(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリアルバスを流れるデータを表示する波形測定器であって、
シリアルバスを流れるデータをトリガレベルで比較しながらフレーム単位で取り込み、フレームを構成する複数の領域に分割して格納するシリアルデータ制御部と、
フレームを構成する複数の領域に基づくトリガ条件設定データを格納するレジスタと、
シリアルバスを流れるデータの転送レートに同期しシリアルバスを流れるデータをサンプルするタイミングを任意に変更できるクロックを生成するクロック生成部と、
これらクロックを含む各部のデータに基づいて、シリアルバスを流れるデータの中から所望の部分を捕捉するためのトリガ信号を生成するトリガ生成部と、
解析対象データの全体波形と部分拡大波形を上下に表示する解析表示画面の一部にデータのフレームを構成する複数の領域から所望領域を選択指定する複数のボタンを設け、
選択指定したボタンに応じて、
全体波形の該当する領域部分を他の部分と識別可能に表示し、
部分拡大波形には該当する領域部分を拡大表示することを特徴とする波形測定器。
【請求項２】
全体波形の該当する領域部分をカーソルで囲んで表示することを特徴とする請求項１記載の波形測定器。
【請求項３】
全体波形の該当する領域部分を他の部分と異なる色で表示することを特徴とする請求項１記載の波形測定器。
【請求項４】
全体波形の該当する領域部分を他の部分と異なる輝度で表示することを特徴とする請求項１記載の波形測定器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波形測定器に関するものであり、詳しくは、シリアルバスにおける信号波形解析に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
信頼性が高く、高速転送レートのシリアルバスとして、ＩＳＯ１１８９８とＩＳＯ１１５１９−２で規格化されているＣＡＮ(Controller  Area  Network)Ｂｕｓがある。このＣＡＮＢｕｓは２線式であって、コンピュータ化の進む車載部品向けに開発された通信方式であり、自動車分野に限らず、医療やＦＡの業界などでも使用されつつある。
【０００３】
ＣＡＮＢｕｓのデータフォーマット構成に着目すると、1フレーム（データのまとまり）あたりのビット数は、５０から１５０ビット程度と非常に多い。例えば図７のフォーマット構成例では、「区切り１ビット−ＩＤ１１ビット−区切り１ビット−Control６ビット／Data０〜６４ビット／ＣＲＣ１５ビット−区切り１ビット−Ak１ビット−その他１１ビット」になっている。さらに、これら各ビット列において、同じレベルが５ビットが続いた場合にはレベル反転した１ビットがStuff  Bitとして挿入される。
【０００４】
また、ＣＡＮＢｕｓにおけるサンプリングクロックは、ＣＡＮＢｕｓに接続している各ノードが各々生成する。
【０００５】
図８は、従来のＣＡＮＢｕｓ解析の一例を示す概念図であり、自動車のエンジン系統に用いられるＣＡＮＢｕｓの解析例を示している。図８において、センサ１1〜１nは測定対象２の温度や圧力や回転数やガス濃度などの物理量を測定するものであり、それぞれに対応したエンジンコントロールユニット（以下ＥＣＵという）３1〜３nを介してＣＡＮＢｕｓ４に接続されている。ＣＡＮＢｕｓ４には、センサ１1〜１nの測定データを収集格納するデータロガー５が接続されている。
【０００６】
そして、ＣＡＮＢｕｓ４上のデータ波形を観測するために、オシロスコープ６のプローブ７でＣＡＮＢｕｓ４をプロービングしてデータを抽出するとともに、測定対象２の注目する物理量に対応したセンサ１1〜１nのいずれかからトリガ信号を取り込んでトリガをかけている。
【０００７】
ところで、ＣＡＮＢｕｓ４のようなシリアルデータバスの信号観測において、全体の波形を捉えながら目的のビットパターンを拡大表示できれば、動作のタイミングなどを検証するのに有効である。そこで、従来から、取り込んだデータの中から任意に設定したシリアルパターンに合致する部分を検出して目的のパターン信号を探し出すために、各種のシリアルパターン検索が行われている。
図９はクロックチャネルの立ち上がりタイミングによるシリアルパターン検索例、図１０は一定の時間間隔によるシリアルパターン検索例である。
【０００８】
取り込んだデータは、解析のための表示にあたって、ＣＡＮＢｕｓ４のシリアル信号源におけるデータがバイト単位であることから、図１１のような１６進あるいは図１２のようなバイナリ２進でバイト毎に表示される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図８のようにセンサ１1〜１nの出力信号でトリガをかける構成では、ＥＣＵ３1〜３nが測定データを出力するまでの時間にばらつきがあることから、特定のデータを捕捉するのが困難であり、取り込んだデータを全て見ないと目的のデータがどれなのかを判断できないという問題がある。
