JPH08314700A - 制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 容易にソフトウェアプログラムの変更により
電気機器の動作を変更できる制御システムを提供するこ
と。 【構成】 電気機器１１の動作を制御するＣＰＵ２はデ
ータバス３及びアドレスバス４を介してプログラムコー
ドを記憶するためのフラッシュメモリ６及び７に接続さ
れると共に、通信ライン１２により外部装置に接続され
た通信用デバイス５とも接続され、通信用デバイス５に
より外部装置から送られてくるプログラムコードをフラ
ッシュメモリ６又は７に書き込み、かつ開始アドレス格
納エリアの開始アドレスを変更することによりＣＰＵ２
は新しいプログラムに従って動作し、電気機器１１を分
解などすることなく簡単にその動作を変更できるように
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロプロセッサを
用いて電気機器の制御を行う制御システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、マイクロプロセッサを機器内に内
蔵してソフトウェアプログラムによって電気機器の制御
を行うものが主流になってきている。ソフトウェアによ
ってプログラムを行うことによって、ハードウェアでの
変更無しに電気機器の動作を変更することが容易にでき
る利点がある。

【０００３】これは、記憶装置（メモリ）に記憶したソ
フトウェアプログラムに従ってマイクロプロセッサが周
辺素子を制御するもので、このメモリを交換するのみ
で、マイクロプロセッサの動作を変更することができ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ソフトウェアの変更は
メモリの交換で済むものであるが、メモリ素子自体は電
気機器内部に実装されているため、メモリ素子を交換す
るためには電気機器のカバー等を開けなければならな
い。

【０００５】このため、簡単なソフトウェアの変更にお
いても電気機器を分解してメモリを交換した後、再度組
立直さなければならない。これは手間のかかることであ
り、また一度電気機器を分解し、組み立てるときの信頼
性の確保などが問題となる。特に、医用電気機器などに
おいては、耐電圧や漏れ電流等の医用安全試験を再度行
わなければならず、保守の面で問題がある。

【０００６】また、メモリの交換を可能にするために素
子用のソケットを用いるため、実装面積が大きくなるこ
とや、ソケットの分、価格が高くなるという欠点があ
る。

【０００７】本発明はこれらの問題を鑑みてなされたも
のであり、容易にソフトウェアプログラムの変更により
電気機器の動作を変更できる制御システムを提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、マイ
クロプロセッサの作業手順を示すプログラムコードを記
憶する書換可能なフラッシュメモリと、電気機器外部か
らデータを受け取るインターフェースからなる。フラッ
シュメモリは複数の領域に分かれ、それぞれの領域には
複数種類のプログラムコードが記憶可能であり、これら
のプログラムコードのうち１つのプログラムコードを選
択的に実行する。

【０００９】プログラムに変更が生じた場合には、この
プログラム或いは専用に設けたプログラムによって、電
気機器外部より通信で、またはバスから直接に新たなプ
ログラムコードを受取り、フラッシュメモリの残りの領
域の１つに書き込む。書き込みが終了した時点で、この
書き込んだ領域のプログラムコードにマイクロプロセッ
サの制御を渡すことで、プログラムの変更ができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１ないし図６は本発明の第１実施例に係り、図
１は第１実施例の制御システムの構成を示し、図２は第
１実施例の変形例の制御システムの構成を示し、図３は
メモリマップの構成を示し、図４はマイクロプロセッサ
の動作開始時の処理内容を示し、図５はプログラムコー
ドの書換或いは変更を行う処理内容を示し、図６は図５
の動作説明図を示す。

【００１１】図１に示す本発明の第１実施例の制御シス
テム１は、通信を用いて書換を行うことのできるもので
あり、この制御システム１では制御システム全体の制御
を行うマイクロプロセッサ（以下、ＣＰＵと略記）２は
データバス３及びアドレスバス４を介して通信用デバイ
ス（或いは通信用素子）５、プログラムコードの格納に
使用される書換可能な記憶素子としてのフラッシュメモ
リ６及び７、データ及びスタック用のＲＡＭ８と接続さ
れている。

