JP2021018740A - Control system and inter-cpu mutual monitoring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のCPUを有する制御システム及びこの制御システムにおけるCPU相互間監視方法に関する。 The present invention relates to a control system having a plurality of CPUs and a method for monitoring between CPUs in this control system.
従来から、複数のCPUを備えた制御システムにおいて、何れかのCPUのタスクの実行に障害が発生するといった不具合が生じた場合は、残りのCPUがこの障害が発生したCPUを補完することがなされている。例えば、主CPU及び予備CPUを有する制御システムにおいて、予備CPUにより主CPUのタスクの処理状況を監視し、処理状況を記憶することがなされていた。そして、主CPUに障害が発生して主CPUの動作が不可能となり、タスクの実行に障害が発生した場合は、記憶している処理状況に基づいて、予備のCPUが、このタスクを最初から実行することがなされていた。 Conventionally, in a control system equipped with a plurality of CPUs, when a problem such as a failure in executing a task of any CPU occurs, the remaining CPUs supplement the CPU in which the failure occurs. ing. For example, in a control system having a main CPU and a spare CPU, the spare CPU monitors the processing status of tasks of the main CPU and stores the processing status. Then, when a failure occurs in the main CPU and the operation of the main CPU becomes impossible and a failure occurs in the execution of the task, the spare CPU performs this task from the beginning based on the stored processing status. It was supposed to be done.
しかし、このような制御システムでは、タスクごとでしか実行できないことから、一連の処理により構成されたタスクの実行に障害が発生した場合は、タスクの途中で障害が発生したとしても、タスクの最初の処理から実行することとなり、効率が悪いとの問題があった。 However, in such a control system, execution can be performed only for each task. Therefore, if a failure occurs in the execution of a task composed of a series of processes, even if a failure occurs in the middle of the task, the beginning of the task There was a problem that it was inefficient because it was executed from the process of.
この問題を解決する方法として、例えば、特許文献1には、制御システムにおいて、予め記憶しておいたタスクの一連の各処理に要する時間内に、各処理が完了しない場合は、この処理以降の処理を予備CPUが行うといったCPU間相互監視方法が開示されている。
As a method for solving this problem, for example, in
ここで、複数のCPUを備えた制御システムが実行するタスクにおいて、複数のタスクが複雑に関連付けられていることが多い。そのため、一つのタスクのみを再起動すると、他のタスクに対して待ち時間が発生することとなり、他のタスクに影響を及ぼすこととなるとの問題が生じる。このような問題については、特許文献1に記載されたCPU間相互監視方法で解消することは困難である。
Here, in a task executed by a control system having a plurality of CPUs, a plurality of tasks are often complicatedly associated with each other. Therefore, if only one task is restarted, a waiting time will be generated for the other task, which causes a problem that the other task will be affected. It is difficult to solve such a problem by the mutual monitoring method between CPUs described in
例えば、複写機、ファクシミリ装置及びプリンター等の機能を備えた複合機を、複数のCPUを備えた制御システムで制御する場合は、定着温度制御、モーター制御、紙搬送制御等のタスクがあるが、定着温度制御、モーター制御及び紙搬送制御等は、お互いに関連しており、このうちの一つの制御に不具合が生じた場合に、不具合が生じたタスクのみを再度実行しただけでは、複合機全体の稼働状況が改善されないとの問題を有する。 For example, when a compound machine having functions such as a copier, a facsimile machine, and a printer is controlled by a control system equipped with a plurality of CPUs, there are tasks such as fixing temperature control, motor control, and paper transport control. Fixing temperature control, motor control, paper transport control, etc. are related to each other, and if one of the controls fails, simply re-executing only the task that caused the failure is enough to re-execute the entire multifunction machine. There is a problem that the operating condition of the machine is not improved.
特に、タスクが滞った原因がCPUの誤動作であった場合は、表面化されていないが他のタスクも誤動作している可能性があり、滞ったタスクを再度実行している間に、この他のタスクの誤動作状態が継続されることとなり、制御システム全体の制御が不安定な状況に陥る可能性があるとの問題もある。 In particular, if the cause of the task delay is a CPU malfunction, there is a possibility that other tasks that are not surfaced are also malfunctioning, and while the delayed task is being executed again, other tasks may be malfunctioning. There is also a problem that the malfunctioning state of the task will continue and the control of the entire control system may become unstable.
このように、複数のCPUを備えた制御システムにおいて、何れかのCPUに不具合が生じた場合は、不具合が生じたCPUの動作を他のCPUが補完する様々な方法が提案されているが、上述した問題点は改善されておらず、より利便性の高い制御システム及びCPU間相互監視方法が望まれている。 As described above, in a control system provided with a plurality of CPUs, when a problem occurs in any of the CPUs, various methods have been proposed in which the operation of the CPU in which the problem occurs is complemented by the other CPU. The above-mentioned problems have not been improved, and a more convenient control system and a mutual monitoring method between CPUs are desired.
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、使用者の利便性を向上させることができる制御システム及びCPU間相互監視方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a control system and a mutual monitoring method between CPUs that can improve the convenience of the user.
本発明の一態様に係るCPU間相互監視方法は、複数のCPUと、外部との間で信号の入出力を行い、前記複数のCPUのそれぞれにより動作が制御されている複数の端子を有する端子装置と、を備えた制御システムにおけるCPU間相互監視方法であって、何れかの前記CPUの動作が異常となった場合に、当該異常なCPU以外の正常なCPUが、前記異常なCPUを検知し、前記正常なCPUが、前記制御システムに予め記憶されている、動作が異常なCPUが生じた場合の端子の動作に関する情報である再設定端子情報及び前記異常なCPUが記憶している端子情報に基づき、前記端子装置における前記異常なCPUに関する前記端子の動作を制御する、ことを特徴とする。 The inter-CPU mutual monitoring method according to one aspect of the present invention is a terminal having a plurality of terminals that input and output signals between a plurality of CPUs and the outside and whose operation is controlled by each of the plurality of CPUs. A mutual monitoring method between CPUs in a control system including a device, and when the operation of any of the CPUs becomes abnormal, a normal CPU other than the abnormal CPU detects the abnormal CPU. Then, the normal CPU is stored in advance in the control system, and the reset terminal information which is information on the operation of the terminal when an abnormal CPU occurs and the terminal stored by the abnormal CPU It is characterized in that the operation of the terminal with respect to the abnormal CPU in the terminal device is controlled based on the information.