【００１０】
パソコンを用いたＣＡＮＢｕｓ解析装置が商品化されてはいるが、データを取り込むためのメモリ容量が３０ＫＢで１フレーム程度と少ないこと、サンプレートが足りない、フレーム中のデータ領域に対してトリガをかけることができないなどの問題がある。
【００１１】
図9のようにクロックの立ち上がりタイミングでシリアルパターン検索を行うためには基準クロックが必要になるが、ＣＡＮＢｕｓには転送クロックが流れていないので、例えば図１０のようにパターンの時間間隔を設定することになる。しかし、図１０のようにパターンの時間間隔を設定した場合には、表示されている信号パターンの時間間隔を肉眼で視覚的に捉えなければならず、パターンを解析するのは大変困難である。
【００１２】
また、データを図１１や図１２のようにバイト毎に表示する場合には、図１3の例２のようにバイトデータに複数のデータビット領域を持たせていたり、未使用のビット領域があると、表示データから解析をするときに誤認しやすいという問題がある。図１３の例１では８つのデータビット領域７〜０をすべて温度データに割り当てているが、例２では８つのデータビット領域のうち７は未使用、６はフラグ、５〜３は温度、２〜０は車速に割り当てている。
【００１３】
本発明は、これらの問題を解決するものであり、その目的は、ユーザーの設定した条件に合致したシリアルパターンデータでトリガをかけ、そのフレームのみならず近傍のフレームについても波形パターン解析が行える波形測定器を提供することにある。
【００１４】
他の目的は、波形測定器内部でＣＡＮＢｕｓのようなシリアルバスのデータ伝送に同期したシステムクロックを作りだし、データのサンプリングを実現することにある。
【００１５】
他の目的は、クロックを用いることなく、容易にパターン解析が行える方法を実現することにある。
【００１６】
さらに他の目的は、ユーザーが見たいＣＡＮＢｕｓなどのシリアルバスを流れるデータのフレーム内の領域を、表示画面上のキー操作で直接指定して表示できる波形測定器を実現することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成する請求項１の発明は、シリアルバスを流れるデータを表示する波形測定器であって、シリアルバスを流れるデータをトリガレベルで比較しながらフレーム単位で取り込み、フレームを構成する複数の領域に分割して格納するシリアルデータ制御部と、フレームを構成する複数の領域に基づくトリガ条件設定データを格納するレジスタと、シリアルバスを流れるデータの転送レートに同期しシリアルバスを流れるデータをサンプルするタイミング任意に変更できるクロックを生成するクロック生成部と、これらクロックを含む各部のデータに基づいて、シリアルバスを流れるデータの中から所望の部分を捕捉するためのトリガ信号を生成するトリガ生成部、とを具備したことを特徴とする波形測定器である。
【００１８】
請求項２の発明は、請求項１記載の波形測定器において、全体波形の該当する領域部分をカーソルで囲んで表示することを特徴とする。
【００１９】
請求項３の発明は、請求項１記載の波形測定器において、全体波形の該当する領域部分を他の部分と異なる色で表示することを特徴とする。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項１記載の波形測定器において、全体波形の該当する領域部分を他の部分と異なる輝度で表示することを特徴とする。
【００２８】
これらにより、ユーザは注目する領域部分のボタンを押すだけで、その領域部分の解析結果を直ちに見ることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明を詳しく説明する。
図１は本発明の実施の形態の一例を示す構成図であり、図8と共通する部分には同一の符号を付けている。図1と図8の違いは、図1で用いる波形測定器としてのオシロスコープ８には、センサ１1〜１nからのトリガ信号を取り込んでいないことである。このオシロスコープ８は、ＣＡＮＢｕｓデータから、設定された転送レート(1M,500K,250K,125K,83.3K,33.3Kbps)に応じたシステムクロックを生成する機能を備えている。
【００３２】
図2はこのようなオシロスコープ８の主要部のブロック図である。
ＣＡＮＢｕｓ上を流れるデータは、プローブ７を介してアッテネータとプリアンプで構成された入力部９に取り込まれる。入力部９に取り込まれたデータは、大容量（例えば１６ＭＷ）の波形メモリ１０に格納されるとともに、オシロスコープ８のトリガブロック１１の一部を構成するコンパレータ１２の一方の入力端子に入力される。コンパレータ１２は、他方の入力端子に入力されるトリガレベルに基づいてデータレベルの大小関係を比較して比較結果を出力する。
【００３３】
コンパレータ１２の出力データはＣＡＮＢｕｓなどのシリアルバス専用のトリガ検出ブロック１３を構成するシリアルデータ制御部１４に入力され、ＩＤやＤＡＴＡなどのそれぞれのデータ種別のまとまりに分割して格納される。
