JP2009128080A - 波形測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シリアルデータの波形表示、付加ビット、デコード値を表示する場合であっても、シリアルデータを波形表示する領域を大きくできる波形測定装置を実現することにある。
【解決手段】シリアルバス上を伝送するシリアルデータを測定し、波形表示する波形測定装置に改良を加えたものである。本装置は、シリアルデータのデコード値を求める解析手段と、シリアルバスの通信プロトコルに従ってシリアルデータに挿入された付加ビットの位置を求める演算手段と、解析手段の求めたデコード値の近傍に、演算手段の求めた付加ビットの位置を示す位置マーカを表示するビット・デコード値表示手段とを設けたことを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリアルバス上を伝送するシリアルデータを測定し、波形表示する波形測定装置に関し、詳しくは、シリアルデータの波形表示、付加ビット、デコード値を表示する場合であっても、シリアルデータを波形表示する領域を大きくできる波形測定装置に関するものである。

波形測定装置は、例えば、デジタルオシロスコープであり、被測定信号を測定し、波形解析、波形表示等を行なう。また、波形測定装置の解析機能の一種として、シリアルバス上を流れるシリアルバス信号（シリアルデータ）を測定・解析し、シリアルデータをビットまたはビット列でデコードしてデコード値を表示するものもある（例えば、特許文献１、２参照）。

シリアル通信のプロトコルは標準化、規格化されており、波形測定装置が、通信プロトコルに沿ってシリアルデータを波形解析して波形表示、デコード値等の解析結果を表示する。

図７は、従来の波形測定装置の表示例を示した図であり、シリアルバスの一種であるＣＡＮ（Controller Area Network）バス上を流れるシリアルデータの波形表示、解析結果を表示した一例である。

図７において、画面の上段にシリアルデータのデータフレームの一部が波形表示され、中段にデータフレーム中のスタッフビットが波形表示され、下段にデータフレーム中の各フィールドのデコード値が表示される。

なお、スタッフビットとは、ＣＡＮバスの通信プロトコルで規定された特殊なビットであり、シリアルデータで伝送されるデータの内容とは関係が無く、送受信ノードの同期をとることを目的として挿入されているビットである。ここで、通信プロトコルに従ってシリアルデータに挿入されるビットのことを付加ビットと呼ぶ。

ＣＡＮバスでの再同期プロセスは立下りが発生するたびにビット単位で行われるが、この立下がりを検出するためＣＡＮバスのプロトコルでは連続して同じビットが並ばないようにビット・スタッフが挿入される。具体的には、同一レベルのビットが５ビット連続した場合、１ビットの反転データが挿入される。

ここで、図８は、スタッフビットおよびスタッフビットの波形を説明した図である。図８に示すように、例えば、Ｌレベルのビットが６ビット連続する場合、５ビット目と６ビット目の間にレベル反転したＨレベルのスタッフビットが挿入される。また、例えば、Ｈレベルのビットが７ビット連続する場合でも、５ビット目と６ビット目の間にレベル反転したＬレベルのスタッフビットが挿入される。

特開２００２−３１１０６０号公報 特開２００５−１６４５３２号公報

図７に示すようにスタッフビットの波形表示、各フィールドのデコード値を表示することによって、ユーザ自らが、波形測定装置の画面に表示されるシリアルデータの波形や紙に印刷した波形等から１ビットごとに信号のレベルや各フレームのスタートビットから何ビット目であるかを確認したり、スタッフビットがどのビットであるかを確認する必要がなくなり、作業効率が向上する。

また、シリアルデータの波形表示とともに、スタッフビットを波形表示することによりスタッフビットの位置を確認できる。これにより、シリアルデータの信号レベルの変化がノイズ、通信エラーに起因したものでないことが一目でわかり、作業効率が向上する。

すなわち、ＣＡＮバスを始めとするシリアルバスの解析においては、デコード値、スタッフビット（付加ビット）の位置情報を表示することは非常に有効である。

なお、シリアルバスの種類としてはＣＡＮバスの他にＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）バス、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）バス、ＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）バス，Ｉ^２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）バス、ＳＰＩ(Serial Peripheral Interface)バス等がある。

近年、シリアルバスの解析では、複数のシリアルデータを同時に測定、解析し、１画面中に複数のシリアルデータを同時に波形表示することが多い。

しかしながら、スタッフビットを波形表示するため、シリアルデータを表示するための領域（画面の縦軸方向）が狭くなり、波形表示できるシリアルデータ数が制限されたり、シリアルデータの波形表示が縦軸方向に圧縮された波形となり、波形解析の効率が下がるという問題があった。

そこで本発明の目的は、シリアルデータの波形表示、付加ビット、デコード値を表示する場合であっても、シリアルデータを波形表示する領域を大きくできる波形測定装置を実現することにある。

