(57)【要約】【課題】マイクロコントローラのスタンバイ状態への遷移に代えて電源供給の停止を選択することができ、電源供給停止状態において不所望な電流リークの発生を抑制する。【解決手段】マイクロコントローラ（２００）、マイクロコントローラの待機時間を計測するタイマ（２０３）、タイマの出力信号と接続されるバッファ回路（３０２）、タイマの上記出力信号および上記マイクロコントローラの出力信号により制御される論理回路（３００）、及び上記論理回路により制御される電源スイッチ（３０）を備え、バッファ回路は、入力端子に電源側の保護ダイオードを持たず、マイクロコントローラと共通の電源に接続されており、スイッチは上記マイクロコントローラおよびバッファ回路の電源を制御するスイッチであり、マイクロコントローラが上記待機時間の間、アクティブ状態から、スタンバイ状態、あるいは、電源遮断状態のいずれかに遷移する。【選択図】図４
2010114484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロコントローラと、
前記マイクロコントローラの制御に基づいて待機時間を計測するタイマと、
前記タイマの出力信号を受けるバッファ回路と、
前記タイマの前記出力信号および前記マイクロコントローラの出力信号により制御される論理回路と、
前記論理回路によりスイッチ制御され前記マイクロコントローラ及びバッファ回路に電源を供給する電源スイッチと、を備え、
前記バッファ回路は入力端子に電源側の保護ダイオードを持たず、
前記マイクロコントローラは、前記待機時間の間、アクティブ状態からスタンバイ状態、又はアクティブ状態から電源遮断状態のいずれかに遷移し、前記バッファの出力に基づいて前記スタンバイ状態又は前記電源遮断状態から前記アクティブ状態に復帰する、電子回路。
【請求項２】
前記マイクロコントローラは、前記スタンバイ状態又は前記電源遮断状態のどちらに遷移するかを、前記タイマに設定する前記待機時間の長さに基づいて決定する、請求項１記載の電子回路。
【請求項３】
前記マイクロコントローラが前記スタンバイ状態に遷移した後に前記アクティブ状態に復帰することを指示するための信号と、前記マイクロコントローラが前記電源遮断状態に遷移した後に前記アクティブ状態に復帰することを指示するための信号は、同一の信号であり、前記タイマから出力される信号である、請求項１記載の電子回路。
【請求項４】
前記論理回路は、前記マイクロコントローラの前記出力信号をハイレベルからローレベルに切り替えることにより前記電源スイッチをオフにして前記マイクロコントローラおよび前記バッファ回路の電源を遮断し、
前記論理回路は、前記タイマの前記出力信号がハイレベルレベルからローレベルに切り替わることにより前記電源スイッチをオンにして前記マイクロコントローラおよび前記バッファ回路の電源を投入する、請求項１記載の電子回路。
【請求項５】
前記マイクロコントローラは、前記アクティブ状態から前記スタンバイ状態に遷移した後、前記タイマの前記出力信号がハイレベルからローレベルに切り替わることにより、アクティブ状態に復帰する、請求項４記載の電子回路。
【請求項６】
前記スタンバイ状態から前記アクティブ状態に復帰するために前記マイクロコントローラが前記バッファの前記出力信号を入力する端子は割込み端子である、請求項１記載の電子回路。
【請求項７】
前記バッファ回路は前記入力端子とグランドとの間に保護ダイオードを持つ、請求項１記載の電子回路。
【請求項８】
前記論理回路に接続された起動回路を更に有し、
前記起動回路は、その電源が投入されてから所定時間待った後に出力を変化させ、
前記論理回路は、前記起動回路の前記出力が変化されるまで、前記マイクロコントローラ及びタイマからの出力の状態にかかわらずに前記電源スイッチをオンにする、請求項1記載の電子回路。
【請求項９】
前記電源スイッチをオン状態に強制する信号を供給可能なデバッグ用コネクタを更に有する、請求項１記載の電子回路。
【請求項１０】
マイクロコントローラと、
特定の検出結果を出力するタイミング生成用センサと、
前記タイミング生成用センサの出力を受けるバッファ回路と、
前記タイミング生成用センサの前記出力信号および前記マイクロコントローラの出力信号により制御される論理回路と、
前記論理回路によりスイッチ制御され前記マイクロコントローラ及びバッファ回路に電源を供給する電源スイッチと、を備え、
前記バッファ回路は入力端子に電源側の保護ダイオードを持たず、
前記マイクロコントローラは、前記タイミング生成用センサが前記特定の検出結果を出力するまでの間に、アクティブ状態からスタンバイ状態、又はアクティブ状態から電源遮断状態のいずれかに遷移し、前記バッファの出力に基づいて前記スタンバイ状態又は前記電源遮断状態から前記アクティブ状態に復帰する、電子回路。
【請求項１１】
マイクロコントローラと、
前記マイクロコントローラの制御に基づいて待機時間を計測するタイマと、
前記タイマの出力信号を受けるバッファ回路と、
前記タイマの前記出力信号および前記マイクロコントローラの出力信号により制御される論理回路と、
前記論理回路により活性化制御され前記マイクロコントローラ及びバッファ回路に電源を供給する第1のレギュレータと、
前記タイマ、前記論理回路に電源を供給する第２のレギュレータと、を備え、
前記バッファ回路は入力端子に電源側の保護ダイオードを持たず、
前記マイクロコントローラは、前記待機時間の間、アクティブ状態からスタンバイ状態、又はアクティブ状態から電源遮断状態のいずれかに遷移し、前記バッファの出力に基づいて前記スタンバイ状態又は前記電源遮断状態から前記アクティブ状態に復帰する、電子回路。
【請求項１２】
センサ、無線通信ユニット、及び前記無線通信ユニットの電源を制御する無線通信機電源スイッチを更に有し、
前記無線通信用電源スイッチは前記マイクロコントローラにより制御され、
前記無線通信ユニットは前記センサからのデータを前記マイクロコントローラの制御に基づいて送信する、請求項１記載の電子回路。
【請求項１３】
複数個の無線通信装置と、前記複数個の無線通信装置と通信を行って管理するホスト装置とを有し、
前記無線通信装置のうちの少なくとも１つが、請求項１２記載の電子回路である無線通信システム。
【請求項１４】
センサ、無線通信ユニット、及び前記無線通信ユニットの電源を制御する無線通信用電源スイッチを更に有し、
前記無線通信用電源スイッチは前記マイクロコントローラにより制御され、
前記無線通信ユニットは前記センサからのデータを前記マイクロコントローラの制御に基づいて送信する、請求項１０記載の電子回路。
【請求項１５】
複数個の無線通信装置と、前記複数個の無線通信装置と通信を行って管理するホスト装置とを有し、
前記無線通信装置のうちの少なくとも１つが、請求項１４記載の電子回路である無線通信システム。
【請求項１６】
センサ、無線通信ユニットと、及び前記無線通信ユニットの電源を制御する無線通信用電源スイッチを更に有し、
前記無線通信用電源スイッチは前記マイクロコントローラにより制御され、
前記無線通信ユニットは前記センサからのデータを前記マイクロコントローラの制御に基づいて送信する、請求項１１記載の電子回路。
【請求項１７】
複数個の無線通信装置と、前記複数個の無線通信装置と通信を行って管理するホスト装置とを有し、
前記無線通信装置のうちの少なくとも１つが、請求項１６記載の電子回路である無線通信システム。
【請求項１８】
無線通信端末と、前記無線通信端末と無線通信を行う基地局と、前記基地局を介して前記無線通信端末からのデータを処理するサーバと、からなる無線通信システムであって、
前記無線通信端末は、データを取得するセンサと、前記センサが取得したデータを前記基地局に送信する無線通信機と、前記無線通信機を制御するマイクロコントローラと、前記マイクロコントローラにより設定された待機時間を計測するタイマと、前記タイマの出力信号を受けるバッファ回路と、前記タイマの前記出力信号及び前記マイクロコントローラの出力信号により制御される論理回路と、前記論理回路によりスイッチ制御され前記マイクロコントローラ及びバッファ回路に電源を供給する電源スイッチと、を備え、