【００３４】
なお、シリアルバス専用のトリガ検出ブロック１３は、シリアルデータ制御部１４をはじめ、レジスタ１５、バス同期クロック生成部１６、トリガ生成部１７などで構成されている。
【００３５】
レジスタ１５には、ＣＡＮＢｕｓを流れるシリアルデータのフレームの種別、転送レートの種別、トリガ対象とするデータの種別、各種データのビット構成、トリガ対象とするデータ種別の組み合わせなどが設定データとして書き込まれている。
【００３６】
レジスタ１５は、シリアルデータ制御部１４にはデータフレームの種別を表わすデータを出力し、バス同期クロック生成部１６には転送レートを表わすデータを出力し、トリガ生成部１７にはトリガ対象とするデータの種別を表わすデータやそれらの組み合わせを表わすデータを出力する。
【００３７】
シリアルデータ制御部１４は、バス同期クロック生成部１６およびトリガ生成部１７に、分割格納されたデータの中から、トリガ対象として指定されたデータ種別に応じたデータを選択的に出力する。
【００３８】
バス同期クロック生成部１６は、レジスタ１５から入力されるいずれかの設定転送レート（1M,500K,250K,125K,83.3K,33.3Kbps）に同期したシステムクロックを生成して、トリガ生成部１７に出力する。このシステムクロックは、入力データのビット開始位置をバスに流れているデータと合わせるように調整する機能を有する。システムクロックとして１ビットあたりの時間を例えば３２等分したものとすることにより、ＣＡＮＢｕｓを流れるシリアルデータをサンプルするタイミングを任意に変更することができる。
【００３９】
トリガ生成部１７は、これら各部から入力されるデータに基づいてトリガ対象として指定されたデータ種別に対応したトリガ信号を生成し、オシロスコープ８のトリガブロック１１に入力する。トリガブロック１１は、後段の波形表示を行うための公知の図示しない波形表示処理部にトリガ信号を出力する。
【００４０】
図２のように、オシロスコープとCANＢｕｓのプロトコルに特化したトリガ機能とを組み合わせることにより、プローブ７を介して波形メモリ１０に格納されたＣＡＮＢｕｓを流れるシリアルデータに対して特定の条件でトリガをかけることができ、トリガをかけたフレームのみならずその前後数千フレームに対しても波形解析を行うことができる。
【００４１】
具体的には、CANＢｕｓのプロトコルに特化したトリガ機能により、各フレーム中の以下の部分に対して、個別のシリアルパターンであるいは複数のシリアルパターンを組み合わせてトリガをかけることができる。
SOF  (Start  Of  Frame)
ID  (Standard  Format  [11bit]とExtended  Format  [29bit]に対応)
Data  (0〜8Byte)
Error  Frame
【００４２】
すなわち、図１のオシロスコープ８は、ＥＣＵ３1〜３nを介してCANＢｕｓ４に出力されるセンサ１1〜１nの測定データを含むシリアルデータをプローブ７を介して波形メモリ１０に取り込むことにより、任意のシリアルパターン波形部分を捕捉して表示画面に表示することができ、シリアルデータ波形の不具合パターン解析などが効率よく行える。
【００４３】
次に、本発明のシリアルパターン波形の解析結果表示について説明する。
図3はシリアルパターン波形解析の設定例図、図4はシリアルパターン波形の解析結果表示例図である。
まず図３に示すように、解析対象のシリアルデータ信号源を表示させ、解析範囲を、例えば１点鎖線で示す始点カーソルと終点カーソルで設定する。続いてパターンの時間間隔を設定し、さらに２値化（Ｈ，Ｌまたは１，０)のためのスレッショルドレベルを設定する。なお、図３で目的とするビットパターンは「Ｈ−Ｌ−Ｈ」とする。
【００４４】
以上の設定に基づき、図４に示すように、解析対象のシリアルデータ信号源の解析範囲に相当する波形データから、始点から終点までの時間間隔ごとの波形データを抽出してスレッショルドレベルと比較することにより２値化し、２値化した解析結果（図４では「０−１−１−１−１−０−０」）を対象波形の近傍に表示する。この表示結果から、ユーザは目的とするビットパターン「Ｈ−Ｌ−Ｈ」は存在しないことを容易に理解できる。
【００４５】
続いて、本発明の解析結果のデータ表示について説明する。
図２のシリアルパターントリガによる波形データや、図３，図４のシリアルパターン検索による波形データなどのシリアルデータバスを流れるバイトデータに対してビット領域を設定し、それらのバイトデータについて解析が容易なように例えば図５のような表示を行う。
【００４６】
ここで、ビット領域の設定は複数領域の設定が可能であり、図５の例では最大で8領域が設定できるようになっている。また、各領域の表示については、２進，１０進，１６進から選択可能である。
