JP4061634B2 - 波形測定器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、波形測定器に関するものであり、詳しくは、シリアルバスにおける信号波形解析に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
信頼性が高く、高速転送レートのシリアルバスとして、ISO11898とISO11519−2で規格化されているCAN(Controller Area Network)Busがある。このCANBusは2線式であって、コンピュータ化の進む車載部品向けに開発された通信方式であり、自動車分野に限らず、医療やFAの業界などでも使用されつつある。
【0003】
CANBusのデータフォーマット構成に着目すると、1フレーム(データのまとまり)あたりのビット数は、50から150ビット程度と非常に多い。例えば図7のフォーマット構成例では、「区切り1ビット−ID11ビット−区切り1ビット−Control6ビット/Data0〜64ビット/CRC15ビット−区切り1ビット−Ak1ビット−その他11ビット」になっている。さらに、これら各ビット列において、同じレベルが5ビットが続いた場合にはレベル反転した1ビットがStuff Bitとして挿入される。
【0004】
また、CANBusにおけるサンプリングクロックは、CANBusに接続している各ノードが各々生成する。
【0005】
図8は、従来のCANBus解析の一例を示す概念図であり、自動車のエンジン系統に用いられるCANBusの解析例を示している。図8において、センサ11〜1nは測定対象2の温度や圧力や回転数やガス濃度などの物理量を測定するものであり、それぞれに対応したエンジンコントロールユニット(以下ECUという)31〜3nを介してCANBus4に接続されている。CANBus4には、センサ11〜1nの測定データを収集格納するデータロガー5が接続されている。
【0006】
そして、CANBus4上のデータ波形を観測するために、オシロスコープ6のプローブ7でCANBus4をプロービングしてデータを抽出するとともに、測定対象2の注目する物理量に対応したセンサ11〜1nのいずれかからトリガ信号を取り込んでトリガをかけている。
【0007】
ところで、CANBus4のようなシリアルデータバスの信号観測において、全体の波形を捉えながら目的のビットパターンを拡大表示できれば、動作のタイミングなどを検証するのに有効である。そこで、従来から、取り込んだデータの中から任意に設定したシリアルパターンに合致する部分を検出して目的のパターン信号を探し出すために、各種のシリアルパターン検索が行われている。
図9はクロックチャネルの立ち上がりタイミングによるシリアルパターン検索例、図10は一定の時間間隔によるシリアルパターン検索例である。
【0008】
取り込んだデータは、解析のための表示にあたって、CANBus4のシリアル信号源におけるデータがバイト単位であることから、図11のような16進あるいは図12のようなバイナリ2進でバイト毎に表示される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図8のようにセンサ11〜1nの出力信号でトリガをかける構成では、ECU31〜3nが測定データを出力するまでの時間にばらつきがあることから、特定のデータを捕捉するのが困難であり、取り込んだデータを全て見ないと目的のデータがどれなのかを判断できないという問題がある。
【0010】
パソコンを用いたCANBus解析装置が商品化されてはいるが、データを取り込むためのメモリ容量が30KBで1フレーム程度と少ないこと、サンプレートが足りない、フレーム中のデータ領域に対してトリガをかけることができないなどの問題がある。
【0011】
図9のようにクロックの立ち上がりタイミングでシリアルパターン検索を行うためには基準クロックが必要になるが、CANBusには転送クロックが流れていないので、例えば図10のようにパターンの時間間隔を設定することになる。しかし、図10のようにパターンの時間間隔を設定した場合には、表示されている信号パターンの時間間隔を肉眼で視覚的に捉えなければならず、パターンを解析するのは大変困難である。
【0012】
また、データを図11や図12のようにバイト毎に表示する場合には、図13の例2のようにバイトデータに複数のデータビット領域を持たせていたり、未使用のビット領域があると、表示データから解析をするときに誤認しやすいという問題がある。図13の例1では8つのデータビット領域7〜0をすべて温度データに割り当てているが、例2では8つのデータビット領域のうち7は未使用、6はフラグ、5〜3は温度、2〜0は車速に割り当てている。