【００１２】これらのデバイス（つまり、通信用デバイ
ス５、フラッシュメモリ６及び７、ＲＡＭ８）は、ＣＰ
Ｕ２からの読み書き用の信号と、アドレス信号からデコ
ーダ９によって生成される制御信号１０でコントロール
される。

【００１３】また、ＣＰＵ２によりその動作の全体或い
は少なくとも一部の動作が電気的に制御される電気機器
１１も少なくとも一部等がデータバス３及びアドレスバ
ス４を介してＣＰＵ２と接続されると共に、デコーダ９
を介した制御信号１０でＣＰＵ２からコントロールでき
る構成である。

【００１４】つまり、電気機器１１はこのＣＰＵ２によ
りその動作が制御され、かつＣＰＵ２のプログラムを変
更することにより異なる動作或いは動作の変更がができ
る構造になっている。

【００１５】通信用デバイス５は例えばシリアルの通信
ライン１２を介して制御システム１の外部のパソコンな
どの外部装置と接続されるインタフェースとして機能
し、少なくとも外部装置からプログラムコードのデータ
を受け取る機能を有する。

【００１６】図２の制御システム１′は、データバス
３、アドレスバス４を介して外部装置より直接、プログ
ラムコードのデータを受け取ることができる変形例を示
す。図１と同様に、ＣＰＵ２はデータバス３及びアドレ
スバス４を介して通信用デバイス５、プログラムコード
格納用フラッシュメモリ６及び７データ及びスタック用
のＲＡＭ８が接続されると共に、電気機器１１も接続さ
れている。

【００１７】これらのデバイス及び電気機器１１ははデ
コーダ９を介して制御信号によって制御される。また、
この変形例では外部装置からのデータはバスコントロー
ラ１３によって入出力の制御が行われる。図３は制御シ
ステム１及び１′のメモリマップの構成を示す。

【００１８】メモリは図のように大きく分けると、図１
或いは図２のＲＡＭ８により形成されたＲＡＭ領域と、
フラッシュメモリ６及び７で形成されたＲＯＭ領域に分
かれる。ＲＡＭ領域はプログラム実行中のデータ及びス
タックなどを記憶する領域で、ＲＯＭ領域にはＣＰＵ２
の動作手順であるプログラムコードが格納される。

【００１９】図３に示すようにＲＯＭ領域は０番地（或
いは０アドレス）から始まるスタートアップルーチンエ
リア２１、開始アドレス格納エリア２２及び複数のコー
ドエリア、つまり第１コードエリア２３ａ及び第２コー
ドエリア２３ｂからなる。

【００２０】図２では第１コードエリア２３ａの最終ア
ドレスに続いて第２コードエリア２３ｂの開始アドレス
が設定され、第２コードエリア２３ｂの最終アドレスに
続いてＲＡＭ領域のデータ・スタックエリア２４の開始
アドレスが設定されるようにしている。例えば、フラッ
シュメモリ６でスタートアップルーチンエリア２１、開
始アドレス格納エリア２２及び第１コードエリア２３ａ
が形成され、フラッシュメモリ７で第２コードエリア２
３ｂが形成されている。

【００２１】そして、開始アドレス格納エリア２２に格
納される開始アドレスが第１コードエリア２３ａの開始
アドレスの場合には第１コードエリア２３ａのプログラ
ムコードを実行し、開始アドレス格納エリア２２に格納
される開始アドレスが第２コードエリア２３ｂの開始ア
ドレスの場合には第２コードエリア２３ｂのプログラム
コードを実行する。

【００２２】図４はＣＰＵ２の動作開始時の概略の処理
手順を示す。電源投入時にまずＣＰＵ２は、ステップＳ
１のスタートアップルーチン２１を実行する。つまり、
０番地のスタートアップルーチン２１を実行し、次にス
テップＳ２のメモリ及びレジスタの初期化を行う。