前記バッファ回路は入力端子に電源側の保護ダイオードを持たず、
前記マイクロコントローラは、前記待機時間の間、アクティブ状態からスタンバイ状態、又はアクティブ状態から電源遮断状態のいずれかに遷移し、前記バッファ出力に基づいて前記スタンバイ状態又は前記電源遮断状態から前記アクティブ状態に復帰し、前記アクティブ状態において前記無線通信機を制御して前記センサが取得したデータを前記基地局へ送信する無線通信システム。
【請求項１９】
前記マイクロコントローラは、前記スタンバイ状態又は前記電源遮断状態のどちらに遷移するかを、前記タイマに設定する前記待機時間の長さに基づいて決定する、請求項１８記載の無線通信システム。
【請求項２０】
前記マイクロコントローラが前記スタンバイ状態に遷移した後に前記アクティブ状態に復帰することを指示するための信号と、前記マイクロコントローラが前記電源遮断状態に遷移した後に前記アクティブ状態に復帰することを指示するための信号は、同一の信号であり、前記タイマから出力される信号である、請求項１８記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムおよびそれらに用いられる電子回路に関し、特に、無線通信システムの一種であるセンサネット、およびセンサネット用の無線通信装置であるセンサノード、センサノードに使用される制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、センサと無線通信機能とを有する端末（以下、センサノードという）を用いて、現実世界の様々な情報をリアルタイムに情報処理装置に取り込む無線通信システム（以下、センサネットという）の研究開発が盛んに行われている。センサノードは至る所、あらゆる物に設置され、センサによって収集した情報をネットワークへ送信する。収集されたデータは様々な形に加工され、現実世界にフィードバックされる。このようなセンサネットは、物流、ヘルスケア、品質管理、など様々な分野への応用が検討されている。
【０００３】
センサノードを場所を選ばず設置するためには無線通信でのネットワーク接続およびサイズの小型化が必須となる。小型のセンサノードは電池容量が限られるため、電池交換等の運用コストを考慮すると、低電力化が課題となる。例えば、非特許文献１には、マイクロコントローラ（以下、ＭＣＵという）をスタンバイ状態にし、ＭＣＵの外部のタイマを用いて復帰することで、低電力化を行う技術が開示されている。
【０００４】
また、電子機器の低消費電力化に関する研究は盛んに行われている。例えば、特許文献１には、通常モード、通常モードよりも消費電力が低い節電モード、動作を完全に停止させた停止モードの各動作モードを持つ中央処理装置（ＣＰＵ）について開示されている。
【０００５】
【非特許文献１】Ｙａｍａｓｈｉｔａ，Ｓ．  ｅｔ  ａｌ．，“Ａ  １５  ×  １５  ｍｍ，  １  μＡ，  ｒｅｌｉａｂｌｅ  ｓｅｎｓｏｒ‐ｎｅｔ  ｍｏｄｕｌｅ：  ｅｎａｂｌｉｎｇ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ‐ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｎｏｄｅｓ，“  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｉｎ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，  ２００６．  ｖｏｌ．，  ｎｏ．，  ｐｐ．  ３８３‐３９０，  １９‐２１  Ａｐｒｉｌ  ２００６．
【特許文献１】特開平０９−１２８１０６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
センサネット向けの端末であるセンサノードの多くは、電池駆動で使用される。センサネットは多数のセンサノードを使用するため、そのメンテナンスコストを低減する必要がある。このため、センサノードには、長い電池寿命が要求される。言い換えると、センサノードの低消費電力化が必須となる。このため、前述の非特許文献１では、ＭＣＵをスタンバイ状態に遷移させ、ＭＣＵの外部のタイマを用いて復帰することで、低電力化を行っている。従来、センサノード用のＭＣＵは比較的低いスペックのものが使用されており、スタンバイ状態に遷移させることで低消費電力な状態とすることができた。ＭＣＵのスタンバイ状態とは、例えばＭＣＵがスタンバイ命令を実行して、ＣＰＵ等の特定の内部回路の同期動作クロックを停止する状態である。
【０００７】
センサネットの開発が進むにつれ、従来の比較的スペックの低いＭＣＵでは性能が足りず、高性能なＭＣＵを必要とするアプリケーションが増えてきた。例えば、データ量が大きなアプリケーションが挙げられる。このようなデータ量が大きいアプリケーションでは、センサノードでのデータ圧縮が必要であるため、比較的高性能なＭＣＵを必要とする。また、セキュリティの観点から、データの暗号化を行うため、比較的高性能なＭＣＵを必要とする場合もある。一方、このような高性能なＭＣＵを必要とする場合であっても、低消費電力化の要求は変わらず存在する。高性能なＭＣＵを用いた場合には、従来のように、スタンバイ状態に遷移させても、リーク電流が大きく、十分な低消費電力化の効果が得られない場合が生じる。また、半導体の製造プロセスは年々微細化されており、微細な半導体製造プロセスを用いたＭＣＵを用いた場合などは、スタンバイ状態でのリーク電流が無視できない値となってきた。従って、従来のスタンバイ状態に遷移させる方法とは異なる低電力化の手法が求められている。例えばスタンバイ状態への遷移に代えて選択的に電源遮断を実施できるようにすることである。
【０００８】
しかしながら、ＭＣＵの電源供給を遮断したとき例えば外部入力端子のレベルが不定の状態では、当該外部入力端子に対応して設けられている入力保護回路を介して、電源遮断された電源系のノードに向けて不所な電流リークを生ずる虞がある。特に、本発明者の検討によれば、１本のタイマー割込み信号でスタンバイ及び電源遮断を解除しようとする場合、割込み端子に直接割込み信号を供給すると、当該割込み信号がハイイネーブル又はローイネーブルの何れであっても上記リーク電流を生ずる虞のあることが明らかにされた。ローイネーブルのタイマー割込み信号を用いると、電源遮断状態における当該割込み信号のハイレベル期間に電流リークを生ずる。ハイイネーブルのタイマー割込み信号を用いると、ハイレベルのタイマー割込み信号によって電源の遮断が解除され安定化するまでの間に当該信号が割込み端子に供給されれば同様に上記電流リークを生ずる。
【０００９】
本発明の目的は、マイクロコントローラのスタンバイ状態への遷移に代えて電源供給の停止を選択することができると共に、電源供給停止状態において不所望な電流リークの発生を抑制することができる電子回路を提供することにある。
【００１０】
本発明はさらに、スタンバイ状態および電源供給停止の状態を１本の信号で解除することができる電子回路を提供することにある。
【００１１】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
【００１３】
すなわち、本発明に係る電子回路は、マイクロコントローラと、上記マイクロコントローラの待機時間を計測するタイマと、上記タイマの出力信号と接続されるバッファ回路と、上記タイマの上記出力信号および上記マイクロコントローラの出力信号により制御される論理回路と、上記論理回路により制御されるスイッチと、を備え、上記バッファ回路は、入力端子に電源側の保護ダイオードを持たず、上記マイクロコントローラと共通の電源に接続されており、上記スイッチは上記マイクロコントローラおよび上記バッファ回路の電源を制御するスイッチであり、上記マイクロコントローラが上記待機時間の間、アクティブ状態から、スタンバイ状態、あるいは、電源遮断状態のいずれかに遷移することが可能とされ、前記バッファの出力に基づいて前記スタンバイ状態または前記電源遮断状態から前記アクティブ状態に復帰する。
