JPS595367A - マイクロプロセツサの動作状態監視装置 - 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】 本発明はマイクロプロセッサを用いた装置の動作状態を
監視する動作状態監視装置に関する。

マイクロプロセッサはそのディジタル的な演算処理機能
及び論理判断能力により各種マイコン制御装置の中枢と
して用いられるようになっている。

この場合には装置の動作はマイクロプロセッサのプログ
ラムによってなされる。マイクロプロセッサは記憶装置
に記憶されているプログラムを逐次読出して実行する。

その一連の動作の結果、このような装置の機能が果され
る。そのため、このような装置の開発、試験、調整など
を行う際にはプログラムの動作状態を調べることが重要
になる。

従来のマイクロプロセッサの開発装置によるプログラム
の動作状態を調べる方法としては、プログラムの動作を
１ステツプずつ追跡するか、あるいはあるステップまで
動作させた結果を調べるのが普通である。数千ステップ
もあるプログラムを１ステツプずつ追跡するのは能率が
悪く、また全体の動作状態をつかみにくくなる。しかも
、１ステツプずつの追跡は処理速度が遅くなるため実時
間の処理とは異なる結果となる場合がある。また、ある
ステップまで動作させて調べる方法は途中の状態がわか
らないし、また予想したステップまでの処理が行われな
いときがあるなどの問題があった。

本発明の目的は、マイクロプロセッサの動作を乱すこと
なくその動作状態を実時間で簡単に監視できるマイクロ
プロセッサの動作状態監視装置を提供するにある。

マイクロプロセッサが記憶装置に記憶されているプログ
ラムを逐次実行する場合、マイクロプロセッサは記憶装
置のあるアドレスをアドレスバスの値で指定し、次に実
行するプログラムを記憶装置から読出す。そのため、ア
ドレスバスの値によって記憶装置のどの部分のプログラ
ムを実行しているかを知ることができる。

本発明は、マイクロプロセッサのアドレスバス。

コントロールバスの信号を入力しコントロールバスの制
御信号がアドレスバスにプログラムのアドレスが表われ
ていることを示す状態となった時点のアドレスバスのア
ドレス信号を取り込み、アナログ値に変換して出力する
ことによシブログラムの動作状態を監視できるようにし
たものである。

以下、本発明の実施例について説明する。

第１図はマイクロプロセッサ１０１　、　ＲＯＭ１０２
゜入出力回路１０３．制御対象１０４を構成要素とする
マイコン制御装置１００に本発明を適用した場合の実施
例である。

動作状態監視装置２００はマイクロプロセッサ１０１の
アドレスバスＡＢの値を保持するラッチレジスタ２０１
１マイクロプロセツサ１０１のコントロールバスのデー
タを入力しアドレスバスのアドレス信号が記憶装置のア
ドレスを指定しているときにランチレジスタ２０１にエ
ネーブル信号を与えるステータスデコーダ２０２１ラツ
チレジスタ２０１のラッチデータをアナログ値に変換す
るＤ／Ａ変換器２０３．ラッチレジスタ２０１のラッチ
データをディジタル表示するディジタル表示器２０４か
ら構成される。

その動作を説明するに、まず、マイコン制御装置１００
の動作を説明する。

マイクロプロセッサ１０１はＲＯＭ１０２に記憶された
プログラムに従い入出力回路１０３により制御対象１０
４の状態を入力し、演算処理した結果を入出力回路１０
３を通じて制御対象１０４に与え、マイコン制御装置１
００としての機能をはたす。

次に動作状態監視装置を説明する。

ステータスデコーダ２０２はインバータ回路２０２ａ、
２０２ｂ、４人カアンド回路２０２Ｃから構成される。

ステータスデコーダ２０２の出力である４人カアンド回
路２０２Ｃの出力がルベルになるのはコントロールバス
中のステータス信号のＳ。がｌＯＪレベル、ＳＩが「０
」レベル。

Ｓ、がｒｌＪレベルでかつ、アドレスランチエネーブル
信号ＡＬＥが「１」レベルになったときである。ステー
タス信号Ｓ。＋　ｓ、ｌ　ｓ、及びアドレスラッチエネ
ーブル信号ＡＬＥについては後で詳しく説明する。この
４人カアンド回路２０２Ｃの出力が１１」レベルになっ
たタイミングで、その時点のアドレスバスＡ、Ｂの内容
をラッチレジスタ２０１に記憶する。そして、ラッチレ
ジスタ２０１の出力はＤ／Ａ変換器２０２にょυアナロ
グ値に変換して出力されるとともに、ディジタル表示器
２０４でディジタル値で表示される。

