JPS607824B2 - マイクロコンピユ−タ・システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、マイクロコンビータ（以下マイコンと称す
る）・システム、特のその方龍入／出力装置に関するも
のである。

制御装置特にマイコンやマイクロプロセッサの制御装置
の設計、製造時、各マイコン・システムは特定の得意先
の要求を満足するように設計されなければならない。

その結果、マイクロプロセッサの制御装置は互に異なり
、そして設計、製造の経済性を達成するには或る程度の
標準化が一般に必要である。多くの同じ入力回路または
出力回路を持った別種類の回路モジュールは、それぞれ
アナログ入力、アナログ出力、ディジタル入力およびデ
ィジタル出力に対して使われている。

その結果、過度に長いシステム設計時間が必要になり、
かつ特に小形のコンピュータ制御装置の場合には当然必
要である回路以外に多くの不便用回路を持った回路モジ
ュールが提供されることになった。従来から標準化を達
成するために種々のモジュール化が行なわれてきたが、
こ）に明らかにする諸問題には誰も注意しなかった。詳
しく説明すると、従来のハィブリツト制御装置特に高密
度パッケージ法を要する制御装置では、１〜２マイコン
入力／１マイコン出力を持ったシステムから８〜１６マ
イコン入力／３〜４マイコン出力を持った大形のシステ
ムヘシステム形態が変る時、選ばれるコネクタのピン出
力に欠点がある。

モジュールは性能を向上できるが、異なる入／出力すな
わちアナｏグ入力（ＡＩ）、ディジタル入力（ＤＩ）、
アナログ出力（ＡＯ）およびディジタル出力（ＤＯ）用
に異なる４個の入／出力回路（カード）を持ったことが
普通必要である。更に、システム・デザイナーは、必要
な数のラックおよびキャビネット従ってシステムのコス
トを見積れるように、システム設計段階の初めの方でマ
イコン・システムＡＪ，ＡＣ，ＤＩおよびＤＯ端子群を
割当てる時間を通常費さなければならない。製品の設計
費および製造費を低減しかつ高度の技術を使う必要があ
る活動のための尊間家を排除するためには、システム製
品の標準化を改善することが不可欠である。そこで、こ
の発明の目的は、従来の欠点を克服する観点から改良さ
れた万館入／出力回路を持つマイコン・システムを提供
することである。

この発明の一実施例によれば、マイコン・システムは、
方熊入／出力バスを持つマイクロプロセッサと、複数個
の入／出力回路モジュール（これらの各々が複数個の同
じ入／出力回路を持つ）とを備える。各入／出力回路は
、方熊入／出力バスへ結合されると共にアナログまたは
ディジタルの入力信号または出力信号が処理されるべき
外部端子へ結合される。外部後続に従ってアナログまた
はディジタルの入力回路または出力回路として働くよう
に各入／出力回路をセットするための手段が設けられる
。第１図は、従来の代表的なマイコンを示す。

従つて、マイクロプロセッサー川ま、アナログ入力端子
群１２、ディジタル入力端子群１４、アナログ出力端子
群１６およびディジタル出力端子群１８を介して外部ブ
ランド接続へ結合される。マイクロプロセッサ１０のア
ナログ入力信号、ディジタル入力信号、アナログ出力信
号、ディジタル出力信号の入／出力処理のためにそれぞ
れ回路モジュール２０，２２，２４，２６が設けられる
。このように構成した結果として、例えば１００〜〜２
００までのプロセス・ポイントを持ち得る制御装置が次
の２つのこと（すなわち、どんなに多くのプロセス・ポ
イントが存在するか、そしてこれらのプロセス・ポイン
トの各々が山，Ａ○，Ｄ１、またはＤＯのどれか）を詳
しく確めるために、設計に初期段階でシステム・デザイ
ナーは時間をとられる。４種類の回路モジュールの在庫
が維持されなければならないし、またこのような各形式
の回路モジュールの数が確められたプロセス・ポイント
から導出される。

その後にシステムの見積りを行なえるが、それは所望の
システム設計時間よりも長いシステム設計時間を反映し
かつ所望以上の材料費（ハードウェア）を反映する。過
剰な材料費は余計な在庫費および下記のことを食い止め
る。すなわち、各形式の回路モジュールは標準数の入／
出力回路を持つこと、および多くの場合標準数は必要数
よりも他くて不便用入／出力回路を不必要に設けること
になる。第２図はこの発明のマイコン・システムを示し
、このマイコン・システムは方熊入／出力バス３２を持
ったインテル（ｌｎｔｅｌ）８０８０Ａのようなマイク
ロプロセッサ３０を含む。