これにより、動作が異常なCPUが生じた場合は、このCPU以外の正常なCPUが、異常なCPUが制御していた端子を代わりに制御することとなる。これにより、動作が異常となったCPUが異常となる前に制御していた負荷は、正常なCPUが代わりに引き続き制御することとなるため、制御システム全体の制御が滞ることを抑制することができる。また、端子を代わりに制御することにより、異常なCPUが制御していた負荷を正常なCPUの制御に切り換えることとなるため、簡単に切替えを行うことができる。また、CPUを切り替える時間も短時間で済む。したがって、何れかのCPUが異常となるといった不具合が生じても、制御システムにおける制御の不具合を速やかに解消できることから、使用者の利便性を向上させることができる。 As a result, when a CPU with abnormal operation occurs, a normal CPU other than this CPU controls the terminal controlled by the abnormal CPU instead. As a result, the load that was controlled before the abnormal operation of the CPU becomes abnormal will be continuously controlled by the normal CPU instead, so that the control of the entire control system can be suppressed from being delayed. it can. Further, by controlling the terminals instead, the load controlled by the abnormal CPU is switched to the control of the normal CPU, so that the switching can be easily performed. In addition, the time for switching the CPU can be shortened. Therefore, even if a problem such as an abnormality occurs in any of the CPUs, the control problem in the control system can be quickly resolved, so that the convenience of the user can be improved.
また、上述のCPU間相互監視方法において、前記複数のCPUのそれぞれは、他の前記CPUに再起動を要求することが可能であり、前記正常なCPUが前記異常なCPUに関する前記端子の動作を制御し始めると、前記正常なCPUが前記異常なCPUに再起動を要求することとしてもよい。 Further, in the above-mentioned mutual monitoring method between CPUs, each of the plurality of CPUs can request the other CPUs to restart, and the normal CPU operates the terminals related to the abnormal CPU. When the control is started, the normal CPU may request the abnormal CPU to restart.
これにより、異常なCPUが正常な際に制御していた負荷を、正常なCPUが制御し始めてから異常なCPUを再起動させるので、異常なCPUが再起動している間に、制御システムの制御が滞ることはなく、制御システムが制御を継続できるため、使用者の利便性を向上させることができる。 As a result, the load that was controlled when the abnormal CPU is normal is restarted after the normal CPU starts to control, so that the control system can be used while the abnormal CPU is restarting. Since the control is not delayed and the control system can continue the control, the convenience of the user can be improved.
また、上述のCPU間相互監視方法において、前記再起動要求の後、前記異常なCPUが再起動するまで、前記正常なCPUが前記異常なCPUに関する前記端子の動作を制御し続けることとしてもよい。 Further, in the above-mentioned mutual monitoring method between CPUs, after the restart request, the normal CPU may continue to control the operation of the terminal related to the abnormal CPU until the abnormal CPU is restarted. ..
これにより、異常なCPUが再起動することで正常となるまで、正常なCPUが、本来は異常なCPUが制御するはずの負荷を制御できることから、制御システムの制御が滞ることなく、異常なCPUを正常な状態に戻すことができる。したがって、何れかのCPUが異常となるといった不具合が生じても、制御システムにおける制御の不具合を速やかに解消できることから、使用者の利便性を向上させることができる。 As a result, the normal CPU can control the load that should be controlled by the abnormal CPU until it becomes normal by restarting the abnormal CPU, so that the control of the control system is not delayed and the abnormal CPU Can be returned to the normal state. Therefore, even if a problem such as an abnormality occurs in any of the CPUs, the control problem in the control system can be quickly resolved, so that the convenience of the user can be improved.
また、上述のCPU間相互監視方法において、前記端子装置は、すべての前記CPUが正常に動作している場合における前記CPU毎に制御されている前記端子を記憶していることとしてもよい。 Further, in the above-mentioned mutual monitoring method between CPUs, the terminal device may store the terminals controlled for each CPU when all the CPUs are operating normally.
これにより、異常なCPUから正常なCPUへの端子の切替えを簡単に行うことができ、これらのCPUの切替えに係る時間を短くできる。このため、何れかのCPUが異常となるといった不具合が生じても、制御システムにおける制御の不具合を速やかに解消できることから、使用者の利便性を向上させることができる。 As a result, the terminals can be easily switched from the abnormal CPU to the normal CPU, and the time required for switching these CPUs can be shortened. Therefore, even if a problem such as an abnormality occurs in any of the CPUs, the control problem in the control system can be quickly resolved, so that the convenience of the user can be improved.
また、本発明の一態様に係る制御システムは、複数のCPUを備えた制御システムであって、外部との間で信号の入出力を行い、前記複数のCPUのそれぞれにより動作を制御されている複数の端子を有する端子装置と、前記複数のCPUの何れかが異常状態となった際における前記各端子の動作に関する情報である再設定端子情報を予め記憶している再設定端子情報記憶部と、を備え、前記各CPUは、前記各端子の動作を制御する端子情報制御部と、他の前記CPUの生死情報を監視するCPU異常監視部と、前記複数のCPUのすべてが正常に動作している場合において制御する前記端子に関する情報である端子情報を記憶している端子情報記憶部と、前記端子情報と前記再設定端子情報とを比較する端子情報比較部と、を有し、何れかの前記CPUにおける前記CPU異常監視部が他の前記CPUの前記生死情報に基づいて動作が異常な前記CPUを検知した場合は、当該異常なCPUを検知した前記CPUは、前記端子情報比較部の比較結果に基づいて、前記端子情報制御部により前記端子装置における前記異常なCPUに関する前記端子の動作を制御する、ことを特徴とする。 Further, the control system according to one aspect of the present invention is a control system including a plurality of CPUs, which inputs and outputs signals to and from the outside, and the operation is controlled by each of the plurality of CPUs. A terminal device having a plurality of terminals, and a reset terminal information storage unit that stores in advance reset terminal information that is information on the operation of each of the terminals when any of the plurality of CPUs becomes abnormal. Each of the CPUs has a terminal information control unit that controls the operation of each terminal, a CPU abnormality monitoring unit that monitors the life / death information of the other CPUs, and all of the plurality of CPUs operate normally. It has a terminal information storage unit that stores terminal information that is information about the terminal to be controlled in the case of the above, and a terminal information comparison unit that compares the terminal information with the reset terminal information. When the CPU abnormality monitoring unit in the CPU detects the CPU whose operation is abnormal based on the life / death information of the other CPU, the CPU that has detected the abnormal CPU is the terminal information comparison unit. Based on the comparison result, the terminal information control unit controls the operation of the terminal with respect to the abnormal CPU in the terminal device.
