JP2023074863A - データ収集装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 波形測定において精度の高い解析を行うためのデータ収集装置を提供することである。
【解決手段】 データ入力装置１０は、シリアルバスを介して所定の送信周期で入力される複数の観測データのそれぞれをサンプリングデータとして計測器本体へ転送する装置である。データ入力装置１０は、複数の観測データを取得するとともに複数の観測データのそれぞれに対応付けされ所定のＩＤ番号が付与された複数の受信カウントデータを生成し、複数の観測データおよび複数の受信カウントデータを出力するコントローラ１１と、コントローラ１１から出力される複数の観測データおよび複数の受信カウントデータを記憶するバッファメモリ１２とを有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、データ収集装置に関するものである。

コントローラ・エリア・ネットワーク（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＣＡＮ））プロトコルは、ISOにて標準化されたシリアル通信プロトコルであり、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）や該ＥＣＵに接続された回転数計測センサ、速度センサ、温度センサ等のセンサ群などの間を通信するためのシリアル通信プロトコルである。

ＣＡＮプロトコルを使ってＣＡＮバス上のデータを観測する波形測定システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この波形測定システムは、ＥＣＵに接続された回転数計測センサ、速度センサ、温度センサ等からの信号、すなわちＣＡＮデータ信号（例えば、スロットル開度、回転数、速度、水温などの観測データ）を、ＣＡＮバスを介して波形測定器で測定する場合、ＣＡＮバス上に流れる各部のセンサデータや制御信号を適宜に選択し、波形測定器へ転送する入力モジュール（以下、「データ収集装置」と呼ぶ。）を有している。

上記したデータ収集装置は、ＣＡＮバスのプロトコルを解析し、予め設定されたＩＤ番号の観測データを予め設定されたバッファメモリに格納するＣＡＮコントローラを有している。ＣＡＮコントローラは、例えば、ＣＡＮバス上の第１のＩＤ番号に対応する第１の観測データは第１のバッファに、第２のＩＤ番号に対応する第２の観測データは第２のバッファにというように、複数のバッファにそれぞれ観測データを格納する。

シリアル転送部は、複数のバッファに格納されたそれぞれの観測データを、タイミング発生器から出力されるサンプリング信号に同期させてサンプリングデータとして波形測定器側にシリアル転送する。

例えば、図４に示すように、ＥＣＵから予め決められたメッセージ送信周期（図４の例では２５ｍｓ）で出力される観測データ（以下、「メッセージ受信メモリデータ」と呼ぶ。）ａ１～ｆ１は、ＣＡＮコントローラを介して複数のバッファを含むバッファメモリに格納される。具体的には、送信タイミング（Ａ）の時点でメッセージ受信メモリデータｂ１に更新され、そのデータがバッファメモリに格納され、送信タイミング（Ｂ）の時点でメッセージ受信メモリデータｃ１に更新され、そのデータがバッファメモリに格納され、送信タイミング（Ｃ）の時点でメッセージ受信メモリデータｄ１に更新され、そのデータがバッファメモリに格納される。続けて、送信タイミング（Ｄ）の時点でメッセージ受信メモリデータｅ１に更新され、そのデータがバッファメモリに格納され、送信タイミング（Ｅ）の時点でメッセージ受信メモリデータｆ１に更新され、そのデータがバッファメモリに格納される。

そして、シリアル転送部は、タイミング発生器によって予め決められたサンプリング周期で生成されるサンプリングパルスのサンプリングタイミングの時点のメッセージ受信メモリデータを各バッファから読み出して、読み出されたメッセージ受信メモリデータをサンプリングデータとして波形測定器側に転送する。図４の例では、タイミング発生器がサンプリング周期１００ｍｓでサンプリングパルスを発生させ、例えばサンプリングタイミング（Ｆ）の時点のメッセージ受信メモリデータａ１がサンプリングデータとしてシリアル転送部に転送される。

