(57)【要約】【課題】計器システムにおけるネットワークベースのトリガ方法および装置を提供する。【解決手段】計器が配線接続のトリガラインなしでイベントを効果的に信号で伝えることを可能にする、計器システムにおけるネットワークベースのトリガのための技法が開示される。本教示による計器システム１００は、ローカルエリアネットワークに接続された第１の計器及び第２の計器を含む。第１の計器は、第２の計器によって信号で伝えられたイベントに応答して動作を実行することができる。第２の計器は、ローカルエリアネットワークを介してトリガメッセージ６０を転送することにより、第１の計器にイベントを信号で伝える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローカルエリアネットワークに接続され、イベントに応答して動作を行うことができる第１の計器と、
前記ローカルエリアネットワークに接続され、該ローカルエリアネットワークを介してトリガメッセージを転送することによって、前記第１の計器に前記イベントを信号で伝える第２の計器と、
を備えている、計器システム。
【請求項２】
前記第２の計器が前記動作を行うかどうかを判断することを可能にする１組の資格情報を、前記トリガメッセージが含んでいる、請求項１に記載の計器システム。
【請求項３】
前記第２の計器が前記トリガメッセージを無視するかどうかを判断することを可能にする１組の資格情報を、前記トリガメッセージが含んでいる、請求項１に記載の計器システム。
【請求項４】
前記動作が前記イベント後の或る間隔をおいて起こるように指定される作動を含む、請求項１に記載の計器システム。
【請求項５】
前記第２の計器が前記トリガメッセージを受信すると、変数の測定値が該第２の計器内の循環バッファに保持されるようにされる前記変数の測定を、前記動作が含んでいる、請求項１に記載の計器システム。
【請求項６】
前記トリガメッセージが、前記計器システム全体を通じて前記イベントを信号で伝えるための、予約された宛先アドレスを含んでいる、請求項１に記載の計器システム。
【請求項７】
前記第１の計器が、前記イベントに応答して前記トリガメッセージを生成するためのトリガ発生器回路を含み、該トリガ発生器は、前記第１の計器内の媒体アクセスコントローラに前記トリガメッセージを提供して、前記ローカルエリアネットワークを介して転送する、請求項１に記載の計器システム。
【請求項８】
前記イベントに応答して、事前に組み立てられたトリガメッセージにアクセスし、該事前に組み立てられたトリガメッセージを前記第１の計器内の媒体アクセスコントローラに提供して、前記ローカルエリアネットワークを介して転送するトリガ発生器回路を、前記第１の計器が含んでいる、請求項１に記載の計器システム。
【請求項９】
前記第２の計器が、物理インターフェースから前記ローカルエリアネットワークへの前記トリガメッセージを取得するトリガ検出器を含んでいる、請求項１に記載の計器システム。
【請求項１０】
装備メッセージを生成することによって前記計器システムを装備状態にし、前記第１の計器が、装備状態にある場合に、前記トリガメッセージ以外の前記ローカルエリアネットワークへのアウトバウンドトラフィックを無効にするようにするデバイスをさらに備えている、請求項１に記載の計器システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、計器システムにおけるトリガに関し、特に、ネットワークベースのトリガに関する。
【背景技術】
【０００２】
計器システムは、対象となるデバイス若しくはシステム又は環境に関連する１つ又は複数の機能を実行するようにそれぞれ適合された計器の構成を含むことができる。計器システムの計器の例には、測定器、アクチュエータ計器、アプリケーションコントローラ、計算デバイスだけでなく、これらの機能の組み合わせを実行する計器も含まれる。
【０００３】
計器システムでは、或る計器に関連した動作が別の計器に関連したイベントに依存することが一般的である。たとえば、試験／測定システムでは、アクチュエータ計器によって印加される刺激が測定器によって得られた測定値に依存するのが一般的である。その結果、計器システムは、適切な動作を行うことができるように、計器間でイベントを信号で伝えるための機構を含むことがある。
【０００４】
計器システムにおいてイベントを信号で伝えるための機構の１つのタイプは、計器間に引き回された配線接続（hardwired）のトリガラインを使用する。たとえば、イベントを検出する計器は、そのトリガ出力ラインにトリガ信号を生成することによって、別の計器にそのイベントを信号で伝えることができる。この別の計器は、そのトリガ入力ラインを介してこのトリガ信号を受け取ることができ、これに応答して、適切な動作を行うことができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
