JPH02285215A - 測定システムの制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は一般的に電子測定システムに関し、特に、リア
ルタイムクロック及びデータバッファを使用する自動測
定システムを制御する方法及び装置に関する。

（従来の技術） 供試装置にデータを送出しかつ供試装置からデータを収
集するように計測器を′指令する複雑な割込及びメツセ
ージを発する中央コンピュータに頼る従来方式の装置と
異なり、本発明はリアルタイムクロック及びデータバッ
ファを使用して自律的にプロセスを管理しかつ全測定動
作を簡易化している。リアルタイムクロック及びデータ
バッファを使用する測定システム制御は、多岐にわたる
診断計測器、刺激計測器、及び監視計測器の動作を協調
させるために使用可能な精密、正確、かつ費用効果的な
方法を提供する。

複雑な計測器は、中央コンピュータからの複雑な調整の
命令をしばしば必要とする。例えば、化学蒸着室内で集
積回路が製作される場合は、蒸着室の内部の温度、圧力
、及び気体内容かコンビ二一タによって常に注意深く調
整されかつ監視される。このコンピュータは、精密なス
ケジュールで蒸着室に反応物を供給するためのアクチュ
エータ及びバルブにコマンドを与えるソフトウェアコー
ドの多くのラインを含む命令のプログラムを使用してい
る。

供試装置からデータを収集またはこの装置に対してデー
タを提供する１基以上の計測器に対してタイミング制御
を提供するために一般的に使用されているソフトウェア
コードは、一般的に作成が冗長的なものであり、誤りを
受けやすく、かつ作成者以外の人間による解読がしばし
ば困難である。このコードは、ＲＡＳＩＣのような簡単
なプログラム言語で通常の場合は書かれている。

（発明が解決しようとする課題） 割込みまたはメツセージによって１基以上の計測器の動
作を管理するために中央コンピュータを使用することに
よって生じる一つの問題は、変更または改良を行なう困
難性にある。新規または異質の測定または手順を追加す
るごとに、莫大なりスティングのソフトウェア命令が検
討され、書き換えられ、かつ中央コンピュータの記憶装
置に再入力されなければならない。ある種の追加または
改訂は、前記コンピュータで応用プログラムを実行させ
るハードウェア、ネットワーク設備、またはオペレーテ
ィングシステムに原因する諸制約によって許されないこ
とがある。さらに、コンピュータを変更したり、アップ
グレードしたりする場合に、タイミング非互換性のよう
な他の困難に当たる。より多くの測定を行なうためにコ
ンピュータに対して付加計測器が付加される場合は、ネ
ットワークの拡大が全システムにわたる通信を阻害する
伝搬遅延を生じかねない。数基の計測基の動作のすべて
の局面を取り扱うために中央コンピュータを使用する場
合の欠点として、出力データの喪失または混乱が挙げら
れる。−旦コンピュータが対象装置すなわち供試装置に
関する情報を収集するように種々の計測器に指令しそし
てこの結果としての計測器出力信号が中央コンピュータ
の命令に従ってこの中央コンピュータに報告されると、
あるデータは無秩序に到着しまたは喪失し、このため測
定をそこなうことになる。おそらく、現在の集中化タイ
ミング制御システムの最大の欠陥は、コンピュータ能力
を効果的に使用していないことである。中央指令コンピ
ュータは複数測定器のリアルタイム制御及びデータの送
出に密接に関係しなければならないので、この中央コン
ピュータは演算動作の大部分の間、非生産的な待ちモー
ドに保持されている。

上記の欠点を回避するための確実効果的な測定制御シス
テムを提供することが、コンピュータ作動計測器システ
ムの分野の設計者に対して与えられている無題である。

柔軟性に富みかつアップグレードが容易な方法及び装置
の開発は新計測器の旧ネットワークへの追加を可能なら
しめ、制御コンピュータの諸資源をより良好に利用する
方法及び装置は計装分野の主要技術的進歩を構成するこ
とになる。上記のような革新的な装置を使用して達成さ
れる強化性能はこの業界内の長期間にわたる要望を満足
するであろうし、また複雑な測定装置の製造業者及びユ
ーザの両者が時間と金銭の相当な消費を節約することを
可能ならしめるであろう。