特開２００５－１５６２７７号

ところで、メッセージ受信メモリデータは、パルス発生タイミング時におけるメッセージ受信メモリデータが取得されるので、例えば、図４の例では、パルス発生タイミング（Ｆ）の時のサンプリングデータａ１が取得され、次にパルス発生タイミング（Ｇ）の時のサンプリングデータｅ１が取得される。ところが、サンプリングデータａ１が取得された後からサンプリングデータｅ１が取得される前までの間には、実際にはメッセージ受信メモリデータｂ１～ｄ１が存在しているが、入力モジュール側でこのメッセージ受信メモリデータｂ１～ｄ１の存在を確認することはできない。

したがって、シリアルバス上の通信をサンプリングし解析するために必要なサンプリングデータを収集する装置においては、サンプリング間隔内に新規のデータが受信されると古いデータ（図４の例ではメッセージ受信メモリデータｂ１～ｄ１）が上書きされてしまい、古いデータがどのようなデータであったのか、若しくは全くデータがない状態であったのかが不明であるため精度の高い解析を行う上で支障をきたす場合がある。

本発明の課題は、波形測定において精度の高い解析を行うためのデータ収集装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明に係るデータ収集装置の一側面は、シリアルバスを介して所定の送信周期で入力される複数の観測データのそれぞれをサンプリングデータとして計測器本体へ転送するデータ収集装置であって、複数の観測データを取得するとともに複数の観測データのそれぞれに対応付けされ所定のＩＤ番号が付与された複数の受信カウントデータを生成し、複数の観測データおよび前記複数の受信カウントデータを出力するコントローラと、コントローラから出力される複数の観測データおよび前記複数の受信カウントデータを記憶する第１の記憶部とを有することを特徴とする。

また、本発明に係るデータ収集装置の一側面は、複数の受信カウントデータを、所定のサンプリング周期で発生するサンプリングパルスに同期させてサンプリングカウントデータとして計測器本体を構成する第２の記憶部に格納させるシリアル転送部を有することを特徴とする。

また、本発明に係るデータ収集装置の一側面は、複数の受信カウントデータには、サンプリングの起点とするサンプリングタイミングの直前にリセットのためのリセット用受信カウントデータを含んでいることを特徴とする。

本発明によれば、波形測定において精度の高い解析を行うためのデータ収集を行うことができる。

データ収集装置の使用状態を示した図であって、データ収集装置が波形計測器に接続された状態を示した図である。 本発明の一実施の形態に係るデータ収集装置の構成を説明するための図である。 本発明の一実施の形態に係るデータ収集装置の処理を説明するための図である。 従来のデータ収集装置の処理を説明するための図である。

＜一実施の形態＞
以下に、図１～図３を参照して本発明の一実施の形態に係るデータ収集装置について説明する。

図１は、データ収集装置の使用状態を示した図であって、データ収集装置が波形計測器（以下、「計測器本体」と呼ぶ。）に接続された状態を示した図である。図２は、本発明の一実施の形態に係るデータ収集装置の構成を説明するための図である。図３は、本発明の一実施の形態に係るデータ収集装置の処理を説明するための図である。

［データ収集装置１０の構成］
データ収集装置１０は、入力チャネルが複数ある入力モジュールであり、ＣＡＮプロトコルを用いてＣＡＮバス上に流れるＥＣＵ（図示せず）からの各センサデータを解析する計測器本体２０に電気的に接続されている。なお、データ収集装置１０と計測器本体２０の接続については、図１に有線接続されている例を示したが、接続形態はこれに限定されず例えば無線通信（例えばＷｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等）等で接続させてもよい。

データ収集装置１０は、図２に示すようにコントローラ１１、バッファメモリ１２およびシリアル転送部１３を有して構成されている。コントローラ１１は、例えば、ＥＣＵから所定のメッセージ送信周期で出力される観測データ（以下、「メッセージ受信メモリデータ」と呼ぶ。）を取得してバッファメモリ１２に格納する。ここで、コントローラ１１は、メッセージ受信メモリデータを取得する際に後述する各メッセージ受信メモリデータに対応した受信カウントデータを生成する。この受信カウントデータは各メッセージ受信メモリデータに対応付けされている。コントローラ１１は、各メッセージ受信メモリデータを取得すると共に各メッセージ受信メモリデータにそれぞれ対応付けされている受信カウントデータを生成してバッファメモリ１２に振り分けて格納する。なお、メッセージ受信メモリデータには所定のＩＤ番号が付与されており、受信カウントデータにも所定のＩＤ番号が付与されている。