請求項１記載の発明は、
シリアルバス上を伝送するシリアルデータを測定し、波形表示する波形測定装置において、
前記シリアルデータのデコード値を求める解析手段と、
前記シリアルバスの通信プロトコルに従って前記シリアルデータに挿入された付加ビットの位置を求める演算手段と、
前記解析手段の求めたデコード値の近傍に、前記演算手段の求めた付加ビットの位置を示す位置マーカを表示するビット・デコード値表示手段と
を設けたことを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
ビット・デコード値表示手段は、デコードしたビットまたはビット列のビット幅のボックスで、デコード値を囲むことを特徴とするものである。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、
ビット・デコード値表示手段は、前記位置マーカを前記ボックス内または前記ボックスの近傍に表示することを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、
ビット・デコード値表示手段は、前記付加ビットのビット幅で前記位置マーカを表示することを特徴とするものである。
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、
前記付加ビットは、ＣＡＮバスのスタッフビットまたはＦｌｅｘＲａｙバスのＢＳＳ（Byte Start Sequence）であることを特徴とするものである。

本発明によれば、以下のような効果がある。
ビット・デコード値表示手段が、時間軸方向における付加ビットの発生位置を示す位置マーカをデコード値近傍に表示する。これにより、付加ビットの波形表示をしなくとも、付加ビットの位置を把握できる。従って、シリアルデータの波形表示、付加ビット、デコード値を表示する場合であっても、シリアルデータを波形表示する領域を大きくできる。

以下図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施例を示した構成図である。図１において、測定部１０は、シリアルバス上を伝送されるシリアルバス信号が入力され、デジタルデータを出力する。メモリ２０は、測定部１０からのデジタルデータを格納する。スタッフビット演算手段３０は、測定部１０のデジタルデータからスタッフビットの位置を求め、その位置情報をメモリ２０のデジタルデータに関連付けてメモリ２０に格納する。

デコード値解析手段４０は、メモリ２０のデジタルデータ、スタッフビットの位置情報を参照し、フレーム内の各フィールドのデコード値を求め、メモリ２０に格納する。

表示処理部５０は、ビット・デコード値表示手段５１を有し、メモリ２０のスタッフビットの位置情報が付与されたデジタルデータ、デコード値を読み出し、表示用の画像データを生成する。

ビット・デコード値表示手段５１は、スタッフビットの位置情報とデコード値とを合わせた画像データを生成する。表示部６０は、表示処理部５０が生成した画像データを表示する。

このような装置の動作を説明する。
あらかじめ被測定対象のシリアルバス信号の種別（例えば、ＣＡＮバス）、このシリアルバス信号のビットレート等が、設定手段（図示せず）から演算手段３０、デコード値解析手段４０に入力される。

これによって、演算手段３０、デコード値解析手段４０が、プロトコル記憶手段（図示せず）からＣＡＮバスの通信プロトコルを読み出す。

そして、測定部１０が、ＣＡＮバス上を伝送されるシリアルデータを測定し、測定部１０のＡＤ変換器（図示せず）によって所定のサンプリングレートでデジタルデータに変換し、時系列順にメモリ２０へ格納すると共に、演算手段３０に出力する。

さらに、測定部１０が、所定のデータ長（例えば、トリガ信号を基準とし、この基準となるトリガ信号前後の所望時間分のデジタルデータ（設定された測定点数分のデジタルデータ））をメモリ２０に書き込む。そして、次のトリガ信号を検出すると所定のデータ長のデジタルデータをメモリ２０に再度書き込む動作を繰返す。ここで、所定のデータ長からなるデジタルデータを波形データと呼ぶ。

一方、演算手段３０では、測定部１０から時系列で入力されるデジタルデータのなかからスタッフビットを検出する。具体的には、演算手段３０が、ＣＡＮバスの通信プロトコルに沿って、同一レベル（ＬレベルまたはＨレベル）のビット値が５ビット連続し、次のビットが前の連続した５ビットとは逆の論理値となるビット（レベル反転したビット）であるスタッフビットを検索する。例えば、測定部１０のサンプリングレート、ビットレート、シリアルバス信号の通信プロトコルの仕様等から１ビット分のデジタルデータ数を算出し、同一レベルのビット値の数をカウントする。

そして、演算手段３０が、スタッフビットを検出した場合、その検出したスタッフビットの位置情報をデジタルデータに関連付けしてメモリ２０に格納する。例えば、波形データを構成する先頭のデジタルデータから何個目のデジタルデータに該当する等を関連付けする。