【発明の効果】
【００１４】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。
【００１５】
すなわち、マイクロコントローラのスタンバイ状態への遷移に代えて電源供給の停止を選択することができると共に、電源供給停止状態において不所望な電流リークの発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面中の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
【００１７】
〔１〕本発明に係る電子回路は、マイクロコントローラ（２００）と、前記マイクロコントローラの制御に基づいて待機時間を計測するタイマ（２０３）と、前記タイマの出力信号を受けるバッファ回路（３０２）と、前記タイマの前記出力信号（Ｖｔｉｍ）および前記マイクロコントローラの出力信号（Ｖｃｎｔ）により制御される論理回路（３００）と、前記論理回路によりスイッチ制御され前記マイクロコントローラ及びバッファ回路に電源を供給する電源スイッチ（３０１）と、を備える。前記バッファ回路は入力端子に電源側の保護ダイオードを持たない。前記マイクロコントローラは、前記待機時間の間、アクティブ状態からスタンバイ状態、又はアクティブ状態から電源遮断状態のいずれかに遷移し、前記バッファの出力に基づいて前記スタンバイ状態又は前記電源遮断状態から前記アクティブ状態に復帰する。
【００１８】
〔２〕項１の電子回路において、前記マイクロコントローラは、前記スタンバイ状態又は前記電源遮断状態のどちらに遷移するかを、前記タイマに設定する前記待機時間の長さに基づいて決定する。
【００１９】
〔３〕項１の電子回路において、前記マイクロコントローラが前記スタンバイ状態に遷移した後に前記アクティブ状態に復帰することを指示するための信号と、前記マイクロコントローラが前記電源遮断状態に遷移した後に前記アクティブ状態に復帰することを指示するための信号は、同一の信号（Ｖｔｉｍ）であり、前記タイマから出力される信号である。
【００２０】
〔４〕項１の電子回路において、前記論理回路は、前記マイクロコントローラの前記出力信号（Ｖｃｎｔ）をハイレベルからローレベルに切り替えることにより前記電源スイッチをオフにして前記マイクロコントローラおよび前記バッファ回路の電源を遮断する。前記論理回路は、前記タイマの前記出力信号（Ｖｔｉｍ）がハイレベルレベルからローレベルに切り替わることにより前記電源スイッチをオンにして前記マイクロコントローラおよび前記バッファ回路の電源を投入する。
【００２１】
〔５〕項４の電子回路において、前記マイクロコントローラは、前記アクティブ状態から前記スタンバイ状態に遷移した後、前記タイマの前記出力信号がハイレベルからローレベルに切り替わることにより、アクティブ状態に復帰する。
【００２２】
〔６〕項１の電子回路において、前記スタンバイ状態から前記アクティブ状態に復帰するために前記マイクロコントローラが前記バッファの前記出力信号を入力する端子は割込み端子である。
【００２３】
〔７〕項１の電子回路において、前記バッファ回路は前記入力端子とグランドとの間に保護ダイオードを持つ。
【００２４】
〔８〕項１の電子回路において、前記論理回路に接続された起動回路（１００１）を更に有する。前記起動回路は、その電源が投入されてから所定時間待った後に出力を変化させる。前記論理回路は、前記起動回路の前記出力が変化されるまで、前記マイクロコントローラ及びタイマからの出力の状態にかかわらずに前記電源スイッチをオンにする。
【００２５】
〔９〕項１の電子回路において、前記電源スイッチをオン状態に強制する信号を供給可能なデバッグ用コネクタ（１７０４）を更に有する。
【００２６】
〔１０〕本発明の別の観点による電子回路は、マイクロコントローラと、特定の検出結果を出力するタイミング生成用センサ（１９００）と、前記タイミング生成用センサの出力を受けるバッファ回路と、前記タイミング生成用センサの前記出力信号および前記マイクロコントローラの出力信号により制御される論理回路と、前記論理回路によりスイッチ制御され前記マイクロコントローラ及びバッファ回路に電源を供給する電源スイッチと、を備える。前記バッファ回路は入力端子に電源側の保護ダイオードを持たない。前記マイクロコントローラは、前記タイミング生成用センサが前記特定の検出結果を出力するまでの間に、アクティブ状態からスタンバイ状態、又はアクティブ状態から電源遮断状態のいずれかに遷移し、前記バッファの出力に基づいて前記スタンバイ状態又は前記電源遮断状態から前記アクティブ状態に復帰する。
【００２７】
〔１１〕本発明の更に別の観点による電子回路は、マイクロコントローラと、前記マイクロコントローラの制御に基づいて待機時間を計測するタイマと、前記タイマの出力信号を受けるバッファ回路と、前記タイマの前記出力信号および前記マイクロコントローラの出力信号により制御される論理回路と、前記論理回路により活性化制御され前記マイクロコントローラ及びバッファ回路に電源を供給する第1のレギュレータ（１６０２）と、前記タイマ、前記論理回路に電源を供給する第２のレギュレータ（１６０１）と、を備える。前記バッファ回路は入力端子に電源側の保護ダイオードを持たない。前記マイクロコントローラは、前記待機時間の間、アクティブ状態からスタンバイ状態、又はアクティブ状態から電源遮断状態のいずれかに遷移し、前記バッファの出力に基づいて前記スタンバイ状態又は前記電源遮断状態から前記アクティブ状態に復帰する。
【００２８】
〔１２〕項１の電子回路は更に、センサ（２０４）、無線通信ユニット（２０１）、及び前記無線通信ユニットの電源を制御する無線通信用電源スイッチ（２０６）を有する。前記無線通信用電源スイッチは前記マイクロコントローラにより制御される。前記無線通信ユニットは前記センサからのデータを前記マイクロコントローラの制御に基づいて送信する。
【００２９】
〔１３〕本発明に係る無線通信システムは複数個の無線通信装置（１００）と、前記複数個の無線通信装置と通信を行って管理するホスト装置（１０１）とを有し、前記無線通信装置のうちの少なくとも１つが、項１２の電子回路である。
【００３０】
〔１４〕項１０の電子回路は更に、センサ（２０４）と、無線通信ユニット（２０１）、及び前記無線通信機の電源を制御する無線通信用電源スイッチ（２０６）を有する。前記無線通信用電源スイッチは前記マイクロコントローラにより制御される。前記無線通信ユニットは前記センサからのデータを前記マイクロコントローラの制御に基づいて送信する。
【００３１】
〔１５〕本発明に係る無線通信システムは、複数個の無線通信装置（１００）と、前記複数個の無線通信装置と通信を行って管理するホスト装置（１０１）とを有し、前記無線通信装置のうちの少なくとも１つが、項１４の電子回路である。
【００３２】
〔１６〕項１１の電子回路は更に、センサ（２０４）、無線通信ユニット（２０１）、及び前記無線通信ユニットの電源を制御する無線通信用電源スイッチ（２０６）を有する。前記無線通信用電源スイッチは前記マイクロコントローラにより制御される。前記無線通信ユニットは前記センサからのデータを前記マイクロコントローラの制御に基づいて送信する。
【００３３】
〔１７〕本発明に係る無線通信システムは、複数個の無線通信装置（１００）と、前記複数個の無線通信装置と通信を行って管理するホスト装置（１０１）とを有し、前記無線通信装置のうちの少なくとも１つが、項１６の電子回路である。
【００３４】