これにより、複数のCPUを備えた制御システムにおいて、動作が異常となったCPUが生じた場合でも、異常なCPUが制御していた端子を、正常なCPUが代わりに制御することとなる。これにより、動作が異常となったCPUが異常となる前に制御していた負荷は、正常なCPUが代わりに引き続き制御することとなるため、制御システム全体の制御が滞ることが抑制される。また、端子を代わりに制御することにより、異常なCPUが制御していた負荷を正常なCPUが制御するように切り換えるため、構成が複雑化せず、簡単な構成で切替えを行うことができる。また、CPUを切り替える時間も短時間で済む。したがって、何れかのCPUが異常となるといった不具合が生じても、制御システムにおける制御の不具合を速やかに解消できることから、使用者の利便性を向上させることができる。 As a result, in a control system including a plurality of CPUs, even if a CPU having an abnormal operation occurs, the normal CPU will instead control the terminals controlled by the abnormal CPU. As a result, the load that was controlled before the abnormal operation of the CPU becomes abnormal will be continuously controlled by the normal CPU instead, so that the control of the entire control system will not be delayed. Further, by controlling the terminals instead, the load controlled by the abnormal CPU is switched so that the normal CPU controls the load, so that the configuration is not complicated and the switching can be performed with a simple configuration. In addition, the time for switching the CPU can be shortened. Therefore, even if a problem such as an abnormality occurs in any of the CPUs, the control problem in the control system can be quickly resolved, so that the convenience of the user can be improved.
本発明によると、使用者の利便性を向上させることができる制御システム及びCPU間相互監視方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a control system and a mutual monitoring method between CPUs that can improve the convenience of the user.
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る制御システム100の構成を概略的に示すブロック図である。また、図2は、本発明の第1実施形態に係る制御システム100が備える端子装置であるGPIO140における端子状態の一例を示す図である。また、図3は、本発明の第1実施形態に係る制御システム100が備えるメインCPU110(第1サブCPU120、第2サブCPU130)の機能的構成を概略的に示すブロック図である。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of the
図1に示すように、制御システム100は、複数のCPUであるメインCPU110、第1サブCPU120及び第2サブCPU130と、GPIO(General−purpose input/output)140と、再設定端子情報記憶部150と、ユーザ操作検知部160と、データ送受信部170と、を備えている。制御システム100は、例えば、SOC(System on a Chip)である。
As shown in FIG. 1, the
制御システム100は、機器の動作を制御するものである。制御システム100は、例えば複写機、ファクシミリ装置及びプリンター等の機能を備えた複合機(MFP(Multi−function Peripherals))等の被制御機器201を制御する。なお、制御システム100が制御する機器はMFP以外の機器でもよく、特に限定されるわけではない。また、図1では、制御システム100は、被制御機器201の外部に設けられているように示されているが、制御システム100は被制御機器201の内部に搭載されていてもよい。
The
メインCPU110、第1サブCPU120及び第2サブCPU130は、いずれもCPU(Central Processing Unit)である。メインCPU110、第1サブCPU120及び第2サブCPU130は、所定のプログラムを実行することにより、後述するように複数の機能を実現して(図3を参照)、被制御機器201の各動作における負荷を制御する。
The
メインCPU110、第1サブCPU120及び第2サブCPU130は、互いに異なる負荷の制御を行うが、何れかのCPUが異常となり動作不可能になる等の不具合が生じた場合は、残りのCPUが動作不可能になったCPUが制御していた負荷の制御を行う。つまり、メインCPU110、第1サブCPU120及び第2サブCPU130は、普段は、それぞれが独立して決められた負荷を制御しているが、何れかのCPUに不具合が生じた場合は、そのCPUの代わりもこなすこととなる。これにより、一つのCPUに不具合が生じたとしても、制御システム100の動作が長時間にわたって停止することがなく、CPUが互いに効率良く他のCPUを補完する。このため、制御システム100が制御している被制御機器201の動作に不具合が生じることを抑制することができる。
The
GPIO140は、複数の端子を有し、これら端子の動作は固定されたものではなく、制御可能である。具体的には、GPIO140における各端子は入力としても出力としても利用でき、これらの端子の機能を変更することが可能である。したがって、端子を入力又は出力のいずれにも変更可能であり、端子の動作も変更可能である。また、GPIO140における端子は、メインCPU110、第1サブCPU120及び第2サブCPU130により制御されている。具体的には、メインCPU110、第1サブCPU120及び第2サブCPU130のそれぞれが、被制御機器201の負荷を制御するために使用する端子を、メインCPU110、第1サブCPU120及び第2サブCPU130のそれぞれが制御している。
The GPIO140 has a plurality of terminals, and the operation of these terminals is not fixed and can be controlled. Specifically, each terminal in the
GPIO140は、それぞれ、複数の端子を有する第1ブロック142、第2ブロック143及び第3ブロック144を有している。メインCPU110、第1サブCPU120及び第2サブCPU130が正常に動作している場合は、第1ブロック142にはメインCPU110の信号の入出力を行うための端子が設けられ、第2ブロック143には第1サブCPU120の信号の入出力を行うための端子が設けられ、第3ブロック144には第2サブCPU130の信号の入出力を行うための端子が設けられている。また、メインCPU110が第1ブロック142の端子を制御し、第1サブCPU120が第2ブロック143の端子を制御し、第2サブCPU130が第3ブロック144の端子を制御している。