（課題を解決するための手段） この特許出願に開示されかつクレームされているα］定
システム制御方法及び装置は、割込またはメツセージを
使用して計装システムを調整するために中央コンピュー
タが使用される場合に遭遇する非効率性、プログラミン
グ困難性、及びハードウェア構成の制約の問題を克服す
るものである。本発明を使用して達成される強化性能は
、測定を実施し、刺激を提供し、ある装置を制御し、デ
ータを管理し、または試験を実施するシステム内の各計
測器または装置にリアルタイム同期クロック及びデータ
バッファを配置することによるものである。各計測器に
対して集中化タイミング制御コマンドを供給するために
中央コンピュータを使用する代りに、調整コンピュータ
から送信された命令が各計測器内蔵のデータバッファに
記憶され、そしてこの計測器が局所リアルタイムクロッ
クから起動信号を受信すると前記命令に基づく装置動作
が実行される。この方法及び装置は、システムの柔軟性
及び生産性を大幅に強化する。この調整コンピュータは
タイミング制御を達成するため特定のシーケンスで発せ
られるソフトウェア命令の中央化リストに依存しないの
で、ソフトウェアコード、言語、及びハードウェアがほ
とんど困−難性を伴うことなくアップグレードまたは修
正され得る。システム素子のこの拡張によって撹乱され
る中央タイミングスキームが存在しないために、諸付加
計測器を現存の諸計測器のネットワークに容易に付加す
ることができる。各計測器が直接制御を必要とすること
なく自律的に機能するので、調整コンピュータの効率は
、割込またはメツセージの伝達を使用して各プロセス段
階を取り扱う制御コンピュータに比較してはるかに大き
い。本発明はさらに、リアルタイムクロックによって供
給される基準時間を計測器出力データの各グループに関
連付けることによって、計測器出力信号の混乱の問題を
も解決している。実際に、本発明の特徴によれば、シス
テムによって生成された情報の各区分に対してタイムス
タンプが設けられるので、ネットワークに固有のまたは
他のシステム、コンポーネント、またはソフトウェアに
固有の伝搬遅延またはシーケンス変化に拘らず、装置ま
たは供試対象物を記述する情報の順序が決して惑わされ
ることがない。このタイムスタンプの機能は、ある計測
器が、この計測器に関してデータが記憶されるべきこと
をこの計測器に命令する事前プログラミングを必要とす
ることなくデータを収集しかつデータをマークすること
をも可能ならしめる。このマークされたデータは、タイ
ムスタンプに基づきまたは基準タイムスタンプを含むメ
ツセージの解読に基づき、後はど、例えばこの計測器に
対して外部のあるイベントの時点で選択されることがで
きる。

その制御下にある計測器の各動作を始動しかつ管理する
中央コンピュータと異なり、調整コンピュータはその記
憶装置に記憶されているプログラムに基づいて諸命令を
発する。この命令は、計測器内にデータバッファに記憶
される。

この命令は２つの構成要素、すなわち、実施されなけれ
ばならない装置動作の記述、及びその実施のための指定
時間を一般的に包含している。

リアルタイムクロックは、計測器がスケジュールのとお
りに調整器からの命令を実行出来るようにこの計測器に
正しい時間を供給する。リアルタイムクロックがこの計
測器に対して適切なイベント時間が実現されたことを通
告すると、この計測器は起動せしめられてそのデータバ
ッファ内に常駐している命令によって示されている測定
すなわち動作を実施することになる。この測定が実施さ
れかつ供試装置からの出力信号が前記計測器によって収
集されると、リアルタイムクロックが供試装置から導出
された各出力信号、またはデータのグループに関連して
いる基準タイム信号を供給する。データを基準タイムに
整合さ・せかつこのデータを内蔵バッファに記憶するこ
とによって、測定の結果がその正しい順序で保存されか
つあるさらに便利な将来の時点で調整コンピュータにま
たはその他の装置に転送されることができる。