〔１８〕本発明に係る無線通信システムは、無線通信端末と、前記無線通信端末と無線通信を行う基地局と、前記基地局を介して前記無線通信端末からのデータを処理するサーバとからなり、前記無線通信端末は、データを取得するセンサと、前記センサが取得したデータを前記基地局に送信する無線通信機と、前記無線通信機を制御するマイクロコントローラと、前記マイクロコントローラにより設定された待機時間を計測するタイマと、前記タイマの出力信号を受けるバッファ回路と、前記タイマの前記出力信号及び前記マイクロコントローラの出力信号により制御される論理回路と、前記論理回路によりスイッチ制御され前記マイクロコントローラ及びバッファ回路に電源を供給する電源スイッチと、を備え、前記バッファ回路は入力端子に電源側の保護ダイオードを持たず、前記マイクロコントローラは、前記待機時間の間、アクティブ状態からスタンバイ状態、又はアクティブ状態から電源遮断状態のいずれかに遷移し、前記バッファ出力に基づいて前記スタンバイ状態又は前記電源遮断状態から前記アクティブ状態に復帰し、前記アクティブ状態において前記無線通信機を制御して前記センサが取得したデータを前記基地局へ送信する。
【００３５】
〔１９〕項１８の無線通信システムにおいて、前記マイクロコントローラは、前記スタンバイ状態又は前記電源遮断状態のどちらに遷移するかを、前記タイマに設定する前記待機時間の長さに基づいて決定する。
【００３６】
〔２０〕項１８の無線通信システムにおいて、前記マイクロコントローラが前記スタンバイ状態に遷移した後に前記アクティブ状態に復帰することを指示するための信号と、前記マイクロコントローラが前記電源遮断状態に遷移した後に前記アクティブ状態に復帰することを指示するための信号は、同一の信号であり、前記タイマから出力される信号である。
【００３７】
２．実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する。以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、発明を実施するための形態を説明するための全図において、同一の機能を有する要素には同一の符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。
【００３８】
《実施の形態１》
本発明の実施の形態1を図１ないし図９を用いて説明する。図１は本発明に係る無線通信システムの一例に係るセンサネットシステムの構成である。センサネットシステムは、複数のセンサノード（ＮＯＤ）１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ、１００ｆ、・・・、基地局（ＢＡＳ）１０１ａ、１０１ｂ、ネットワーク（ＮＷＫ）１０２、サーバ（ＳＲＶ）１０３、ターミナル（ＴＲＭ）１０５、から構成される。サーバ１０３にはデータベース（ＤＢＳ）１０４を備える。なお、添え字ａ、ｂ、ｃ、・・・は同一構成要素であることを示すものであり、以下の説明では、特に必要でない限りａ、ｂ、ｃ、・・・の添え字は省略する。
【００３９】
センサノード１００は、センサで取得したデータを基地局１０１に送付する。基地局１０１は、多数のセンサノード１００の管理を行い、センサノード１００からデータを収集する。収集されたデータはネットワーク１０２経由でサーバ１０３内のデータベース１０４に蓄積される。サーバ１０３ではデータベース１０４に蓄積されたデータの解析を行う。解析後のデータやデータベース１０４に蓄積したデータには、ターミナル１０５からアクセスすることができる。
【００４０】
図２には本発明に係るセンサノードに対して比較例を構成するセンサノードの一例を示す。比較例に係るセンサノードはマイクロコントローラ（ＭＣＵ）２００、無線通信機（ＣＯＭ）２０１、アンテナ（ＡＮＴ）２０２、タイマ（ＴＩＭ）２０３、センサ（ＳＥＮＳ）２０４、電源（ＰＷＲ）２０５、スイッチ（ＳＷ）２０６、から構成される。ＭＣＵは、中央処理装置（ＣＰＵ）２０７、揮発性メモリ（ＲＡＭ）２０８、不揮発性メモリ（ＲＯＭ）２０９、を備える。また、無線通信機２０１は送信機（Ｔｘ）２１０、受信機（Ｒｘ）２１１を備える。
【００４１】
ＭＣＵ２００は、センサ２０４からデータを取り込む。センサ２０４は、周囲の環境を測るために用い、例えば、温度センサ、湿度センサ、照度センサ、加速度センサ、赤外線センサ、気圧センサ、などである。ＭＣＵ２００はセンサ２０４から取り込んだデータを、必要に応じて加工し、無線通信機２０１内の送信機２１０を通じて、基地局１０１に送信する。また、受信機２１１は、基地局１０１からのデータを受信する。基地局１０１から受信したデータは、ＭＣＵ２００内で解析され、必要に応じて、データの再送などの処理を行う。
【００４２】
センサノード１００の電源２０５は、配線不要にするため、バッテリが用いられることが多い。センサノードは小型であることが望まれるため、使用可能な電源は小さく、センサノードの低消費電力化が必要となる。低消費電力化の方法として、従来は以下のような方法が用いられてきた。例えば、無線通信機２０１を使用しない場合は、ＭＣＵ２００は、スイッチ２０６をオフにし、無線通信機２０１の電源を遮断し、低消費電力化する方法である。
【００４３】
また、他の低電力化の方法としては、ＭＣＵでの処理を必要としない場合に、ＭＣＵをスタンバイモードに遷移させる方法が知られている。ＭＣＵ２００からタイマ２０３に、あらかじめ待機する時間を設定した後、ＭＣＵ２００が低消費電力なスタンバイモードに遷移する。タイマ２０３に設定した時間が経過した後、タイマ２０３からＭＣＵ２００に制御信号を送り、ＭＣＵ２００はスタンバイ状態からアクティブな状態に復帰する。アクティブな状態に戻ったＭＣＵ２００はセンサ２０４からのデータ取得や、無線通信機２０１を通じての基地局１０１との通信などの処理を行う。ここで、スタンバイ状態とは、ＭＣＵ内部の不要なクロックを止め、低消費電力化させた状態のことである。このような制御を行うことにより、従来のセンサノードは低電力化を行ってきた。
【００４４】
しかしながら、上記の低電力化の方法、すなわち、ＭＣＵ２００をスタンバイ状態に遷移させる方法では、低消費電力化が十分でない場合がある。具体的には、例えば、センサノードで様々な処理を行うようなアプリケーションでは、高性能なＭＣＵを使用する必要がある。このような高性能なＭＣＵでは、スタンバイ状態に遷移させても、リーク電流が大きく、十分な低消費電力化の効果が得られない場合が生じる。また、半導体の製造プロセスは年々微細化されており、微細な半導体製造プロセスを用いたＭＣＵを用いた場合などは、スタンバイ状態でのリーク電流（例えばサブスレッショルドリーク電流）が無視できない値となってきたためである。
【００４５】
そこで本発明では、リーク電流をなくし、高性能なＭＣＵや微細プロセスで製作したＭＣＵを用いた場合においても、十分低消費電力化の効果が得られるようにセンサノード１００を構成する。図３に本発明に係るセンサノード１００の一例を示す。センサノード１００は、マイクロコントローラ（ＭＣＵ）２００、無線通信機（ＣＯＭ）２０１、アンテナ（ＡＮＴ）２０２、タイマ（ＴＩＭ）２０３、センサ（ＳＥＮＳ）２０４、電源（ＰＷＲ）２０５、スイッチ（ＳＷ）２０６、スイッチ（ＳＷ）３０１、論理回路（ＬＧＣ）３００、及びバッファ回路（ＢＵＦ）３０２、から構成される。ＭＣＵ２００は、中央処理装置（ＣＰＵ）２０７、揮発性メモリ（ＲＡＭ）２０８、不揮発性メモリ（ＲＯＭ）２０９、を備える。また、無線通信機２０１は送信機（Ｔｘ）２１０、受信機（Ｒｘ）２１１を備える。
【００４６】
図３のセンサノードは、図２の比較例に係るセンサノードと同様に、センシング、および、基地局１０１との通信を行う。すなわち、センサ２０４で取得したデータを、ＭＣＵ２００で適当な形式に加工し、送信機２１０から基地局１０１に送信する。基地局１０１からのデータは受信機２１１で受信し、ＭＣＵ２００で処理を行う。また、無線通信機２０１を使用しない場合は、ＭＣＵ２００からスイッチ２０６を制御し、無線通信機２０１に供給される電源を遮断し、低消費電力化する。
【００４７】
図３のセンサノードが、図２の比較例のセンサノードと異なる点は、論理回路３００、スイッチ３０１、及びバッファ回路３０２を備えることにある。スイッチ３０１は、ＭＣＵ２００の電源供給経路に挿入され、論理回路３００によってスイッチ制御される。論理回路３００へは、ＭＣＵ２００およびタイマ２０３からの信号が入力される。また、バッファ回路３０２はタイマ２０３からＭＣＵ２００への制御信号伝達経路に挿入される。図３のセンサノードの動作を図４乃至図８を用いて説明する。