バッファメモリ１２は、コントローラ１１で取得された順にメッセージ受信メモリデータを格納するとともに、取得されたメッセージ受信メモリデータに対応付けされた受信カウントデータ（図３の破線枠参照）を格納する。

シリアル転送部１３は、バッファメモリ１２に格納されたそれぞれのメッセージ受信メモリデータを、タイミング発生器２３から出力されるサンプリング信号（所定のサンプリング周期で発生するサンプリングパルス）に同期させてサンプリングデータ（図３参照）として計測器本体側のシリアル転送部２１に転送する。さらにシリアル転送部１３は、バッファメモリ１２に格納されたそれぞれの受信カウントデータも、タイミング発生器２３から出力されるサンプリング信号に同期させてサンプリングカウントデータ（図３の一点鎖線枠参照）として計測器本体側のシリアル転送部２１に転送する。

シリアル転送部２１は、サンプリングデータとサンプリングカウントデータをサンプリングタイミング毎に計測器本体側の中央処理装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２２を経由しメモリ２５に格納する。メモリ２５に格納されたサンプリングデータとサンプリングカウントデータは、中央処理装置２２の表示制御により表示部２４の画面上に波形として表示される。

以下に、本実施の形態に係るデータ収集装置のデータ収集処理について説明する。図３に示すように、ＥＣＵから予め決められたメッセージ送信周期（図３の例では２５ｍｓ）で出力されるメッセージ受信メモリデータａ１～ｆ１は、コントローラ１１を介してバッファメモリ１２に格納される。なお、図３中の（Ａ）～（Ｅ）はＥＣＵからのメッセージ送信周期で発生させるメッセージ送信パルスの送信タイミングを示しており、図３中の（Ｆ），（Ｇ）は上記したサンプリング周期で発生させるサンプリングパルスのサンプリングタイミングを示している。

具体的には、送信タイミング（Ａ）の時点でメッセージ受信メモリデータｂ１およびメッセージ受信メモリデータｂ１に対応する受信カウントデータ１ｃに更新され、メッセージ受信メモリデータｂ１および受信カウントデータ１ｃがバッファメモリ１２に格納される。送信タイミング（Ｂ）の時点でメッセージ受信メモリデータｃ１およびメッセージ受信メモリデータｃ１に対応する受信カウントデータ２ｃに更新され、メッセージ受信メモリデータｃ１および受信カウントデータ２ｃがバッファメモリ１２に格納される。送信タイミング（Ｃ）の時点でメッセージ受信メモリデータｄ１およびメッセージ受信メモリデータｄ１に対応する受信カウントデータ３ｃに更新され、メッセージ受信メモリデータｄ１および受信カウントデータ３ｃがバッファメモリ１２に格納される。送信タイミング（Ｄ）の時点でメッセージ受信メモリデータｅ１およびメッセージ受信メモリデータｅ１に対応する受信カウントデータ４ｃに更新され、メッセージ受信メモリデータｅ１および受信カウントデータ４ｃがバッファメモリ１２に格納される。ここで、受信カウントデータ１ｃ～４ｃの１～４の数字はカウント数の番号（カウントの順番）を示している。

なお、送信タイミング（Ｆ）の時点の前後の受信カウントデータは５ｃ→０ｃとなっているが、これはサンプリングタイミング（Ｆ）のひとつ前のサンプリングタイミング（図示せず）の時点で取得されたメッセージ受信メモリデータ（図示せず）に対応する受信カウントデータが５ｃであり、その次にリセット用として機能する受信カウントデータ０ｃが続いていることを意味している。リセットされた後にカウントアップが開始され、受信されたメッセージ受信メモリデータに応じて受信カウントデータ１ｃからカウント処理が行われる。

ここで、送信タイミング（Ｅ）の時点では、送信タイミング（Ｆ）から起算してからサンプリング周期１００ｍｓが超過しているため、次のサンプリング周期で発生させるサンプリングパルスのサンプリングタイミング（送信タイミング（Ｇ））の時点で受信カウントデータがシリアル転送部１３によりリセットされ、リセット用として機能する受信カウントデータ０ｃがバッファメモリ１２に格納される。そして受信カウントデータがリセットされた後、送信タイミング（Ｅ）の時点でシリアル転送部１３はメッセージ受信メモリデータｆ１に更新し、メッセージ受信メモリデータｆ１に対応する受信カウントデータを「１ｃ」にカウントアップしてバッファメモリ１２に格納する。