あいにく、配線接続のトリガラインを使用する、イベントを信号で伝えるための機構は、計器間の一般通信用のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）を含む計器システムではさまざまな不利な点を有することがある。たとえば、トリガラインに必要とされる余分な配線によって、計器システムのコストが増加する可能性がある。これに加えて、余分な配線により、誤接続されたトリガケーブル又は欠落したトリガケーブルによって引き起こされるエラーの可能性が増加する。さらに、配線接続のトリガラインは、簡単なシステム再構成を可能にする方法では、システムソフトウェアにより制御できない場合がある。最後に、配線接続のトリガラインは、限られた量のイベント情報、たとえば単一ビットの情報しか提供しない場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
計器が配線接続のトリガラインなしでイベントを効果的に信号で伝えることを可能にする、計器システムにおける、ネットワークベースのトリガのための技法が開示される。本教示による計器システムは、ローカルエリアネットワークに接続された第１の計器及び第２の計器を含む。第１の計器は、第２の計器によって信号で伝えられたイベントに応答して動作を実行することができる。第２の計器は、ローカルエリアネットワークを介してトリガメッセージを転送することにより、第１の計器にイベントを信号で伝える。また、第１の計器と第２の計器とシステム装備（system arming）との内部アーキテクチャを含む、トリガメッセージの転送における待ち時間を処理するための技法も開示される。
【０００７】
本発明の他の特徴及び利点は、以下の発明を実施するための最良の形態から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明を、その特定の例示の実施形態に関して説明し、それに応じて、図面を参照する。
【０００９】
図１は、本教示による、ネットワークベースのトリガを含む計器システム１００を示している。この計器システム１００は、対象となる物体３０に関連する機能を実行する１組の計器２０〜２４を含む。これらの計器２０〜２４はＬＡＮを介して通信する。このＬＡＮは、１組のネットワーク通信ライン５０〜５４及びネットワークスイッチ４０を含む。一実施形態では、ネットワーク通信ライン５０〜５４及びネットワークスイッチ４０は、イーサネット（登録商標）標準規格に準拠する。
【００１０】
計器２０〜２４は、対応する数組の入出力チャネル１３０〜１３４を介して変数を測定し、且つ／又は、対象となる物体３０に刺激を印加する。対象となる物体３０は、対象となる任意のデバイス、システム、又は環境とすることができる。たとえば、対象となる物体３０は、試験／測定システムにおける被試験デバイスとすることができる。
【００１１】
計器２０〜２４は、トリガメッセージを生成し、且つＬＡＮを介してこれらトリガメッセージを送信することにより、計器システム１００においてイベントを信号で伝える。たとえば、計器２０は、トリガメッセージ６０を生成し、且つこのトリガメッセージ６０を、ネットワーク通信ライン５０及びネットワークスイッチ４０を介して計器２２及び２４に送信することによって、イベントを信号で伝える。
【００１２】
トリガメッセージ６０は、１組の資格情報（qualifying information）７０を含む。この資格情報７０によって、トリガメッセージ６０の受信者、たとえば計器２２及び２４は、トリガメッセージ６０に対する適切な応答を決定することが可能になる。受信者によるトリガメッセージ６０に対する応答例には、或る動作を行うこと、又は、トリガメッセージ６０を無視することが含まれる。
【００１３】
一実施形態では、トリガメッセージ６０は、トリガメッセージを指定するための、予約された宛先アドレスを含むパケットで運ばれる。計器２０〜２４を含む計器システム１００のデバイスのすべて及びネットワークスイッチ４０は、トリガメッセージの予約された宛先アドレスを認識することができる。個々の各デバイスは、トリガメッセージをどのように処理するかを決定し、たとえば、或る動作の実行、そのトリガメッセージの無視、出力キューのフラッシュ、他のトラフィックの阻止等を決定する。
【００１４】
計器システム１００のアーキテクチャは、ＬＡＮで部分的に生じるソフトリアルタイムとハードリアルタイムとの間の境界を提供するものと見ることができる。トリガメッセージ６０のタイミングは、ハードリアルタイム仕様を満たすことに関連するので、この境界は、ＬＡＮで部分的に生じる。計器２０〜２４の１つ又は複数、たとえば計器２０は、２つの実際のＬＡＮ入力又は仮想的なＬＡＮ入力を含むことができる。１つはハードリアルタイムを考慮したものであり、１つはソフトリアルタイムを考慮したものである。これに加えて、ネットワークスイッチ４０は、トリガメッセージに対する高い優先度を可能にするのに使用できる仮想ＬＡＮを提供するように構成することもできる。