【００４８】
図４には図３に記載のセンサノード１００の一部を構成する制御回路が詳細に示される。ＭＣＵ２００、タイマ２０３、論理回路３００、スイッチ３０１、及びバッファ回路３０２が図示される。ＶＤＤは電源線、ＶｄｄＭはＭＣＵ２００に供給される電源線、Ｖｔｉｍはタイマ２０３から出力される制御信号、Ｖｉｎｔは制御信号Ｖｔｉｍを入力するバッファ回路３０２からＭＣＵ２００に供給される制御信号、ＶｃｎｔはＭＣＵ２００から論理回路３００に入力される制御信号である。
【００４９】
制御信号Ｖｃｎｔはスイッチ３０１で電源ＶＤＤを遮断するとき活性化される制御信号である。Ｖｔｉｍはタイマ２０３がタイムアウトしたとき活性化される制御信号である。ＶｉｎｔはＭＣＵ２０がスタンバイ状態から復帰するためのトリガとされる割込みを指示する制御信号である。この構成は、ＭＣＵ２００をスタンバイ状態に遷移させるだけでなく、ＭＣＵ２００の電源を遮断することも可能とするものであり、その動作を以下に説明する。
【００５０】
図５はセンサノード１００の動作タイミングチャートである。比較例に係るセンサノードと同様に、ＭＣＵ２００をスタンバイ状態に遷移させることが可能である。具体的には以下のようなシーケンスで動作する。ＭＣＵ２００からタイマ２０３に、あらかじめ待機する時間を設定すし、その後、ＭＣＵ２００はスタンバイ状態に遷移する。タイマ２０３は、設定された待機時間を計測し、設定した待機時間が経過した後、制御信号Ｖｔｉｍを立ち下げる。Ｖｔｉｍはバッファ回路３０２を通じ、ＶｉｎｔとしてＭＣＵ２００に入力される。ＭＣＵ２００はＶｉｎｔの立ち下がりを検出し、スタンバイ状態からアクティブ状態に遷移する。
【００５１】
また、ＭＣＵ２００の電源を遮断する場合は、以下のように制御を行う。ＭＣＵ２００からタイマ２０３に、あらかじめ待機する時間を設定する。その後、ＭＣＵ２００は、Ｖｃｎｔをハイレベル（Ｈｉレベル）からローレベル（Ｌｏレベル）に変化させる。Ｖｃｎｔは論理回路３００を通じ、スイッチ３０１をオフにする。これにより、ＭＣＵ２００への電源ＶｄｄＭの供給を遮断する。また、バッファ回路３０２の電源はＭＣＵ２００の電源ＶｄｄＭに接続されているため、バッファ回路３０２の出力信号であるＶｉｎｔは、スイッチ３０１による電源ＶＤＤの遮断に呼応してハイレベルからローレベルに遷移する。このようにして、ＭＣＵ２００並びにバッファ３０２が電源遮断状態に遷移させる。
【００５２】
電源遮断状態からアクティブ状態への復帰のシーケンスは以下の通りである。タイマ２０３は、あらかじめ設定された待機時間を計測し、待機時間が経過した後、制御信号Ｖｔｉｍを立ち下げる。Ｖｔｉｍは論理回路３００に入力され、論理回路３００はスイッチ３０１をオンにする。この結果、ＭＣＵ２００に電源が供給され、ＭＣＵ２００はアクティブ状態に復帰することができる。
【００５３】
ＭＣＵ２００の電源遮断時には、ＭＣＵ２００の入力ピンおよび出力ピンはローレベルにされる必要がある。即ち、通常、ＭＣＵの入力ピンおよび出力ピンには保護回路が接続されている。保護回路は、入力ピンに与えられる電圧が電源端子の電圧を超えるような場合に、保護ダイオードに電流を流すことでＭＣＵの内部回路を保護するためのものである。例えば入力ピンと電源端子の間、そして入力ピンと電源端子の間の夫々には通常の電源供給状態において逆接続と成る向きでダイオードが配置される。従って、ＭＣＵ２００の電源を遮断する場合は、入力ピンをローレベルとする必要がある。これを保証するために、バッファ回路３０２が配置される。
【００５４】
ＭＣＵ２００の電源遮断時には、タイマ２０３の出力信号Ｖｔｉｍはハイレベルとなる。従ってＶｔｉｍを直接ＭＣＵ２００に接続すると、ＭＣＵ２００の入力ピンの電圧が、ＭＣＵ２００の電源端子の電圧よりも高くなり、ＭＣＵ２００の内部の保護回路には入力ピンから電源端子に向けて大電流が流れてしまう。そこで、タイマ２０３とＭＣＵ２００の間に、バッファ回路３０２を挿入し、ＭＣＵ２００の入力ピンにハイレベルの電圧が与えられることを回避する。バッファ回路３０２は、入力トレラント特性を持つものである。入力トレラント特性とは、電源電圧よりも高い電圧が入力された場合であっても、大電流が流れないという特性である。より具体的には、例えば、入力ピンと電源ピンの間に内部回路保護用のダイオードを持たない構成であり、電源電圧が与えられていない状態で、入力ピンにＨｉレベルの電圧が入力された場合であっても、その電源端子側に大電流が流れない特性である。このバッファ回路３０２を用いることで、タイマ２０３の出力がハイレベルの状態であっても、電源ＶｄｄＭが遮断されている場合は、バッファ回路３０２の出力Ｖｉｎｔがローレベルとなる。従って、ＭＣＵ２００が電源遮断状態の間、ＭＣＵ２００の入力ピンＶｉｎｔをローレベルとすることができる。
【００５５】
また、ＭＣＵ２００に電源が供給されていない場合は、ＭＣＵ２００の出力端子はローレベルとなる。従って、ＭＣＵ２００から論理回路３００への制御信号Ｖｃｎｔは、ＭＣＵ２００の電源遮断時にローレベルとなる極性とする。この極性がもし逆であった場合は、電源遮断中に、制御信号Ｖｃｎｔの極性が変わってしまうことになり、正常に電源遮断することが不可能となる。
【００５６】
なお、タイマ２０３の制御信号Ｖｔｉｍの極性を逆にした場合であっても、バッファ回路３０２を挿入しないと、以下のように不具合が生じる。タイマ２００の制御信号Ｖｔｉｍが、電源遮断中にローレベルであり、待機時間を計測した後に、ハイレベルに遷移させる場合を考える。この場合、制御信号Ｖｔｉｍがローレベルの間は、ＭＣＵ２００の入力ピンがローレベルとなり、ＭＣＵ２００の入力保護ダイオードに大電流は流れない。タイマ２０３が待機時間を計測した後、制御信号Ｖｔｉｍをハイレベルにすると、ＭＣＵ２００に電源が供給される前に、ＭＣＵ２００の入力ピンにハイレベルの電圧が供給されることとなる。従って、ＭＣＵ２００の入力ピンに与えられる電圧が、電源電圧よりも高くなり、保護ダイオードに大電流が流れてしまう。従って、このように、タイマ２０３の制御信号Ｖｔｉｍの極性が逆であっても、バッファ回路３０２が必要となる。
【００５７】
図６にはタイマ２０３からＭＣＵ２００への制御信号ＶｔｉｍおよびＭＣＵ２００から論理回路３００への制御信号Ｖｃｎｔの極性と、スイッチ３０１の状態、およびＭＣＵ２００の動作状態の関係を示す。ＶｔｉｍおよびＶｃｎｔがローレベルである場合、または、Ｖｔｉｍがローレベルであり、Ｖｃｎｔがハイレベルである場合、スイッチ３０１はオンとなり、ＭＣＵ２００は動作状態となる。Ｖｔｉｍがハイレベルの状態で、Ｖｃｎｔをローレベルとすることで、スイッチ３０１はオフとなり、ＭＣＵ２００の電源が遮断される。ＭＣＵ２００をスタンバイ状態とする場合は、ＭＣＵ２００に電源を供給するためＶｃｎｔをハイレベルにする。また、タイマ２０３の出力Ｖｔｉｍは、待機時間を計測するため、ハイレベルとなる。
【００５８】
図７に、論理回路３００および、スイッチ３０１の具体例を示す。論理回路３００は、インバータ７００及びＡＮＤ回路（論理積回路）７０１から構成される。また、スイッチ３０１は、Ｐチャンネル型ＭＯＳトランジスタによるＰＭＯＳスイッチ７０２で構成される。この回路構成により、図６に示す真理値で、スイッチ３０１を制御可能となる。また、論理回路３００は、ＭＣＵ２００の電源遮断時にも動作する必要があるため、論理回路３００の電源はＶｄｄＭではなく、常に電源が供給されるＶＤＤに接続する。
【００５９】
図８に、ＭＣＵ２００の状態遷移図を示す。ＭＣＵ２００の動作が不要の場合は、アクティブ状態８００からスタンバイ状態８０１に遷移する。タイマ２０３からの制御信号Ｖｔｉｍをトリガとして、ＭＣＵ２００はスタンバイ状態８０１から復帰処理８０２を経由し、アクティブ状態８００に遷移する。また、ＭＣＵ２００の電源遮断を行う場合は、制御信号Ｖｃｎｔを制御することで、電源遮断状態８０３に遷移する。タイマ２０３からの制御信号Ｖｔｉｍをトリガとして、ＭＣＵ２００へ電源が供給されるため、ＭＣＵ２００は電源復帰処理８０４を行った後、アクティブ状態８００へ遷移する。
