JPH05257748A - マイクロプロセッサ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＷＤＴのタイムアップ時間を見掛上は長い時
間に設定できるようにして、プログラムの定周期走行の
間延びに対する許容度を大きくする。 【構成】 各タスクを実行するプログラムの正常走行に
よりオンになるビットをそれぞれのプログラムに対応し
て有するリセットパターンレジスタ手段と、リセットパ
ターンレジスタ手段の各ビットの状態を所定の周期で参
照するビット参照手段と、ビット参照手段によるビット
参照の時点で、いずれかのビットがオフ状態のままであ
る時間を測定するオフ状態時間測定手段と、ビット参照
手段により全ての参照ビットがオン状態を示していると
きＷＤＴにリセット信号を出力すると共に、オフ状態時
間測定手段が測定したいずれかのビットがオフ状態であ
る時間が所定の時間以上継続する場合、ＷＤＴへのリセ
ット信号出力を行わないようにするＷＤＴ制御手段とを
設けて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ウォッチドックタイマ
ーを備えたマイクロプロセッサ装置に関し、更に詳しく
は、プログラムの暴走の外部通知あるいは暴走を復帰さ
せる手段として広く使用されているウォッチドックタイ
マー（ＷＤＴ）を、マルチタスクが走行するマイクロプ
ロセッサ装置（例えば分散形制御装置など）で有効に使
用できるようにしたマイクロプロセッサ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ウォッチドックタイマーは、一般的にハ
ードウェアによって構成され、マイクロプロセッサ上で
走行するプログラムが定めた「ウォッチドックタイマー
をリセットする」入出力処理（Ｉ／Ｏ処理）を一定時間
以上行わない時に、「ウォッチドックタイマーがタイム
アップ」し、外部にマイクロプロセッサの動作が異常で
あることを示す警報を出力するように構成されている。
この場合、マイクロプロセッサを直ちに停止するなどの
処理を行いプログラムが暴走するのを防止するのが一般
的である。

【０００３】従って、ウォッチドックタイマーを用いる
ようなプロセッサ装置においては、プログラムは、一定
の周期以上で前述したような、「ウォッチドックタイマ
ーをリセットする」入出力処理を行う必要がある。ここ
で、ウォッチドックタイマーに設定されるタイムアップ
時間は、プロセッサ上を走行するプログラムの基本周期
と、各処理によって間延びした場合の許容される時間等
を考慮して決定される。

【０００４】図４は、従来のこの種のウォッチドックタ
イマーを備えたマイクロプロセッサ装置において、ウォ
ッチドックタイマーのリセット動作の一例を示すフロー
チャートである。

【０００５】ここでは、プロセッサによって実行される
タスクを実現するプログラムが３個存在していて、それ
ぞれが持つ基本周期、すなわちプログラムＳＹＳＭは、
１００ｍｓｅｃ、プログラムＣＴＬＴは、１ｓｅｃ、プ
ログラムＰＭＯＮは１ｓｅｃ毎に、ＷＤＴサブルーチン
を呼ぶように構成してある。

【０００６】ウォッチドックタイマーのサブルーチン
は、それが呼ばれると、予め用意されているリセットパ
ターンを示すレジスタの対応ビット（この例では３個の
プログラムに対応して、ａ，ｂ，ｃの３個ある）をオン
にする。そして、レジスタに用意された３つのビット
ａ，ｂ，ｃの全てがオンがなったら、すなわち、３個の
プログラムの全てからウォッチドックタイマーのサブル
ーチンが呼ばれたら、ウォッチドックタイマーを構成し
ているハードウェアに対して、そのリセットを要求す
る。また、各ビットａ，ｂ．ｃを全てクリアする。

【０００７】これにより、ウォッチドックタイマーは、
マイクロプロセッサの動作が正常であれば、基本的に１
秒に一度はリセットされることとなり、タイムアップす
ることはない。

【０００８】これに対して、３つのタスクを実現するプ
ログラムのいずれか１つのプログラムでもその走行を停
止すると、リセットパターンを示すレジスタのビット
ａ，ｂ，ｃのいずれかがオンとならず、ウォッチドック
タイマーはリセットされなくなる。このために、タイム
アップ時間になった時点でウォッチドックタイマーはタ
イムアップし、プロセッサ異常を出力する。

