JPH0357970A - パルス入力装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は入力パルスの計測を行なうパルス入力装置、特
に入力パルスの変化時刻、パルス周期など、パルスの時
間間隔を中央処理装置に頼らず算出しうるパルス入力装
置に関するものである。

（従来の技術） 入力パルスの計測を行い、その結果を中央処理装置で処
理するためのパルス入力装置は、各種機器の状態検出装
置として、これらの機器の制御装置とともに広く用いら
れている。これらの装置の機能は、入力信号の変化した
時刻やパルス幅、周期等の時間間隔の測定を行なうもの
であるが、この種のパルス入力装置として、例えば特願
昭６２−１３２２１５号に開示されたような技術が知ら
れている。

第４図は上記従来技術によるパルス入力装置の構成を示
す。同図で、点線で示したブロックがパルス入力装置４
０１であり、バス４０２を介してＣＰＵ　（中央処理装
置）４０３と接続されている。

パルス入力装置は、外部から複数の入力信号４０４が与
えられ、命令メモリ４０５中に書かれたＣＰ０４０３か
らの命令に基づいて処理を進める。

そして、結果を同じく命令メモリに書き込むことにより
、ＣＰＵに対して入力パルスの計測結果を知らせる。パ
ルス入力装置には、命令を実行するための基本要素とし
て、基準となる時刻情報を発生するタイマカウンタ４０
６、入力信号を周期的にサンプルする入力回路４０７、
サンプルした入力信号をしばらくの間蓄えて置くための
入力メモリ４０８、そして命令実行に必要な処理を順次
実行してパルス入力装置全体を制御する命令実行部４０
９から構或されている。

入力回路４０７では、入力信号を所定の周期でサンプル
し、入力メモリ４０８に伝える。前記所定の周期は、通
常、タイマカウンタ４０６が更新される周期と一致して
おり、クロックを分周して作られたサンプルクロックに
より、入力信号がサンプルされるようになっている。

また、入力メモリ４０７は、ＦＩＦＯと同様の機能を持
っており、新しい入力信号を保持するとともに古い入力
信号を消去する、すなわち情報を更新することができる
。従って、入力信号を保持す−る期間は一定である。保
持されたデータは、命令実行部４０９からチャネル単位
で読み出される。

つまり、データが入力されると読み出され、命令で指定
されるイベント（事象）の検出がなされる。

たとえば、チャネル３の入力信号の立ち上がり変化時刻
を求める時は、入力メモリ４０８に蓄えられたチャネル
３の入力履歴を一括して読み出し、立ち上がりの変化が
発生した部分を調べる。更に入力メモリ４０７は、ＦＩ
ＦＯ（ファーストイン、ファーストアウト）の構成をと
り、一定周期で更新されるので、変化が生じた部分を調
べることにより、その変化がどの位前に生じたかを知る
ことができる。その変化の値と現在のタイマ値を用いて
、そのイベントの発生時刻を求めることができる。

命令メモリ４０５は、ＣＰＵ４０３がパルス入力装置４
０１に求める計測内容として、検出すべきイベントの入
力チャネル番号、信号変化の極性（立ち上がり、立ち下
がり）などが指定された命令を複数個格納できる。また
、命令を実行した結果である信号変化の時刻情報などは
、同じく命令メモリ４０５の所定の位置に書き込まれる
。一方、ＣＰＵ４０３は、パルス入力装置４０１に割り
込みを発生させたり、また、コマンドメモリの内容を定
期的に監視することにより、どのような順序で起こるか
分からない複数のイベントの時刻を正確に知ることがで
きる。

命令実行部４０９は、命令メモリ４０５の先頭から順に
命令を読み出して実行していき、該命令メモリの最後尾
の命令実行を終了すると再度命令メモリの先頭の命令を
実行する。このように、命令実行部４０９は、該命令メ
モリ内の命令を順に繰り返し実行している。命令メモリ
の空き領域には後述するＮＯＰ命令を書き込んでおく。

また、指定されたイベント測定がおこなわれ、再度測定
を実行する必要のない命令も順に実行される。この場合
、その命令はＮＯＰ命令と同様に処理される。

なお、通常、各命令は、一度実行されてから再度実行す
るまでの時間が一定になるように設計されており、その
時間は、入力メモリ４０８の入力信号保持時間と同じに
なるようにつくられている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、入力信号の周期、パルス幅、位相差など、時
間間隔の測定を行なうに当りパルス入力装置で測定した
変化時刻をもとに、ホストＣＰＵで所望の時間間隔を求
めることが可能ではあるが、処理速度及びホストＣＰＵ
の負荷の増大等から好ましくない。