次にその動作を第２図〜第４図を参照して説明する。

第２図はＲ，０Ｍ１０２に記憶されているプログラムの
プログラムリストを示したものである。プログラムはメ
インプログラムとサブグログラムから構成され、メイン
プログラムはＲ，０Ｍ１０２のアドレス１０００番地か
ら２００００００番地され、サブプログラムは４０００
０００番地１００番地に格納されている。メインプログ
ラムは５ＴＡＲＴから始まシ一連の処理を行いＥＮＤＭ
で終了する。終了後はメインプログラムの初めにもどり
最初から繰り返す。

マイクロプロセッサ１０１がメインプログラムの最初の
ＬＤ命令（マイクロプロセッサ１０１にデータを読込む
読込み命令）と次のＳＴ命令（マィクロプロセッサ１０
１のデータを書込む書込み命令）を実行するときのアド
レスバスｈＢ、−；ントロールバスＣＢの状態を第３図
に示す。コントロールバス中のステータス信号は、マイ
クロプロセッサ１０１がどのような動作を行うかを外部
に対して知らせるための信号で、８０　＋　ｓ、Ｉ　ｓ
。

の「１」レベル、ｒＯｊレベルの組合セテコード化され
て出力される。ＡＬＥ信号はアドレスバスＡＢに正しい
アドレス信号が現われていることを知らせるアドレス確
立信号である。

マイクロプロセッサ１０１は最初のＬＤ命令をフエイチ
サイクルとエクゼキュートサイクルの２つのサイクルで
実行する。フェッチサイクルではアドレスバスＡＢにＬ
Ｄ命令の格納されている１０００．１００１．１００２
番地を順に送出し、ＲＯＭ１０２からＬＤ命令を読出す
。エクゼキュートサイクルではアドレスバスにＬＤ命令
の１００１　。

１００２番地で指定されるアドレス（０１００番地）を
送出し、そのアドレスに格納されているブータラマイク
ロプロセッサ１０１に読込む。次に８Ｔ命令でも同様に
フェッチサイクルではアドレスノ（スＡＩ３に１００３
．１００４．１００５番地を送出し、８Ｔ命令を読出す
。エクゼキュートサイクルではＳＴ命令で指定されたア
ドレス（０４００番地）にマイクロプロセッサ１０１の
持っているデータが書込まれる。

こノトキ、コントロールバスＣＢのステータス信号には
、フェッチサイクルではＳ＠　＋　８１　　＋　８ｎは
Ｉｌｌ、ｒｏｊ、ｒＯｊとなるフェッチを示す状態とな
る。マタ、エクゼキュートサイクルではマイクロプロセ
ッサがデータを読出すＬＤ命令のときにはＳｔ、Ｓ、、
ＳｏはＩｌｌ　、ｒＯＪ　。

「１」となる読出を示す状態となり、またデータを書込
む８Ｔ命令の場合にはＳｓ　、８＋　、ＳｏはｒｌＪ、
ｒｌｊ、ｒＯＪとなる書込みを示す状態となる。このと
き、動作状態監視装置２００のステータスデコーダ２０
２の出力が生じるのは、４人カアンド回路２０２Ｃの入
力条件が成立するステータス信号Ｓｔ　、８１．８ｎが
ｒｌＪ、ｒｏｂ。

「０」と４るときである。このステータスデコーダ２０
２の出力によブランチレジスタ２０１はアドレスバスＡ
Ｂの値を記憶する。このため、ラッチレジスタ２０１の
出力は第３図（Ｃ）に示すようになシ、プログラムの進
行に対応する。ラッチレジスタ２０１の出力をＤ／Ａ変
換器２０３でアナログ値に変換した値は第３図（ｄ）に
示すようになる。

第３図では第２図に示Ｃたプログラムの最初の２つの命
令について示したが、Ｄ／Ａ変換器２０３の出力値をプ
ログラム全体について示したのが第４図である。Ｄ／Ａ
変換器２０３の出力は正比例する。そのため、Ｄ／Ａ変
換器２０３のアナログ出力値からＤ／Ａ変換器２０３の
入力値、すなわちラッチレジスタ２０１に記憶されてい
るアドレスに逆算できる。そのため、第４図ではＤ／Ａ
変換器の出力を入力しているアドレスに変換した値で示
している。マイクロプロセッサ１０１は起動するとメイ
ンプログラムのアドレス１０００番地から処理をはじめ
、プログラムの進行に従い大きなアドレスのプログラム
の処理を行う。そのため、Ｉ）　／　Ａ変換器２０３の
出力は１０００番地からプログラムに応じて増加する。