【００２３】続いてステップＳ３のプログラムの開始ア
ドレス格納エリア２２の格納内容、つまり開始アドレス
を参照し、その開始アドレスが示すプログラムコードを
実行する。このときの開始アドレスの値によってステッ
プＳ４ａの第１コードエリア２３ａ、またはステップＳ
４ｂの第２コードエリア２３ｂに格納されているいずれ
かのプログラムが実行される。

【００２４】従って、例えば開始アドレス格納エリア２
２に最初は第１コードエリア２３ａの開始アドレス値を
書き込んだ状態から第２コードエリア２３ｂの開始アド
レス値に書き換えて変更することにより、第２コードエ
リア２３ｂのプログラムを実行させることができる構成
にしている。

【００２５】図５のフローチャートはこのプログラムコ
ードの変更の処理手順を示し、図６はその補助の説明図
を示す。図６（Ａ）に示すように開始アドレス格納エリ
ア２２には第１コードエリア２３ａの開始アドレス△△
△△が格納されているとすると、図５のプログラムスタ
ート時には、ステップＳ１１の第１コードエリア２３ａ
のプログラム（第１プログラムと記す）を実行する。こ
の場合、プログラム内容に応じて、データ・スタックエ
リア（その開始アドレスは図６（Ａ）で□□□□で示し
ている）のデータ等を参照する。

【００２６】図６（Ａ）は第１プログラムの実行位置を
示すプログラムカウンタを示し、この実行位置は第１コ
ードエリア２３ａ内にある。なお、図６において、第１
コードエリア２３ａ及び第２コードエリア２３ｂの斜線
はプログラムコードが書き込まれていることを示し、図
６（Ａ）の第２コードエリア２３ｂの全体及び図６
（Ｂ）の第２コードエリア２３ｂの一部の空白はプログ
ラムコードが書き込まれていない状態を示す。また、簡
単化のため、２１〜２３ｂの符号は図６（Ａ）のみで示
し、図６（Ｂ）〜（Ｇ）では省略している。

【００２７】第１プログラムの実行中に外部装置からの
外部命令が送られると、図１の通信用デバイス５は割り
込みなどによりＣＰＵ２にその外部命令を伝える。ま
た、図２の場合には外部装置からの外部命令が送られる
と、バスコントローラ１３を介して割り込みなどにより
ＣＰＵ２にその外部命令を伝える。

【００２８】ＣＰＵ２はステップＳ１２で外部命令がプ
ログラム変更の命令か否かの判断を行い、プログラム変
更でない場合にはステップＳ１を続行する。プログラム
変更の命令の場合にはＣＰＵ２はステップＳ１３のよう
き通信／バスから新しいプログラムコード（第２プログ
ラムコードと記す）を受信し、ステップＳ１４のフラッ
シュメモリ書込の処理を行う。

【００２９】つまり、図１の構成の場合には通信用デバ
イス５を介して外部装置から送られる第２プログラムコ
ードのデータを受け取り、例えばフラッシュメモリ７の
第２コードエリア２３ｂに、例えば下位側のアドレスか
ら順次書き込む（フラッシュメモリ６には第１プログラ
ムコードが書き込まれているとする）。

【００３０】又、図２の構成の場合にはバスコントロー
ラ１３はデータバス３及びアドレスバス４を介して送ら
れる第２プログラムコードのデータを受け取り、ＣＰＵ
２は受け取った第２プログラムコードのデータを例えば
フラッシュメモリ７の第２コードエリア２３ｂに、例え
ば下位側のアドレスから順次書き込む。

【００３１】図６（Ｂ）は第２コードエリア２３ｂに書
き込んでいる途中の様子を示す。そして図５のステップ
Ｓ１５で書込終了か否かの判断を行い、終了していない
場合にはステップＳ１３に戻り、受信及び書込の処理を
続け、書込を終了するまで行う。図６（Ｃ）は第２コー
ドエリア２３ｂに第２プログラムコードのデータの書込
が終了した状態を示す。

