监视装置及监视方法 |
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| 申请号 | CN200780100767.X | 申请日 | 2007-09-28 | 公开(公告)号 | CN101809858B | 公开(公告)日 | 2013-01-09 |
| 申请人 | 富士通株式会社; | 发明人 | 岸正一; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种监视装置及程序，该监视装置是具有振荡 频率 可变的 振荡器 的系统中的监视装置，包括：发送部，其在任意时期将用于收集该系统的状态信息的信息收集指示发送给系统；以及控制部，其根据从系统接收并收集到的状态信息与存储在存储单元中的状态信息的基准值之间的比较结果，将按照在振荡频率超过基准值时使其达到基准值以下的方式控制振荡频率的控制信息发送给系统，并根据上一次的监视时期收集到的状态信息与本次的监视时期收集到的状态信息之间的比较结果以及存储在存储单元中的变动量信息，计算至少老化所致的振荡频率的变动量，根据计算出的变动量计算下一次的监视时期并存储到存储单元中。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种具有振荡频率可变的振荡器的系统的监视装置，其特征在于，所述监视装置包括： |
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| 说明书全文 | 监视装置及监视方法技术领域[0002] 本发明中，所谓监视装置是指，具有监视成为监视对象的系统的状态并根据监视结果控制系统、具体的是系统内的振荡器的功能的装置。 背景技术[0004] 作为振荡器的振荡频率的变动原因，有起始偏差、温度特性、电源变动、老化及环境变动。在这些变动原因中，对于起始偏差、温度特性及电源变动，可以在电子装置出厂时进行掌握，也可以进行校正。 [0005] 本说明书中，老化是指，振荡器的构成要素的经过时间变化而产生的振荡器的特性的变动，并且老化根据各振荡器而不同。并且，环境变动是指，振荡器根据环境的变化而产生的振荡器的特性的变动。例如，由于振荡器的环境温度根据季节变动，因此振荡器的特性也根据季节变动。但是，根据季节的温度变动每年都不同。 [0006] 关于老化或环境变动，使用预测值来进行校正。因此，在由于老化或环境变动呈现出无法用预测值预测振荡器的振荡频率的预想外的动作时，无法适当地校正振荡频率。并且，老化的原因例如是振荡器的振荡元件(石英)的电极的腐蚀或固时钟的应力释放等，环境变动的原因例如是季节引起的，因此不可能通过改良振荡器的结构设计或制造工序而使由于老化或环境变动引起的振荡频率的变动成为零。 [0007] 例如由专利文献1提出了可编程振荡器的控制数据写入方法。并且，例如由专利文献2提出了于控制可根据来自外部的控制电压和基准时钟变更振荡频率的电压控制振荡器的方法。另外，例如由专利文献3提出了电压控制振荡器的输出脱离规定范围时输出警报的监视方法。 [0008] 专利文献1：日本特开平11-55118号公报 [0009] 专利文献2：日本特开2000-261334号公报 [0010] 专利文献3：日本特开2003-264460号公报 [0011] 在具有振荡器的现有的系统中，在由于老化或环境变动而呈现出无法用预测值预测振荡器的振荡频率的预想外的动作时，存在即使用预测值进行校正也不能适当地校正振荡频率的问题。 发明内容[0012] 因此，本发明的总的目的在于，提供一种监视装置及监视方法，其即使在振荡器呈现出预想外的动作时也可以适当地校正振荡频率。 [0013] 上述课题是通过如下所述的监视装置来实现，该监视装置为具有振荡频率可变的振荡器的系统的监视装置，其特征在于，所述监视装置包括：存储单元，其存储有该系统的状态信息的基准值和该振荡器的变动量信息，该系统的状态信息包含至少与该振荡器的振荡频率有关的频率信息，该振荡器的变动量信息与至少老化所致的振荡频率的预计变动量有关；发送单元，其在任意的监视时期，将用于收集该系统的状态信息的信息收集指示发送给该系统；以及控制单元，其根据从该系统接收并收集到的状态信息与存储在该存储单元中的状态信息的基准值之间的比较结果，将按照在该振荡频率超过基准值时使其达到该基准值以下的方式控制该振荡频率的控制信息发送给该系统，并根据上一次的监视时期收集到的状态信息与本次的监视时期收集到的状态信息之间的比较结果以及存储在该存储单元中的变动量信息，计算至少老化所致的振荡频率的变动量，根据计算出的变动量计算下一次的监视时期并存储到该存储单元中。 [0014] 上述课题是通过如下所述的监视方法来实现，该监视方法使计算机作为具有振荡频率可变的振荡器的系统的监视装置来发挥功能，其特征在于，所述监视方法使该计算机执行如下步骤：发送步骤，在任意的监视时期，将用于收集该系统的状态信息的信息收集指示发送给该系统；以及控制步骤，根据从该系统接收并收集到的状态信息与从存储有该系统的状态信息的基准值和该振荡器的变动量信息的存储单元读出的状态信息的基准值之间的比较结果，将按照在该振荡频率超过基准值时使其达到该基准值以下的方式控制该振荡频率的控制信息发送给该系统，并根据上一次的监视时期收集到的状态信息与本次的监视时期收集到的状态信息之间的比较结果以及从该存储单元读出的变动量信息，计算至少老化所致的振荡频率的变动量，根据计算出的变动量计算下一次的监视时期并存储到该存储单元中，其中，该系统的状态信息包含至少与该振荡器的振荡频率有关的频率信息，该振荡器的变动量信息与至少老化所致的振荡频率的预计变动量有关。 [0017] 图2是说明本发明的第2实施例的框图。 [0018] 图3是表示振荡器的一例的框图。 [0019] 图4是表示温度变动特性的一例的图。 [0020] 图5是表示电源变动特性的一例的图。 [0021] 图6是表示老化变动特性的一例的图。 [0022] 图7是说明存储在监视装置的存储器中的信息的一例的图。 [0023] 图8是说明监视/控制步骤的时序图。 [0024] 图9是说明监视/控制步骤的主要部分的流程图。 [0025] 图10是说明振荡器的控制信息的改写的一例的图。 [0026] 标号说明： [0027] 1-1、1-2：监视装置 [0028] 2-1、2-2：系统 [0029] 3：通信线路 [0030] 4：专用线 [0031] 11：控制部 [0032] 12：运算部 [0033] 13、13-1、13-2：存储器 [0034] 14：接收部 [0035] 15：基准振荡器 [0037] 21：振荡器 [0038] 24：控制部 [0039] 25：存储器 具体实施方式[0040] 本发明监视出厂后的系统内的振荡器的振荡频率，从而控制振荡器，以便在振荡频率的变动超过系统的容许范围之前校正振荡频率。这样，通过对老化或季节变动这样的环境变动引起的振荡频率的变动进行校正，从而可以获得高精度且稳定的振荡输出，可以在系统时钟等中利用。另外，振荡频率的监视是在系统的运行中进行，但只要是系统接受用于校正振荡频率的信息，则振荡频率的校正不限于系统的运用。 [0041] 并且，可以将由老化或环境变动引起的振荡频率的变动量估计到必要最小限，与此相应，可以对包含起始偏差、温度特性、电源变动的振荡器的振荡频率的其他变动原因的设计分配上有充裕，从而可以提高振荡器自身的成品率，还可以在系统中使用较低成本的振荡器。 [0042] 以下，与附图一起说明本发明的监视装置及程序的各实施例。 [0043] 图1是说明本发明的第1实施例的框图。监视装置1-1具有控制部11、运算部12、存储器13以及包含天线的接收部14。控制部11和运算部12例如可以通过CPU等的处理器来构成。