JPH11312091A - センサ情報収集装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オペレーティングシステム環境において、外
部装置を接続することなく、専用関数群で提供されるタ
イマ精度である５５ｍｓｅｃより精細な精度で実現され
る周期処理動作を、容易に利用できるシステム構成にて
実現する。 【解決手段】 ユーザモードで動作するセンサ処理ライ
ブラリ部１３と、特権モードで動作するセンサ処理ドラ
イバ１４を併せ持つ構造を採用し、双方間の通信を通信
用共有メモリ領域１５を介することにより実現する。特
権モード動作側にてリアルタイム性を要求される処理
を、ユーザモード動作側にてアプリケーション９への操
作性を提供することにより容易な操作性も実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はオペレーションシス
テム上で周期起動処理を持つ全ての装置、システムにお
けるセンサ情報収集装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来センサ取得処理や時間監視処理な
ど、比較的厳密な周期性を必要とする処理を行う必要が
あるシステムの場合、専用の処理装置や、ハードウェア
を操作しやすい専用システムで実現するのが常であっ
た。しかし汎用的なオペレーションシステムが全盛であ
る現在、このような処理をする機器にも、上記オペレー
ティングシステム上で実現したいという要望がある。

【０００３】そこで、従来の技術においては、リアルタ
イム性を必要とする測定装置部分を外部装置に持ち、そ
こで得られたデータのみをオペレーティングシステム上
に転送し、表示処理をする方法を採用している。また、
同様に入力や操作処理部分などリアルタイム性を必要と
しない部分をオペレーティングシステム上で実現するこ
とで、求められる要望を満たそうとしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなリアルタイム性を必要とする部分を外部接続の別装
置として実現する場合、そのシステム全体での装置点数
が増加し、筐体の占める容積、および装置システム実現
への総コスト上昇の要因となる。

【０００５】また、オペレーティングシステム上で、動
作精度を要求される部分の処理実施も行うような場合も
あるが、このような場合、ハードウェア構成的には特に
問題は発生しないが、ソフトウェア構成面で見ると問題
がある。昨今のオペレーティングシステムは、システム
動作の安定性などの面から、システム上で動作するアプ
リケーション（ユーザが作成する実行形式）からハード
ウェアを直接制御することはできないような仕組みを採
っている。オペレーティングシステムが管理する資源に
アクセスする場合は、オペレーティングシステムから提
供されている専用関数群を利用することになる。この関
数群を用いればタイマ処理などを実現することも可能で
ある。

【０００６】しかし、このタイマ処理はオペレーティン
グシステム上で動作する複数実行形式の互いの動作状況
により精度が簡単に落ちてしまうものである。また仮に
精度よく動作しても、設定しうる最小単位は通常５５ｍ
ｓｅｃ程度であり、これより詳細な動作精度を得ること
はできない。また、オペレーティングシステムからハー
ドウェアを操作する際には、仮想デバイスドライバ（も
しくはデバイスドライバ）の開発が必要となる。この仮
想デバイスドライバは、オペレーティングシステムと同
じ特権モードで動作する処理であり、利用できるオペレ
ーティングシステム提供関数などは先ほどの専用関数群
とは別のものである。こちらの仮想デバイスドライバを
用いれば、システムが搭載されるハードウェアのリアル
タイムクロック（ＲＴＣ）が提供する時間単位でのリア
ルタイム処理を行うことが可能である。しかし、動作モ
ードが特権モードであり、通常のアプリケーションが動
作するユーザモードとは異なるため、通常のアプリケー
ションの処理をデバイスドライバとして開発するのは事
実上困難であるのが現状である。

【０００７】このように従来の技術では、リアルタイム
性を必要とする処理部を外部装置として実現するか、あ
るいはリアルタイム性は求めず、最小単位時間５５ｍｓ
ｅｃの条件環境で動作するものに限り、オペレーティン
グシステム上で処理を実現していた。

【０００８】本発明は、オペレーティングシステム環境
において、通常のユーザモードで動作するアプリケーシ
ョンが、容易に５５ｍｓｅｃ以下の時間単位で精度よく
センサ取得処理を実現できるようにすることを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、センサ処理を要求するセンサ処理要求装
置からの入力を受け付けるセンサ処理入力受付手段と、
センサ取得処理のためのデータ通信処理を行うセンサ取
得処理部通信処理手段と、前記センサ取得要求装置の通
信手段と処理部通信処理手段との通信処理を行うセンサ
処理要求装置通信部通信処理手段と、仮想割込コントロ
ールドライバとの通信を行う仮想割込コントロール通信
処理手段と、前記センサ処理要求装置からのセンサ情報
を収集するセンサ取得処理手段と、リアルタイムクロッ
クの設定を行うＲＴＣ設定処理手段と、センサ取得処理
手段により得られたデータを前記センサ処理要求装置に
渡すために通信処理を行う要求処理装置呼出処理手段と
を備えて構成している。