図５は従来例として示した図１３の例2におけるデータ構成表示に適用した場合の表示例である。８つのデータビット領域のうち領域７は未使用なので表示しない。領域６はフラグに割り当てられているので２進で表示し、領域５〜３は温度に割り当てられているので１６進で表示し、領域２〜０は車速に割り当てられているので２進で表示する。
【００４７】
これにより、シリアルパターントリガやシリアルパターン検索などの機能によるシリアルデータバスを流れるシリアルデータの解析にあたって、複雑なバイトデータ構成であっても表示データから容易に解析が行える。
【００４８】
さらに、本発明における解析結果のパターン波形表示について、図６の表示画面例図を用いて説明する。図６は、波形データの取り込みが完了し、取り込んだ波形データに対する解析も終わった段階での表示画面例図である。
【００４９】
図６の波形表示領域の上部Ａには３系統の全体波形が表示されていて、下部Ｂには上部Ａのカーソル領域Ｃで指定した部分の３系統の拡大波形が表示されている。右側の操作領域には、表示画面を操作設定するための複数の操作ボタンＤが設けられている。図６は、ユーザが「ＤＡＴＡ」ボタンを押して、データパターンが「０−０−０−１−１−１−１」になっている上部Ａの波形部分をカーソル領域Ｃで囲んで表示するとともに、下部Ｂにその部分を拡大ズーム表示させた例である。
【００５０】
図６の表示までの流れは、次のようになる。
１）データ解析対象とする波形データの取り込みを完了する。
２）ユーザがデータ解析のための転送レート、スレッショルドレベルを設定する。
３）取り込んだ波形データ全体に対し、設定解析条件に基づくデータ解析を行う。
４）ユーザは表示させたい特定のフレームを選択した後、表示させたいフレーム中の領域（ID,Ctrl,Data,CRC,Ackなど）を選択する。
５）表示制御部はデータ解析の結果に基づいて該当部分を自動検索し、全体波形表示の検出部分をカーソルで囲んで表示するとともに、該当部分の波形パターンを拡大ズーム表示する。
【００５１】
従来の波形測定器では、シリアルバスを流れるデータに関する詳細な知識が無ければ表示データを解読できなかったが、図６のような表示形態にすることにより比較的に容易にデータを解読でき、またデータに異常が起きているのはどの部分なのかも簡単に確認できる。
【００５２】
なお、上記実施例ではシリアルバスとしてＣＡＮＢｕｓの例を説明したが、本発明に基づく波形測定器はＣＡＮＢｕｓに限るものではなく、各種のシリアルバスを流れるデータ波形の解析にも適用できるものである。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＣＡＮＢｕｓなどのシリアルバスを流れるデータの波形パターン解析が容易に行える波形測定器が実現でき、各種のデータ伝送系の開発や保守などに好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態例を示す構成図である。
【図２】図1のオシロスコープ８の主要部のブロック図である。
【図３】本発明におけるシリアルパターン波形解析の設定例図である。
【図４】本発明におけるシリアルパターン波形の解析結果表示例図である。
【図５】本発明におけるバイトデータの表示例図である。
【図６】本発明における解析結果のパターン波形表示例図である。
【図７】ＣＡＮＢｕｓのデータフォーマット構成例図である。
【図８】従来のＣＡＮＢｕｓ解析の一例を示す概念図である。
【図９】クロックチャネルの立ち上がりタイミングによるシリアルパターン検索例図である。
【図１０】一定の時間間隔によるシリアルパターン検索例図である。
【図１１】従来のバイトデータの１６進による表示例図である。
【図１２】従来のバイトデータのバイナリ２進による表示例図である。
【図１３】従来のバイトデータの他の表示例図である。
【符号の説明】
７    プローブ
８    オシロスコープ
９    入力部
１０    波形メモリ
１１    トリガブロック
１２    コンパレータ
１３    トリガ検出ブロック
１４    シリアルデータ制御部
１５    レジスタ
１６    バス同期クロック生成部
１７    トリガ生成部
【図１】
0004061634.tif 000002
【図２】
0004061634.tif 000003
【図３】
0004061634.tif 000004
【図４】
0004061634.tif 000005
【図５】
0004061634.tif 000006
【図６】
0004061634.tif 000007
【図７】
0004061634.tif 000008
【図８】
0004061634.tif 000009
【図９】
0004061634.tif 000010
【図１０】
0004061634.tif 000011
【図１１】
0004061634.tif 000012
【図１２】
0004061634.tif 000013
【図１３】
0004061634.tif 000014