入／出力回路モジュール３３は、総ての形式の入／出力
信号すなわちＡＩ，Ｄ１，Ａ○，ＤＯに共通に使用され
る。そして各入／出力回路モジュール中の各入／出力回
路によって転送されるべき特定の形式の信号は、端子箱
３４中の特定の端子を特定の入／出力回路へ接続するこ
とによりかつ特定の入／出力回路が特定されたように働
けるようにするのに必要なマイクロプロセッサ入／出力
接続を行なう如くマイクロプロセッサのメモリーを適切
にセットすることにより、発生される。固体リレーのよ
うな信号調整・処理器（Ｓｉ飢ａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎ
ｅて）３６は、外部ラインと入／出力回路モジュールを
分離するために、各入／出力回路毎に設えられるのが望
ましし、。第２図に示したマイコン・システムでは、山
，Ａ○，ＤＩおよびＤＯのための個々のシステムのサイ
ズを決めるに当って設計時間を無駄にすることなく、信
号割当て時により大きなシステム設計の融通性が実現さ
れる。

入／出力回路モジュールは全部で４つの入／出力要求を
満足し、そしてシステムは個々の入／出力カテゴリーを
全然考慮せずに設計されることができる。例えば、もし
カードが８個の方熊入ノ出力ポイントを持つなれば、諸
ポイントはシステム設計段階でＡＩ，Ａ○，Ｄ１、およ
びＤＯのポイント総計を評価するだけで割当てられる。
コントローラ・モジュールかれ端子箱または端子区域へ
の配線がＡＩ，Ａ○，Ｄ１、またはＤＯのために特別注
文されないのは、１本の導線が各入／出力機能に選定さ
れるからである。これは端子の選定だけで行なわれる。
この選定は、端子に設置されるべき適当な信号調整・処
理器を選ぶことにより、システム設計完了後かつ製造中
に行なわれる。端子の形式（ネジまたはケーブル接続）
の選択は同時に行なわれ得る。システム入／出力の変化
は、配線を変更したりケーブルの再配線をしたりする必
要無いこ、簡単に行なわれる。第３図に詳しく示すよう
に、入／出力回路モジュール３３は複数個の入／出力回
路３７を持ち、各入／出力回路が電圧降下用抵抗と直列
に接続された変調用トランジスタ３８を含むことが望ま
しい。

入力接点の状態（ＤＩ）を検知し、温度もしくは圧力ま
たはその他のパラメータ（山）を議取り或は診断用の出
力電流（Ａ○，ＤＯ）を監視するために、帰還信号はア
ナログノディジタル（Ａ／Ｄ）変換器４０を通してマイ
クロプロセッサ３０へ供給される。Ａ／Ｄ変換器４０は
、テレダイン・セミコンダクタ（Ｔｅｌｅｄ肌ｅＳｅｍ
ｉｃｏｎｄｕｃｂｒ）の９４０に１電圧／周被数変換器
であり得る。

診断モードでは、帰環電流を使って、ＣＣＯが命令され
た通りなされたこと、或はＡＯが命令された電流レベル
で生じたことを確認する。トランジスタ３８は、分離用
正ホトダィオード４２、負ホトダィオード４４およびそ
れぞれ対応する光センサ４６，４８を介して方館入／出
力バス３２へ結合されることが望ましい。入／出力回路
３７を方能入／出力バス３２から分離することにより、
入／出力回路３７はスタッキング（Ｓねｃｋｉ増）中お
よびその他の用途で万能使用可能な２線式回路にされる
。

マイクロプロセッサ３０かれの出力信号は光センサ４６
および４８からトラック／保持増幅器５０へ結合され、
この増幅器５０の積分出力はトランジスタ３８へ印加さ
れる。 ・トランジスタ３８は、
アナログまたはディジタルの入力ポイントとしてプログ
ラムされる時、導適状態にドライブされる。

そしてコレクタ電流は制限されるがＡ／Ｄ変換器４川こ
よって検知される入力信号電流を抑制しないように入力
信号電流範囲よりも大きい。アナログまたはディジタル
の入力ポイントとしての回路機能をさせるために、必要
な入力信号接続が端子箱３４（第２図）で行なわれ、そ
してマイクロプロセッサ３０はトランジスタ３８を完全
導適状態にドラトブするようにプログラムされる（第３
図の３８山および３８ＤＩで例示される）。マイクロプ
ロセッサ３川ま、第３図に３８ＡＯおよび３８ＤＯで示
したようなアナログ出力のための変調状態へ或は一方の
状態からディジタル出力のための他方の状態へトランジ
スタ３８をドライブするようにプログラムされる。プロ
グラム変換は制御ブｏグラムによる使用のために入力信
号の状態または測定値を提供し、そしてＡ０，ＤＯプロ
グラムは制御プログラムの実行に要するＡＯまたはＤＯ
を出力するのに必要な信号の発生を制御する。従って、
各入／出力回路３７は、これになされた外部信号接続を
介してかつマイクロプロセッサ３０からのプログラム作
用により、入／出力ポイントにされる。これにより、も
っと効率が良くて経済的な製造法が可能になる。第５Ａ
図〜第５Ｅ図のフローチャートで示されたプログラムは
、入／出力回路３７を入力動作用または出力動作用なセ
ットするのに用いられる。第４図はこの発明の他の実施
例を示す。