また、時間間隔を連続的に測定する場合は、さらに重大
な問題が生じる。すなわち、例えば、第５図に示す入力
信号の正パルス幅を測定する場合を考える。ＣＰＵは、
イベント１とイベント２の測定結果から正パルス幅を算
出する。図中Ａ部分は、パルス入力装置がその算出に必
要な時刻データを保持している期間を示す。入力信号が
′　０゛の期間が短くなるとホストＣＰＵでの正パルス
幅の算出は不可能になる。

また、ホストＣＰＵからイベント１の測定結果を読み出
してからイベント２の測定結果を読み出すまでにある程
度の時間がかかる。その間に新しい測定が行なわれ、イ
ベント３の測定結果が更新されてしまうことが生じる可
能性がある。この場合、ホストＣＰＵは、実際の時間間
隔よりも大きい値を時間間隔の測定値としてしまう。こ
のようなことを避けるために、制御対象の入力信号の性
質及びパルス入力装置の測定タイミング等を十分考慮し
てホストＣＰＵのプログラムを作成する必要があり、使
用者の負担は重い。また、入力信号の性質によっては、
上記の問題を解決できない場合もある。この問題を解決
するためには、パルス入力装置に時間間隔の算出を行な
う機能を付ければよい。

従来のパルス入力装置に周期、パルス幅、位相差などの
時間間隔の測定を行なう命令を加えた場合、以下の３つ
の問題が生じる。

第１の問題は、１つの命令が必要とするビット幅が広く
なってしまうことである。例えば、入力信号の変化時刻
を測定する命令では、測定するチャネルを示すフィール
ドと極性を示すフィールドを１組持てば良い。しかし、
時間間隔の測定を指示する命令では、２組持つ必要があ
る。フィールド長を短縮するためにコード化を進めれば
、命令をデコードするための回路が複雑になり命令実行
時間が増大する。

第２の問題は、時間間隔測定命令には、１番目のイベン
トが生じた時刻を格納しておくメモリが必要になる。例
えば、正パルスの幅を測定する命令を作成した場合、第
１のイベント（立ち上がり変化）の発生時刻を格納する
メモリを用意する必要がある。第１のイベントが発生し
てから第２のイベント（立ち下がり変化）が発生するま
での時間は予測不可能なので、上記の格納メモリは任意
の時間そのイベントを格納できなければならない。

そのため、第１のイベント発生時刻を格納するメモリを
設ける必要がある。したがって、汎用的なパルス入力装
置を・提供するためには、命令メモリに設定できる命令
の数と同数の格納用メモリを設定することが必要となる
。しかし、この格納用メモリは、変化時刻の測定のみ行
なう命令では使用されないものであるので、時間間隔の
測定を行なわないユーザにとっては全く無駄なメモリと
なってしまう。

第３の問題は、時間間隔測定命令の実行時間が長くなっ
てしまうことである。例えば、メモリアクセスの回数を
考える。単純な変化時刻の測定命令では、命令の読み出
しと測定結果の格納のために、命令メモリを２回アクセ
スし、入力メモリを１回アクセスする必要がある。した
がって、時間間隔測定命令では、２回の命令メモリアク
セスと、２つのイベントを検出するため２回の入力メモ
リアクセスが必要になる。命令実行部で行なう処理にお
いても、明らかに時間間隔測定命令の方が多くなってし
まう。

したがって本発明は、時間間隔の測定に適した命令セッ
ト、すなわち命令のコード長が短かく、デコードが容易
な命令セットを用意すると共にパルス入力装置が有して
いる既設のメモリが有効に利用でき、かつ各命令の処理
がしやすいパルス入力装置を提供することを目的として
いる。

〔発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上述した問題点を解決するために本発明では、時間間隔
の測定を連続して実行される命令メモリ上のアドレスに
記憶された２つの命令を用いて実現する構成としている
。そして第１の命令は、第１イベントの発生時刻を測定
する。第２の命令は、第２イベントの発生時刻を測定し
、その測定値と第１の命令の測定結果とを用いて時間間
隔を測定する。

この機能を実行するために、本発明においては命令実行
部に、直前に実行した命令の測定結果を格納する少なく
とも１つのレジスタと、直前に実行した命令の測定状況
を示す少なくとも１つのフラグを付加すると共に、イベ
ントの発生時刻を算出する機能、および測定値とレジス
タに格納された値との差を算出する手段を備えている。

このようにして測定されたイベント発生時刻の結果が上
記のレジスタに格納され、第１の命令により測定状況に
応じて上記フラグのセットを行ない、第２の命令により
上記フラグの状態に応じて、該測定値と上記レジスタ格
納値の差を求めるようにしている。