【００３２】この書込が終了した後に、ステップＳ１６
のプログラムコード開始アドレス書換の処理を行う。Ｃ
ＰＵ２は図６（Ｄ）に示すように開始アドレス格納エリ
ア２２の内容を第２コードエリア２３ｂの開始アドレス
であるＸＸＸＸに書き換える。

【００３３】この書換が終了した後、ステップＳ１７に
示すようにリセット又は電源の再投入の状態にする。つ
まり、制御システム１或いは１′のリセット又は電源の
再投入の状態にすることにより、現在のプログラム動作
をリセットして最初からプログラム動作を行う状態にす
る。

【００３４】このリセット又は電源の再投入により、プ
ログラムカウンタは開始位置が０番地に戻り、ステップ
Ｓ１８のスタートアップルーチンを実行する。図６
（Ｅ）はプログラムカウンタの開始位置が０番地に戻っ
た様子を示す。このスタートアップルーチンの実行によ
り、ステップＳ１９の開始アドレス読込を行う。

【００３５】つまり、ＣＰＵ２はスタートアップルーチ
ンを実行する。このスタートアップルーチンの実行によ
りプログラムコード格納エリア２２の開始アドレスを参
照する（図６（Ｆ）は開始アドレスを参照している状態
を示す）が、この開始アドレス格納エリア２２には第２
コードエリア２３ｂの開始アドレスＸＸＸＸが書き込ま
れているため、第２コードエリア２３ｂに格納されてい
る第２プログラムを実行する。

【００３６】つまり、ステップＳ２０の新プログラムス
タートになる。図６（Ｇ）は第２コードエリア２３ｂに
格納されている第２プログラムを実行している様子を示
す。このようにして制御システムのプラグラムは第１プ
ログラムから第２プログラムに書き換えられ、書き換え
られた新しいプロブラムに従って電気機器１１の動作が
制御されることになる。

【００３７】図５ではステップＳ２０の新プログラムス
タートの後、再びステップＳ１１に戻る。この場合、ス
テップＳ１１の第１コードエリアのプログラム実行は第
２コードエリアのプログラム実行になり、外部命令によ
り第２コードエリアのプログラム実行をさらに変更する
こともできる。この変更を行う場合には第１コードエリ
ア２３ａに新しいプログラムを書込む、或いは書換を行
う。そして、全て書込んだ後に開始アドレスの書換を行
い、リセット或いは電源再投入によりさらに新しいプロ
グラムを実行することができる。

【００３８】この第１実施例によれば、制御システム１
或いは１′の外部から新しいプログラムコードを受け取
る手段としての通信用デバイス５或いはバスコントロー
ラ１３と、受け取った新しいプログラムコードを記憶す
るプログラム変更用の記憶デバイスとしてのフラッシュ
メモリ６或いは７と、新しいプログラムコードの開始ア
ドレスを示す開始アドレス格納エリア２２を設けている
ので、電気機器１１或いは制御システム１、１′のカバ
ーを開けてメモリの交換を行う分解作業を行うことなく
新しいプログラムコードでプログラムを走らせることが
でき、分解及び組立の手間を省くことができる。

【００３９】また、分解を行ったための電気機器１１の
安全性などに関する試験を行うことも不要或い最小限に
できる。また、容易にプログラムの変更ができ、この変
更により電気機器１１の動作の変更が容易にできる。さ
らに、分解後の誤組立の可能性を解消して電気機器１１
の動作変更ができるので、信頼性れ及び保守性を向上で
きることにもなる。

【００４０】次に本発明の第２実施例を説明する。図７
ないし図９は本発明の第２実施例に係り、図７は第２実
施例の制御システム２９の構成を示し、図８はメモリマ
ップの構成を示し、図９はプログラムコード変更のフロ
ーチャートを示す。

