が終了すると（Ｓ３０５：Ｙｅｓ）、ユーザに対して測定終了通知を行なう（Ｓ３０７）。この際に、取りこぼしカウンタの計測値もユーザに通知するようにする。

このように、第２変形例では、測定データ収集を継続することができるようになるとともに、同じセグメントに測定データを書き続けることにより書き込み済の測定データの消失を最小限にすることができるようになる。特に、先に書き込まれた測定データの消失を防ぐことができる。さらに、ユーザが取りこぼした測定データの個数を知ることができるようになる。

１０…測定データ収集処理部
１１…ＡＤＣ
１２…データ収集制御部
１３…データ収集処理部
２０…測定データ記録処理部
３０…リングバッファ
４０…書き込み位置レジスタ
５０…読み出し位置レジスタ
６０…記録装置
７０…表示装置
１００…データ収集装置

Claims (6)

1. リングバッファ方式でデータ格納メモリに測定データを書き込んで読み出すデータ収集装置において、
   測定データの書き込み位置を示す書き込み位置レジスタと、
   測定データの読み出し位置を示す読み出し位置レジスタと、
   前記書き込み位置レジスタの値と、前記読み出し位置レジスタの値とを比較し、両者が異なる場合は、測定データを収集して前記データ格納メモリの前記書き込み位置レジスタが示す位置に書き込み、
   前記両者が等しい場合は、前記両者が異なるまで、測定データの収集および書き込みを停止する測定データ収集処理部と、
   を備えたことを特徴とするデータ収集装置。
2. 前記測定データ収集処理部は、収集した測定データを前記データ格納メモリに書き込むと、前記書き込み位置レジスタを更新することを特徴とする請求項１に記載のデータ収集装置。
3. 前記読み出し位置レジスタが示す位置から測定データを読み出し、前記読み出し位置レジスタを更新する測定データ記録処理部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のデータ収集装置。
4. 前記測定データ収集処理部は、前記測定データの収集および書き込みを停止する際、および、前記停止を解除する際に、その旨を示す通知情報を出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のデータ収集装置。
5. リングバッファ方式でデータ格納メモリに測定データを書き込んで読み出すデータ収集装置において、
   測定データの書き込み位置を示す書き込み位置レジスタと、
   測定データの読み出し位置を示す読み出し位置レジスタと、
   測定データを収集して前記データ格納メモリの前記書き込み位置レジスタが示す位置に書き込み、前記書き込み位置レジスタの値の次の値と、前記読み出し位置レジスタの値とを比較し、両者が異なる場合は、前記書き込み位置レジスタを更新し、両者が等しい場合は、前記書き込み位置レジスタの更新を行なわない測定データ収集処理部と、
   を備えたことを特徴とするデータ収集装置。
6. 前記測定データ収集処理部は、前記両者が等しい場合で、前記書き込み位置レジスタの更新を行なわなかった回数を計測することを特徴とする請求項５に記載のデータ収集装置。