（作用） 本発明の如き構戊により、測定した第１のイベントを格
納するメモリは、命令メモリのメモリ領域を利用でき、
このメモリ領域は時間間隔の測定を行なわない場合には
、変化時刻の測定結果を格納するのに用いることができ
るので、特別なメモリ領域を必要としない。

また、時間間隔測定に用いる第１および第２の２つの命
令は、それぞれ、１つのイベントを指定するフィールド
と、測定する時間間隔の最初のイベントを測定するか後
のイベントを測定するかを指定するフィールドがあれば
良い。従って、それぞれの命令のコード長は、従来の時
刻測定命令と等しく出来るので、コード長が短くデコー
ドが容易な命令セットを実現できる。

（実施例） 次の本発明の実施例につき添付図而を参照して説明する
。

第１図は本発明によるパルス入力装置の命令実行部４０
９の構戊を示す。該パルス入力装置を構成する他の構成
要素については、第４図に示すものと同じであるので省
略する。

第１図において、命令実行部４０９は第１の減算器１１
１、第２の減算器１第２、検証回路１１３、■レジスタ
１１４、およびＲレジスタ１１５で構或されている。更
に、図示してないが前記２つのレジスタに関連してＶフ
ラグおよびＲフラグが設けられている。

信号１０２は、第４図に示した入力メモリ４０７からの
信号であり、測定するイベントが検出された場合、その
イベントがどのくらい前に発生したかを示している。信
号１０１は、タイマカウンタ４０６からの信号である。

信号１０４は、命令実行による測定値を命令メモリ４０
５の所定のメモリ領域に格納するための信号である。

本発明にかかるパルス入力装置の命令実行部４０９は、
入力信号のイベント発生時刻を減算器１１１を用いて算
出する。前述した様に、信号１０２はイベントがどのく
らい前に発生したかを示している。従って、信号１０１
のタイマカウンタ値から信号１０２の値を減算する事に
よりイベントの発生時刻を算出する。この値を減算器１
１１から信号１０３として出力し、さらに減算器１第２
をスルーさせて信号１０４として出力する。このスルー
機能は、減算器１第２の片方のオペランドとして、ゼロ
を入力する事により容易に実現できる。このように、本
発明によるパルス入力装置の命令実行部４０９は、イベ
ント発生時刻の測定機能を実現している。

本発明によるパルス入力装置では、第１の命令の測定結
果を第２の命令で用いる。そのために、第１の命令によ
る測定結果を格納するレジスタとして、Ｒレジスタ１１
５とＶレジスタ１１４を命令実行部４０９内に設けた。

第１の命令実行時に命令の読み出しと同時に、測定結果
を格納するメモリ領域を読み出しＲレジスタに洛納する
。従って、その時点よりも前に、第１の命令の測定がな
されていたらその測定結果がＲレジスタに格納されるこ
とになる。また、第１の命令の実行終了時に、その測定
結果を命令メモリ４０５の所定のフィールドに格納する
とともに、■レジスタ１１４にも格納する。

次に、フラグの動作について説明する。本パルス入力装
置は、前述のようにＲフラグとＶフラグという２種類の
フラグを持っており、フラグのセットは、第ｌの命令実
行時のみ行なう。他の命令の実行では、常に終了時にも
フラグをリセットする。

これらのフラグは、それぞれ、Ｒレジスタ及びＶレジス
タに第１の命令の測定値が格納されているか否かを示す
ために用いる。第１の命令の実行時に命令メモリ４０５
から読み出した測定結果を格納するメモリ領域に測定値
が格納されていた場合は、Ｒフラグがセットされる。格
納されてぃながった場合は、このフラグはセットされな
い。この判定は、測定結果を格納するメモリ領域に測定
値が格納されているか否かを示すビットを命令の特定フ
ィールドに設ければ、容易に行える。第１の命令の実行
時に、第１のイベントの発生時刻が測定された場合は、
■フラグがセットされる。本パルス入力装置のフラグは
上記のようにセットされるので、その直後に実行される
第２の命令では、Ｒレジスタ１１５とＶレジスタ１１４
に第１の命令の測定結果が格納されているか否かを判定
することができる。

第１の命令で、第１イベントの発生時刻が測定され、続
いて実行した第２命令で、第２イベントが検出されるこ
とがある。本発明のパルス入力装置は、入力メモリに蓄
えた入力信号を調べることによりイベントを検出するの
で、第１イベントよりも前に発生した第２イベントを検
出してしまう可能性がある。そのため、その第２イベン
トが、第１イベントよりも後に発生したか否かを知る必
要がある。したがって、そのために検証回路ｌ１３が設
けられている。実行中の第２の命令が検出したイベント
が新しければ、出力信号１０６として゜　１゜を出力す
る。

