JPH0680494B2 - マイクロコンピュータのエミュレーションチップ - Google Patents

マイクロコンピュータのエミュレーションチップ

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JPH0680494B2
JPH0680494B2 JP63291327A JP29132788A JPH0680494B2 JP H0680494 B2 JPH0680494 B2 JP H0680494B2 JP 63291327 A JP63291327 A JP 63291327A JP 29132788 A JP29132788 A JP 29132788A JP H0680494 B2 JPH0680494 B2 JP H0680494B2
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JP
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signal
servo motor
emulation chip
deviation
time
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安則 石井
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Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はマイクロコンピュータのエミュレーションチッ
プに関する。
〔従来の技術〕
一般にシングルチップマイクロコンピュータのエミュレ
ーションチップには、エミュレーションの対象となるシ
ングルチップマイクロコンピュータ(以下ターゲットチ
ップという)と等価な機能と、ディバグの効率をあげる
ためのエミュレーションチップ特有の機能がある。
エミュレーションチップ特有の機能としては、エミュレ
ーションチップの内部レジスタの状態を表示したり内部
I/Oの状態を表示したりするためのエミュレーション用
のプログラムを実行するモード(以下スーパーバイザー
モードという)に移す特権割込み機能,ターゲットチッ
プでのリード属性のI/Oに対して、エミュレーションチ
ップではリードライト可能とする属性拡張機能,メモリ
容量等の異なる同一ファミリ内のターゲットチップに対
応するためのメモリ容量設定レジスタ等のエミュレーシ
ョンモードレジスタ可能などを有しているものである。
近年、サーボモータコントロールシステムなどのリアル
タイム制御系にシングルチップマイクロコンピュータが
使用される事が多くなってきた。
リアルタイム制御系のディバグを行なうためは、従来の
エミュレーションチップ機能に加えて、リアルタイム制
御系特有のエミュレーションチップ機能が必要となって
きている。
第3図は従来のマイクロコンピュータのエミュレーショ
ンチップの一例を使用したサーボモータ制御システムの
ブロック図である。
エミュレーションチップ1bは、サーボモータ12を有する
被制御部20からのフィードバックパルス信号SFを入力し
て現在の位置に対応するリアルタイムのカレントポジシ
ョン信号SCPをカウントとするカレントポジションカウ
ンタ2と、フィードバックパルス信号SFをDOWN端,ター
ゲットの指令パルス信号SpをUP端に入力して両信号の偏
差カウンタ信号SDを有する偏差カウンタ部3と、偏差カ
ウンタ信号SDを入力してプログラムメモリ8により演算
して速度制御ポート9から被制御部20に速度指令信号SS
を供給させるプロセッサユニット4とを有して構成され
ている。
第4図(a)〜(d)は第3図のブロックの動作を説明
するためのそれぞれカレントポジションカウント信号,
指令パルス信号,フィードバックパルス信号及び偏差カ
ウント信号のタイミング図である。
ここで、第4図(a)に示すように、サーボモータ12を
ターゲット距離lTを例えば10cmだけ回転させる場合、タ
ーゲット距離カウントPTを10としてターゲットポジショ
ンレジスタ5に設定する。
まずリセット端TRにレベル“0"を供給するとリセット信
号SRがアクティブとなり、カレントポジションカウンタ
2および偏差カウンタ3は共にクリアされてレベル“0"
となり、プロセッサユニット4がリセットされる。
プロセットユニット4はリセット後に、アドレスABにタ
ーゲットポジションレジスタ5のアドレスを出力し、ま
たデータバスDBに時点t2までの期間信号を出力してコン
トロールバスCBのうちライト信号をアクティブとする。
そこでターゲットポジションレジスタ5にターゲット回
転カウントPTに対応する期間τ2が書き込まれる。
これにより指令パネルイネーブル信号SEは期間τだけア
クティブとなり、バッファ7はその期間だけ開く。
従ってクロックジャネレータ6のクロック信号SCはバッ
ファ7を介してターゲット距離カウントPTに対応する指
令パルス信号SPとして期間τだけ偏差カウンタ3のUP端
に入力される。
第4図(d)に示すように偏差カウンタ3の内部の偏差
信号SDは、指令パルス信号SP及びA−D変換機10bを介
してサーボモータ12から入力されるフィードバックパル
ス信号SFにより変化する。
ここで、サーボモータの回転速度のフィードバックパル
ス信号SFは第4図(c)に示すようになる。
プロセッサユニット4は、偏差カウンタ信号SDを基に計
算を行ない、サーボモータ12に対するディジタルの速度