The
また、GPIO140は、第1ブロック142、第2ブロック143及び第3ブロック144の端子を介して被制御機器201に接続されている。これにより、メインCPU110、第1サブCPU120及び第2サブCPU130が、GPIO140を介して被制御機器201の各負荷を制御する。
Further, the
GPIOレジスタ141は記憶回路であり、メインCPU110、第1サブCPU120及び第2サブCPU130により被制御機器201の各負荷を制御するために、第1ブロック142、第2ブロック143及び第3ブロック144のそれぞれにおける端子からの入出力信号等を記憶する。例えば、演算やメインCPU110、第1サブCPU120及び第2サブCPU130の実行状態の保持に使用される。
The GPIO register 141 is a storage circuit, and in order to control each load of the controlled
再設定端子情報記憶部150は、例えばROM(Read Only Memory)等の記憶装置である。再設定端子情報記憶部150は、メインCPU110、第1サブCPU120及び第2サブCPU130の動作が異常となった場合の、第1ブロック142、第2ブロック143及び第3ブロック144の各端子の端子情報である再設定端子情報を予め記憶している。
The reset terminal
ここで、再設定端子情報について説明する。まず、端子情報とは、被制御機器201における各負荷を制御するための端子の設定情報である。なお、詳細は後述するが、メインCPU110、第1サブCPU120及び第2サブCPU130のそれぞれは、これらのすべてのCPUが正常に動作している際の端子情報を記憶している。具体的には、各端子の機能、すなわち各端子に入出力する信号の種類を記憶している。
Here, the reset terminal information will be described. First, the terminal information is terminal setting information for controlling each load in the controlled
そして、メインCPU110、第1サブCPU120及び第2サブCPU130のそれぞれの動作が異常となった場合は、残りの正常なCPUが、異常となったCPUが制御していた被制御機器201の負荷を制御することとなる。つまり、正常であるCPUは今まで制御していた負荷に加えて、異常となったCPUが制御していた負荷の制御を実行する。
Then, when the operations of the
そこで、例えば、メインCPU110が異常となり、動作が不可能となった場合は、第1ブロック142の端子を第1サブCPU120及び第2サブCPU130で制御することにより、第1サブCPU120及び第2サブCPU130が第1ブロック142の端子を介して正常時のメインCPU110が制御していた負荷と信号の入出力を行い、第1サブCPU120及び第2サブCPU130によりこの負荷を制御する。同様に、第1サブCPU120が異常となり、動作が不可能となった場合は、第2ブロック143の端子を第2サブCPU130及びメインCPU110で制御することにより、正常時の第1サブCPU120が制御していた負荷を第2サブCPU130及びメインCPU110により制御する。また、同様に、第2サブCPU130が異常となり、動作が不可能となった場合は、第3ブロック144の端子をメインCPU110及び第1サブCPU120で制御することにより、正常時の第2サブCPU130が制御していた負荷をメインCPU110及び第1サブCPU120により制御する。なお、一つのCPUが異常となった場合に、残りの二つのCPUにより補完することとしたが、残りの二つのCPUのうちの何れか一つにより補完することとしてもよい。また、二つのCPUが異常となった場合は、残りの一つのCPUにより二つのCPUを補完することとしてもよい。
Therefore, for example, when the
上述したように、CPUの何れかが異常となった場合は、すべてのCPUが正常である場合とは異なるように、GPIO140の各端子が制御される。このようにCPUの何れかが異常となった場合における端子情報が、再設定端子情報である。
As described above, when any of the CPUs becomes abnormal, each terminal of the
図2を参照して、GPIO140における端子について説明する。なお、図2は、制御システム100をリセットした際の端子の状態と、被制御機器201を制御中における端子の状態の一例を示している。
The terminals in the
図2に示すように、第1サブCPU120には、第2ブロック143における第1ピンから第10ピンまでの10本の端子が割り当てられている。また、メインCPU110には、第1ブロック142における第11ピンから第20ピンまでの10本の端子が割り当てられている。また、第2サブCPU130には、第3ブロック144における第21ピンから第30ピンまでの10本の端子が割り当てられている。そして、各ピン(端子)を介してメインCPU110、第1サブCPU120及び第2サブCPU130と、被制御機器201との間で信号の送受信が行われる。
As shown in FIG. 2, the
例えば、第1ピンは被制御機器201の印刷処理におけるモーターの駆動信号のオン・オフを制御システム100から出力するための端子として機能するように第1サブCPU120により制御されている。また、第5ピンは被制御機器201のヒーターの駆動信号のオン・オフを制御システム100から出力するための端子として機能するように第1サブCPU120により制御されている。また、第9ピンは被制御機器201の給紙カセットにおける紙の有無を検知するセンサーからの信号を制御システム100に入力するための端子として機能するように第1サブCPU120により制御されている。
For example, the first pin is controlled by the
また、第15ピンは被制御機器201の操作パネルから制御システム100に信号を入力するための端子として機能し、第16ピンは被制御機器201の操作パネルへ制御システム100から信号を出力するための端子として機能するようにメインCPU110により制御されている。
Further, the 15th pin functions as a terminal for inputting a signal from the operation panel of the controlled
また、第28ピンは被制御機器201のスキャナ処理におけるモーターの駆動信号のオン・オフを制御システム100から出力するための端子として機能するように第2サブCPU130により制御されている。
Further, the 28th pin is controlled by the
なお、図2において、「H」は機能ON状態であり、「L」は機能OFF状態であることを表している。また、「H/L」は、機能ON状態になったり機能OFF状態になったりすることを表している。 In FIG. 2, “H” indicates that the function is ON, and “L” indicates that the function is OFF. Further, "H / L" indicates that the function is turned on or the function is turned off.