本実施例に示すパルス入力装置の命令は、大きく分けて
次の４種類である。すなわち、ＮＯＰ，ＥＤＧＥ，ＷＩ
ＤＴＨ，ＷＩＤＴＨＰがこれである。ＮＯＰ命令は何も
しない命令であり、命令メモリ４０５の空き領域に書き
込んでおく。ＥＤＧＥ命令は、イベントの変化時刻を測
定するための命令であり、また、時間間隔測定の第１の
命令としても用いる。本実施例では、特に不都合は生じ
ないので、単なる変化時刻測定命令と時間間隔測定の第
１の命令とを同一命令に設定している。ＷＩ　ＤＴＨと
ＷＩＤＴＨＰは、時間間隔測定の第２の命令として用い
る。ＷＩＤＴＨＰは、周期測定の第２の命令として用い
る。ＷＩＤＴＨは、パルス幅及び位相差測定の第２の命
令として用いる。

これらの命令の基本フォーマットを第２図に示す。命令
は固定長であり、下位ビットは、測定結果を格納するフ
ィールドにあてられている。フィールド２０１は、４種
類の命令のそれぞれを指定するものであるので、フィー
ルド２０１は２ビットあればよい。フィールド２０２は
、測定する入力チャネルを指定する。フィールド２０３
は、測定する変化の極性（立ち上がりまたは立ち下がり
）を示す。フィールド２０４は、指定した測定が実行さ
れたか否かを示すフィールドである。ホストＣＰＵ４０
３は、このフィールドを調べることにより測定結果格納
フィールドに測定値が格納されているか否かを判定でき
る。フィールド２０６は、測定結果が得られたら割り込
みパルスを発生するか否か、測定を連続して行なうか否
かを指定するものである。

フラグによる時間間隔の測定について説明する。

時間間隔の測定は、第１の命令と第２の命令とを連続し
て実行するように命令メモリ４０５に設定することによ
り行なう。第１の命令として、ＥＤＧＥ命令を用いる。

該ＥＤＧＥ命令の実行終了時には、その測定結果が命令
実行部４０９内のＲレジスタ１１５及び■レジスタ１１
４に書き込まれており、その測定状況がＲフラグとＶフ
ラグに設定されている。第１の命令と第２の命令は、連
続して実行されるので、第２の命令実行開始時点では、
Ｒレジスタ１１５、■レジスタ１１４、Ｒフラグ及びＶ
フラグには、第１の命令終了時の状態が保持されている
。第２の命令の実行時に、あるイベントが検出されれば
、その発生時刻を減算器１１１を用いて算出し、Ｒフラ
グとＶフラグを用いてＲレジスタ１１５とＶレジスタ１
１４のうち適当な方を選択し、減算器１第２を用いて時
間間隔の算出をする。以上が時間間隔測定の概略である
。２つのフラグの内容によっては、第２イベントが検出
されても時間間隔の算出は行なわないこともある。

第２イベントを検出した時に、フラグ内容及び検証回路
の出力信号１０６の値により、第２の命令の処理がどの
様に行なわれるかを第３図（ａ）（ｂ）に示す。

検証回路１１３からの信号１０６は、検出したイベント
が直前に実行された第１の命令で検出した第１イベント
以後に発生したものであれば゜　１゜を出力する。直前
に実行した第１の命令の測定結果は、■レジスタ１１４
に格納されている。従って、信号１０６が゜　０′の時
は、第１イベントの発生時刻として、■レジスタ１１４
に格納された値を用いることはない。

第３図（ａ）は、周期測定の第２の命令であるＷＩＤＴ
ＨＰ命令の処理内容を示している。周期測定においては
、第１の命令の指定するイベントと第２の命令の指定す
るイベントは、全く同じ種類（同一チャネル、同一局性
のイベント）となっている。この場合、ＷＩＤＴＨＰ実
行時に検出したイベントは、その直前に実行した第１の
命令でも検出されており、その発生時刻はＶレジスタ１
１４にも格納されているが、第１イベントの発生時刻と
して、ＷＩＤＴＨＰで検出したイベントよりも古いイベ
ントの発生時刻の格納されたＲレジスタ１１５の内容を
用いる。