【００１０】このように構成する本発明は、リアルタイ
ム処理を行う外部装置を接続すること無しに、リアルタ
イムクロックの設定可能精度範囲の中で、オペレーティ
ングシステム環境上で、リアルタイム処理を必要とする
センサ処理を行うことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の本発明は、セン
サ処理を行うセンサ処理要求装置からの要求を受け付け
るセンサ処理入力受付手段と、センサ取得処理のための
データ通信処理を行うセンサ取得処理部通信手段と、前
記センサ処理要求装置の通信手段とセンサ処理要求装置
通信手段との間における通信を行うセンサ処置要求装置
通信部通信処理手段と、仮想割込コントロールドライバ
との通信を行う仮想割込コントロール通信処理手段と、
前記センサ処理要求装置からのセンサ情報を収集するセ
ンサ取得処理手段と、リアルタイムクロックの設定を行
うＲＴＣ設定処理手段と、前記センサ取得処理手段によ
り得られたデータを前記センサ処理要求装置に渡すため
に通信処理を行う要求処理装置呼出処理手段とを備えて
構成していることを特徴とするものである。

【００１２】本発明によれば、リアルタイム処理を行う
外部装置を接続すること無しに、リアルタイムクロック
の設定可能精度範囲の中で、オペレーティングシステム
環境上で、リアルタイム処理を必要とするセンサ処理を
行うことができる。

【００１３】請求項２記載の本発明は、請求項１に記載
のセンサ処理要求装置に容易にセンサ取得を行う機能を
行わせる、仮想センサ処理ドライバ部と操作用ライブラ
リ部を有して構成したことを特徴とするものである。

【００１４】本発明によれば、本発明は、アプリケーシ
ョンと同様にユーザモードで動作するセンサ処理ライブ
ラリ部分と、特権モードで動作するセンサ処理ドライバ
部分とを併せ持つ構造を採用することにより、特権モー
ドでの動作処理を意識することなく、容易なインタフェ
ースをアプリケーションに提供することができる。

【００１５】請求項３に記載された本発明は、請求項２
記載の仮想センサ処理ドライバ構成部分にて周期起動処
理を行うことにより、通常のオペレーティングシステム
環境で提供されているタイマより小さな時間精度単位
で、周期動作処理を行うことを特徴とするものである。

【００１６】本発明によれば、アプリケーションと本装
置のデータ通信用にリングバッファ及び読み出しポイン
タ、書き込みポインタを備えたデータ構造を採用するこ
とにより、データ通信時には完全に同期がとれていなく
ともセンサ情報を受け渡すことができるという作用を発
揮する。

【００１７】次に、本実施の形態では、センサ取得処理
装置の構成、および実現方法について説明をする。

【００１８】図１は、本発明の実施の形態を示す装置全
体ブロック構成図である。また、図２は、図１に示した
装置の実現例を示す全体構成図の一例である。

【００１９】図１および図２に示すとおり、本発明の装
置は大きく２つのブロックに分かれる。一方はセンサ取
得および処理を行う必要のある装置への操作上のインタ
フェースを提供するライブラリ部分、また他方は実際の
センサ取得をする部分および、センサ取得のための環境
設定を行う処理ブロック部分である。

【００２０】まず、図１より装置構成を説明する。

【００２１】センサ処理入力受付手段１は、センサ処理
を行う必要のある装置としてのセンサ処理要求装置２か
らの入力を受け付ける部分である。本装置機能を動作さ
せるための操作を提供する部分である。

【００２２】センサ取得処理部通信手段３は、特権モー
ド（リング０）で動作する処理ブロック部分との通信処
理を行う。

【００２３】センサ処理要求装置通信部通信処理手段４
は、センサ取得処理部通信手段３との通信を行う部分で
ある。

【００２４】仮想割込コントロール通信処理手段５は、
カーネル等やデバイスドライバ管理部を有するオペレー
ティングシステム２１が提供する仮想デバイスドライバ
群Ｘの一つである仮想割込コントローラドライバ１６と
の通信を行う。