ユーザ操作検知部160は、制御システム100が使用者(ユーザ)により外部から操作されたことを検知する。制御システム100は、例えばタッチパネル方式のモニタにより構成され、使用者からの入力を受け付けるとともに使用者に対して情報を表示することができるユーザI/F202に接続されている。使用者がユーザI/F202を操作した場合は、ユーザ操作検知部160が、外部から操作が行われたことを検知する。
The user
データ送受信部170は、外部と通信を行う。制御システム100は、例えばネットワークI/F203を介してLANと接続されていて、外部の通信機器とTCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)に準拠したパケットにより通信を行う。データ送受信部170により、制御システム100が外部の通信機器と通信を行ったことを検知できる。
The data transmission /
次に、図3を参照して、メインCPU110、第1サブCPU120及び第2サブCPU130の構成について説明する。なお、メインCPU110、第1サブCPU120及び第2サブCPU130は同様の構成を有することから、図3を参照して、メインCPU110の構成を中心に説明し、第1サブCPU120及び第2サブCPU130の構成について詳細な説明は省略する。
Next, the configurations of the
メインCPU110、第1サブCPU120及び第2サブCPU130は、それぞれに対する制御プログラムを実行することにより、以下に示すように、各機能を実行する。
The
図3に示すように、メインCPU110(第1サブCPU120、第2サブCPU130)は、端子情報記憶部111(121、131)、端子情報制御部112(122、132)、CPU異常監視部113(123、133)、端子情報比較部114(124、134)、再起動送信部115(125、135)及び再起動受信部116(126、136)を備えている。
As shown in FIG. 3, the main CPU 110 (
同様に、第1サブCPU120は、端子情報記憶部121、端子情報制御部122、CPU異常監視部123、端子情報比較部124、再起動送信部125及び再起動受信部126を備えている。
Similarly, the
また、同様に、第2サブCPU130は、端子情報記憶部131、端子情報制御部132、CPU異常監視部133、端子情報比較部134、再起動送信部135及び再起動受信部136を備えている。
Similarly, the
端子情報記憶部111は、制御システム100におけるメインCPU110、第1サブCPU120及び第2サブCPU130のすべてが正常に動作している場合におけるメインCPU110に関する端子情報を記憶している。具体的には、メインCPU110が制御している第1ブロック142の端子の端子情報を記憶している。
The terminal information storage unit 111 stores terminal information regarding the
端子情報制御部112は、端子情報記憶部111に記憶された端子情報に基づいて第1ブロック142の端子を制御する。
The terminal information control unit 112 controls the terminals of the
CPU異常監視部113は、メインCPU110以外のCPUである第1サブCPU120及び第2サブCPU130からの生死情報を検出し、これらのCPUの動作が異常であるか否かを監視している。ここで、生死情報とは各CPUの動作が異常であるか否かを示す情報である。第1サブCPU120及び第2サブCPU130が異常であるか否かを判別するための情報である生死情報を発しており、この生死情報に基づいて、第1サブCPU120及び第2サブCPU130が異常であるか否かを判断する。例えば、メインCPU110、第1サブCPU120及び第2サブCPU130は、それぞれ周期的に信号を発することとし、この信号を他のCPUが読み取ることとしておけばよい。もし、この信号を読み取ることができなければ、読み取ることができなかった信号を発するはずのCPUの動作が異常であると、CPU異常監視部113が判断する。また、メインCPU110、第1サブCPU120及び第2サブCPU130は、それぞれ異常検出用レジスタを有し、この異常検出用レジスタ値を更新していくこととしてもよい。メインCPU110、第1サブCPU120及び第2サブCPU130は、それぞれ、他のCPUの異常検出用レジスタ値を定期的に読み取っており、異常検出用レジスタ値が更新されない状態が継続しているCPUについては、動作が異常であると判断することとしてもよい。
The CPU abnormality monitoring unit 113 detects life / death information from the
端子情報比較部114は、CPU異常監視部113が異常なCPUを特定した場合に、再設定端子情報記憶部150に記憶されている再設定端子情報と、異常なCPUの端子情報記憶部111、121、131に記憶されている正常時の端子情報とを比較し、これらの相違点を検出する。
When the CPU abnormality monitoring unit 113 identifies an abnormal CPU, the terminal information comparison unit 114 sets the reset terminal information stored in the reset terminal
そして、端子情報制御部112は、検出した相違点に基づいて端子の制御を変更する。これにより、異常となったCPUが正常時に制御していた被制御機器201の各負荷について、異常となったCPUではなく正常なCPUが制御することとなる。また、異常となったCPUは、被制御機器201のいずれの負荷も制御しないこととなる。これにより、制御システム100の制御が不安定になることを防止し、動作の不具合を抑制する。また、被制御機器201の動作が滞る等の不具合を防止することができる。
Then, the terminal information control unit 112 changes the control of the terminal based on the detected difference. As a result, each load of the controlled
再起動送信部115は、メインCPU110以外のCPUである第1サブCPU120又は第2サブCPU130の動作が異常となった場合に、端子情報比較部114の比較結果に基づいて端子情報制御部112が端子の制御を変更した後、所定のタイミングで、異常となっているCPUに対して再起動を実行するように指示を送信する。例えば、使用者が制御システム100を操作した場合及び制御システム100が外部と通信を行った場合の何れかにおいて、異常となっているCPUに対して再起動を実行するように指示を送信することとすればよい。
In the restart transmission unit 115, when the operation of the
再起動受信部116は、メインCPU110の動作が異常となっている状態において、第1サブCPU120又は第2サブCPU130から再起動を実行する指示を受信する。再起動受信部116により再起動を実行する指示を受信した場合は、メインCPU110は再起動を実行する。これにより、メインCPU110は復帰して正常な動作を行う。
The restart receiving unit 116 receives an instruction to execute a restart from the
次に、図面を参照しながら、制御システム100の動作について説明する。図4は、本発明の第1実施形態に係る制御システム100の制御動作の一例を示すフローチャートである。
Next, the operation of the
メインCPU110、第1サブCPU120及び第2サブCPU130は、互いに他のCPUからの異常検出用レジスタ値を読み取る(ステップS11)。読み取った異常検出用レジスタ値において、前回読み取った値から更新されているか(変化しているか)否かを判断する(ステップS12)。読み取った異常検出用レジスタ値が更新されている場合は(ステップS12:Yes)、再びステップS11を行う。これにより、異常検出用レジスタ値が更新されているか否かを定期的に確認することができる。
The
また、読み取った異常検出用レジスタ値が更新されていない場合は(ステップS12:No)、読み取った異常検出用レジスタ値が更新されていないCPUの動作が異常であることを検出できる。この異常なCPUが記憶していて、現在設定されている正常時の端子情報を読み取る(ステップS13)。例えば、第1サブCPU120の動作が異常になったことをメインCPU110又は第2サブCPU130のCPU異常監視部113(133)が検出したとすると、第1サブCPU120の端子情報記憶部121に記憶されている端子情報を、メインCPU110又は第2サブCPU130の端子情報比較部114(134)が読み取る。
Further, when the read abnormality detection register value is not updated (step S12: No), it can be detected that the operation of the CPU whose read abnormality detection register value is not updated is abnormal. This abnormal CPU is stored and reads the currently set normal terminal information (step S13). For example, if the CPU abnormality monitoring unit 113 (133) of the
さらに、端子情報比較部114(134)は再設定端子情報記憶部150に記憶されている再設定端子情報を読み取る(ステップS14)。 Further, the terminal information comparison unit 114 (134) reads the reset terminal information stored in the reset terminal information storage unit 150 (step S14).