測定システム制御の発明は、電子工業界の技術者が現在
使用可能なシテスムよりさらに生産的かつ柔軟性に富む
複雑な計装ネットワークを構築することを可能ならしめ
る効果的かつ強力なツールを提供する革新的な方法及び
装置である。

本発明の他の意図及び目的と、本発明のさらに完全かつ
包括的な理解は一好適実施例の以下の説明を検討しかつ
添付図面を参照することによって得られるでろう。

（実施例） 第１図は、測定システム制御器１０を示す構成ブロック
図である。このシステムは、通信バス１７を通して計測
器１８に対しメモリ１４に記憶されているプログラムに
基づいて命令信号１６を送信する調整器１２を包含して
いる。調整器１２は一連の命令を発することができる一
般的にコンピュータであるが、「調整器」と言う用語は
命令を記憶または発生しかつこの命令をネットワークに
送出し得るすべての装置を包含する包括的な用語として
この明細書で使用されている。「一連の命令」とは、１
を含む任意数のコマンドのことである。計測器１８は、
通信バス１７に結合されている。この計測器１８は、計
測器機能回路２０、リアルタイム同期クロック２２、デ
ータバッファ２４、及び任意選択の割込回路２６を包含
する単一ユニットとして示されている。この計測器１８
は、供試装置２８にも結合されている。この応用例の場
合は、「供試装置」とは、それに関して計測器が情報を
収集し、測定を行ない、または刺激を付与する任意の装
置、対象物、または環境のことである。供試装置２８と
計測器１８との間を流れる信号３０及び３１は、機能回
路２０によって処理される。調整器１２は、この調整器
１２がその内部動作をシステム内の残余の装置と同期さ
せかつ計測器１８に対する命令を発生することができる
ように、リアルタイムクロック３４を一般的に含んでい
る。

その制御下にある計測器の各動作を始動かつ管理する中
央コンピュータと異なり、調整器１２は信号１６の形で
その記憶装置１４内に記憶されているプログラムに基づ
いて命令を発する。この命令信号１６は通信バス１７に
沿って伝達され、かつ計測器１８内データバツフア２４
に記憶される。

この入力は、データバッファ２４から送出される信号３
３として機能回路２０によって読み取られる。

機能信号１６は２つの構成要素、すなわち、実施されな
ければならない装置動の記述、及びその実施のための指
定時間を一般的に包含している。

例えば、典型的な命令信号１６の要旨は、午前１０時に
供試装置の出力に出ている電圧を測定せよ、と言うよう
なものである。リアルタイムクロック２２は、計測器１
８に対してこの計測器１８がスケジケールどおりに調整
器１２からの命令１６の記憶コピーを実行できるように
正確な時間を供給する。リアルタイムクロック２２が計
測器１８に対して時間が午前１０時であることを告知す
ると、計測器１８が起動されかつそのデータバッファ２
４に常駐している命令信号１６によって指示されている
測定を実施することになる。計測器１８の機能回路２０
に対するリアルタイムクロック２２からの正確な時間の
入力は、他の方法によれば、中央コンピュータからの特
定の割込コマンドまたはメツセージに基づいて働く任意
選択の割込回路２６によって達成されることになるタイ
ミング制御を提供する起動時間信号２３と考えることが
できる。この測定が行なわれかつ供試装置２８からのパ
ラメータすなわち出力信号３０が計測器１８によって収
集されると、リアルタイムクロック２２が供試装置２８
から導出された各出力信号３０すなわちグループのデー
タに関連した基準タイム信号２７を供給する。データバ
ッファ２４は、調整器１２が計測器１８を呼び出して測
定結果３０または刺激信号３１を計測器出力信号３２の
形で通信バス１７に沿って送出させるまで、各グループ
のデータ３０をその関・連の基準タイム信号２７と共に
記憶する。計測器１８が供試装置２８に対して刺激３１
を供給すると、この刺激信号はデータバッファ２４内に
記憶されている命令信号１６に従って入力信号３１とし
て現われる。刺激信号３１は、リアルタイムクロック２
２からのタイミング信号２３によってトリガされる。