【００２５】センサ取得処理手段６は、実際にＩ／Ｏポ
ートよりセンサ情報を取得する処理を行う。

【００２６】ＲＴＣ設定処理手段７は、システムの持つ
リアルタイムクロックにアクセスし、周期起動タイミン
グの設定を行う。

【００２７】要求装置呼出処理手段８は、センサ情報取
得後、センサ情報取得を待ち待機しているセンサ処理要
求装置２に通知する処理を行う。

【００２８】本処理構成を実現した一例が図２の全体構
成図である。

【００２９】図２の中で、アプリケーション９が図１に
おけるセンサ処理要求装置２を示す。また、センサ処理
通信用ライブラリ１０、仮想センサ取得ドライバ１１、
通信用共有メモリ１５を有して本装置が構成されてい
る。

【００３０】前述のように構成されたセンサ取得処理装
置についての動作説明を、図３の処理フローを用いて以
下に説明する。

【００３１】図３は、図２の構成を基に、各処理ブロッ
ク間の処理フローを示したものである。本図のうち、セ
ンサ処理ライブラリ１３、センサ処理ドライバ１４およ
び通信用共有メモリ部１５が本センサ取得処理装置１２
の全体を表す。

【００３２】また、センサ処理ライブラリ部１３が図１
におけるセンサ処理入力受付手段１とセンサ取得部通信
手段３を、センサ処理ドライバ部１４が、センサ処理要
求装置通信部通信処理手段４、仮想割込コントロール通
信処理手段５、センサ取得処理手段６、ＲＴＣ設定処理
手段７および要求装置呼出処理手段８をそれぞれ構成す
る。

【００３３】まず、アプリケーション９（センサ処理要
求装置２）からセンサ処理ライブラリ部１３に対し、本
センサ処理装置の初期化要求を発行する。本要求は、セ
ンサ処理ライブラリ部１３内のセンサ処理入力受付手段
１が受信する。次にセンサ取得処理部通信手段３によ
り、センサ処理ドライバ部１４に起動要求をかける。こ
の処理はそれまで起動していなかったセンサ処理ドライ
バ部１４をシステムの（ソフト動作用の）メモリ上にロ
ードし、かつ、通信用共有メモリ領域を同（システム
の）メモリ上に用意する。センサ処理ドライバ部１４は
センサ取得のみに用いる機能であるので、このように処
理要求を受け付けるまでシステムメモリ上にロードしな
い構成としている。

【００３４】次に、センサ処理部通信手段３およびセン
サ処理要求装置通信部通信処理手段４とにより、センサ
処理ドライバぶ１４に初期情報を設定する。初期情報と
は、アプリケーション９と本装置とのデータ通信に利用
する通信用共有メモリ領域１５へのアドレスの通知や本
装置からアプリケーション９に通知する際の通知先アド
レスを設定するものである。

【００３５】次に、センサ処理ドライバ部１４内の仮想
割込コントロール通信処理手段５により、ハードウェア
割込の一つである、リアルタイムクロック割込のフック
を行う。ハードウェア割込は、仮想デバイスドライバ群
Ｘの仮想割込コントロールドライバ１６が一括して管理
しているため、この仮想割込コントロールドライバ１６
に対し、フックのための設定処理を要求する。続いてＲ
ＴＣ設定処理手段７により、リアルタイムクロックの設
定レジスタを調整する。リアルタイムクロックはレジス
タの設定により、ＲＴＣ割込周期を自由に設定可能であ
る。設定値の精度はシステムに搭載されるリアルタイム
クロックそのものの精度に影響される。

【００３６】レジスタ設定後、仮想割込コントロール通
信処理手段５により、割込マスクの解除要求を行う。Ｒ
ＴＣ割込に対する割込マスクを解除することにより、設
定時間周期で仮想割込コントロールドライバ１６に同割
込が入るようになる。

【００３７】ＲＴＣ割込のフック処理を行っていること
により、仮想割込コントロールドライバ１６からセンサ
処理ドライバ部１４にＲＴＣ割込が通知される。このタ
イミング毎にセンサ取得処理手段６を起動し、Ｉ／Ｏポ
ートより求めるセンサ情報を収集する。またセンサ取得
処理は、得られたセンサデータを通信用共有メモリ領域
１５に順次格納していく。また、領域内のどの場所に格
納したのかを示す、書き込みポインタの設定も同時に行
う。

【００３８】この通信用共有メモリ領域１５は、リング
バッファ構造を採る。リングバッファ構造を採用し、格
納時に設定する書き込みポインタ、取り出し時に設定す
る読み出しポインタを参照することにより、アクセスタ
イミングの異なる、本装置とアプリケーション群Ｚ中の
アプリケーション９（センサ処理要求装置２）とのやり
とりをスムーズに行う。