そして、測定部１０によって１回分の波形データが取得された後、デコード値解析手段４０が、メモリ２０の波形データ（スタッフビットの位置情報を含む）を読み出し、サンプリングレート、ビットレート、通信プロトコルの仕様、波形データ中のスタッフビットの位置等から、波形データ中のフレームの種別を判断し、フレームの種別判断後、各フィールドのデコード値を求め、デコード値をメモリ２０に格納する。

例えば、ＣＡＮバスの場合、複数種類のフレームが存在し、「データフレーム」、「リモートフレーム」、「エラーフレーム」、「オーバーロードフレーム」の４種類のフレームがある。

そして、デコード値解析手段４０が、例えば、通常のフレームの形式を取る「データフレーム」、「リモートフレーム」であれば、アービトレーションフィールドの最終ビットによって区別し、「エラーフレーム」であれば６ビット以上同一レベルのビットとなる連続のデータが続くことで区別し、「オーバーロードフレーム」であればフレーム間の規定のアイドル時間を満たさないで出現するので区別する。

解析手段４０の解析後に表示処理部５０が、メモリ２０から波形データを読み出し、表示部６０の表示画面の上段にシリアルデータの所望のフレーム部分またはフレーム全体の波形表示を行なう。また、ビット・デコード値表示手段５１が、メモリ２０から波形データ（スタッフビットの位置情報を含む）、デコード値を読み出す。

そして、ビット・デコード値表示手段５１が、読み出した各フィールドのデコード値をシリアルデータの波形表示の下側（表示画面に下側）に表示する。具体的には、求めたデコード値それぞれに対応するフィールドのビット幅で、シリアルデータの時間軸にあわせたボックスを作成し、各ボックスの中にフィールドの名称（略称）とデコード値を表示する。つまり、ボックスによって各フィールドの境界をユーザが認識できる。

ボックスのビット幅は、例えば、標準フォーマットのデータフレームの場合、スタートオブフレームであれば１ビット幅であり、アービトレーションフィールドであれば（１２ビット＋スタッフビット）幅になる。もちろん、スタッフビットが存在しなければ１２ビット幅である。

さらに、ビット・デコード値表示手段５１が、シリアルデータの波形表示中のスタッフビットに相当する位置のボックス内に位置マーカを表示する。

ここで図２は、図１に示す装置の一表示例であり、横軸は時間軸である。また、破線の縦棒は、シリアルデータの各ビットに対するデコード値、スタッフビットの位置マーカＭｒｋの時間軸方向の位置関係を示すためのものであり、実際の画面では表示されない。

ビット・デコード値表示手段５１が、位置マーカＭｒｋとして、スタッフビットに対応する部分のボックス１００内の色を変えて表示させる。例えば、スタッフビットのビット幅（１ビット分）で、デコード値が表示されるボックス内のスタッフビット相当位置の背景色を変える。一例としては、スタッフビット相当位置以外の背景色が黒であれば、スタッフビット相当位置をグレー色とし、グレーアウトしているという印象をユーザに与えるとよい。

このように、ビット・デコード値表示手段５１が、時間軸方向におけるスタッフビットの発生位置を示す位置マーカＭｒｋをデコード値のボックス１００内に表示する。これにより、図７に示すようなスタッフビットの波形表示をしなくとも、スタッフビットの位置を把握できる。従って、シリアルデータの波形表示、付加ビット、デコード値を表示する場合であっても、シリアルデータを波形表示する領域を大きくできる。

また、ビット・デコード値表示手段５１が、スタッフビットのビット幅情報として、１ビット幅の位置マーカＭｒｋを表示するので、シリアルデータの波形表示に対するスタッフビットの視認性が向上する。

なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下に示すようなものでもよい。
（１）スタッフビットを示す位置マーカＭｒｋを、ボックス１００の中で色を変えて表示する構成を示したが、位置マーカＭｒｋは、図３に示すように表示してもよい。例えば、位置マーカとして、図３（ａ）に示すようにボックス１００内にスタッフビット幅のボックスＭｒｋ（ａ）、図３（ｂ）に示すようにボックス１００の縦軸方向の枠をこえたスタッフビット幅のボックスＭｒｋ（ｂ）、図３（ｃ）に示すようにボックス１００の枠の上部分に三角形状の位置マーカＭｒｋ（ｃ）、図３（ｄ）に示すようにボックス１００の枠の上部分に四角形状（横軸方向はスタッフビット幅）の位置マーカＭｒｋ（ｄ）としてもよい。

例えば、図３（ｂ）の場合、デコード値を囲むボックス１００と位置マーカＭｒｋ（ｂ）との高さを変えるので、図３（ａ）と比較してデコードした各フィールドの境界線と位置マーカＭｒｋ（ｂ）の区別が容易になる。