【００１５】
図２は、一実施形態における資格情報７０を示している。この資格情報７０は、トリガメッセージ６０の生成を引き起こしたイベントの識別子７２を含む。この識別子７２は、たとえば、受信者が、トリガメッセージ６０に応じて実行される適切な動作を判断するか、又は、トリガメッセージ６０を無視するかどうかを判断するのに使用することができる。たとえば、識別子７２が、計器２２の機能に関連しないイベントを指定している場合に、計器２２は、トリガメッセージ６０を無視することができる。
【００１６】
資格情報７０は、トリガメッセージ６０を引き起こしたイベントの時刻を指定するタイムスタンプ７４を含む。このタイムスタンプ７４は、受信者が、動作を実行するかどうか、又は、トリガメッセージ６０を無視するかどうかを判断するのに使用することができる。たとえば、識別子７２が、計器２２の機能に関連したイベントを指定しているが、タイムスタンプ７４が、計器２２の機能に関連しない時刻を指定している場合、計器２２は、トリガメッセージ６０を無視することができる。すなわち、計器２２は、動作を行わない。計器２２は、タイムスタンプ７４の値に依存した動作を選択することもできるし、タイムスタンプ７４の値に依存した計算を実行することもできる。
【００１７】
資格情報７０は、１組のアプリケーションの文脈に固有の情報（application context-specific information）７６を含む。このアプリケーションの文脈に固有の情報７６は、受信者が、トリガメッセージ６０に応答して動作を行うのか、それとも、動作を行わないのかを判断する際に使用できるあらゆる情報を含むことができる。
【００１８】
トリガメッセージ６０に対する計器２２及び２４の応答は、トリガメッセージ６０の受信後できるだけすぐに、事前にプログラミングされた応答を実行することとすることができる。
【００１９】
計器２０にトリガメッセージ６０を生成させることができるイベントの一例は、計器２０の入出力チャネル１３０で信号を検出することである。この例では、イベントは、計器２０の外部での発生を表す。たとえば、対象となる物体３０の状態の変化に関連したイベントである。
【００２０】
計器２０にトリガメッセージ６０を生成させることができるイベントの別の例は、計器２０によって測定又は監視される変数がしきい値を横切ることである。この変数は、電源電圧等、計器２０の内部のものである場合もあるし、対象となる物体３０の特性等、計器２０の外部のものである場合もある。
【００２１】
計器２０にトリガメッセージ６０を発生させることができるイベントの別の例は、いくつかの変数が論理条件を満たすことである。たとえば、これは、いくつかのブール変数、たとえば対象となる物体３０に関する変数が、これら変数のブール表現として定義されたイベントで監視される論理解析器で生じる場合がある。
【００２２】
計器２０にトリガメッセージ６０を発生させることができるイベントのさらに別の例は、制御プログラムによって発行されたコマンドである。この場合、イベントは、監視テストプログラムの一部の場合もあるし、たとえば、実験の開始時を示す場合もある。
【００２３】
トリガメッセージ６０に対応するイベントの検出と、トリガメッセージ６０の受信者による応答との間の待ち時間は、計器システム１００が所望の仕様を満たす能力を制限する因子となる場合がある。この待ち時間は、さまざまな状況で克服することができる。
【００２４】
待ち時間を克服できる１つの状況は、トリガメッセージ６０に応答して行われる動作が、イベント後に或る間隔をおいて生じるように指定された、たとえば物理世界に変化を起こす作動である場合に生じる。このような作動の一例は、トリガメッセージ６０を介して信号で伝えられたイベント後、１００マイクロ秒で、対象となる物体３０に印加される電圧を変化させることである。１００マイクロ秒の間隔が、受信者へのトリガメッセージ６０の転送の待ち時間よりも長い場合、因果関係の制約が満たされる。トリガメッセージ６０の受信者、たとえば計器２２は、タイムスタンプ７４を使用して、タイムスタンプ７４で指定された時刻後、１００マイクロ秒で、対象となる物体３０に電圧を印加することができる。
【００２５】
