(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の端子を備えたマスターデバイスと、
上記マスターデバイスの上記複数の端子に個別にかつランダムに接続することができる、電源端子、グランド端子および信号端子を含む複数の端子を備えたスレーブデバイスと、
上記マスターデバイス側にあって上記スレーブデバイスの上記各端子に電圧を印加する電圧印加部と、
上記マスターデバイス側にあって上記マスターデバイス側の個々の端子につながり、上記電圧が同時に印加された上記スレーブデバイスの個々の上記端子から出力される信号の波形によって、上記マスターデバイスの個々の上記端子に接続されている上記スレーブデバイスの個々の上記端子が、電源端子、グランド端子または信号端子のいずれであるかを識別する識別部と、
上記マスターデバイスの上記個々の端子ごとに設けられ、上記スレーブデバイスが起動した状態で、上記識別部による識別にしたがって、上記マスターデバイスの上記個々の端子を、上記マスターデバイス側で電源端子、グランド端子および信号端子に切り替える切り替え回路と、を有し、
上記切り替え回路は、上記マスターデバイスと上記スレーブデバイスを上記個々の端子を介してつなぐ配線に対し総当たりで切り替えながら上記電圧印加部から順次電圧を印加し、
上記スレーブデバイスは、その電源端子に上記電圧が印加されたとき起動される自動接続回路。
【請求項２】
上記マスターデバイスの各端子と上記スレーブデバイスの各端子は、それぞれコネクタを介して接続されている請求項１記載の自動接続回路。
【請求項３】
上記マスターデバイスはベースボードに実装され、上記スレーブデバイスは拡張モジュールに実装されている請求項１または２記載の自動接続回路。
【請求項４】
複数の端子を備えたマスターデバイスと、上記マスターデバイスの上記複数の端子に個別にかつランダムに接続することができる、電源端子、グランド端子および信号端子を含む複数の端子を備えたスレーブデバイスとの自動接続方法であって、
上記マスターデバイス側にあって上記スレーブデバイスの上記各端子に電圧を印加する電圧印加部と、
上記マスターデバイス側にあって上記マスターデバイス側の個々の端子につながり、上記スレーブデバイスの個々の上記端子が、電源端子、グランド端子または信号端子のいずれであるかを識別する識別部と、
上記マスターデバイス側において上記個々の端子ごとに設けられ、上記識別部による識別にしたがって、上記マスターデバイスの上記個々の端子を、電源端子、グランド端子および信号端子に切り替える切り替え回路と、を有し、
上記マスターデバイスと上記スレーブデバイスを上記個々の端子を介してつなぐ配線に対し総当たりで電圧を順次印加し、上記スレーブデバイスからの起動信号を監視する起動信号監視工程と、
上記起動信号監視工程において上記スレーブデバイスからの上記起動信号が認識され上記スレーブデバイスが起動した状態で上記マスターデバイスから上記スレーブデバイスの上記各端子に順次切り替えながら上記電圧印加部から電圧を印加する電圧印加工程と、
上記電圧印加工程で上記電圧が印加された上記スレーブデバイスの個々の上記端子から出力される信号の波形によって、上記マスターデバイスの個々の上記端子に接続されている上記スレーブデバイスの個々の上記端子が、電源端子、グランド端子または信号端子のいずれであるかを上記識別部で識別する識別工程と、
上記スレーブデバイスが起動した状態で、上記識別工程による識別にしたがって、上記マスターデバイスの上記個々の端子を、電源端子、グランド端子および信号端子に上記切り替え回路で切り替える切り替え工程と、を有する自動接続方法。
【請求項５】
マスターデバイスのどの端子が電源端子で、どの端子が信号端子の何番かという配線の情報を記憶媒体で保持する記憶工程をさらに有する請求項４記載の自動接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動接続回路および自動接続方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、ベースボードと拡張モジュールとの電気的および機械的な結合構造に関して特許出願した（特許文献１参照）。ベースボードとは、マイクロコンピュータなどの信号処理部を備えた回路基板である。上記信号処理部は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）としてマイクロプロセッサを用いたコンピュータのみでなく、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などを用いて、実質的にコンピュータと同一の機能を果たすように構成されたものを含む。拡張モジュールとは、特定の機能を果たす回路部分または物理的な動作を行う部分である。ベースボードに拡張モジュールを接続することにより、様々な目的を達成するための信号出力、制御、動作などを行わせることができる。
【０００３】