プログラムが□進行しアドレスが１８００番地の命令を
実行するとサブプログラムがコールされるので、プログ
ラムの実行はサブプログラムに移るのでアドレスは４０
００番地に変わる。その後、サブプログラムの実行が終
了するとアドレスは１８０３番地に戻り残りのメインプ
ログラムを続行する。そのため、ｌ）／Ａ変換器２０３
の出力は１８００番地から４０００番地にステップ的に
増加１．．４１００番地に達した後１８０３番地に戻る
。メインプログラムの実行が進み、最後のジャンプ命令
でメインプログラムの最初に戻り以上の動作を繰り返す
。そのため、Ｄ／Ａ変換器２０３の出力も２０００番地
まで増加した後、ステップ的に１０００番地に減少し、
その後は以上説明した動作を繰り返す。

このように、Ｄ／Ａ変換器２０３の出力からプログラム
の実行状態を知ることができる。Ｄ／Ａ変換器２０３の
出力を図示しないシンクロスコープや記録計などによシ
測定、記録することによシブログラムの動作状態を容易
に監視できる。動作状態監視装置２００はマイコン制御
装置１００のアドレスバスＡＢ及びコントロールバスＣ
Ｂ（７）信号を取シ出すだけなのでハードウェア、プロ
グラムともに伺の変更も行わなくとも、動作状態を監視
できる。そのため、実際と同じ状態で実時間処理でのプ
ログラムの動作状態を監視できる。数千ステップもある
大きなプログ２ムでも実行状態を全体的につかむことが
できる。また、たとえばＤ／Ａ変換器２０３の出力が４
００００００番地１００番地になっている時間を測定す
ればサブプログラムの実行に要した時間を測定できる。

このようにして容易にプログラムの実行時間などを測定
できる。

なお、本実施例ではステータス信号としてＳ６＋Ｓ、、
Ｓ、を第３図に示すように組合せたものとしたが、ステ
ータス信号が異なる場合でもステータスデコーダ２０２
を変更すれば同様に行えるのは明らかである。

本発明の他の実施例を第５図に示す。

第５図において第１図と同じ符号を付したもの第５図に
おいて第１図と異なるのはステータスデコーダに関する
部分だけなのでこれについて説明する。ステータスデコ
ーダ２０２′はディジタルコンパレータ２０２１．２０
２２．アンド回路２０２３　。

スイッチＳ　ｎ　−８？　よシなるアドレス設定器２０
２４、抵抗Ｒ０〜Ｒ１よシなるプルアップ抵抗回路２０
２５によシ構成される。

ディジタルコンパレータ２０２１，２０２２は２つの入
力端子Ａ、Ｂを持ち、端子ＡとＢに加えられるディジタ
ル値の大小関係を比較し、その結果に応じた出力を発生
する。ディジタルコンパレータ２０２１．２０２２の入
力と出力の関係を第６図に示す。第６図かられかるよう
にディジタルコンパレータ１個では４ビツトのディジタ
ル値までしか比較できないが、直列接続によシ必要なビ
ット数の比較器を構成できる。本実施例ではディジタル
コンパレータ２０２１，２０２２によシ８ビットの比較
器としている。ディジタルコンパレータ２０２１゜２０
２２の入力端子Ａにはマイコ／制御装置１００のアドレ
スバスＡＢの上位８ビツトの信号が入力され、入力端子
ＢＫはアドレス設定器２ｏ２４からの信号が入力されて
いる。入力端子Ｂはアドレス設定器２０２４の各スイッ
チがＯＮであればｒＯＪレベルになＪ）、ＯＦＦであれ
ばプルアップ抵抗回路２０２５によ如プルアップされて
い・るので「１」レベルになる。

ディジタルコンパレータ２０２１の出力０ム〉農がｒｌ
ＪレベルになるのはアドレスバスＡＢのアドレス信号が
アドレス設定器２０２４で設定したアドレス指定信号よ
シ大きくなったときである。この出力Ｏム〉１　とマイ
コン制御装置１０１のコントロールバスＣＢのＡＩ、Ｅ
信号がアンド回路２０２３に入力され、その入力条件が
成立したときにアンド回路２０２３の出力信号が発生し
、それによシアドレスバスＡＢの信号が２ツチレジスタ
２０１に記憶される。ラッチレジスタ２０１に記憶され
た信号はＤ／Ａ変換器２０３でアナログ値に変換されて
出力されるとともに、ディジタル表示器２０４で表示さ
れる。

ここで、マイコン制御装置１０１のアドレスマツプを第
７図に示すものとする。プログラムは１６進の数値で「
Ｅｏｏｏ」からｒＦ　Ｆ　Ｆ　ＦＪのアドレスにある几
０Ｍ１０２に記憶されている。

また、「ｏ　Ｏ００Ｊから［ＯＦ　Ｆ　Ｆ’Ｊに入出力
回路１０３のアドレスが割幽られているとする。そのた
め、プログラムが実行されるとマイコン制御装置１０１
のアドレスバスＡＢには「Ｅｏｏｏ」から「ＦＦＦＦ」
の値と「００００ＪからｒＯＦ’ＦＦＪの値とが実行状
態に応じて現われることになる。