【０００９】ここで、ウォッチドックタイマーに設定さ
れるタイムアップ時間は、プロセッサ上を走行するプロ
グラムの基本周期と、各処理によって間延びする場合の
許容される時間等を考慮して決定されるが、例えばマン
マシンインターフェイス機能を有するプロセッサ装置に
おいては、キーボードやその他のポインティングディバ
イスからの信号を優先して処理するタスクが多くなり、
このためにプログラムの定周期の間延びする許容度が大
きくなる。この為に、ウォッチドックタイマーに設定す
るタイムアップ時間は、間延びする許容度を考慮して例
えば１０ｓｅｃ程度と長く設定しておくこととなる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ウォッ
チドックタイマーのタイムアップ時間を余り長く設定す
ると、プログラムの暴走を検知するまでの時間が長くな
り、致命的なプログラムの暴走を停止できなくなる不具
合が生ずる。

【００１１】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、ウォッチドックタイマーのタイムアップ時間
を、見掛上長い時間に設定できるようにしながら、致命
的なクロックの停止やその他のトラブルの検出を確実に
行なえるウォッチドックタイマーを備えたマイクロプロ
セッサ装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明は、プログラムの正常な走行を監視するウォッ
チドックタイマーを備えたマルチタスクを実行するマイ
クロプロセッサ装置であって、各タスクを実行するプロ
グラムの正常走行によりオンになるビットをそれぞれの
プログラムに対応して有するリセットパターンレジスタ
手段と、このリセットパターンレジスタ手段の各ビット
の状態を所定の周期で参照するビット参照手段と、この
ビット参照手段によるビット参照の時点で、いずれかの
ビットがオフ状態のままである時間を測定するオフ状態
時間測定手段と、前記ビット参照手段により全ての参照
ビットがオン状態を示しているとき前記ウォッチドック
タイマーにリセット信号を出力すると共に、前記オフ状
態時間測定手段が測定したいずれかのビットがオフ状態
である時間が所定の時間以上継続する場合、前記ウォッ
チドックタイマーへのリセット信号出力を行わないよう
にするＷＤＴ制御手段とを設けたことを特徴とするマイ
クロプロセッサ装置である。

【００１３】

【作用】ウォッチドックタイマーのタイムアップ時間
は、それを長く設定すればそれだけ、各種のプログラム
の定周期の間延び許容度が大きくなるが、致命的なプロ
グラムの停止の検出が遅れる。

【００１４】ビット参照手段は、リセットパターンレジ
スタ手段の各ビット状態を所定の周期で参照している。
オフ状態時間測定手段は、リセットパターンレジスタ手
段のいずれかのビット状態がオフ状態のままであれば、
カウンタを計数してそのオフ状態が継続する時間を測定
する。

【００１５】ＷＤＴ制御手段は、ビット参照手段からの
信号を受け、リセットパターンレジスタ手段の各ビット
状態が全てオン状態になったとき、ウォッチドックタイ
マーにリセット信号を出力する。また、オフ状態時間測
定手段が測定したいずれかのビットがオフ状態である時
間が、所定の時間以上継続する場合ウォッチドックタイ
マーへのリセット信号出力を行なわないようにする。

【００１６】これにより、ウォッチドックタイマーのタ
イムアップ時間を見掛上は所定の時間の長い時間に設定
でき、プログラムの停止等の致命的な事態では、早いタ
イムアップ時間が設定されることとなる。

【００１７】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。図１は、本発明の一実施例を示す構成ブロッ
ク図である。図において、１はマイクロプロセッサ（Ｃ
ＰＵ）であり、ここでは、３個のタスク１，タスク２，
タスク３を実行しているものとし、各タスクを実現する
主要な３つのプログラム１１，１２，１３は、それぞれ
０．１ｓｅｃ、１ｓｅｃ，１ｓｅｃの周期を基本周期と
して起動されている。２はこのマイクロプロセッサ１の
動作を監視するウォッチドックタイマー（ＷＤＴ）であ
る。

【００１８】３は各タスクを実行するプログラム１１，
１２，１３の正常走行によりオンになるビットａ，ｂ，
ｃをそれぞれのプログラムに対応して有するリセットパ
ターンレジスタ手段、４はリセットパターンレジスタ手
段３の各ビットａ，ｂ，ｃの状態を所定の周期、例えば
１００ｍｓｅｃの周期で参照するビット参照手段、５は
ビット参照手段４によるビット参照の時点で、いずれか
のビットがオフ状態のままである時間を測定するオフ状
態時間測定手段で、カウンタ６を有している。