待ち時間を克服できる別の状況は、トリガメッセージ６０に応答して行われる動作が、対象となる変数の非破壊測定である場合に生じる。このような状況では、計器は、対象となる変数を連続的に測定し、且つ測定値を循環バッファに記憶するように構成することができる。トリガメッセージ６０が受信された時に、トリガメッセージ６０の転送の待ち時間に等しい時間分だけ過去に取り込まれた測定値が循環バッファに記憶されるように、測定レートは、循環バッファの容量に応じて選択することができる。また、循環バッファ機構によって、トリガメッセージ６０に対応するイベントの前後の間隔の間に測定値の収集を必要とする状況において、待ち時間を克服することが可能になる。循環バッファは、各バッファエントリが、連続番号又はタイムスタンプを含むように実施することができる。この連続番号又はタイムスタンプによって、循環バッファの内容と、トリガメッセージ６０で指定された対応する連続番号又はタイムスタンプとの収集後の相関が可能になる。タイムスタンプ又は連続番号は、計器システム１００全体を通じて一貫したものでなければならない。イベントのタイムスタンプは、トリガメッセージ６０に含めることもできるし、トリガメッセージ６０の受信者又は循環バッファの内容の受信者のいずれかの作用を後に受ける別個のメッセージを介して搬送することもできる。
【００２６】
図３は、本技法による、ネットワークベースのトリガで使用される計器２０の要素を示している。計器２２〜２４も、同様の要素を含むことができる。計器２０は、ネットワーク通信用の機構を含む。この機構は、１組のアプリケーションコード１２０、プロトコルスタック１２２、媒体アクセスコントローラ１２４、及びネットワーク通信ライン５０への物理インターフェース１２６を含む。
【００２７】
計器２０は、当該計器２０に関連したイベントを処理するためのフロントエンド回路１１０を含み、ＬＡＮ上のトリガメッセージを介して他の計器により信号で伝えられたイベントに応答する。計器２０に関連したイベントには、計器２０によって検出されたイベントが含まれる。フロントエンド回路１１０は、イベント検出器／発生器１１２を含む。このイベント検出器／発生器１１２は、入出力チャネル１３０上の測定された信号に応答してイベント信号１５０を生成する。この測定された信号は、たとえば、対象となる物体３０に関して測定された信号である。イベント信号１５０は、トリガ発生器１１４を起動する。これに応答して、トリガ発生器１１４は、トリガメッセージ６０を生成し、ネットワーク通信ライン５０を介して転送する。
【００２８】
トリガ発生器１１４は、媒体アクセスコントローラ１２４にトリガメッセージ６０を直接提供し、ネットワーク通信リンク５０を介して転送する。それによって、トリガメッセージ６０がアプリケーションコード１２０によって生成され且つプロトコルスタック１２２を通って下層に送られた場合に生じる待ち時間及びジッタが回避される。一実施形態では、トリガ発生器１１４は、トリガメッセージ６０を収容したパケットを記憶するメモリを含む。このパケットは、事前に組み立てられ、イベント信号１５０に応答して媒体アクセスコントローラ１２４に向かうために待機している。アプリケーションコード１２０は、このパケットを事前に組み立てることができ、トリガ発生器１１４は、そのパケットに関連情報を挿入することができる。この関連情報は、たとえば、イベント識別子、タイムスタンプ、アプリケーションの文脈に固有の情報等である。一実施形態では、トリガ発生器１１４は、トリガメッセージ６０の送信後になるまで、媒体アクセスコントローラ１２４に他の保留中の送出パケットの送信を抑制させる。
【００２９】
計器２０は、トリガ検出器１１６を含む。このトリガ検出器１１６は、物理インターフェース１２６を通じてネットワーク通信ライン５０を介して受信された入力トリガメッセージを検出する。トリガ検出器１１６は、各入力パケットのプリアンブル部及び宛先アドレス部を検査することによって入力トリガメッセージを検出する。トリガ検出器１１６は、入力トリガメッセージを認識すると、その入力トリガメッセージの資格情報を検査して、その入力トリガメッセージを無視するかどうかを判断することもできる。トリガ検出器１１６は、入力トリガメッセージをフロントエンド回路１１０のトリガ応答回路１１８に提供する。このトリガ応答回路１１８は、入力トリガメッセージに対する応答を実行する。
【００３０】
一実施形態では、トリガ検出器１１６及びトリガ応答回路１１８は、装備状態（armed state）及び非装備状態（unarmed state）を含む。装備状態では、次の入力トリガメッセージが、トリガ検出器１１６及びトリガ応答回路１１８を起動する。非装備状態では、入力トリガメッセージの受信による効果はない。
【００３１】
図４は、トリガメッセージの転送の際の待ち時間及びジッタを引き起こす場合があるネットワークスイッチ４０の要素を示している。図示する実施形態のネットワークスイッチ４０は、入力キュー１４０、バックプレーン１４２、及び出力キュー１４４を含む。入力キュー１４０は、バックプレーン１４２が空きになるまで、入力メッセージを保持する。バックプレーン１４２の待ち時間は、出力キュー１４４の待ち時間と比較して小さくてもよい。たとえば、出力キュー１４４は、同じ宛先を有する複数のパケットを保持する場合、大きな待ち時間を課す場合がある。一実施形態では、ネットワークスイッチ４０は、たとえばＭＡＣアドレスに基づいて、指定された宛先へトリガメッセージを経路指定するように事前に構成され、ＩＰ処理及びその関連した遅延が回避される。