【0013】
本発明は、これらの問題を解決するものであり、その目的は、ユーザーの設定した条件に合致したシリアルパターンデータでトリガをかけ、そのフレームのみならず近傍のフレームについても波形パターン解析が行える波形測定器を提供することにある。
【0014】
他の目的は、波形測定器内部でCANBusのようなシリアルバスのデータ伝送に同期したシステムクロックを作りだし、データのサンプリングを実現することにある。
【0015】
他の目的は、クロックを用いることなく、容易にパターン解析が行える方法を実現することにある。
【0016】
さらに他の目的は、ユーザーが見たいCANBusなどのシリアルバスを流れるデータのフレーム内の領域を、表示画面上のキー操作で直接指定して表示できる波形測定器を実現することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成する請求項1の発明は、シリアルバスを流れるデータを表示する波形測定器であって、シリアルバスを流れるデータをトリガレベルで比較しながらフレーム単位で取り込み、フレームを構成する複数の領域に分割して格納するシリアルデータ制御部と、フレームを構成する複数の領域に基づくトリガ条件設定データを格納するレジスタと、シリアルバスを流れるデータの転送レートに同期しシリアルバスを流れるデータをサンプルするタイミング任意に変更できるクロックを生成するクロック生成部と、これらクロックを含む各部のデータに基づいて、シリアルバスを流れるデータの中から所望の部分を捕捉するためのトリガ信号を生成するトリガ生成部、とを具備したことを特徴とする波形測定器である。
【0018】
請求項2の発明は、請求項1記載の波形測定器において、全体波形の該当する領域部分をカーソルで囲んで表示することを特徴とする。
【0019】
請求項3の発明は、請求項1記載の波形測定器において、全体波形の該当する領域部分を他の部分と異なる色で表示することを特徴とする。
【0020】
請求項4の発明は、請求項1記載の波形測定器において、全体波形の該当する領域部分を他の部分と異なる輝度で表示することを特徴とする。
【0028】
これらにより、ユーザは注目する領域部分のボタンを押すだけで、その領域部分の解析結果を直ちに見ることができる。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明を詳しく説明する。
図1は本発明の実施の形態の一例を示す構成図であり、図8と共通する部分には同一の符号を付けている。図1と図8の違いは、図1で用いる波形測定器としてのオシロスコープ8には、センサ11〜1nからのトリガ信号を取り込んでいないことである。このオシロスコープ8は、CANBusデータから、設定された転送レート(1M,500K,250K,125K,83.3K,33.3Kbps)に応じたシステムクロックを生成する機能を備えている。
【0032】
図2はこのようなオシロスコープ8の主要部のブロック図である。
CANBus上を流れるデータは、プローブ7を介してアッテネータとプリアンプで構成された入力部9に取り込まれる。入力部9に取り込まれたデータは、大容量(例えば16MW)の波形メモリ10に格納されるとともに、オシロスコープ8のトリガブロック11の一部を構成するコンパレータ12の一方の入力端子に入力される。コンパレータ12は、他方の入力端子に入力されるトリガレベルに基づいてデータレベルの大小関係を比較して比較結果を出力する。
【0033】
コンパレータ12の出力データはCANBusなどのシリアルバス専用のトリガ検出ブロック13を構成するシリアルデータ制御部14に入力され、IDやDATAなどのそれぞれのデータ種別のまとまりに分割して格納される。
【0034】
なお、シリアルバス専用のトリガ検出ブロック13は、シリアルデータ制御部14をはじめ、レジスタ15、バス同期クロック生成部16、トリガ生成部17などで構成されている。
【0035】
レジスタ15には、CANBusを流れるシリアルデータのフレームの種別、転送レートの種別、トリガ対象とするデータの種別、各種データのビット構成、トリガ対象とするデータ種別の組み合わせなどが設定データとして書き込まれている。
【0036】
レジスタ15は、シリアルデータ制御部14にはデータフレームの種別を表わすデータを出力し、バス同期クロック生成部16には転送レートを表わすデータを出力し、トリガ生成部17にはトリガ対象とするデータの種別を表わすデータやそれらの組み合わせを表わすデータを出力する。
【0037】
シリアルデータ制御部14は、バス同期クロック生成部16およびトリガ生成部17に、分割格納されたデータの中から、トリガ対象として指定されたデータ種別に応じたデータを選択的に出力する。