端子情報比較部114(134)は、第1サブCPU120の端子情報記憶部121が記憶している正常時の端子情報と再設定端子情報とを比較し、互いに差異があるか否かを判断する(ステップS15)。差異があると判断された場合は(ステップS15:Yes)、メインCPU110の端子情報制御部112及び第2サブCPU130の端子情報制御部132が、再設定端子情報を設定する(ステップS16)。具体的には、第1サブCPU120が正常時に制御していた端子を、メインCPU110及び第2サブCPU130が制御するように設定する。そして、第1サブCPU120が正常時に制御していた被制御機器201の各負荷については、メインCPU110及び第2サブCPU130により制御することとする。
The terminal information comparison unit 114 (134) compares the normal terminal information stored in the terminal information storage unit 121 of the
また、第1サブCPU120の端子情報と再設定端子情報とが互いに差異があると判断されなかった場合(ステップS15:No)、及び、ステップS16の後は、ユーザ操作検知部160の検知結果より、制御システム100が使用者により外部から操作されたか否かを判断する(ステップS17)。使用者による操作(ユーザ操作)がなかった場合は(ステップS17:No)、データ送受信部170により、制御システム100が外部と通信を行ってデータを受信したか否かを判断する(ステップS18)。データ受信が行われなかった場合は(ステップS18:No)、再びステップS17に戻る。
Further, when it is not determined that the terminal information of the
使用者による操作があった場合(ステップS17:Yes)及びデータ受信が行われた場合は(ステップS18:Yes)、メインCPU110又は第2サブCPU130の再起動送信部115(135)から第1サブCPU120に再起動を指示する信号が送信される(ステップS19)。
When there is an operation by the user (step S17: Yes) and when data reception is performed (step S18: Yes), the restart transmission unit 115 (135) of the
そして、第1サブCPU120の再起動受信部126において、再起動を指示する信号を受信した場合は、第1サブCPU120が再起動する。
Then, when the restart receiving unit 126 of the
このように、使用者が制御システム100を操作した場合及び制御システム100が外部と通信を行った場合は、すぐに第1サブCPU120が再起動を実行する。再起動により復帰することで第1サブCPU120の動作の異常は解消される。第1サブCPU120が復帰することで、第1サブCPU120の代わりをすることにより負担が増大していたメインCPU110及び第2サブCPU130の負担を軽減することができる。
In this way, when the user operates the
特に、使用者が制御システム100を操作した場合及び制御システム100が外部と通信を行った場合のように、メインCPU110及び第2サブCPU130の負担が大きくなる状態であれば、第1サブCPU120が復帰するようにして、メインCPU110及び第2サブCPU130の負担がさらに増大することを防止することができる。
In particular, when the load on the
なお、第1サブCPU120が再起動して復帰した場合は、再設定端子情報ではなく、元の端子情報により端子が制御されるようにする。つまり、第1サブCPU120が再起動して復帰するまで、メインCPU110及び第2サブCPU130が、再設定端子情報による制御を行うこととすればよい。
When the
以上、本発明の第1実施形態に係る制御システム100及び制御システム100におけるCPU間相互監視方法について説明した。上述したように、第1実施形態に係る制御システム100によれば、動作が異常となったCPUが生じた場合でも、異常なCPUが制御していた端子を、正常なCPUが代わりに制御する。これにより、動作が異常となったCPUが異常となる前に制御していた負荷は、正常なCPUが代わりに引き続き制御することとなるため、制御システム全体の制御が滞ることが抑制される。また、端子を代わりに制御することにより、異常なCPUが制御していた負荷を正常なCPUが制御するように切り換えるため、構成が複雑化せず、簡単な構成で切替えを行うことができる。また、CPUを切り替える時間も短時間で済む。したがって、何れかのCPUが異常となるといった不具合が生じても、制御システム100全体における制御の不具合が生じにくく、効率良く制御することができ、使用者の利便性を向上させることができる。
The mutual monitoring method between CPUs in the
例えば、被制御機器201がMFPである場合は、上述したように、第1サブCPU120が印刷処理におけるモーターの駆動、ヒーターの駆動、給紙カセットにおける紙の検知等の負荷を制御し、メインCPU110が操作パネルからの信号の入出力等の負荷を制御し、第2サブCPU130がスキャナ処理におけるモーターの駆動等の負荷を制御しており、異なるCPUにより複数の互いに関連する負荷が制御されている。このような状態で、何れかのCPUが異常となっても、被制御機器201全体の制御が滞ることなく実行される。したがって、使用者の利便性を向上させることができる。
For example, when the controlled
なお、本発明の第1実施形態に係る制御システム100は、上述の構成に限定されるわけではない。例えば、端子情報記憶部111、121、131がそれぞれ記憶している、メインCPU110、第1サブCPU120及び第2サブCPU130の正常時の端子情報、及び、再設定端子情報記憶部150が記憶している再設定端子情報を、GPIOレジスタ141が記憶していることとしてもよい。これにより、異常なCPUから正常なCPUへの端子の切替えをより簡単に行うことができ、これらのCPUの切替えに係る時間を短くできる。
The
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態に係る制御システムは、各CPUにおいて、何れかのCPUが異常となった後、再設定端子情報の設定がなされてから所定時間を計時するタイマを有する。本発明の第2実施形態に係る制御システムによれば、この点が本発明の第1実施形態に係る制御システム100とは異なり、これ以外は第1実施形態に係る制御システム100と同様である。そこで、以下の説明において、第1実施形態と同様の部材については図面において同じ符号を付し、第1実施形態と同様の内容については説明を省略する。
(Second Embodiment)
The control system according to the second embodiment of the present invention has a timer in each CPU that measures a predetermined time after the reset terminal information is set after any CPU becomes abnormal. According to the control system according to the second embodiment of the present invention, this point is different from the