【００４１】図７に示す第２実施例の制御システム２９
は外部装置から通信及びバスのいずれでもプログラムコ
ードの変更ができるように通信用デバイス５及びバスコ
ントローラ１３を有する。

【００４２】また、第１実施例ではＲＯＭ領域は２つの
フラッシュメモリ６及び７で形成されていたが、この実
施例ではＲＯＭ領域が４つのＲＯＭ（つまり第０ＲＯＭ
３０、第１ＲＯＭ３１，第２ＲＯＭ３２、第３ＲＯＭ３
３）で形成されている。そして、図８に示すように第０
ＲＯＭ３０にはスタートアップルーチン及びプログラム
コードの書換プログラムが格納されている。

【００４３】さらに、第１ＲＯＭ３１〜第３ＲＯＭ３３
にはそれぞれ異なるメインプログラムコード（第１〜第
３メインプログラムコード）を書き込み可能にしてい
る。また、図８に示すように第１ＲＯＭ３１〜第３ＲＯ
Ｍ３３は同じアドレスが設定されている。

【００４４】そして、図７に示すようにそれぞれチップ
セレクト端子ＣＥがそれぞれ抵抗Ｒでプルアップされた
ディップスイッチ３６と接続され、このディップスイッ
チ３６の３つのスイッチＤＳ１〜ＤＳ３で選択された１
つのＲＯＭをアクセスできる構成にし、その選択された
ＲＯＭに書き込まれたプログラムコードを走らせたり、
プログラムコードを書換えたりできるようにしている。

【００４５】これら複数の第０ＲＯＭ３０〜第３ＲＯＭ
３３はフラッシュメモリで構成されている。つまり、図
８に示すようにこれら３つの第１ＲＯＭ３１〜第３ＲＯ
Ｍ３３は同じアドレスに並列に接続され、前記ディップ
スイッチ３６によって１つだけ選択される（図７ではス
イッチＤＳ１が０であるので、第１ＲＯＭ３１が選択さ
れている）。

【００４６】なお、このディップスイッチ３６は制御シ
ステム２９の背面パネル等の外部から操作できる位置に
設置され、外部からの操作で、必要に応じて複数のプロ
グラムコードを切り換えて実行できる。

【００４７】図９はプログラムコード変更或いはプログ
ラム書換のフローチャートを示す。プログラムがスター
トすると、ＣＰＵ２はステップＳ２１の通常プログラム
を実行する。

【００４８】図７の設定ではディップスイッチ３６によ
って第１ＲＯＭ３１が選択されているので、ＣＰＵ２は
図８の第１ＲＯＭ３１のコードエリアの第１メインプロ
グラムを実行している。

【００４９】そして、ステップＳ２２でプログラム変更
か否かの判断を行い、外部命令によってプログラムコー
ドの変更命令を受けると、ＣＰＵ２はステップＳ２３の
書換プログラムを実行する。つまり、プログラムカウン
タの実行位置は図８に示す書換プログラムの開始アドレ
ス（０２００Ｈ）に設定される。

【００５０】そして、ステップＳ２４に示すように通信
又はバスからの新プログラムコードの受信を行い、ステ
ップＳ２５に示すフラッシュメモリ書換の処理を行う。
ステップＳ２５に示すフラッシュメモリ書換の処理を行
う前にディップスイッチ３６を操作してスイッチＤＳ２
を０或いはＤＳ３を０にして書き込まれるＲＯＭを指定
する。

【００５１】次のステップＳ２６で書換終了か否かの判
断を行い、終了していない場合にはステップＳ２４に戻
り、通信又はバスからの新プログラムコードの受信及び
フラッシュメモリ書換の処理を行う。

【００５２】そして、書換終了した後に、ステップＳ２
７のリセット又は電源再投入の処理を行うことによりＣ
ＰＵ２は書換後の新しいプログラムを、ステップＳ２１
に示す通常プログラムとして実行する。