【００６０】
このように、ＭＣＵ２００を使用しない場合に、スタンバイ状態８０１または電源遮断状態８０３のいずれかに遷移することが可能となる。また、スタンバイ状態８０１からアクティブ状態８００、および、電源遮断状態８０３からアクティブ状態８００へ復帰する際のトリガは、同じ制御信号Ｖｔｉｍである。このため、比較例に係るセンサノードでは、スタンバイ状態にしか遷移できなかったのに対し、本発明に係るセンサノードでは、スタンバイ状態に加え、電源遮断状態にも遷移することが可能となる。
【００６１】
本発明に係るセンサノードによれば、ＭＣＵ２００の電源を遮断することが可能であるため、ＭＣＵ２００のリーク電流をなくすことが可能となり、比較例に係るセンサノードよりもＭＣＵ２００不使用時の消費電力の低電力化が可能となる。また、入力トレラント特性を持つバッファ回路をタイマとＭＣＵの間に挿入することにより、電源遮断状態の間あるいは電源遮断が解除されて安定化するまでの間の電流リークの発生を抑制し、センサノードの低消費電力化が可能となる。すなわち、マイクロコントローラの割込み端子に直接割込み信号を供給すると、当該割込み信号がハイイネーブル又はローイネーブルの何れでもリーク電流を生ずる虞があるが、そのリーク電流の発生を抑制することが可能となる。
【００６２】
また、本発明に係るセンサノードを採用すれば、ＭＣＵ２００不使用時に、スタンバイ状態８０１に遷移させるか、電源遮断状態８０３に遷移させるかを選択することが可能となる。これによって、待機する時間に応じて、より低消費電力となる状態を選択することが可能となる。この理由を、図９を用いて説明する。
【００６３】
図９はセンサノードの動作間隔（Ｔｃｙｃ）を横軸にとり、縦軸に電池寿命（Ｔｌｉｆｅ）をとった図である。電池寿命（Ｔｌｉｆｅ）は、待機電流（Ｉｓ）、動作時の消費電荷量（Ｑａ）、動作間隔（Ｔｃｙｃ）、電池の容量（Ｑｂ）から以下の式で見積もることが可能である。
【００６４】
Ｔｌｉｆｅ  ＝  Ｑｂ  ／  （Ｉｓ＋Ｑａ／Ｔｃｙｃ）    …式（１）
ここで、動作間隔Ｔｃｙｃは一定であるとした。ＭＣＵ２００をスタンバイ状態８０１に遷移させた場合と、電源遮断状態８０３に遷移させた場合とを比較すると、以下のことがわかる。すなわち、待機電流Ｉｓはスタンバイ状態８０１よりも電源遮断状態８０３の方が小さい。一方、動作時の消費電荷量Ｑａは、スタンバイ状態８０１に遷移させた場合の方が、電源遮断状態８０３に遷移させた場合よりも小さい。これは、電源復帰処理８０４は、通常、スタンバイ復帰処理８０２よりも時間を要するためである。従って、式（１）に従って、電池寿命Ｔｌｉｆｅを見積もると、図９に示すようになる。すなわち、動作間隔Ｔｃｙｃが短い場合は、スタンバイ状態８０１に遷移させた方が、電池寿命が長くなり、動作間隔Ｔｃｙｃが長い場合は、電源遮断状態８０３に遷移させた方が、電池寿命が長くなる。これは、動作間隔Ｔｃｙｃが短い場合は、動作時の消費電荷量Ｑａが支配的であるのに対し、動作間隔Ｔｃｙｃが長い場合は、待機時の消費電流Ｉｓが支配的であるためである。
【００６５】
従って、動作間隔に応じて、スタンバイ状態８０１に遷移するか、電源遮断状態８０３に遷移するかを選択することで、より低消費電力化することが可能となり、電池寿命Ｔｌｉｆｅを長くすることが可能となる。電池寿命を長くできれば、電池交換の頻度を抑えることが可能となり、システムのメンテナンスコストが低減される。また、同じ電池寿命でよければ、より小型の電池を使用することが可能となり、センサノードの小型化が可能となる。
【００６６】
なお、上記の説明では、動作間隔Ｔｃｙｃが一定である場合について説明したが、動作間隔は一定でなくても構わない。動作間隔はほぼ待機時間と同意である。従って、待機時間が短い場合は、スタンバイ状態８０１に遷移することを選択し、待機時間が長い場合は、電源遮断状態８０３に遷移することを選択する。これによって、動作間隔が一定でない場合であっても、低消費電力化が可能となる。
【００６７】
また、本発明の効果としては、同じ制御信号Ｖｔｉｍにより、スタンバイ状態８０１および電源遮断状態８０３からアクティブ状態８００に復帰できることがあげられる。すなわち、スタンバイ状態８０１、あるいは、電源遮断状態８０３からアクティブ状態８００に復帰する際のトリガ信号として、全く同じ信号を使用することが可能である。このため、スタンバイ状態に遷移させるか、電源遮断状態に遷移させるかによらず、タイマ２０３の設定は同じでよい。
【００６８】
なお、上記の説明ではタイマ２０３からの制御信号Ｖｔｉｍをトリガとしてアクティブ状態８００に復帰する例を説明したが、これに限るものではない。例えば、センサ２０４からの信号をトリガとして復帰するシステムでもよい。一例を挙げると、振動センサの出力をトリガとすることで、例えば、センサノードを取り付けたものを動かした場合にアクティブ状態に復帰し、センシングやデータ通信を行うような応用が考えられる。このような応用例に本発明の制御回路を用いることで、頻繁にものが動かされる場合はスタンバイ状態に遷移させることで低電力化を行い、あまり頻繁ではない場合は、電源遮断状態に遷移させることで低消費電力化させることができる。すなわち、ものが動かされる頻度に応じて、最適な方法で低消費電力化することが可能となる。
【００６９】
図１８にはセンサノードの動作フローチャートの一例を示す。動作の開始後（１８００）、周囲の環境のセンシング、基地局との通信などの動作を行う（１８０１）。その後、次の動作を行うまでの待機時間を決定する（１８０２）。待機時間は、センシングした情報や基地局と通信した情報などを元に、あらかじめＭＣＵ２００にプログラミングしておいた方法で、決定する。決定した待機時間をタイマ２０３に設定する（１８０３）。決定した待機時間が、ある閾値よりも大きいか、小さいかを判定する（１８０４）。その判定は、例えば条件分岐命令により前記待機時間が前記閾値より大きいかを判定し、その結果に従って、電源遮断の処理を行なうか、スタンバイ状態に遷移する処理を行なうかが決定される。即ち、前記閾値は、図９の電源遮断とスタンバイの場合の交点に対応する時間であり、あらかじめＭＣＵ２００に設定されている。あるいは、基地局との通信によりこの閾値を決定してもよい。決定した待機時間が閾値よりも大きい場合、ＭＣＵ２００は電源遮断を選択し（１８０５）、小さい場合はスタンバイを選択する（１８０６）。ＭＣＵ２００の電源が遮断されている場合、所定の待機時間の後、タイマ２０３からの信号により、電源を復帰させる（１８０７）。スタンバイの場合も同様に、所定の待機時間の後、タイマ２０３からの信号により、スタンバイから復帰する（１８０８）。この動作を繰り返し行う。
【００７０】
このように、待機時間と閾値とを比較し、電源遮断かスタンバイかを選択することにより、より低消費電力な方を選ぶことができる。これにより、電池寿命を最大にすることが可能となる。
【００７１】
《実施の形態２》
本発明に係るセンサノードの実施の形態２について図１０乃至図１５を用いて説明する。図１０にはセンサノード１００の一部を構成する制御回路の別の例が示される。同図に示される制御回路は、ＭＣＵ２００、タイマ２０３、論理回路１０００、スイッチ３０１、バッファ回路３０２、起動回路（ＷＵＣ）１００１から構成される。また、ＶＤＤは電源線、ＶｄｄＭはＭＣＵ２００に供給される電源線、Ｖｔｉｍはタイマ２０３から出力される制御信号、ＶｉｎｔはＶｔｉｍがバッファ回路３０２を通った後、ＭＣＵ２００に入力される制御信号、ＶｃｎｔはＭＣＵ２００から論理回路に入力される制御信号、Ｖｗｕｃは起動回路１００１から論理回路１０００に入力される制御信号を示す。
【００７２】