指令信号SSを速度制御ポート9から出力する。
この速度指令信号SSは第(1)式で計算される。
V(t)=ak(t)……(1) ここで、V(t):時点tの速度指令値,a:速度指令定
数,k(t):時点tの偏差カウンタ信号の値,t:サンプ
リング時点。
プロセッサユニット4は、アドレスバスADに偏差カウン
タ3のアドレスを出力し、コントロールバスCBのうちリ
ード信号をアクティブとする。
この状態で、データバスDBを介して偏差カウンタ信号値
K(t)をリードする。
プロセッサユニット4は、リードした偏差カウンタ信号
値K(t)をもとにプログラムメモリ8に予め設定され
ている速度指令定数aを用いて速度指令値V(t)を演
算する。
次にプロセッサユニット4は、アドレスバスABに速度制
御ポート9のアドレスを出力し、データバスCBに計算し
た速度指令値V(t)を出力し、コントロールバスCBの
うちライト信号をアクティブとする。
これにより速度制御ポート9に速度指令値V(t)が書
込まれ、書込まれた速度指令値V(t)は速度指令信号
SSとして出力端TSを介してD−A変換器10aに供給され
る。
まず、0≦t≦t1の期間のサーボモータ12の動作につい
て説明する。
始め、サーボモータ12は静止している状態であるから、
偏差カウンタ3にはup端から指令パルサ信号SPがどんど
ん入力されてゆく。
この指令パルス信号SPの蓄積に伴ない第(1)式に従っ
て計算された速度指令信号SSはどんどん大きくなり、サ
ーボモータ12の回転の速度らを加速させてゆく。
サーボモータ12回転速度Sが上がると共に、フィードバ
ックパルス信号SFとして、偏差カウンタ3のDOWN端に入
力されるフィードバックパルス信号SFのカウント数Cも
高くなり、やがて時点t=t1において指令パルス信号SP
とフィードバックパルス信号SFのカウント数Cは共に等
しくCTとなる。
この時、偏差カウンタ3の値は“A"となる。
t1≦t≦t2の期間は偏差カウンタ3の値は“A"であり、
サーボモータ12は等速運転を行なう。
時点t2以後はバッファクが閉じられて指令パルス信号SP
が偏差カウンタ3に入って来なくなると、サーボモータ
12からのフィードバックパルス信号SFが来る毎に、偏差
カウンタ3の値は差引かれて小さくなり、第(1)式に
従って計算された速度指令信号SSは小さくなり、サーボ
モータ12は減速してゆく。
やがて、指令パルス信号SPの合計とフィードで、偏差カ
ウンタ3の値が“0"となり、サーボモータ1は停止す
る。
以上の一連の動作によりサーボモータ12は第4図(a)
に示すように距離カウントPTに対応するターゲット距離
lTまで回転したことになる。
一般にサーボモータ制御システムでは、モータの動作特
性が動作範囲すべてに対して一定ではなく、動くことに
より慣性モーメントが生じたり、必要なトルクが変化し
たりする。
この変化するメカニズムに対応して制御を行なう係数
が、速度指令定数aである。
速度指令定数aが大きすぎる場合は、オーバーシュート
を起こしシステムが安定しなくなる。
また速度指令定数aが小さい場合には過渡応答が悪くな
る。
このため、サーボモータシステムのディバグ時には、速
度指令定数aの最適化が重要となる。
ここでは、プログラムメモリ8に予め速度指令定数aに
対応するプログラムを設定している。
なお、このプログラムメモリ8の代りに他の外部のメモ
リを用いる場合もある。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来マイクロコンピュータのエミュレーション
チップは、内部のカレントポジションカウンタ値がプロ
セッサユニットから間接にしか参照できないため、サー
ボ制御システムの被制御ハードウェアの動作特性に最適
の制御信号を供給するために制御指令定数を変更した場
合、定数変更に伴なう被制御部の動作確認が出来ないと
いう欠点があった。
また被制御部のハードウェアの遷移状態のモニタリング
を行なう場合には、モニタリングのたびごとにエミュレ
ーションチップの動作を止めて、スーパーバイザーモー
ドを用いてエミュレーション用プログラムによってカレ
ントポジションカウンタの値をモニタリングしなければ
ならない。
この場合はエミュレーションチップの動作を止めること
により被制御部のハードウェアの動作も止まってしまう
ので、過渡応答状況が確認できないという欠点があっ
た。
本発明の目的は被制御部が動作している状態を確認して
特性の最適化が容易にできるマイクロコンピュータのエ
ミュレーションチップを提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のマイクロコンピュータのエミュレーションは、
被制御部からの帰還信号に対応するリアルタイムカウン
ト信号を有する。リアルタイムカウンタ部と、前記帰還
信号と指令信号とを入力して両信号の偏差信号を出力す
る偏差カウンタ部と、前記偏差信号を入力して制御ポー
トから前記被制御部に制御信号を供給させる演算をする
プロセッサ部とを優するサーボ用のマイクロコンピュー
タのエミュレーションチップにおいて、前記偏差信号ま
たは前記リアルタイムカウント信号を供給するバス及び
モニタ端を付加して構成されている。
〔実施例〕
次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。
第1図は本発明の第1の実施例を使用したサーボモータ
制御システムのブロック図である。