以降は、例えばメッセージ受信メモリデータｆ１の次にメッセージ受信メモリデータ（図示せず）があった場合には、そのメッセージ受信メモリデータおよび対応する受信カウントデータ（図示せず）に更新され、それらデータがバッファメモリ１２に格納される。一方、メッセージ受信メモリデータｆ１の次にメッセージ受信メモリデータがなかった場合には、受信カウントデータ０ｃがバッファメモリ１２に格納された後更新されない（受信カウントデータ０ｃのまま）。また、メッセージ受信メモリデータｆ１の次にメッセージ受信メモリデータが取得されているが、例えばメッセージ受信メモリデータｆ１と同じデータが取得されている場合にはメッセージ受信メモリデータｆ１および対応する受信カウントデータ（例えば、受信カウントデータ２ｃ）がバッファメモリ１２に格納される。

次に、図３の例では、シリアル転送部１３は、タイミング発生器２３によって決められたサンプリング周期（図３の例では１００ｍｓ）で生成されるサンプリングパルスのサンプリングタイミング（Ｆ）の時点のメッセージ受信メモリデータａ１をバッファメモリ１２から読み出して、読み出されたメッセージ受信メモリデータａ１をサンプリングデータとしてシリアル転送部２１に転送する。さらにシリアル転送部１３は、サンプリングパルスのサンプリングタイミング（Ｆ）の時点のメッセージ受信メモリデータａ１に対応する受信カウントデータ５ｃをサンプリングカウントデータとしてシリアル転送部２１に転送する。続いて、その次のサンプリングタイミング（Ｇ）の時点のメッセージ受信メモリデータｅ１をバッファメモリ１２から読み出して、読み出されたメッセージ受信メモリデータｅ１をサンプリングデータとしてシリアル転送部２１に転送する。さらにシリアル転送部１３は、サンプリングパルスのサンプリングタイミング（Ｇ）の時点のメッセージ受信メモリデータｅ１に対応する受信カウントデータ４ｃをサンプリングカウントデータとしてシリアル転送部２１に転送する。シリアル転送部２１は、サンプリングデータおよびサンプリングカウントデータを、中央処理装置２２を経由して表示部２４およびメモリ２５に出力する。

以降は、メッセージ送信周期ごとのメッセージ受信メモリデータの取得および対応する受信カウントデータの生成、ならびに、それらデータのバッファメモリ１２への格納に関する処理と、サンプリング周期ごとのサンプリングデータの取得および対応するサンプリングカウントデータの生成、ならびに、それらデータのメモリ２５への格納に関する処理を繰り返す。

以下に上記した実施の形態に係る発明による効果について説明する。

従来技術の問題点、すなわちサンプリング間隔内に新規のメッセージ受信メモリデータが受信されると古いデータが上書きされてしまうという問題点を解消するために、メッセージ受信メモリデータが上書きされないように、例えばサンプリング周期をより短くする（サンプリング速度をより高速にする）という手法が知られている。しかしながら、サンプリング周期を短くすると取り込むデータ量が増大してしまい波形解析のためのデータ処理に時間がかかってしまうという問題等があり好ましくない。

上記した実施の形態に係る発明によれば、サンプリング間隔内に新規のメッセージ受信メモリデータが受信された場合に、そのメッセージ受信メモリデータに対応するサンプリングカウントデータが生成され記憶されるので、それらのサンプリングカウントデータに基づいてサンプリング間隔内におけるメッセージ受信メモリデータの受信個数を容易に把握することができる。これにより、新規のメッセージ受信メモリデータの個数に応じたサンプリング間隔（サンプリング周期）のより細かい調整を容易に行うことができる。