図１０に示される制御回路は、センサノードの電源投入時に、ＭＣＵ２００への電源供給を保証するための回路である。センサノードの電源投入時には、ＭＣＵ２００へ電源を供給する必要がある。すなわち、スイッチ３０１をオンにする必要がある。スイッチは論理回路１０００により制御される。そこで、論理回路１０００に起動回路１００１の出力Ｖｕｗｃを接続することにより、電源投入時にスイッチ３０１をオンにする制御を行う。電源投入時のタイミングチャートを図１１に示す。また、論理回路１０００への入力信号の真理値とスイッチ３０１のオン／オフの対応を図１２に示す。起動回路１００１は電源ＶＤＤの立ち上がりを検出し、電源ＶＤＤの立ち上がり後一定時間、ローレベルを出力する。この結果、論理回路１０００によりスイッチ３０１がオンに制御される。スイッチ３０１がオンとなるため、ＭＣＵ２００の電源ＶｄｄＭが立ち上がり、ＭＣＵ２００に電源が与えられる。これにより、ＭＣＵ２００は電源投入時のリセット処理を行った後、通常のアクティブ状態に入る。ＭＣＵ２００がアクティブ状態に入ると、ＭＣＵ２００は制御信号Ｖｃｎｔを制御してハイレベルにし、スイッチ３０１がオンとなるようにする。この後、起動回路１００１の出力Ｖｗｕｐがハイレベルに変わり、ＭＣＵ２００の出力Ｖｃｎｔ、タイマ２０３の出力Ｖｔｉｍによって論理回路１０００の出力が制御される状態となる。起動回路１００１が出力信号Ｖｗｕｃをローレベルに保つ時間は、ＭＣＵ２００のリセットが完了し、Ｖｃｎｔを制御可能な時間を考慮して、それよりも長く設定しておく。
【００７３】
図１３には論理回路１０００およびスイッチ３０１の具体例が示される。論理回路１０００は、インバータ１３００、ＡＮＤ回路１３０１ａ、１３０１ｂから構成される。また、スイッチ３０１は、ＰＭＯＳスイッチ７０２から構成される。この回路構成により、図１２に示す真理値で、スイッチ３０１を制御可能となる。また、論理回路１０００は、ＭＣＵ２００の電源遮断時にも動作する必要があるため、論理回路の電源はＶｄｄＭではなく、ＶＤＤに接続する。
【００７４】
このように起動回路１００１を用いることにより、電源投入時にＭＣＵ２００の電源を確保することが可能となる。また、実施の形態１と同様に、スタンバイ状態と、電源遮断状態とを切り替えることが可能である。図１４にはＭＣＵ２００をスタンバイ状態に遷移させる場合のタイミングチャートを示す。ＭＣＵ２００からタイマ２０３に、あらかじめ待機する時間を設定する。その後、ＭＣＵ２００はスタンバイ状態に遷移する。タイマ２０３に設定した待機時間が経過した後、タイマ２０３は制御信号Ｖｔｉｍを立ち下げる。制御信号Ｖｔｉｍはバッファ回路３０２を通じ、制御信号ＶｉｎｔとしてＭＣＵ２００に入力される。ＭＣＵ２００は制御信号Ｖｉｎｔの立ち下がりを検出し、スタンバイ状態からアクティブ状態に遷移する。
【００７５】
図１５に、ＭＣＵ２００の電源を遮断する場合のタイミングチャートを示す。ＭＣＵ２００からタイマ２０３に、あらかじめ待機する時間を設定する。その後、ＭＣＵ２００は、制御信号Ｖｃｎｔをハイレベルからローレベルに変化させる。制御信号Ｖｃｎｔは論理回路３００を通じ、スイッチ３０１をオフにする。これにより、ＭＣＵ２００への電源ＶｄｄＭの供給を遮断する。また、バッファ回路３０２の電源はＭＣＵ２００の電源ＶｄｄＭに接続されているため、バッファ回路３０２の出力信号である制御信号Ｖｉｎｔはハイオレベルからローレベルに遷移する。あらかじめタイマ２０３に設定した待機時間が経過した後、タイマ２０３は制御信号Ｖｔｉｍを立ち下げる。Ｖｔｉｍは論理回路３００に入力され、論理回路３００はスイッチ３０１をオンにする。この結果、ＭＣＵ２００に電源が供給され、ＭＣＵ２００はアクティブ状態に遷移する。
【００７６】
このように、実施の形態２においても、実施の形態１の場合と同様に、バッファ回路３０２によって、ＭＣＵ２００の電源遮断時に、ＭＣＵ２００の入力ピンＶｉｎｔがローレベルとなることを保証する。これによって、ＭＣＵ２００をスタンバイ状態に遷移させるか、電源遮断状態に遷移させるかを選択することが可能となる。また、起動回路１００１を用いることにより、センサノードの電源投入時に、ＭＣＵ２００に電源が投入されるように制御することが可能となる。
【００７７】
《実施の形態３》
図１６にはセンサノード１００の一部を構成する制御回路の更に別の例が示される。図１６に示される制御回路は、ＭＣＵ２００、タイマ２０３、論理回路１６００、スイッチ３０１、バッファ回路３０２、起動回路１００１、レギュレータ１６０１、及びレギュレータ１６０２から構成される。また、ＶＤＤは電源線、ＶｄｄＭはＭＣＵ２００およびバッファ回路３０２に供給される電源線、ＶｄｄＴはタイマ２０３、起動回路１００１、論理回路１６００に供給される電源線、Ｖｔｉｍはタイマ２０３から出力される制御信号、ＶｉｎｔはＶｔｉｍがバッファ回路３０２を通った後、ＭＣＵ２００に入力される制御信号、ＶｃｎｔはＭＣＵ２００から論理回路に入力される制御信号、Ｖｗｕｃは起動回路１００１から論理回路１６００に入力される制御信号を示す。
【００７８】
同図に示される制御回路は図１０の制御回路と同等の機能を実現する。異なる点は、２種のレギュレータ１６０１，１６０２を備えることである。レギュレータ１６０１は、起動回路１００１、タイマ２０３、論理回路１６００への電源供給を行う。レギュレータ１６０２は、ＭＣＵ２００、バッファ回路３０２への電源を供給する。論理回路１６００はレギュレータ１６０２を制御し、ＭＣＵ２００およびバッファ回路３０２の電源ＶｄｄＭをオン／オフする。レギュレータは、安定な電圧を供給するために用いる。安定な電源は、例えば、センサからのアナログデータをデジタルデータに変換するアナログ／デジタル変換器などに必要となる。また、無線通信機の性能を最大限に引き出すためには、安定な電源が必要となる場合がある。図１６の例のように、レギュレータを用いる場合、レギュレータ１６０２のオン／オフを直接論理回路１６００から制御することで、スイッチが不要となる。
【００７９】
また、タイマ２０３とＭＣＵ２００が通信する場合、ＶｄｄＴとＶｄｄＭは同一の電圧値であることが望ましい。従って、同一の電圧を出力する２つのレギュレータ１６０１、１６０２を用いる。
【００８０】
レギュレータ１６０１は、タイマ２０３等の低消費電力なデバイスのみを動作させるため、低出力電流のレギュレータでよい。一般的に、低出力電流であるレギュレータは、低消費電流である。従って、センサノードの低消費電力化のため、低消費電流のレギュレータ１６０１を用いる。一方、レギュレータ１６０２は、比較的消費電力の大きいＭＣＵ２００に電源を供給するため、高出力電流のレギュレータが必要である。このような高出力電流のレギュレータの場合、レギュレータ１６０２自身の消費電流が比較的大きくなってしまう。従って、ＭＣＵ２００の電源遮断時には、レギュレータ１６０２もオフし、待機時の消費電力を削減する。
【００８１】
図１６の例のように、レギュレータを用いることにより、安定な一定電圧の電源を供給することが可能となる。また、論理回路１６００からレギュレータ１６０２のオン／オフを制御することで、スイッチが不要となる。また、電源遮断時にはレギュレータ１６０２もオフとすることで、消費電力を削減することが可能となる。また、レギュレータ１６０１とレギュレータ１６０２の出力電圧を同一とすることで、タイマ３０２とＭＣＵ２００が通信する場合の、入出力ピンの電圧とあわせることが出来る。この際、レギュレータ１６０１は低出力電流でよいので、低消費電力なレギュレータを使用することが可能となる。
【００８２】
《実施の形態４》
図１７にはセンサノード１００の一部を構成する制御回路の更に別の例が示される。同図に示される制御回路は、ＭＣＵ２００、タイマ２０３、論理回路１０００、バッファ回路３０２、起動回路１００１、ＰＭＯＳスイッチ１７００、スイッチ１７０１、抵抗１７０２から構成される。同図の制御回路で特徴的な構成は、スイッチ１７０１および抵抗１７０２である。
【００８３】