第２図は第１図に示されている配置について拡大したも
ので、複数計測器の場合に対する同一の相対構成を示し
ている。第２図に図説されている構成要素のあるものは
第１図に示されている構成要素と同様であり、便宜上上
記のような構成要素は第１図の対応する構成要素と同一
の参照番号が割り当てられている。第２図において、４
基の計測器１８Ａ、　１８Ｂ、　１８Ｃ及び１８Ｄは調
整器１２によって各々に調整されている。１８Ａ及び１
８Ｂは測定を実施する計測器を表わし、１８Ｃ及び１８
Ｄは供試装置２８に対して刺激を供給する計測器を表わ
している。計測器１８Ａ〜１８Ｄのような任意の数の計
測器も、この特許出願に開示されかつクレームされてい
る本発明の方法及び装置を使用して調整されている。

リアルタイムクロック２２を使用することによって提供
される最大の利点は、この方法によらない場合は、ネッ
トワークにわたって接続されているシステムを混乱させ
かねない伝送遅延を回避することである。計測器に対し
て割込信号を送出することによってタイミング制御を提
供するために中央コンピュータが使用される場合は、伝
送遅延により、測定３０及び刺激３１の重要性を危うく
するイベント同期の誤りを生じるおそれがある。各計測
器に関連するリアルタイム同期クロックがシステムのス
ケジュールを調整するために使用される場合は、この誤
りは伝達媒体のいかなる変化よりむしろクロック同期に
起因することになる。この誤りは容易に修正することが
でき、かつシステム内のすべてのクロック間の正確な同
期を厳密に維持することによって制限することができる
。

リアルタイムクロック２２は、確実なタイミング制御を
提供するため十分に精密かつ安定なものでなければなら
ない。一般的に入手可能な装置は、十億分の−の安定性
を容易に達成する。

このレートの正確度は、約１０分間にわたって１マイク
ロ秒の正確度に２つのＩ　ＭＨｚシステムを同期状態に
維持するために十分である。クロックを同期させる際に
遭遇する困難性の程度は、正確度の要求条件及び使用さ
れている伝送媒体の性質に依存している。外部タイミン
グ信号３６を使用して複数クロックを同期させる諸技法
が、文献に記載されている。これらの技法は、システム
の種々のクロック中に送出者の局所時間（ｌｏｃａｌ　
ｔｉｍｅ）を含むメツセージの交換を一般に含むもので
ある。この技術分野の普通の熟練者は、本発明を実行す
るために要求される正確度まで複数クロックを同期させ
るようにこれらのメツセージ及びアルゴリズムを使用す
る能力を有している。

各計測器１８にデータバッファ２４を内蔵することによ
って、測定が実際に行われた時点よりもはるかに後の時
点において、バッファ２４に記憶されている測定結果３
２を調整器１２が検索することを可能ならしめる。この
技法は、以前に行われた測定をシステムのユーザが「時
間的に遡及して」アクセスしかつ観察することを可能な
らしめる。この方法は、データバッファ２４の記憶容量
によってかつ計測器１８によって収集された各グループ
のデータ３０または３１と関連している基準タイム値２
７の間の所要の時間分解能によってのみ制限される。デ
ータバッファ２４は、命令信号１６及び出力信号３２に
対する別個の部分（但し、必ずしもこれに限らない）を
含み、多くの方法で区分化が可能である。このバッファ
２４は、信号２７によるリアルタイムクロック２２によ
って確立された時限に基づいて区分化が可能である。

第３の代案は、静的変化データ及び動的変化データ用の
部分にバッファ２４を区分することである。

本発明による方法の実施の他の有益な結果は、通信バス
の選択が、タイミング制御を達成するために割込または
メツセージを送出する中央コンピュータを使用する場合
よりもはるかに重大でないことである。ある種の軽微な
変更を加えることによって、本発明はＧＢ−ＩＢネット
ワーク、ローカルエリアネットワーク、または他の同様
な通信媒体に使用可能である。

本発明は、前もってスケジュール化することができない
ある種の外部イベントによって測定プロセスが始動され
なければならない場合にも使用することができる。これ
は、すべてのシステム資源に対して制御信号を伝送する
ことによって達成される。この制御信号は、外部イベン
トを検出する計測器によって発生されることになる。こ
の信号は、リアルタイムクロックによって確立されてい
るので前記外部イベントの時間を含むことになる。他の
計測器が前記制御信号に含まれているこの時間値を受信
すると、この受信時間値は受信計測器内蔵のリアルタイ
ムクロックによって表わされる時間と比較される。