【００３９】センサ情報格納後、要求装置呼出処理手段
８により、アプリケーション部としてのセンサ処理要求
装置２に対し、通信用共有メモリ領域１５にデータがセ
ットされたことを通知する。アプリケーション部９はリ
ング３のユーザモードで動作するため、通知を受けたタ
イミングで直ちに動作する保証はない。このため、通信
用共有メモリ領域１５をリングバッファ構造にしておく
ことにより、書き込みと読み出しの同期が完全にはとれ
ていなくても、動作に問題がないようにしている。

【００４０】アプリケーション部９は、オペレーティン
グシステム２１から動作許可を得ると、通信用共有メモ
リ領域１５より、センサ取得情報の取り出しを行い、固
有のセンサ処理を行う。

【００４１】センサ処理が不要になった場合は、再びセ
ンサ処理ライブラリ１３に対し、終了要求を発行するこ
とで、センサ処理ライブラリ１３からセンサ処理ドライ
バ部１３に対し終了処理を発行し、メモリ上からセンサ
処理ドライバ部１３を消滅させ、完全に終了することが
できる。

【００４２】このように、上記実施の形態例によれば、
外部装置を接続することなしに、システム搭載のリアル
タイムクロック設定精度以内でのセンサ取得処理を実現
することができる。また、センサ処理ライブラリ部１３
およびセンサ処理ドライバ部１４の構成を採用すること
により、アプリケーション９が容易に本装置を利用でき
るような仕組みを実現している。

【００４３】

【発明の効果】本発明は、上記実施の形態より明らかな
ように、リアルタイム処理を行う外部装置を接続するこ
となしに、リアルタイムクロックの設定可能精度範囲の
中で、オペレーティングシステム環境上でリアルタイム
処理を必要とするセンサ処理を実現することができる。

【００４４】また、本発明は、アプリケーションと同様
にユーザモードで動作するセンサ処理ライブラリ部分
と、特権モードで動作するセンサ処理ドライバ部分とを
併せ持つ構造を採用することにより、特権モードでの動
作処理を意識することなく、容易なインタフェースをア
プリケーションに提供することができる。

【００４５】更に、本発明は、アプリケーションと本装
置のデータ通信用にリングバッファ及び読み出しポイン
タ、書き込みポインタを備えたデータ構造を採用するこ
とにより、データ通信時に完全には同期がとれていなく
ともセンサ情報を受け渡すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における、センサ取得処理
装置の構成を示すブロック図

【図２】本発明の同実施の形態における、センサ取得処
理装置の実現例におけるブロック図

【図３】本発明の同実施の形態における、センサ取得処
理装置の全体動作シーケンス図

【符号の説明】

１ センサ処理入力受付手段 ２ センサ処理要求装置 ３ センサ取得処理部通信手段 ４ センサ処理要求装置通信部通信処理手段 ５ 仮想割込コントロール通信処理手段 ６ センサ取得処理手段 ７ ＲＴＣ設定処理手段 ８ 要求装置呼出処理手段 １０ センサ処理通信用ライブラリ １２ センサ取得処理装置 １３ センサ処理ライブラリ １４ センサ処理ドライバ部 １５ 通信用共有メモリ領域 １６ 仮想割込コントロールドライバ １７ 割込コントローラ ２１ オペレーティングシステム Ｘ 仮想デバイスドライバ群 Ｙ ハードウエア

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センサ処理を行うセンサ処理要求装置か
   らの要求を受け付けるセンサ処理入力受付手段と、セン
   サ取得処理のためのデータ通信処理を行うセンサ取得処
   理部通信手段と、前記センサ処理要求装置の通信手段と
   センサ処理要求装置通信手段との間における通信を行う
   センサ処置要求装置通信部通信処理手段と、仮想割込コ
   ントロールドライバとの通信を行う仮想割込コントロー
   ル通信処理手段と、前記センサ処理要求装置からのセン
   サ情報を収集するセンサ取得処理手段と、リアルタイム
   クロックの設定を行うＲＴＣ設定処理手段と、前記セン
   サ取得処理手段により得られたデータを前記センサ処理
   要求装置に渡すために通信処理を行う要求処理装置呼出
   処理手段とを備えて構成していることを特徴とするセン
   サ情報収集装置。
2. 【請求項２】 センサ処理要求装置に容易にセンサ取得
   を行う機能を行わせる、仮想センサ処理ドライバ部と操
   作用ライブラリ部を有して構成したことを特徴とする請
   求項１記載のセンサ情報収集装置。
3. 【請求項３】 仮想センサ処理ドライバ構成部分にて周
   期起動処理を行うことにより、通常のオペレーティング
   システム環境で提供されているタイマより小さな時間精
   度単位で、周期動作処理を行うことを特徴とする請求項
   ２記載のセンサ情報収集装置。