【００５３】なお、この書換により例えば第２ＲＯＭ３
２に新しいプログラムを書込み、さらにこの通常プログ
ラムの実行中に外部命令により第３ＲＯＭ３３に新しい
プログラムを書込み、リセット又は電源再投入の場合
に、３つのスイッチＤＳ１〜ＤＳ３を０にすることによ
り複数のプログラムの任意のプログラムを実行させるこ
とができる。

【００５４】この第２実施例によれば、複数のスイッチ
の選択により複数のプログラムの任意の１つを実行させ
ることもできる。また、アドレスが同じ或いは一部のア
ドレスが重なる場合でも対応できる。また、外部装置か
ら通信及びバスのどちらを利用してもプログラムコード
を受け取ることができる。その他は第１実施例とほぼ同
様の効果を有する。

【００５５】なお、上述の各実施例などの説明ではＲＡ
Ｍ８のデータ・スタックは共通に使用されることを想定
しているが、ＲＡＭも複数の領域に分割するなどして、
実行されるプログラムに応じてデータも変更或いは書き
換えられるようにしても良い。

【００５６】［付記］ ２．請求項１において、前記記憶素子が２つ以上の異な
るプログラムコードを記憶する領域と、１つの前記開始
番地を記憶する領域を有することを特徴とする制御シス
テム。

【００５７】３．付記２において、前記２つ以上の異な
るプログラムコードを切り換えて実行する手段を有する
ことを特徴とする制御システム。

【００５８】４．請求項１において、前記プログラムコ
ードを外部より受け取る手段が通信または外部に出され
たバスであることを特徴とする制御システム。

【００５９】５．請求項１において、１つの記憶素子の
書換プログラムコードを格納する記憶素子と、プログラ
ムコードを格納した複数の前記書換可能な記憶素子と、
前記複数の記憶素子の中から１つの前記記憶素子を選択
する手段と、前記１つの記憶素子を実行、或いは前記記
憶素子書換プログラムに従って書き換える手段を有する
ことを特徴とする制御システム。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、マ
イクロプロセッサを用いて電気機器の制御を行う制御シ
ステムにおいて、プログラムコードのデータを電気機器
の外部より受け取る手段と、前記プログラムコードを記
憶する書換可能な記憶素子と、前記記憶素子に記憶させ
た前記プログラムコードの開始番地を示す手段を具備し
ているので電気機器を分解することなく、前記プログラ
ムコードと書き換えることができるので、分解及び組立
に伴う手間を省くことができると共に、分解等に伴う安
全性の試験等も省くこともできて、電気機器の動作の変
更等を簡単に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の制御システムの概略の構
成図。

【図２】第１実施例の変形例の制御システムの概略の構
成図。

【図３】メモリマップを示す図。

【図４】スタートアップルーチンの処理を示すフローチ
ャート図。

【図５】第１実施例のプログラムコード変更の処理手順
を示すフローチャート図。

【図６】図５の補助の説明図。

【図７】本発明の第２実施例の制御システムの概略の構
成図。

【図８】メモリマップを示す図。

【図９】第２実施例のプログラムコード変更の処理手順
を示すフローチャート図。

【符号の説明】

１，１′…制御システム ２…ＣＰＵ ３…データバス ４…アドレスバス ５…通信用デバイス ６，７…フラッシュメモリ ８…ＲＡＭ ９…デコーダ １０…制御信号 １１…電気機器 １２…通信ライン １３…バスコントローラ ２１…スタートアップルーチンエリア ２２…開始アドレ格納エリアス ２３ａ…第１コードエリア ２３ｂ…第２コードエリア ２４…データ・スタックエリア

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロプロセッサを用いて電気機器の
   制御を行う制御システムにおいて、プログラムコードの
   データを電気機器の外部より受け取る手段と、前記プロ
   グラムコードを記憶する書換可能な記憶素子と、前記記
   憶素子に記憶させた前記プログラムコードの開始番地を
   示す手段を具備し、前記プログラムコードと前記開始番
   地に従って動作することを特徴とする制御システム。