【0038】
バス同期クロック生成部16は、レジスタ15から入力されるいずれかの設定転送レート(1M,500K,250K,125K,83.3K,33.3Kbps)に同期したシステムクロックを生成して、トリガ生成部17に出力する。このシステムクロックは、入力データのビット開始位置をバスに流れているデータと合わせるように調整する機能を有する。システムクロックとして1ビットあたりの時間を例えば32等分したものとすることにより、CANBusを流れるシリアルデータをサンプルするタイミングを任意に変更することができる。
【0039】
トリガ生成部17は、これら各部から入力されるデータに基づいてトリガ対象として指定されたデータ種別に対応したトリガ信号を生成し、オシロスコープ8のトリガブロック11に入力する。トリガブロック11は、後段の波形表示を行うための公知の図示しない波形表示処理部にトリガ信号を出力する。
【0040】
図2のように、オシロスコープとCANBusのプロトコルに特化したトリガ機能とを組み合わせることにより、プローブ7を介して波形メモリ10に格納されたCANBusを流れるシリアルデータに対して特定の条件でトリガをかけることができ、トリガをかけたフレームのみならずその前後数千フレームに対しても波形解析を行うことができる。
【0041】
具体的には、CANBusのプロトコルに特化したトリガ機能により、各フレーム中の以下の部分に対して、個別のシリアルパターンであるいは複数のシリアルパターンを組み合わせてトリガをかけることができる。
SOF (Start Of Frame)
ID (Standard Format [11bit]とExtended Format [29bit]に対応)
Data (0〜8Byte)
Error Frame
【0042】
すなわち、図1のオシロスコープ8は、ECU31〜3nを介してCANBus4に出力されるセンサ11〜1nの測定データを含むシリアルデータをプローブ7を介して波形メモリ10に取り込むことにより、任意のシリアルパターン波形部分を捕捉して表示画面に表示することができ、シリアルデータ波形の不具合パターン解析などが効率よく行える。
【0043】
次に、本発明のシリアルパターン波形の解析結果表示について説明する。
図3はシリアルパターン波形解析の設定例図、図4はシリアルパターン波形の解析結果表示例図である。
まず図3に示すように、解析対象のシリアルデータ信号源を表示させ、解析範囲を、例えば1点鎖線で示す始点カーソルと終点カーソルで設定する。続いてパターンの時間間隔を設定し、さらに2値化(H,Lまたは1,0)のためのスレッショルドレベルを設定する。なお、図3で目的とするビットパターンは「H−L−H」とする。
【0044】
以上の設定に基づき、図4に示すように、解析対象のシリアルデータ信号源の解析範囲に相当する波形データから、始点から終点までの時間間隔ごとの波形データを抽出してスレッショルドレベルと比較することにより2値化し、2値化した解析結果(図4では「0−1−1−1−1−0−0」)を対象波形の近傍に表示する。この表示結果から、ユーザは目的とするビットパターン「H−L−H」は存在しないことを容易に理解できる。
【0045】
続いて、本発明の解析結果のデータ表示について説明する。
図2のシリアルパターントリガによる波形データや、図3,図4のシリアルパターン検索による波形データなどのシリアルデータバスを流れるバイトデータに対してビット領域を設定し、それらのバイトデータについて解析が容易なように例えば図5のような表示を行う。
【0046】
ここで、ビット領域の設定は複数領域の設定が可能であり、図5の例では最大で8領域が設定できるようになっている。また、各領域の表示については、2進,10進,16進から選択可能である。
図5は従来例として示した図13の例2におけるデータ構成表示に適用した場合の表示例である。8つのデータビット領域のうち領域7は未使用なので表示しない。領域6はフラグに割り当てられているので2進で表示し、領域5〜3は温度に割り当てられているので16進で表示し、領域2〜0は車速に割り当てられているので2進で表示する。
【0047】
これにより、シリアルパターントリガやシリアルパターン検索などの機能によるシリアルデータバスを流れるシリアルデータの解析にあたって、複雑なバイトデータ構成であっても表示データから容易に解析が行える。
【0048】
さらに、本発明における解析結果のパターン波形表示について、図6の表示画面例図を用いて説明する。図6は、波形データの取り込みが完了し、取り込んだ波形データに対する解析も終わった段階での表示画面例図である。
【0049】