第３図（ｂ）は、ＷＩＤＴＨ命令の処理内容を示す。■
フラグが゜　１゜の時は、直前の第１の命令の実行にお
いて第１イベントが検出され、その測定値がＶレジスタ
１１４に格納されていることを示している。この場合は
、信号１０６により、■レジスタ１１４に格納されたイ
ベントが、検出した第２イベント以前に発生したか否か
を判断する。第２イベント以前に発生したイベントであ
る時、すなわち、信号１０６が゜　１゛の時、■レジス
タ１１４の内容を用いて求める時間間隔を算出する。信
号１０６が゛０゛でＲフラグが゜１゛の時は、Ｒレジス
タ１１５の内容を用いて時間間隔を算出する。

また、Ｒフラグのみ゛　１゜であるときは、Ｒレジスタ
１１５の内容を用いて時間間隔を算出する。

■フラグが゛　１゜であり、信号１０６が゜　１゜の時
は、■レジスタ１１４の内容を利用する。

〔発明の効果〕

以上、本発明の実施例を述べてきたが、本発明によるパ
ルス入力装置は、入力パルスの時間間隔測定を行なうに
際し、複数の入力信号を同時に取り込み、一度人カメモ
リに蓄え、入力メモリをチャネルごとに読み出し、イベ
ントの発生時刻を計測するという構成を取るため、複数
のイベントが短い時間内に集中して発生した場合などで
も、取り逃すことがない。

また、本発明によるパルス入力装置においては、時間間
隔測定時に必要な第１イベントの測定結果を格納するメ
モリは、命令メモリの測定結果を格納するメモリ領域を
用いることができるので該メモリ領域は、時間間隔測定
を必要としない場合には、変化時刻の測定結果を格納す
ることにも用いることができる。従って、時間間隔測定
用の新たなメモリ領域を必要とせず、メモリが柔軟に利
用できる。

更に、本発明に用いられる命令セットは、それらのビッ
トパターンが比較的単純な型式となっているので該命令
をデコードするデコード回路も小規模なもので済む。ま
た、本発明においては、第１イベントを測定する第１の
命令および第２イベントを測定する第２の命令によるメ
モリアクセスは、命令メモリに対しては２回、入力メモ
リに対しては１回というように、アクセス回数が少ない
ので命令の実行時間が短かくかつ一定している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるパルス入力装置内の命令実行部の
構成を示す図、 第２図は本発明の装置において用いられる命令フォーマ
ット図、 第３図（ａ）は第２の命令であるＷＩＤＴＨＰ命令の処
理内容を示す図、 第３図（ｂ）は第２の命令であるＷＩ　ＤＴＨ命令の処
理内容を示す図、 第４図は従来のパルス入力装置の全体の構成図、第５図
は従来のパルス入力装置で測定する場合の不都合なパル
ス入力信号の状態を説明する図、をそれぞれ示す。 ４０１・・・パルス入力装置、 ４０２・・・バス、 Φ４０３・・・ＣＰＵ　（中央処理装置）、４０５・・
・命令メモリ、 ４０６・・・タイマカウンタ、 ４０７・・・入力回路、 ４０８・・・入力メモリ、 ４０９・・・命令実行部、 １１１および１第２・・・減算器、 １１３・・・検証回路、 １１４・・・Ｖレジスタ、 １１５・・・Ｒレジスタ。 第３図 （ａ） 注） はｄｏｎ’　ｔ　ｃｕｒｅ 第３図（ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 システムクロックを計数して基準時刻情報を出力するタ
   イマカウンタと、前記時刻情報と同期して複数チャンネ
   ルからの入力信号を所定の周期でサンプリングする入力
   回路と、サンプリングされた所定回数分の前記入力信号
   を記憶する入力メモリと、複数の命令を主として記憶す
   る命令メモリと、前記命令メモリを検索して前記複数の
   命令を順序読み出して実行すると共に装置の全体的な動
   作を制御する命令実行部を有するパルス入力装置におい
   て、 前記命令実行部は、直前に実行した命令の変化時刻の測
   定結果を格納する少なくとも１つのレジスタと、第１の
   命令の実行時にその測定状況を示すフラグと、前記レジ
   スタの内容と測定したイベントの発生時刻との時間差を
   算出する減算手段とを備え、実行時にフラグのセットを
   行ない入力信号の状態変化の発生時刻を測定する第１の
   命令と、前記フラグの状態にしたがって前記レジスタの
   内容と測定した状態変化時刻の値との差をとるように指
   命する第２の命令とを予め用意し、該命令を前記命令メ
   モリに記憶しておいてから第１の命令および第２の命令
   を連続的に実行し、入力信号の時間間隔の測定を行なう
   ようにしたことを特徴とするパルス入力装置。