そこで、アドレス設定器２０２４のスイッチＪ＋Ｓ、　
、　Ｓ、をＯＦＦ、Ｓ、　〜Ｓ、までをＯＮとする。す
るとアドレスバスＡＢの上位８ビツトが［１１１０００
００ｊよシ大きいとき、すなわちマイコン制御装置１０
１のアドレスバスＡＢの値が１６進の数値で「Ｅｏｏｏ
」以上のときだけ、ディジタルコンパレータ２０２１の
Ｏム〉１出力がｒｌＪレベルになる。それによブランチ
レジスタ２０１にアドレスバスＡＢの値が記憶される。

このため、ランチレジスタ２０１に記憶されるアドレス
はグログラムが記憶されているアドレスだけとなる。

このようにすることにより、ステータス信号の出力しな
いマイコン制御装置１００でもプログラムの動作状態を
監視できる。また、ステータスデコーダ２０２／のディ
ジタルコンパレータの回路を変えればプログラムのある
アドレス以下、またはあるアドレスとあるアドレス間の
動作状態を監視するようにすることも容易でちる。

このように、指定された条件になったときにのみ、アド
レスバスの値をアナログ値に変換して出力することによ
りプログラムの動作状態の監視が容易になる。

本発明の更に他の実施例を第８図に示す。

第８図において第１図と同じ符号を付したものは同一の
ものを表わす、第８図において第１図と異なるのはタイ
ミングコントロール回路２０５が設けられていることで
ある。

タイミングコントロール回路２０５はステータスデコー
ダ２０２の出力信号と外部トリガ信号を入力しラッチレ
ジスタ２０１のエネーブル信号を発生する。外部トリガ
信号については後に述べる。

タイミングコントロール回路２０５はアンド回路２０５
１で構成され、ステータスデコーダ２０２の出力が「１
」レベルで、かつ外部トリガ信号が「１」レベルのとき
にアンド回路２０５１の出力が「１」レベルになる。そ
れによりラッチレジスタ２０１にアドレスバスＡＢの値
が記憶される。そのため、外部トリガ信号が「１」レベ
ルのときにのみプログラムの動作状態を監視することが
できる。すなわち、ある外部状態のときにプログラムが
どのように動作しているかを監視できるようになる。

外部トリガ信号は監視したい状態のときに「１」レベル
になる信号であればどのような信号でもよく、念とえば
入出力回路の動作に応じてグログラムの動作状態を監視
したいときには入出力回路の信号を用いればよい。

このように第８図の実施例ではある外部信号に同期して
そのときのプログラムの動作状態を監視できるので、グ
ログラムの動作状態の監視が一層容易にできる。なお、
本実施例ではタイミングコントロール回路２０５をアン
ド回路２０５１で構成し外部トリガを１人力として示し
たが、外部トリガを多入力とし、外部トリガがある条件
を満した時に監視するようにしたり、あるいは、ある条
件を満したときから一定時間監視するようにするなどは
容易に行うことができる。

以上説明したように本発明によれば、マイクロプロセッ
サのプログラムの動作状態をマイコン制御装置のハード
およびプログラムともに変更を必要とせずに実時間でか
つ容易に監視することができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２〜４図は
第１図の動作を説明する図、第５図は本発明の他の実施
例を示す構成図、第６図、第７図は第５図の動作を説明
する図、第８図は本発明の他の実施例の構成図である。 １００・・・マイコン制御装置、１０１・・・マイクロ
プロセッサ、１０２・・・ＲＯＭ、１０３・・・入出力
回路、１０４・・・被制御対象、２００・・・マイクロ
プロセッサ動作状態監視装置、２０１・・・ラッチレジ
スタ、２０２・・・ステータスデコーダ、２０３・・・
Ｄ／Ａ変換器、２０４・・・ディジタル表示器、２０５
・・・タイ乍２図 乍　６　図 ７７図 ￥８図 ／（／Ｖ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マイクロプロセッサのアドレスバス、コントロール
   バスに接続さｔＬコントロールパスの制ｍ　信号が所定
   の状態となった時点のアドレスバスのアドレス信号をア
   ナログ値に変換して出力することを特徴とするマイクロ
   プロセッサの動作状態監視装置。 ２、　コントロールバスの制御信号が所定の状態となっ
   た時点のアドレスバスの内容が指定された条件になった
   時にその値をアナログ値に変換することを特徴とする第
   １項記載のマイクロプロセッサの動作状態監視装置。 ３、外部からのトリガー信号が与えられたときのアドレ
   スバスのアドレス信号をアナログ値に変換することを特
   徴とする第１項記載のマイクロプロセッサの動作状態監
   視装置。