エミレーションチップ1は、第3図のカレントポジショ
ンカウンタ2のカレントポジション信号SCPを出力する
リアルタイム出力バスRBとモニタ端TMを付加したことが
異る点以外は従来のエミレーションチップ1bと同一であ
る。
すなわち、サーボモータ12の回転距離lは、モータ速度
Sのフィードバックパルス信号SFとして、カレントポジ
ションカウンタ2に蓄積されてゆき、カレントポジショ
ンカウンタ2のリアルタイムの内容は、サーボーモータ
の現在回転距離に対応するカレントポジション信号SCP
として、モニタ端TMに出力される。
エミュレーションチップ1がアプリケーションプログラ
ムを実行中にモニタ端TMをモニタリングすることによ
り、第4図(a)に示したようにサーボモータ12の距離
カウントの時間遷移が容易に確認できる。
易に確認できる。
第2図は本発明の第2の実施例を使用したサーボモータ
制御システムのブロック図である。
エミュレーションチップ1aは、リアルタイムセレクトモ
ードレジスタ13とそのセレクト信号SRSで制御されるセ
レクタ14を第1図のエミテーションチップ1に付加した
ことが異る点以外は第1の実施例と同一である。
プロセッサユニット4は、リセット信号SR入力後にアド
レスバスABにリアルタイムセレクトモードレジスタ13の
アデレスを出力し、モニタ端TMにカレントポジション信
号SCPを出力したい場合にはレベル“0"をデータバスDB
に出力し、モニタ端TMに偏差カウンタ3の偏差カウンタ
信号SPの値を出力したい場合にはレベル“1"をデータバ
スDBに出力し、コントロールバスCBのうちライト信号を
アクティブにする。
これにより、リアルタイムセレクトモードレジスタ13に
レベル“0"又は“1"が書き込まれた場合には、セレクタ
14とリアルタイム出力バスRBを介してモニタ端TMにカレ
ントポジション信号SCPまたは偏差カウタ信号SDを出力
する。
本実施例により、エミュレーションチップ1aがアプリケ
ーションプログラムを実行中に、モニタ端TMをモニタリ
ングすることにより、第4図(a)に示したサーボモー
タ12の回転距離カウントPの時間遷移、または第4図
(d)に示したサーボモータ12に対する偏差カウンタ信
号SDの時間遷移を容易に確認できる効果がある。
第1及び第2の実施例において、被制御部としてサーボ
モータに対応したが、発熱部,加圧部等の他の物理的慣
性を有する被制御部に応用しても同様の効果が得られ
る。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、従来のエミュレーション
チップにリアルタイム出力バス及びリアルタイム出力端
を付加することによりサーボ制御システムの特性の最適
化が容易となり、マイクロコンピュータによるサーボシ
ステム開発の工数を短縮できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例を使用したサーボモータ
制御システムのブロック図、第2図は本発明の第2の実
施例を使用したサーボモータ制御システムのブロック
図、第3図は従来のマイクロコンピュータのエミュレー
ションチップの一例を使用したサーボモータ制御システ
ムのブロック図、第4図(a)〜(d)は第3図のブロ
ックの動作を説明するためのそれぞれカレントポジショ
ン信号、指令パルス信号、フィードバックパルス信号及
び偏差カウンタ信号のタイミング図である。 1,1a……エミュレーションチップ、2……プロセッサユ
ニット、3……偏差カウンタ、9……速度制御ポート、
12……サーボモータ、14……エレクタ、SCP……カレン
トポジション信号、SD……偏差カウンタ信号、SF……フ
ィードバックパルス信号、SP……指令パルス信号、SS…
…速度指令信号、TM……モニタ端。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被制御部からの帰還信号に対応するリアル
    タイムカウント信号を有するリアルタイムカウンタ部
    と、前記帰還信号と指令信号とを入力して両信号の偏差
    信号を出力する偏差カウンタ部と、前記偏差信号を入力
    して制御ポートから前記被制御部に制御信号を供給させ
    る演算をするプロセッサ部とを有するサーボ用のマイク
    ロコンピュータのエミュレーションチップにおいて、前
    記偏差信号または前記リアルタイムカウント信号を供給
    するバス及びモニタ端を付加したことを特徴とするマイ
    クロコンピュータのエミュレーションチップ。
JP63291327A 1988-11-17 1988-11-17 マイクロコンピュータのエミュレーションチップ Expired - Lifetime JPH0680494B2 (ja)

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JPH02136934A JPH02136934A (ja) 1990-05-25
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CN115729173B (zh) * 2021-08-27 2025-12-12 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种总线式数控系统及其控制方法

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