図5は、本発明の第2実施形態に係る制御システム100aの構成を概略的に示すブロック図である。図6は、本発明の第2実施形態に係る制御システム100aが備えるメインCPU110a(第1サブCPU120a、第2サブCPU130a)の機能的構成を概略的に示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram schematically showing the configuration of the
図5に示すように、第2実施形態に係る制御システム100aは、第1実施形態に係る制御システム100におけるメインCPU110、第1サブCPU120及び第2サブCPU130の代わりに、メインCPU110a、第1サブCPU120a及び第2サブCPU130aを備えている。なお、これらは、メインCPU110、第1サブCPU120及び第2サブCPU130と同様に、第1ブロック142、第2ブロック143及び第3ブロック144の端子を制御する。
As shown in FIG. 5, the
図6に示すように、メインCPU110a、第1サブCPU120a及び第2サブCPU130aは、メインCPU110、第1サブCPU120及び第2サブCPU130の構成に加えて、それぞれタイマ117、127、137を備えている。
As shown in FIG. 6, the
タイマ117、127、137は、CPU異常監視部113、123、133が他のCPUの動作が異常であることを検出した際に計時を始める。そして、所定時間が経過した後において、異常なCPUが再起動していない場合は、正常なCPUの再起動送信部115、125、135が、異常なCPUに再起動を指示する信号を送信する。 The timers 117, 127, and 137 start timing when the CPU abnormality monitoring units 113, 123, and 133 detect that the operation of another CPU is abnormal. Then, if the abnormal CPU has not restarted after the lapse of a predetermined time, the restart transmission units 115, 125, 135 of the normal CPU transmit a signal instructing the abnormal CPU to restart. ..
このような制御システム100aによれば、例えば、第1サブCPU120aの動作が異常となった場合に、メインCPU110a又は第2サブCPU130aのCPU異常監視部113(133)が第1サブCPU120aからの異常検出用レジスタ値に基づいて、第1サブCPU120aが異常であることを検出し、再設定端子情報記憶部150に記憶されている再設定端子情報と、異常なCPUである第1サブCPU120aの端子情報記憶部121に記憶されている正常時の端子情報とを比較し、相違点を検出する。そして、端子情報制御部112、132は、この相違点に基づいて端子の制御を変更する。
According to such a
これにより、異常となった第1サブCPU120aの代わりにメインCPU110a及び第2サブCPU130aが、第1サブCPU120aが正常時に制御している被制御機器201の各負荷について制御することとなる。また、メインCPU110a及び第2サブCPU130aが、第1サブCPU120aの代わりに制御を行う際に、タイマ117(137)が計時を開始する。そして、使用者が制御システム100aを操作せず、制御システム100aが外部と通信を行うことがなかった場合において、タイマ117(137)が所定時間を計時した場合は、再起動送信部115(135)が第1サブCPU120aに再起動の実行を指示する。第1サブCPU120aの再起動受信部126が再起動を指示する信号を受信した場合は、第1サブCPU120aが再起動を実行する。
As a result, instead of the abnormal
このように、第2実施形態に係る制御システム100aにおいて、何れかのCPUが異常である場合に、使用者が制御システム100aを操作せず、制御システム100aが外部と通信を行うことがなくても、所定時間が経過した後には異常なCPUが再起動を実行することから、異常なCPUが復帰しない状態が継続し続けることはない。これにより、正常なCPUに大きな負担がかからない状態でも異常なCPUを再起動して復帰することから、安定した制御を行うことができる。
As described above, in the
次に図面を参照して、制御システム100aの動作について説明する。図7は、本発明の第2実施形態に係る制御システム100aの制御動作の一例を示すフローチャートである。
Next, the operation of the
なお、図7は、図4に示す第1実施形態に係る制御システム100の制御動作の一例を示すフローチャートに、ステップS20を追加したものであり、追加した箇所以外は、図4と同様なので説明を省略し、追加した箇所のみ説明する。
Note that FIG. 7 is a flowchart in which step S20 is added to a flowchart showing an example of the control operation of the
図7に示すように、ステップS18において、データ送受信部170により制御システム100aが外部と通信を行ってデータを受信したか否かを判断し、データ受信が行われなかった場合は(ステップS18:No)、メインCPU110a及び第2サブCPU130aが第1サブCPU120aの代わりに制御を開始した時から計時を開始したタイマ117(137)が所定時間を計時しているか判断する(ステップS20)。タイマ117が所定時間を計時していない場合は(ステップS20:No)、再びステップS17に戻る。そして、タイマ117(137)が所定時間を計時している場合は(ステップS20:Yes)、メインCPU110aの再起動送信部115から第1サブCPU120aに再起動を指示する信号が送信される(ステップS19)。
As shown in FIG. 7, in step S18, when the data transmission /
(他の実施形態)
異常となったCPUを再起動させるタイミングとして、第1実施形態及び第2実施形態に示したもの以外に、例えば、異常なCPUの代わりに負荷を制御している正常なCPUの動作状況を測定しておき、正常なCPUの負担に応じて再起動の指示を送信するようにしてもよい。
(Other embodiments)
As the timing for restarting the abnormal CPU, in addition to those shown in the first embodiment and the second embodiment, for example, the operating status of a normal CPU that controls the load instead of the abnormal CPU is measured. However, a restart instruction may be transmitted according to the load on the normal CPU.