また、メッセージ受信メモリデータの受信個数を把握できるので、カウント値の激減あるいは激増等の監視により、例えばデータ受信の中断等の異常の把握が容易になる。また、カウント値がリセット用の受信カウントデータであるか否かを監視することにより、同じメッセージ受信メモリデータを受信し続けているか否かを把握することができる。例えば、リセットされていないことがわかれば受信データは更新されていないことになる。なお、リセット用の受信カウントデータを用いてリセットする機能を省くことによって測定期間内にＥＣＵからのメッセージデータを受信した総数を確認することができる。

なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

［効果のまとめ］
本実施の形態に係るデータ収集装置１０は、シリアルバスを介して所定の送信周期で入力される複数のメッセージ受信メモリデータａ１～ｚ１のそれぞれをサンプリングデータとして計測器本体２０へ転送するデータ収集装置１０であって、複数のメッセージ受信メモリデータａ１～ｚ１を取得するとともに複数のメッセージ受信メモリデータａ１～ｚ１のそれぞれに対応付けされ所定のＩＤ番号が付与された複数の受信カウントデータ１ｃ～Ｎｃを生成し、複数のメッセージ受信メモリデータａ１～ｚ１および複数の受信カウントデータ１ｃ～Ｎｃを出力するコントローラ１１と、コントローラ１１から出力される複数のメッセージ受信メモリデータａ１～ｚ１および複数の受信カウントデータ１ｃ～Ｎｃを記憶するバッファメモリ１２とを有する。
したがって、上記構成によれば、サンプリング間隔内に新規のメッセージ受信メモリデータが受信された場合に、そのメッセージ受信メモリデータに対応する受信カウントデータが生成され記憶されるので、それらの受信カウントデータに基づいてサンプリング間隔内におけるメッセージ受信メモリデータの受信個数を容易に把握することができる。これにより、新規のメッセージ受信メモリデータの個数に応じたサンプリング間隔（サンプリング周期）のより細かい調整を容易に行うことができる。

本実施の形態に係るデータ収集装置１０は、複数の受信カウントデータ１ｃ～Ｎｃを、所定のサンプリング周期で発生するサンプリングパルスに同期させてサンプリングカウントデータとして計測器本体２０を構成するメモリ２５に格納させるシリアル転送部１３を有する。
したがって、上記構成によれば、メモリ２５に格納されたサンプリングカウントデータとバッファメモリ１２に格納されたサンプリング周期内に存在する受信カウントデータを比較できるので、サンプリングカウントデータに対応する受信カウントデータ以外にカウントされた受信カウントデータが存在するか否かが容易に把握できる。

本実施の形態に係るデータ収集装置１０において、複数の受信カウントデータ１ｃ～Ｎｃにはサンプリングの起点とするサンプリングタイミングの直前にリセットのためのリセット用受信カウントデータ０ｃが含まれている。
したがって、上記構成によれば、サンプリング周期内のメッセージ受信メモリデータの受信個数を正確にカウントすることができる。

１０ データ収集装置
１１ コントローラ
１２ バッファメモリ（第１の記憶部）
１３ シリアル転送部（データ収集装置側のシリアル転送部）
２０ 計測器本体
２１ シリアル転送部（計測器本体側のシリアル転送部）
２２ 中央処理装置（ＣＰＵ）
２３ タイミング発生器
２４ 表示部
２５ メモリ（第２の記憶部）

Claims (3)

1. シリアルバスを介して所定の送信周期で入力される複数の観測データのそれぞれをサンプリングデータとして計測器本体へ転送するデータ収集装置であって、
   前記複数の観測データを取得するとともに前記複数の観測データのそれぞれに対応付けされ所定のＩＤ番号が付与された複数の受信カウントデータを生成し、前記複数の観測データおよび前記複数の受信カウントデータを出力するコントローラと、
   前記コントローラから出力される前記複数の観測データおよび前記複数の受信カウントデータを記憶する第１の記憶部とを有する、
   ことを特徴とするデータ収集装置。
2. 前記複数の受信カウントデータを、所定のサンプリング周期で発生するサンプリングパルスに同期させてサンプリングカウントデータとして前記計測器本体を構成する第２の記憶部に格納させるシリアル転送部を有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のデータ収集装置。
3. 前記複数の受信カウントデータには、サンプリングの起点とするサンプリングタイミングの直前にリセットのためのリセット用受信カウントデータを含んでいる、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のデータ収集装置。
   
   

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