作为监视装置1-1的监视对象的系统2-1具有被监视电路部26-1。被监视电路部26-1具有振荡频率可变的振荡器21、温度检测部22、电源电压检测部23、控制部24以及存储器25。控制部24例如可以通过CPU等的处理器来构成。监视装置1-1和系统2-1通过专用线4连接。本实施例中，作为一例本发明适用于便携电话的监视及控制，所以系统2-1可以连接到通信线路3。通信线路3例如是模拟线路。另外，作为监视装置1-1的监视对象的系统2-1也可以设置多个。 [0044] 监视装置1-1中，存储器13是作为存储如下信息的存储单元来发挥功能：包含与振荡器21的振荡频率有关的频率信息、与振荡器21的电源电压有关的电源信息以及与振荡器21的温度有关的温度信息的系统2-1的状态信息的基准值；与振荡器21的老化所致的振荡频率的预计变动量有关的变动量信息；以及与振荡器21的环境所致的振荡频率的变动量有关的变动量信息。状态信息只要至少包含频率信息即可，变动量信息只要是与至少老化所致的振荡频率的预计变动量有关的信息即可。控制部11是作为将用于收集系统2-1的状态信息的信息收集指示，在任意的监视时期中通过专用线4发送到系统2-1的发送单元来发挥功能。进而，控制部11作为如下所述的控制单元来发挥功能，即基于运算部12进行的、从系统2-1接收并收集到的状态信息与存储在存储器13中的状态信息的基准值之间的比较结果，将按照在振荡频率超过基准值时使其达到基准值以下的方式控制振荡频率的控制信息(即、进行校正的校正信息)通过专用线4发送给系统2-1，并根据运算部12进行的、上一次监视时期收集到的状态信息与本次监视时期收集到的状态信息之间的比较结果、以及存储在存储器13中的变动量信息，由运算部12计算至少老化所致的振荡频率的变动量，基于计算出的变动量计算下一次监视时期并存储在存储器13中。控制部11也可以将控制信息存储在存储器13后通过专用线4发送给系统2-1。 [0045] 任意的监视时期是例如监视装置1-1的起动时。作为控制单元发挥功能的控制部11也可以在计算出的老化所致的振荡频率的变动量超过预计老化范围时，通过专用线4将警报发送给系统2-1。即、监视装置1-1收集包含运用中的系统2-1内的振荡器21的与至少振荡频率有关的频率信息的状态信息，根据该状态信息，在至少老化所致的振荡频率的变动量为预计以内时进行振荡频率的校正，在预计以外(异常)时进行振荡频率的校正和警报的发送。 [0046] 如图1中的虚线所示，控制部11在监视系统2-1的状态信息时使用的基准时钟是，从由设在监视装置1-1内的校正后的内部振荡器15的输出、设在监视装置1-1外的校正后的外部振荡器(未图示)的输出、通信线路3内的载波时钟、广播波内的时钟以及GPS波内的时钟构成的组中选择的一个基准时钟。 [0047] 在系统2-1中，由于本实施例中的振荡器21为可编程振荡器，因此振荡器21的振荡频率是基于写入到存储器25的校正信息来控制的。与振荡器21的振荡频率有关的频率信息F、由电源电压检测部23检测的与振荡器21的电源电压有关的电源信息V、以及由温度检测部22检测的与振荡器21的温度有关的温度信息T被供给到控制部24而存储在存储器25中。当从监视装置1-1通过专用线4收到信息收集指示时，控制部24将存储在存储器25的振荡频率F、电源电压V以及温度T作为状态信息通过专用线4发送给监视装置1-1。并且，当从监视装置1-1通过专用线4收到控制信息时，将其作为校正信息写入到存储器25而控制振荡器21的振荡频率。 [0048] 图2是说明本发明的第2实施例的框图。在图2中与图1相同的部分附上相同符号，并省略其说明。 [0049] 本实施例中，不直接将监视装置1-2连接到运用中的系统2-2，而通过通信线路3进行了连接。因此，监视装置1-2具有与通信线路3连接的通信接口16。