適切な動作または手続が、前記受信計測器のデータバッ
ファに保持されている命令に従ってその後実行される。

前記のリアルタイムクロック及びデータバッファを使用
する測定システム制御は、広範囲多種の計装システムに
対して正確かつ強力な改良を提供するものである。本発
明は、電子装置の試験及び測定の継続的発展分野におい
て前進的な重要な段階を構成するものである。

（発明の効果） 以上のように、本発明によれば、測定システム制御方法
及び装置は、割込またはメツセージを使用して計装シス
テムを調整するために中央コンピュータが使用される場
合に遭遇する非効率性、プログラミング困難性、及びハ
ードウェア構成の制約の問題を克服可能な測定システム
制御方法及び装置が提供される。すなわち、本発明によ
れば、リアルタイム同期クロック及びデータバッファを
利用することにより、各計測器に対して集中化タイミン
グ制御コマンドを供給するための中央コンピュータを使
用する代りに、調整コンピュータから送信された命令が
各計測器内蔵のデータバッファに記憶され、そしてこの
計測器が局所リアルタイムクロックがら起動信号を受信
すると前記命令に基づく装置動作が実行されるので、シ
ステムの柔軟性及び生産性を大幅に強化することが可能
である。さらに、本発明によれば、調整コンピュータは
タイミング制御を達成するため特定のシーケンスで発せ
られるソフトウェア命令の中央化リストに依存しないの
で、ソフトウェアコード、言語、及びハードウェアのア
ップグレードまたは修正が容易である。さらに、本発明
によれば、システム素子の拡張によって撹乱される中央
タイミングスキームが存在しないために、諸付加計測器
を現存の諸計測器のネットワークに容易に付加すること
ができる。また、各計測器が直接制御を必要とすること
なく自律的に機能するので、調整コンピュータの効率は
、割込またはメツセージの伝達を使用して各プロセス段
階を取り扱う制御コンピュータに比較してはるかに大き
い。

さらに、本発明によれば、リアルタイムクロックによっ
て供給される基準時間を計測器出力データの各グループ
に関連付けることによって、計測器出力信号の混乱の問
題も解決される。

本発明は一特定好適実施例に関連して詳しく説明されて
いるが、本発明が関係する技術分野において普通の熟練
度を有する技術者は、下記の諸クレームの精神及び範囲
に憚ることなく種々の変更及び強化策が実施可能である
ことを理解するであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、リアルタイムクロック及びデータバッファを
使用する測定システムの制御に利用される装置のブロッ
ク図であり、 第２図は、本発明に基づいて調整される各種装置のブロ
ック図である。 １０・・・測定システム制御器、１２・・・調整器、１
４・・・メモリ、１６・・・命令信号、１７・・・通信
バス、１８・・・計測器、２０・・・計測器機能回路、
２２・・・リアルタイムクロック、 ２３・・・起動タイム信号、２４・・・データバッファ
、２５・・・計測器出力データ、 ２６・・・任意選択の割込回路、 ２７・・・基準タイム信号、２８・・・供試装置、３０
・・・供試装置からの出力信号、 ３１・・・供試装置からの刺激信号、 ３２・・・計測器出力信号、 ３３・・・計測器命令及び刺激データ、３４・・・リア
ルタイムクロック、 ３６・・・外部タイミング信号、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　一連の命令信号を転送するための調整手段と、供試
   装置からの信号を感知するための計測手段とを含む装置
   であって、 上記計測手段が、 上記計測手段をトリガして上記命令信号に 基づくオペレーションを実行させる起動タイム信号を上
   記計測手段に供給し、さらに、一連の計測手段信号に関
   連する基準タイム信号を供給するためのリアルタイム同
   期クロック手段と、 上記調整手段に転送するために、上記計測 信号と上記一連の計測手段信号を記憶するためのデータ
   バッファ手段とを含むことを特徴とする装置。