この実施例では、入／出力回路３９Ｄにディジタル／ア
ナログ（Ｄ／Ａ）変換器５２を用い、方龍入／出力バス
３２をトランジスタ３８へ直結することが望ましい。Ｄ
／Ａ変換器５２は例えば８ビットのＤＡＣ−０８であり
得る。一般に、入／出力回路３９０は入／出力回路３７
と同様に作用するが、主な相違点はＡ／Ｄ変換器４０の
サーボ平衡が不要であってＡ／Ｄ変換器４０は帰還監視
器としてだけ働くことである。従って、入／出力回路３
９０は入／出力回路３７に比べてマイクロプロセッサ３
０のデュティサィクルを節約するが、現在の時点どは入
／出力回路３９の方が入／出力回路３９Ｄよりも相当安
価であるので望ましい。約１００〜２００までの入／出
力ポイントを持つマイコン・システムにこの発明を使っ
て幾つかの利点が得られることが期待される。

上述したよりも大きなサイズのシステムでは、現段階に
おける経済性の利点は、異なる回路モジユ−ルがＡＩ，
Ａ○，ＤＩおよびＤＯに使用される慣用の解決策に近づ
き始める。コントローラが余裕のあるディジタル信号を
検出できかつトラブルが実際に起る前に保守部門に命令
できるので、入／出力信号配線のオンライン診断はコン
トローラで行なわれ得る。

冗長度を持ったシステムは、もし入／出力ドライブ手段
とＡ／Ｄ変換器が分離されるならば、簡単に作れる。更
に、全部の回路モジュールが同じ入／出力回路を持つの
で、特定のシステムに必要な回路モジュールの数は不便
用回路を少なくすることで良く低減されることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従釆のマイコン・システムのブロック図、第２
図はこの発明のマイコン・システムのブロック図、第３
図は入／出力回路モジュールの一例を示す回路略図、第
４図は入／出力モジュールの他の例を示す回路略図、第
５Ａ〜５Ｅ図は入／出力回路をアナログ入力回路、ディ
ジタル入力回路、アナログ出力回路またはディジタル出
力回路として働かせるためのセット状態で行なわれたコ
ンピュータ機能のフローチャートを示す。 ３川まマイクロプロセッサ、３２は方熊入／出力バス、
３３は入／出力回路モジュール、３４は端子箱、３６は
信号調整・処理器、３７と３９Ｄは入／出力回路、３８
はトランジスタ、４０はＡ／Ｄ変換器、４２と４４はホ
トダィオード、４６と４８は光センサ、５川ま増幅器、
５２はＤ／Ａ変換器である。 ＦＩＧ．２ ＦＩＧ．ｌ ＦＩＧ．４ ＦＩＧ．３ ＦＩＧ．５８ ＦＩＧ．５Ｃ ＦＩＧ．５０ ＦＩＧ．５Ｅ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 万能入／出力バスを持つマイクロプロセツサと、複
   数個の入／出力回路モジユールであつてその各々が複数
   個の同じ入／出力回路を持つものと、各入／出力回路を
   前記万能入／出力バスへ結合するための第１手段と、ア
   ナログ入力信号、デイジタル入力信号、アナログ出力信
   号またはデイジタル出力信号が処理されるでき外部端子
   へ前記各入／出力回路を結合するための第２手段と、外
   部接続に従つてアナログ入力回路、デイジタル入力回路
   、アナログ出力回路またはデイジタル出力回路として働
   くように前記各入／出力回路をセツトするための手段と
   を備えたマイクロコンピユータ・システムであつて、
   前記各入／出力回路は、抵抗と直列に接続されたトラン
   ジスタと、前記抵抗と前記万能入／出力バスの間に結合
   され監視のため帰還信号をマイクロプロセツサへ供給す
   るアナログ／デイジタル変換器と、前記マイクロプロセ
   ツサの出力信号に応答して前記トランジスタをドライブ
   するためのドライブ手段とを含み、 前記ドライブ手段
   は演算増幅器を含み、アナログ／デイジタル変換器が前
   記演算増幅器へ結合されてサーボ平衡増幅器として動作
   するようになされているマイクロコンピユータ・システ
   ム。 ２ 第１手段が各入／出力回路を万能入／出力バスから
   分離する特許請求の範囲第１項記載のマイクロコンピー
   タ・システム。 ３ 第２手段が各入／出力回路を外部端子から分離する
   特許請求の範囲第１項記載のマイクロコンピータ・シス
   テム。 ４ ドライブ手段は、万能入／出力バスとトランジスタ
   の間に結合されたデイジタル／アナログ変換器を含む特
   許請求の範囲第１項記載のマイクロコンピータ・システ
   ム。