存储部由如下两个存储器构成：存储器13-1，其存储有状态信息(频率信息F、电源信息V、温度信息T)以及控制信息(校正信息)；存储器13-2，其存储有系统2-2的状态信息的基准值、与振荡器21的老化所致的振荡频率的预计变动量有关的变动量信息、与振荡器21的环境所致的振荡频率的变动量有关的变动量信息、以及运算部12执行的运算处理的中间结果等。本实施例中，存储部由两个存储器13-1、13-2构成，但显然也可以是如上述第1实施例那样由一个存储器13构成。 [0050] 另一方面，系统2-2具有与通信线路3和被监视电路部26-1连接的通信接口28。监视装置1-2与系统2-2之间的通信是通过通信接口16、通信线路3以及通信接口28进行的。 [0051] 另外，也可以设置多个作为监视装置1-2的监视对象的系统2-2。 [0052] 图3是表示图1及图2所示的振荡器21的一例的框图。图3所示的可编程振荡器21具有内置有PLL的结构。通常的振荡器是调整石英振子的频率而输出，但如图3所示可编程振荡器21具有如下结构，即使石英振子211的振荡频率为一定，并通过PLL及缓存电路213将振荡电路212的输出根据写入到存储器214的校正信息进行数字处理，从而使振荡频率可变。图3所示的存储器214对应于图1及图2所示的存储器25，并分为：基本信息存储部214a，其存储有校正起始偏差、温度特性、电源变动等的固定校正信息，且不可以重写入；信息存储部214b，其存储有校正老化及环境变动等的可改写的校正信息，且可以无限次写入。 [0053] 存储在存储器214(存储器25)的固定校正信息是与公知中心频率F0例如为25MHz、包含20年老化的稳定度例如为F0±100ppm的振荡器21有关的信息。起始偏差信息是标准(或设计值)为例如F0±30ppm(温度25℃、电源电压3.3V)的信息，且振荡器21出厂时例如为F0+10ppm。 [0054] 一般的石英振荡器的温度特性是在室温上具有拐点的3次曲线。由于根据制造偏差等从3次曲线上也产生偏移，因此例如如图4所示可以将5次拟合函数的常数用作固定校正信息。图4是表示温度变动特性的一例的图。图4中，纵轴是将振荡频率的频率变动用任意单位表示，横轴是将温度用任意单位表示，被虚线包围的区域是表示标准内的使用温度范围。温度特性信息是标准为例如F0±30ppm(温度-40℃～+85℃、电源电压3.3V)的信息。 [0055] 电源变动信息是大致以线形变动，例如如图5所示将3次拟合函数的常数用作固定校正信息。电源变动信息是标准为例如F0±10ppm(温度25℃、电源电压3.3V±10％)的信息。图5是表示电源变动特性的一例的图。图5中，纵轴是将振荡频率的频率变动用任意单位表示，横轴是将电源电压用任意单位表示，被虚线包围的区域表示标准内的电源变动范围。 [0056] 老化所致的振荡频率的频率变动，不是急剧发生，而是以每年例如按照几ppm级来变动。因此，对于老化所致的变动的校正，必须通过对一年几次左右、1天的温度变动所致的变化、和以年为周期的季节变动进行监视并掌握来检测变动量。图6是表示老化所致的变动特性的一例的图。图6中，纵轴是将振荡频率的频率变动用任意单位表示，横轴是将时间用任意单位表示。并且，在图6的上部，放大时间轴来表示了被虚线包围的频率变动的一部分。 [0057] 一般的石英振荡器的老化是以对数形式变化。因此，与作为固定校正信息的老化标准有关的老化信息是预计例如20年、即7300天中F0±30ppm(温度35℃、电源电压3.3V)以内的变化。此时，成为每1decade约F0±7.8ppm。1decade相当于用对数表示时的指数部分，以1天为起点时，20年(7300天)成为10的3.86次方天、即3.86decade，当将F0±30ppm用3.86除时约成为F0±7.8ppm/decade。 [0058] 环境、特别是温度所致的振荡频率的频率变动，不是急剧发生，而是以每年例如按照几ppm级来变动。