【００３２】
図５は、本技法による、ネットワークベースのトリガの待ち時間を最小にするために設けられた装備状態及び非装備状態を含む計器システム１００の一実施形態を示している。装備メッセージ（arming message）６２が、計器システム１００を装備状態にするのに使用される。図示した実施形態では、コントローラ６０、たとえばアプリケーションコントローラが、装備メッセージ６０を生成し、且つネットワーク通信リンク５６を介してネットワークスイッチ４０及び計器２０〜２４にその装備メッセージを転送することにより、計器システムを装備状態にする。他の実施形態では、計器２０〜２４の１つ又は複数が、装備メッセージ６２を生成することができる。計器システム１００は、トリガメッセージの生成後又はタイムアウト間隔後に、非装備状態に自動的に戻ることができる。
【００３３】
装備状態では、計器２０〜２４のトリガ生成回路は、内部イベント又は外部イベントによる即時の起動に利用可能である。たとえば、計器２０のイベント検出器／発生器１１２及びトリガ発生器１１４は、装備状態において、計器２０の外部イベント又は内部イベントによる即時の起動に利用可能である。これに加えて、計器２０〜２２からのアウトバウンドネットワークトラフィックは、装備状態では、トリガメッセージの転送の遅延を防止するために抑制される。たとえば、計器２０において、媒体アクセスコントローラ１２４が、トリガ発生器１１４によって生成されたトリガメッセージを送信するのに必要とされる場合、プロトコルスタック１２２からのアウトバウンドネットワークトラフィックが、装備状態では、媒体アクセスコントローラ１２４の競合を防止するために抑制される。すでに進行中のメッセージは、装備メッセージが受信された時に無効にすることができる。
【００３４】
これに加えて、装備メッセージ６２は、ネットワークスイッチ４０に、出力キュー１４４を無効にさせたり、フラッシュさせたりすることができる。これによって、ネットワークスイッチ４０におけるトリガメッセージの処理の遅延を最小にすることが可能になる。装備状態にある間、ネットワークスイッチ４０内への他のネットワークトラフィックは、当該トラフィックがトリガメッセージの宛先デバイスを目標としている場合に、ネットワークスイッチ４０の入力においてキューに入れることもできるし、ネットワークスイッチ４０の出力において無効にすることもできる。
【００３５】
ネットワーク通信リンク５０〜５６を共有できる、たとえばリピータといった他のデバイスは、装備状態の間、送信を抑制する。
【００３６】
装備状態にある間、計器２０〜２４が受信する唯一のパケットタイプは、トリガメッセージである。アプリケーションが、資格情報を有しない単一のタイプのトリガメッセージのみを必要とする場合、計器は、トリガメッセージの最初のプリアンブルビットでトリガすることができ、それによって、復号時間が確保される。アプリケーションが複数のタイプのトリガメッセージを許容する場合、個々の計器によって競合を管理することができる。これに加えて、ネットワークスイッチ４０は、競合がある場合に、複数のタイプのトリガメッセージに優先順位をつけるように構成することができる。
【００３７】
本発明の上記詳細な説明は、例示の目的で提供されたものであり、網羅することを目的とするものでもなければ、開示した正確な実施形態に本発明を限定することを目的とするものでもない。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって規定される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本教示による、ネットワークベースのトリガを含む計器システムを示す図である。
【図２】一実施形態におけるトリガメッセージの１組の資格情報を示す図である。
【図３】本技法による、ネットワークベースのトリガで使用される計器の要素を示す図である。
【図４】トリガメッセージの転送の際の待ち時間及びジッタを引き起こす場合があるネットワークスイッチの要素を示す図である。
【図５】本技法による、ネットワークベースのトリガの待ち時間を最小にするために設けられた装備状態及び非装備状態を含む計器システムを示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
２０、２２、２４：計器
３０：対象となる物体
４０：ネットワークスイッチ
６０：トリガメッセージ
７０：資格情報
１００：計器システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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