本発明は、以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、かかる実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be implemented in various other forms. Therefore, such embodiments are merely exemplary in all respects and should not be construed in a limited way. The scope of the present invention is shown by the claims and is not bound by the text of the specification. Furthermore, all modifications and modifications that fall within the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.
100、100a 制御システム
110、110a メインCPU
111、121、131 端子情報記憶部
112、122、132 端子情報制御部
113、123、133 CPU異常監視部
114、124、134 端子情報比較部
115、125、135 再起動送信部
116、126、136 再起動受信部
117、127、137 タイマ
120、120a 第1サブCPU
130、130a 第2サブCPU
140 GPIO
141 GPIOレジスタ
142 第1ブロック
143 第2ブロック
144 第3ブロック
150 再設定端子情報記憶部
160 ユーザ操作検知部
170 データ送受信部
201 被制御機器
202 ユーザI/F
203 ネットワークI/F
100,
111, 121, 131 Terminal information storage units 112, 122, 132 Terminal information control units 113, 123, 133 CPU error monitoring units 114, 124, 134 Terminal information comparison units 115, 125, 135 Reboot transmission units 116, 126, 136 Reboot receiver 117, 127, 137
130, 130a 2nd sub CPU
140 GPIO
141 GPIO register 142 1st block 143
203 Network I / F
Claims (5)
何れかの前記CPUの動作が異常となった場合に、当該異常なCPU以外の正常なCPUが、前記異常なCPUを検知し、
前記正常なCPUが、前記制御システムに予め記憶されている、動作が異常なCPUが生じた場合の端子の動作に関する情報である再設定端子情報及び前記異常なCPUが記憶している端子情報に基づき、前記端子装置における前記異常なCPUに関する前記端子の動作を制御する、ことを特徴とするCPU間相互監視方法。 A mutual monitoring method between CPUs in a control system including a plurality of CPUs and a terminal device having a plurality of terminals whose operations are controlled by each of the plurality of CPUs by inputting / outputting signals to / from the outside. And
When the operation of any of the CPUs becomes abnormal, a normal CPU other than the abnormal CPU detects the abnormal CPU, and the abnormal CPU is detected.
The normal CPU is stored in the control system in advance in the reset terminal information which is information about the operation of the terminal when an abnormal CPU occurs and the terminal information stored in the abnormal CPU. Based on this, a method for mutual monitoring between CPUs, which controls the operation of the terminal with respect to the abnormal CPU in the terminal device.
前記複数のCPUのそれぞれは、他の前記CPUに再起動を要求することが可能であり、
前記正常なCPUが前記異常なCPUに関する前記端子の動作を制御し始めると、前記正常なCPUが前記異常なCPUに再起動を要求する、ことを特徴とするCPU間相互監視方法。 The method for mutual monitoring between CPUs according to claim 1.
Each of the plurality of CPUs can request the other CPUs to restart.
A method for mutual monitoring between CPUs, characterized in that when the normal CPU starts to control the operation of the terminal with respect to the abnormal CPU, the normal CPU requests the abnormal CPU to restart.
前記再起動要求の後、前記異常なCPUが再起動するまで、前記正常なCPUが前記異常なCPUに関する前記端子の動作を制御し続ける、ことを特徴とするCPU間相互監視方法。 The method for mutual monitoring between CPUs according to claim 2.
A method for mutual monitoring between CPUs, characterized in that, after the restart request, the normal CPU continues to control the operation of the terminal with respect to the abnormal CPU until the abnormal CPU is restarted.
前記端子装置は、すべての前記CPUが正常に動作している場合における前記CPU毎に制御されている前記端子を記憶している、ことを特徴とするCPU間相互監視方法。 The method for mutual monitoring between CPUs according to any one of claims 1 to 3.
A method for mutual monitoring between CPUs, wherein the terminal device stores the terminals controlled for each CPU when all the CPUs are operating normally.
外部との間で信号の入出力を行い、前記複数のCPUのそれぞれにより動作を制御されている複数の端子を有する端子装置と、
前記複数のCPUの何れかが異常状態となった際における前記各端子の動作に関する情報である再設定端子情報を予め記憶している再設定端子情報記憶部と、を備え、
前記各CPUは、
前記各端子の動作を制御する端子情報制御部と、
他の前記CPUの生死情報を監視するCPU異常監視部と、
前記複数のCPUのすべてが正常に動作している場合において制御する前記端子に関する情報である端子情報を記憶している端子情報記憶部と、
前記端子情報と前記再設定端子情報とを比較する端子情報比較部と、を有し、
何れかの前記CPUにおける前記CPU異常監視部が他の前記CPUの前記生死情報に基づいて動作が異常な前記CPUを検知した場合は、当該異常なCPUを検知した前記CPUは、前記端子情報比較部の比較結果に基づいて、前記端子情報制御部により前記端子装置における前記異常なCPUに関する前記端子の動作を制御する、ことを特徴とする制御システム。 A control system with multiple CPUs
A terminal device having a plurality of terminals that input and output signals to and from the outside and whose operations are controlled by each of the plurality of CPUs.
It is provided with a reset terminal information storage unit that stores in advance reset terminal information that is information on the operation of each of the terminals when any of the plurality of CPUs becomes abnormal.
Each CPU is
A terminal information control unit that controls the operation of each terminal,
Another CPU abnormality monitoring unit that monitors the life and death information of the CPU,
A terminal information storage unit that stores terminal information that is information about the terminal to be controlled when all of the plurality of CPUs are operating normally.
It has a terminal information comparison unit that compares the terminal information with the reset terminal information.
When the CPU abnormality monitoring unit in any of the CPUs detects the CPU whose operation is abnormal based on the life / death information of the other CPU, the CPU that has detected the abnormal CPU compares the terminal information. A control system characterized in that the terminal information control unit controls the operation of the terminal with respect to the abnormal CPU in the terminal device based on the comparison result of the units.
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