図6の波形表示領域の上部Aには3系統の全体波形が表示されていて、下部Bには上部Aのカーソル領域Cで指定した部分の3系統の拡大波形が表示されている。右側の操作領域には、表示画面を操作設定するための複数の操作ボタンDが設けられている。図6は、ユーザが「DATA」ボタンを押して、データパターンが「0−0−0−1−1−1−1」になっている上部Aの波形部分をカーソル領域Cで囲んで表示するとともに、下部Bにその部分を拡大ズーム表示させた例である。
【0050】
図6の表示までの流れは、次のようになる。
1)データ解析対象とする波形データの取り込みを完了する。
2)ユーザがデータ解析のための転送レート、スレッショルドレベルを設定する。
3)取り込んだ波形データ全体に対し、設定解析条件に基づくデータ解析を行う。
4)ユーザは表示させたい特定のフレームを選択した後、表示させたいフレーム中の領域(ID,Ctrl,Data,CRC,Ackなど)を選択する。
5)表示制御部はデータ解析の結果に基づいて該当部分を自動検索し、全体波形表示の検出部分をカーソルで囲んで表示するとともに、該当部分の波形パターンを拡大ズーム表示する。
【0051】
従来の波形測定器では、シリアルバスを流れるデータに関する詳細な知識が無ければ表示データを解読できなかったが、図6のような表示形態にすることにより比較的に容易にデータを解読でき、またデータに異常が起きているのはどの部分なのかも簡単に確認できる。
【0052】
なお、上記実施例ではシリアルバスとしてCANBusの例を説明したが、本発明に基づく波形測定器はCANBusに限るものではなく、各種のシリアルバスを流れるデータ波形の解析にも適用できるものである。
【0053】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、CANBusなどのシリアルバスを流れるデータの波形パターン解析が容易に行える波形測定器が実現でき、各種のデータ伝送系の開発や保守などに好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態例を示す構成図である。
【図2】図1のオシロスコープ8の主要部のブロック図である。
【図3】本発明におけるシリアルパターン波形解析の設定例図である。
【図4】本発明におけるシリアルパターン波形の解析結果表示例図である。
【図5】本発明におけるバイトデータの表示例図である。
【図6】本発明における解析結果のパターン波形表示例図である。
【図7】CANBusのデータフォーマット構成例図である。
【図8】従来のCANBus解析の一例を示す概念図である。
【図9】クロックチャネルの立ち上がりタイミングによるシリアルパターン検索例図である。
【図10】一定の時間間隔によるシリアルパターン検索例図である。
【図11】従来のバイトデータの16進による表示例図である。
【図12】従来のバイトデータのバイナリ2進による表示例図である。
【図13】従来のバイトデータの他の表示例図である。
【符号の説明】
7 プローブ
8 オシロスコープ
9 入力部
10 波形メモリ
11 トリガブロック
12 コンパレータ
13 トリガ検出ブロック
14 シリアルデータ制御部
15 レジスタ
16 バス同期クロック生成部
17 トリガ生成部
Claims (4)
- シリアルバスを流れるデータを表示する波形測定器であって、
シリアルバスを流れるデータをトリガレベルで比較しながらフレーム単位で取り込み、フレームを構成する複数の領域に分割して格納するシリアルデータ制御部と、
フレームを構成する複数の領域に基づくトリガ条件設定データを格納するレジスタと、
シリアルバスを流れるデータの転送レートに同期しシリアルバスを流れるデータをサンプルするタイミングを任意に変更できるクロックを生成するクロック生成部と、
これらクロックを含む各部のデータに基づいて、シリアルバスを流れるデータの中から所望の部分を捕捉するためのトリガ信号を生成するトリガ生成部と、
解析対象データの全体波形と部分拡大波形を上下に表示する解析表示画面の一部にデータのフレームを構成する複数の領域から所望領域を選択指定する複数のボタンを設け、
選択指定したボタンに応じて、
全体波形の該当する領域部分を他の部分と識別可能に表示し、
部分拡大波形には該当する領域部分を拡大表示することを特徴とする波形測定器。 - 全体波形の該当する領域部分をカーソルで囲んで表示することを特徴とする請求項1記載の波形測定器。
- 全体波形の該当する領域部分を他の部分と異なる色で表示することを特徴とする請求項1記載の波形測定器。
- 全体波形の該当する領域部分を他の部分と異なる輝度で表示することを特徴とする請求項1記載の波形測定器。
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