因此，对于环境所致的变动的校正，必须通过对一年几次左右、1天的温度变动所致的变化、和以年为周期的季节变动进行监视并掌握来检测变动量。因此，与环境所致的振荡频率的频率变动的标准有关的环境信息也可以与老化的情况同样地求出。 [0059] 图7是说明存储在监视装置1-1(或1-2)的存储器13(或13-1、13-2)中的信息的一例的图。图7是表示在监视装置1-1(或1-2)进行多个系统A、B、C、...的监视时，存储器13(或13-1、13-2)针对多个系统A、B、C、...存储的信息。各系统A、B、C、...具有与系统2-1(或2-2)相同的结构。 [0060] 图7的情况下，作为针对系统A的固定校正信息，存储器13(或13-2)中存储有如下信息：与公知中心平频率有关的信息、与起始偏差及标准有关的起始偏差信息、与温度特性及标准有关的温度特性信息、与电源变动及标准有关的电源变动信息、与老化标准有关的老化标准、用于判断需要进行振荡频率的校正的要校正基准、振荡器21为可变振荡器时的可变特性等。此时，老化标准中还包含环境所致的频率变动的标准。并且，存储器13(或13-1)存储有从系统1-1(或1-2)收集的信息的履历。收集到的信息的履历中包含有收集信息的时刻、振荡频率的频率变动、温度、电源电压、校正信息的值等。图7所示的固定校正信息及履历用于控制部11和/或者运算部12执行的运算处理中。 [0061] 图8是说明监视/控制步骤的时序图。图8表示监视装置1(1-1或1-2)与系统2(2-1或2-2)之间的信息的收发。 [0062] 图8中，当监视装置1的监视处理开始时，监视装置1在步骤1中将信息收集指示发送给成为监视对象的系统2。系统2当接收到信息收集指示时，在步骤S2中进行收集系统2内的频率信息、温度信息以及电源信息的信息收集处理。当信息收集处理结束时，系统2在步骤S3中将收集到的信息发送给监视装置1。 [0063] 监视装置1在接收到收集到的信息时，在步骤S4中开始包含温度校正、电源校正、与上一次监视时的比较、老化量的计算等的信息分析。监视装置1在步骤S5中判断是否需要校正，并在判断为需要进行校正时在步骤S6中计算校正信息，并在步骤S7中将校正信息发送给系统2。 [0064] 当接收到校正信息时，系统2在步骤S8中通过将校正信息写入到存储器25来实施校正，并且在步骤S9中将校正结束信息发送给监视装置1。当监视装置1接收校正结束信息时，在步骤S10中结束监视处理。 [0065] 另外，在图2所示的通信线路3为数字线路时，监视/控制步骤也与图8的情况相同，但由于无法直接监视振荡器21的振荡频率，因此只能由系统2-2内的控制部24计算振荡频率的频率变动量。此时，用于控制部24中的计算时的基准时钟可以从载波时钟提取，并且如果在系统2-2中设置有包含天线的接收部，则可以将广播波内的时钟或GPS波内的时钟作为基准时钟来使用。与振动频率的频率变动量有关的信息是通过控制部24例如提取与基准时钟之间的相位差，并通过数字信息化后进行通信，从而可以发送给监视装置1-2。 [0066] 图9是说明监视装置1的监视/控制步骤的主要部分、特别是与判断监视开始及是否需要校正有关的处理的流程图。图9中，在步骤S51中判断是否为监视系统2的时期，当判定结果是“否”时结束处理。另一方面，当步骤S51的判定结果为“是”时，在步骤S52中确定应监视的系统2、即监视对象的系统2。监视时期例如是每天上午9时，但没必要每天都进行监视。虽然在监视装置1的起动初期设定为每天进行监视，但如上所述老化一般是以对数形式变动的，因此监视时期在振荡频率的预计以内的变动范围(例如约±7.8ppm/decade)中是在对数轴上为等间隔，在确认到预计以外的变动的时刻上成为根据每天或与其变动量相应的间隔。具体地说，如果想从振荡频率中观测一般(以对数形式的线形)的变动，例如以第1、2、5、10、20、50、100天的间隔进行监视就足以。