【００１９】７はビット参照手段４により全ての参照ビ
ットがオン状態を示しているとき、ウォッチドックタイ
マー２にリセット信号を出力し、また、オフ状態時間測
定手段５が測定したいずれかのビットがオフ状態である
時間が、所定の時間以上継続する場合、ウォッチドック
タイマー２へのリセット信号の出力を行なわないように
するＷＤＴ制御手段である。

【００２０】ここで、ビット参照手段４〜ＷＤＴ制御手
段７は、マイクロプロセッサ１とは別のブロックで示し
てあるが、マイクロプロセッサ１内のプログラムによっ
て実現するようにしてもよい。

【００２１】このように構成した装置の動作を説明すれ
ば、以下の通りである。図２は、マイクロプロセッサ１
が行なう動作と、ウォッチドックタイマーのリセット動
作の一例を示すフローチャートである。

【００２２】マイクロプロセッサ１は、各プログラム１
１，１２，１３により、タスク１，タスク２，タスク３
がそれぞれの基本周期で実行され、マルチタスクを実現
している。各タスクが終了すると、その都度、リセット
パターンレジスタ３の対応するビットａ，ｂ，ｃをオン
「１」にセットする（ステップ１）。

【００２３】ウォッチドックタイマーのリセット動作を
行なうフローチャートＷＤＴＲＳＴは、システムクロッ
クにより、１００ｍｓｅｃ周期でコールされるサブルー
チンとなっていて、ビット参照手段４はこの周期で、リ
セットパターンレジスタ３の各ビットａ，ｂ，ｃのいず
れかが、オフ状態「０」のままか判断する（ステップ
２）。ここで、全てのビットａ，ｂ，ｃがいずれもオン
状態「１」の場合（すなわち各プログラムが正常に走行
していて、Ｎｏの判断の場合）、ＷＤＴ制御手段７は、
全てのビットａ，ｂ，ｃをオフ状態「０」とし、カウン
タ６の計数値を０にクリアし（ステップ３）、ウォッチ
ドックタイマー２にリセット信号を出力する（ステップ
４）。これにより、ウォッチドックタイマー２は、リセ
ットされてタイムアップしない。

【００２４】ステップ２において、いずれかのビットが
オンのままの場合（Ｙｅｓの判断の場合）、オフ状態継
続時間測定手段５は、カウンタ６の計数値Ｔを１だけ更
新（Ｔ＝Ｔ＋１）し（ステップ５）、続いて、その計数
値Ｔが、以下の関係にあるか否かを判断する。

【００２５】 （Ｔ＋ＴＷＤＴ）＜Ｔｍａｘ …（１） ただし、Ｔはカウンタの計数値 Ｔｍａｘは仕様上（見掛上）のＷＤＴタイムアウト時間
で、例えば４０が設定される。ここで計数値「１」は、
フローチャートＷＤＴＲＳＴが、システムクロックによ
り、１００ｍｓｅｃ周期でコールされので、１００ｍｓ
ｅｃと等価であり、「４０」は、４０００ｍｓｅｃ（４
秒）に相当することとなる。

【００２６】ＴＷＤＴはハードウェア指定のＷＤＴ２の
タイムアウト時間で、例えば１０（１０００ｍｓｅｃ）
が設定される。ステップ６において、カウンタ６の計数
値Ｔが「３０」（すなわち、全てのビットａ，ｂ，ｃが
オン状態でない状態、つまり、３タスクの少なくとも１
つが動いていない状況が、３０００ｍｓｅｃ続いた状
態）未満であるとき（Ｙｅｓの判断）、ステップ４に移
行し、ＷＤＴ制御手段７はウォッチドックタイマー２に
リセット信号を出力する。これに対して、ステップ５に
おいて、カウンタ６の計数値Ｔが「３０」以上であれば
（Ｎｏの判断）、ウォッチドックタイマー２に対してリ
セット信号を出力しない。