スイッチ１７０１は、ＰＭＯＳスイッチ１７００を、論理回路１０００の出力によらず、オンにするために使用する。論理回路１０００の出力はＭＣＵ２００からの出力Ｖｃｎｔに依存する。従って、ＭＣＵ２００の出力信号Ｖｃｎｔが制御できない場合に、ＭＣＵ２００に電源を与える場合に、スイッチ１７０１が必要となる。具体的には、例えば、ＭＣＵ２００が有するフラッシュメモリ等の電気的に書換え可能な不揮発性メモリにプログラムを書き込む時や、ＭＣＵ２００にエミュレータを接続し、プログラムのデバッグを行うような場合である。このような場合には、ＭＣＵ２００の入出力ピンは、不定となる場合がある。よって、論理回路１０００の出力が不定となる可能性がある。従って、論理回路１０００の出力に依らず、ＰＭＯＳスイッチ１７００をオンにする必要がある。スイッチ１７０１を用い、ＰＭＯＳスイッチ１７００のゲート電圧をＧＮＤレベルにすることでＰＭＯＳスイッチ１７００をオンにし、ＭＣＵ２００に電源電圧を与えることができる。抵抗１７０２は、論理回路１０００の出力がハイレベルであった場合に、スイッチ１７０１をオンにした際に、ＧＮＤと直接接続されないようにする役割を持つ。この抵抗１７０２によって、論理回路１０００の出力よりもスイッチ１７００の制御が優先されてＰＭＯＳスイッチ１７００を制御することが可能となる。
【００８４】
このようなスイッチ１７０１は、プログラムのダウンロードやデバッグ時に必要となるものであり、通常使用時には必要とならない。従って、スイッチ１７０１を、ＭＣＵ２００などのセンサノード本体用の基板には実装せず、別の基板に実装することが、小型化の観点からは望ましい。具体的には、センサノード本体用の基板１７１０にはコネクタ１７０４を実装し、そのコネクタ１７０４にＰＭＯＳスイッチ１７００のゲートと接続される配線と、ＧＮＤの配線を引き出しておく。別の基板１７２０には、スイッチ１７０１を実装しておく。デバッグ用のコネクタ１７０４を介してセンサノード本体基板１７１０とスイッチ１７０１を実装した基板１７２０とを接続する。これによって、通常使用時はスイッチ１７０１が実装されていない本体基板を用いることができ、小型化できる。また、センサノードの本体基板の部品点数を削減でき、低コスト化が可能となる。例えばエミュレーションを想定すると、１７１０はセンサノードの実機、１７２０はエミュレーションボードとされる。エミュレーションボードには図示を省略するインタフェースケーブルを介してＭＣＵ２００の外部端子も接続されることになる。
【００８５】
図１７の構成を採用すれば、論理回路１０００の出力に依存せず、ＭＣＵ２００に電源を与えることが可能となる。また、スイッチ１７０１を本体の基板と別の基板に実装することによって、小型化、部品点数の削減による低コスト化が可能となる。
【００８６】
《実施の形態５》
図１９にはセンサノード１００の一部を構成する制御回路の更に別の例が示される。同図に示される制御回路は、ＭＣＵ２００、センサ１９００、論理回路１０００、スイッチ３０１、バッファ回路３０２、及び起動回路１００１から構成される。また、ＶＤＤは電源線、ＶｄｄＭはＭＣＵ２００およびバッファ回路３０２に供給される電源線、Ｖｓｅｎｓはセンサ１９００から出力される制御信号、ＶｉｎｔはＶｓｅｎｓがバッファ回路３０２を通った後、ＭＣＵ２００に入力される制御信号、ＶｃｎｔはＭＣＵ２００から論理回路１０００に入力される制御信号、Ｖｗｕｃは起動回路１００１から論理回路１０００に入力される制御信号を示す。
【００８７】
図１９の制御回路は、これまでに説明してきた制御回路で用いたタイマ２０３の代わりに、センサ１９００を使用する。センサ１９００には、例えば、振動センサ、温度センサ、光センサなどが用いられる。振動センサを一例にとって説明を行うと、振動センサの出力をトリガとして、電源遮断あるいはスタンバイ状態からアクティブ状態に復帰することで、例えば、センサノードを取り付けたものを動かした場合アクティブ状態に復帰し、センシングやデータ通信を行うような応用が考えられる。このような応用例に図１９の制御回路を用いることで、頻繁にものが動かされる場合はスタンバイ状態に遷移させることで低電力化を行い、あまり頻繁ではない場合は、電源遮断状態に遷移させることで低消費電力化させることができる。すなわち、ものが動かされる頻度に応じて、最適な方法で低消費電力化することが可能となる。
【００８８】
また、例えば、温度センサを用いれば、温度が変化した場合のみセンサノードを動作させることが可能であり、光センサを用いれば、明るさが変化したときのみセンサノードを動作させるような応用が可能になる。
【００８９】
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】図１は本発明に係る無線通信システムの一例に係るセンサネットシステムの構成図である。
【図２】図２は本発明に係るセンサノードに対して比較例を構成するセンサノードの一例を示す構成図である。
【図３】図３は本発明に係るセンサノードの一例を示す構成図である。
【図４】図４は図３に記載のセンサノードの一部を構成する制御回路の第１の例を示す構成図である。
【図５】図５はセンサノードの動作タイミングチャートである。
【図６】図６は図４の制御回路の真理値を示す説明図である。
【図７】図７は図４の制御回路に含まれる論理回路およびスイッチの具体例を示す構成図である。
【図８】図８はＭＣＵ２００の状態遷移図である。
【図９】図９は図３のセンサノードの電池寿命と動作周期との関係を示す特性図である。
【図１０】図１０はセンサノードの一部を構成する制御回路の第２の例を示す構成図である。
【図１１】図１１は図１０の制御回路の電源投入時のタイミングチャートである。
【図１２】図１２は図１０の制御回路の真理値を示す説明図である。
【図１３】図１３は図１０の制御回路に含まれる論理回路とスイッチの具体例を示す構成図である。
【図１４】図１４は図１０の制御回路のスタンバイ状態に遷移する際のタイミングチャートである。
【図１５】図１５は図１０の制御回路の電源遮断状態に遷移する際のタイミングチャートである。
【図１６】図１６はセンサノードの一部を構成する制御回路の第３の例を示す構成図である。
【図１７】図１７はセンサノードの一部を構成する制御回路の第４の例を示す構成図である。
【図１８】図１８はセンサノードの動作フローを例示するフローチャートである。
【図１９】図１９はセンサノードの一部を構成する制御回路の第５の例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００９１】
１００…ノード（ＮＯＤ）
１０１…基地局（ＢＡＳ）
１０２…ネットワーク（ＮＷＫ）
１０３…サーバ（ＳＲＶ）
１０４…データベース（ＤＢＳ）
１０５…ターミナル（ＴＲＭ）
２００…マイクロコントローラ（ＭＣＵ）
２０１…無線通信機（ＣＯＭ）
２０２…アンテナ（ＡＮＴ）
２０３…タイマ（ＴＩＭ）
２０４…センサ（ＳＥＮＳ）
２０５…電源（ＰＷＲ）
２０６…スイッチ（ＳＷ）
２０７…中央処理装置（ＣＰＵ）
２０８…揮発性メモリ（ＲＡＭ）
２０９…不揮発性メモリ（ＲＯＭ）
２１０…送信機（Ｔｘ）
２１１…受信機（Ｒｘ）
３００…論理回路（ＬＧＣ）
３０１…スイッチ（ＳＷ）
３０２…バッファ回路（ＢＵＦ）
７００…インバータ
７０１…ＡＮＤ回路
７０２…ＰＭＯＳスイッチ（ＰＭＯＳ）
８００…アクティブ状態
８０１…スタンバイ状態
８０２…スタンバイ復帰処理
８０３…電源遮断状態
８０４…電源復帰処理
１０００…論理回路（ＬＧＣ）
１００１…起動回路（ＷＵＣ）
１３００…インバータ
１３０１…ＡＮＤ回路
１６００…論理回路（ＬＧＣ）
１６０１，１６０２…レギュレータ（ＲＥＧ）
１７００…ＰＭＯＳスイッチ（ＰＭＯＳ）
１７０１…スイッチ
１７０２…抵抗
ＶＤＤ…電源線
ＶｄｄＭ…ＭＣＵ２００に供給される電源線
Ｖｔｉｍ…タイマ２０３から出力される制御信号
Ｖｉｎｔ…バッファ回路３０２からＭＣＵ２００に入力される制御信号
Ｖｃｎｔ…ＭＣＵ２００から論理回路３００に入力される制御信号
Ｖｗｕｃ…起動回路１００１から論理回路１０００に入力される制御信号
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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