当然为了应对振荡频率的突发变动，当然也可以更细且更小地设定间隔。 [0067] 在步骤S53中，通过向监视对象的系统2发送信息收集指示，接收包含从系统2收集到的频率信息、温度信息以及电源信息的状态信息(对应于图8的步骤S1、S3)。在步骤S54中，将包含所接收的频率信息、温度信息以及电源信息的状态信息，与监视对象的系统2内的振荡器21的固定校正信息核对，从而计算老化所致的振荡频率的变动量(对应于图 8的步骤S5)。 [0068] 接着，在步骤S55中进行计算出的老化所致的振荡频率的变动量是否在要校正基准(±15ppm)以内(是否只在基准以上变动)的判定。当振荡频率的变动量超过基准值且步骤S55的判定结果为“否”时，在步骤S56中制作用于改写系统2内的校正信息的校正信息，并在步骤S57中将存储器25的校正信息改写为所制作的校正信息(对应于图8的步骤S5、S6、S7)。当步骤S55的判定结果为“是”、或在步骤S57之后，在步骤S58中计算作为不进行校正时的变动量的累计变动量。该累计变动量是对成为考虑了温度及电源电压的基准的环境中的振荡频率中加上过去的累计校正量后的值。 [0069] 在步骤S59中，判定在步骤S58中计算出的累计变动量是否在老化预计变动量以内。累计变动量超过预计变动且步骤S59的判定结果为“否”时，由于考虑了某些异常(破坏模式)，因此例如将催促更换振荡器21的警报发送给系统2。步骤S59的判定结果为“是”、或在步骤S60之后，在步骤S61中，计算下一次的监视时期，回到步骤S51的处理。另外，只要由监视装置1和系统2的至少一方输出警报即可。 [0070] 这样，根据当前及过去的状态信息或固定校正信息，提取老化所致的振荡频率的频率变动量。如果该频率变动量在当初设定的容许范围内时，不进行任何动作，直到下一次的监视时期，当超过容许范围、或像是超过容许范围时，为了校正振荡频率而改写存储在系统2内的存储器25的校正信息。即、使用振荡器21的固定校正信息，将振荡频率校正到成为基准的环境(温度25℃、电源电压3.3V等)中的振荡频率。 [0071] 图10是说明振荡器的控制信息的改写的一例的图。图10中，纵轴是用任意单位表示频率变动量，横轴是用对数表示天数。20年是73005天，图10中表示的大三角形内表示预计老化范围AR，粗线表示实际的频率变动。此处，为了便于说明，表示了过了超过要校正基准值的100天进行第一次改写校正信息的情形。 [0072] 图10中，虚线表示没有进行校正信息的改写时的累计变动量，该例中表示了在2000天附近超过预计老化范围的情形，可知搭载在振荡器21上的石英振子上有某些破坏模式(电极腐蚀等)。由于在此刻发出警报(在监视装置1的显示部上，显示表示系统2内的振荡器21在通常的老化变动以上变动的消息)，因此可知需要立即更换振荡器21。另外，校正信息的改写如通常那样进行，不使系统2停止，而暂时用现状的振荡器21来运转。 [0073] 本发明的程序是用于使计算机作为上述各实施例中的监视装置的各单元发挥功能的程序，可存储在各种计算机可读存储介质。即、程序使计算机实现监视装置的控制部及运算部的功能。 [0074] 上述各实施例中，虽然监视装置是远程(遥控)监视一个或多个系统并根据需要远程控制各系统内的振荡器的结构，但显然也可以是系统自身具有监视装置的功能。此时，对于作为监视装置发挥功能的系统部分使用的基准时钟，只要从与使用上述数字线路的情形相同的系统外获得即可。 [0075] 产业上的可利用性 [0076] 本发明可适用于具有可编程振荡器等的频率可变的振荡器的系统中。 [0077] 以上，通过实施例说明了本发明，但本发明不限定于上述实施例，显然可以在本发明的范围内进行各种变形及改良。 |
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