【００２７】以上のような動作により、ウォッチドック
タイマーのリセット動作を行なうサブルーチンＷＤＴＲ
ＳＴが、ＷＤＴ２のリセットを行わなくなるのは、連続
して３０回（３ｓｅｃ）、サブルーチンＷＤＴＲＳＴが
コールされる間、全てのビットａ，ｂ，ｃがオン状態に
ならない時のみで、それは、３つのタスク中、いずれか
１つ以上が３ｓｅｃ間プログラム走行を停止したことを
示している場合となる。

【００２８】そして、サブルーチンＷＤＴＲＳＴがウォ
ッチドックタイマー２をリセットしなくなった後、更に
カウンタの計数値Ｔが「１０」、すなわち１ｓｅｃ、各
ビットａ，ｂ，ｃのいずれかが、オン状態にならない場
合、ウォッチドックタイマー２がタイムアップする。以
上により、見掛上のウォッチドックタイマー２のタイム
アップ時間は、４ｓｅｃとなる。

【００２９】これに対して、クロック停止や、サブルー
チンＷＤＴＲＳＴがコールされないなどの場合には、１
ｓｅｃ後ウォッチドックタイマー２はタイムアップす
る。このように、重大なトラブルであるクロック停止等
ではウォッチドックタイマーを１ｓｅｃと言った短いタ
イムアップ時間とするのに対して、タスクの走行停止等
のトラブルに対しては、４ｓｅｃと言った長いタイムア
ップ時間を設定することができる。

【００３０】図３は、本発明の他の実施例を示す動作の
フローチャートである。図２の実施例では、３つのタス
クに対していずれも４ｓｅｃのタイムアップ時間を設定
したものであるが、この実施例では、各タスクに対して
異なった仕様上（見掛上）のウォッチドックタイマータ
イムアップ時間Ｔｍａｘａ，Ｔｍａｘｂ，Ｔｍａｘｃを
それぞれ設定するように構成し、その為に、各ビット毎
にカウンタを設け、対応するビットのオフ状態継続時間
をそれぞれのカウンタで計測して、各ビット毎に前述し
た（１）式の関係を判断するようにしたものである。

【００３１】なお、以上の実施例では、いずれも３つの
タスクを実行する例であるが、更に多数のタスクを実行
する場合も同様に適用することが可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、見掛上のウォッチドックタイマーのタイムアップ
時間をハードウェアの持つＷＤＴタイムアップ時間の設
定変更を行うことなく設定可能であり、ウォッチドック
タイマーのタイムアップ時間を見掛上は長い時間に設定
することで、プログラムの定周期走行の間延びに対する
許容度が大きくでき、しかも、クロック停止等の致命的
な事態では、早いタイムアップ時間が設定できる。従っ
て、信頼性を維持しながら設計上の自由度が増大するマ
イクロプロセッサ装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。

【図２】マイクロプロセッサが行なう動作と、ウォッチ
ドックタイマーのリセット動作の一例を示すフローチャ
ートである。

【図３】本発明の他の実施例を示す動作のフローチャー
トである。

【図４】従来の装置におけるウォッチドックタイマーの
リセット動作の一例を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ マイクロプロセッサ（ＣＰＵ） １１，１２，１３ タスク１，タスク２，タスク３を実
行するプログラム ２ ウォッチドックタイマー（ＷＤＴ） ３ リセットパターンレジスタ手段 ４ ビット参照手段 ５ オフ状態時間測定手段 ６ カウンタ ７ ＷＤＴ制御手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プログラムの正常な走行を監視するウォ
   ッチドックタイマーを備えたマルチタスクを実行するマ
   イクロプロセッサ装置であって、 各タスクを実行するプログラムの正常走行によりオンに
   なるビットをそれぞれのプログラムに対応して有するリ
   セットパターンレジスタ手段と、 このリセットパターンレジスタ手段の各ビットの状態を
   所定の周期で参照するビット参照手段と、 このビット参照手段によるビット参照の時点で、いずれ
   かのビットがオフ状態のままである時間を測定するオフ
   状態時間測定手段と、 前記ビット参照手段により全ての参照ビットがオン状態
   を示しているとき前記ウォッチドックタイマーにリセッ
   ト信号を出力すると共に、前記オフ状態時間測定手段が
   測定したいずれかのビットがオフ状態である時間が所定
   の時間以上継続する場合、前記ウォッチドックタイマー
   へのリセット信号出力を行わないようにするＷＤＴ制御
   手段とを設けたことを特徴とするマイクロプロセッサ装
   置。