また、例えば、図３（ｃ）、（ｄ）の場合、位置マーカＭｒｋ（ｃ）、Ｍｒｋ（ｄ）をボックス１００の外側近傍に表示させるので、デコード値の視認性を損なうことがない。また、三角形状、四角形状ともにスタッフビット幅にするので、ビット幅情報も併せて表示できる。

（２）シリアルバスの一例としてＣＡＮバスを例に説明したが、その他のシリアルバスの測定、解析等に本発明を適用してもよい。ＦｌｅｘＲａｙバスで説明する。ＦｌｅｘＲａｙバスにおいても、ＲｌｅｘＲａｙバスの通信プロトコルに従ってシリアルデータに挿入される特殊なビット（特許請求の範囲の付加ビットに相当）が存在する。この特殊なビットパターンは、ＢＳＳ（Byte Start Sequence）と呼ばれ２ビットからなる。

図４を用いてＢＳＳを説明する。ＢＳＳとは、ＦｌｅｘＲａｙバスの通信プロトコルで送信されるシリアルデータ中のフレーム内において、８ビットごとに挿入される２ビットのパターン（１ビットごとに立上がり、立下りの組合せ）のことである。また、ＣＡＮバスのスタッフビットと同様に、シリアルデータで伝送されるデータの内容とは関係が無く、送受信ノードの同期をとることを目的として挿入されているビットである。

図５は、従来の波形測定装置でシリアルデータの波形表示とデコード値表示を行なった例である。図４に示すように、ＢＳＳがどれに対応するか確認することが困難である。

図６は、ビット・デコード値表示手段５１が、ＦｌｅｘＲａｙバスのシリアルデータの波形表示において、ＢＳＳを示す位置マーカをデコード値近傍に表示させた一例を示した図である。図６（ａ）は、位置マーカを表示しない従来の波形測定装置の表示例である、図６（ｂ）は、図２と同様にボックス内のＢＳＳ相当位置の色を変えて位置マーカＭｒｋを表示（横軸方向はＢＳＳ幅）させたものであり、図６（ｃ）は、図３（ｄ）と同様にＢＳＳ相当位置のボックス上側のボックス枠の上部分に四角形状（横軸方向はＢＳＳ幅）の位置マーカＭｒｋ（ｄ）を表示した例である。

（３）デコード値近傍に付加ビットの一種であるスタッフビットを示す位置マーカＭｒｋ，Ｍｒｋ（ａ）〜Ｍｒｋ（ｄ）を表示する構成を示したが、位置マーカＭｒｋ，Ｍｒｋ（ａ）〜Ｍｒｋ（ｄ）の表示をビット・デコード値表示手段５１に表示させるか否かを設定手段（図示せず）から設定してもよい。

本発明の一実施例を示した構成図である。 図１に示す装置のＣＡＮバスのシリアルバス信号の一表示例である。 図１に示す装置のＣＡＮバスのシリアルバス信号のその他の表示例である。 ＦｌｅｘＲａｙバスのシリアルバス信号の説明図である。 従来の波形測定装置によるＦｌｅｘＲａｙバスのシリアルバス信号の一表示例である。 図１に示す装置のＦｌｅｘＲａｙバスのシリアルバス信号の一表示例である。 従来の波形測定装置のによるＣＡＮバスのシリアルバス信号の一表示例である。 ＣＡＮバスのシリアルバス信号の説明図である。

符号の説明

３０ 演算手段
４０ 解析手段
５１ ビット・デコード値表示手段
１００ ボックス
Ｍｒｋ、Ｍｒｋ（ａ）〜Ｍｒｋ（ｄ） 位置マーカ

Claims (5)

1. シリアルバス上を伝送するシリアルデータを測定し、波形表示する波形測定装置において、
   前記シリアルデータのデコード値を求める解析手段と、
   前記シリアルバスの通信プロトコルに従って前記シリアルデータに挿入された付加ビットの位置を求める演算手段と、
   前記解析手段の求めたデコード値の近傍に、前記演算手段の求めた付加ビットの位置を示す位置マーカを表示するビット・デコード値表示手段と
   を設けたことを特徴とする波形測定装置。
2. ビット・デコード値表示手段は、デコードしたビットまたはビット列のビット幅のボックスで、デコード値を囲むことを特徴とする請求項１記載の波形測定装置。
3. ビット・デコード値表示手段は、前記位置マーカを前記ボックス内または前記ボックスの近傍に表示することを特徴とする請求項２記載に波形測定装置。
4. ビット・デコード値表示手段は、前記付加ビットのビット幅で前記位置マーカを表示することを特徴とする請求項３記載の波形測定装置。
5. 前記付加ビットは、ＣＡＮバスのスタッフビットまたはＦｌｅｘＲａｙバスのＢＳＳ（Byte Start Sequence）であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の波形測定装置。