特許文献１記載の発明は、ベースボードが拡張モジュールを結合するための第１コネクタを備え、拡張モジュールが第１コネクタと結合できる第２コネクタを備えている。第１コネクタと第２コネクタは、少なくとも、グランド端子と、電源ラインにつながる電源端子と、信号ラインにつながる信号端子とを一組の端子組として備えている。上記第１コネクタは複数の端子組がベースボードに一定間隔で配置されて複数組の第１コネクタを構成している。拡張モジュールの第２コネクタも、複数の端子組が、第１コネクタの端子組の配置間隔と同じ間隔で配置されている。
【０００４】
拡張モジュールの第２コネクタをベースボードの第１コネクタに結合すれば、拡張モジュールとベースボードの機械的な結合が確立する。また、第１コネクタに第２コネクタを結合することにより、拡張モジュールとベースボードの電源端子同士、グランド端子同士、信号端子同士が接続され、双方の電気的な結合が確立する。ベースボードをマスターとすると、拡張モジュールはスレーブとして動作する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】再表２０１２−１３２２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
集積回路など、電子回路を構成する基本的な素子（以下、「デバイス」という）は、近年性能が向上し、大きな電流を流すことが可能になった。そのため、信号端子にも大きな電流を流すことができ、信号端子を電源端子として利用することも可能になってきた。
【０００７】
特許文献１記載の発明は、第１コネクタと第２コネクタは、端子組を構成する個々の端子に接続される配線が、電源の配線、グランドの配線、信号の配線というようにあらかじめ定まっていて、誤配線は許されない。
【０００８】
上記のように性能が向上した近年のデバイスには、本来信号線ではない電線路に誤って電源が接続されると、大電流が流れる前に電源ラインを遮断する保護回路が組み込まれている。また、近年のデバイスには、逆電圧が印加されあるいは逆電流が流れても、逆電圧や逆電流から回路を保護するための保護回路あるいは保護素子が組み込まれている。したがって、近年のデバイスは、誤配線してもダメージを受けることはない。
【０００９】
本発明は、上に述べたような、近年のデバイスの性能が向上したことによって実現したものである。
【００１０】
本発明は、マスター側のデバイスとスレーブ側のデバイスの各端子がランダムに接続されても、マスターとスレーブが電気的に正しく接続される自動接続回路および自動接続方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る自動接続回路は、
複数の端子を備えたマスターデバイスと、
上記マスターデバイスの上記複数の端子に個別にかつランダムに接続することができる、電源端子、グランド端子および信号端子を含む複数の端子を備えたスレーブデバイスと、
上記マスターデバイス側にあって上記スレーブデバイスの上記各端子に電圧を印加する電圧印加部と、
上記マスターデバイス側にあって上記マスターデバイス側の個々の端子につながり、上記電圧が同時に印加された上記スレーブデバイスの個々の上記端子から出力される信号の波形によって、上記マスターデバイスの個々の上記端子に接続されている上記スレーブデバイスの個々の上記端子が、電源端子、グランド端子または信号端子のいずれであるかを識別する識別部と、
上記マスターデバイスの上記個々の端子ごとに設けられ、上記スレーブデバイスが起動した状態で、上記識別部による識別にしたがって、上記マスターデバイスの上記個々の端子を、上記マスターデバイス側で電源端子、グランド端子および信号端子に切り替える切り替え回路と、を有し、
上記切り替え回路は、上記マスターデバイスと上記スレーブデバイスを上記個々の端子を介してつなぐ配線に対し総当たりで切り替えながら上記電圧印加部から順次電圧を印加し、
上記スレーブデバイスは、その電源端子に上記電圧が印加されたとき起動されることを最も主要な特徴とする。
【００１２】
本発明に係る自動接続方法は、
複数の端子を備えたマスターデバイスと、上記マスターデバイスの上記複数の端子に個別にかつランダムに接続することができる、電源端子、グランド端子および信号端子を含む複数の端子を備えたスレーブデバイスとの自動接続方法であって、
上記マスターデバイス側にあって上記スレーブデバイスの上記各端子に電圧を印加する電圧印加部と、
上記マスターデバイス側にあって上記マスターデバイス側の個々の端子につながり、上記スレーブデバイスの個々の上記端子が、電源端子、グランド端子または信号端子のいずれであるかを識別する識別部と、
上記マスターデバイス側において上記個々の端子ごとに設けられ、上記識別部による識別にしたがって、上記マスターデバイスの上記個々の端子を、電源端子、グランド端子および信号端子に切り替える切り替え回路と、を有し、
上記マスターデバイスと上記スレーブデバイスを上記個々の端子を介してつなぐ配線に対し総当たりで電圧を順次印加し、上記スレーブデバイスからの起動信号を監視する起動信号監視工程と、
上記起動信号監視工程において上記スレーブデバイスからの上記起動信号が認識され上記スレーブデバイスが起動した状態で上記マスターデバイスから上記スレーブデバイスの上記各端子に同時に上記電圧印加部から電圧を印加する電圧印加工程と、
上記電圧印加工程で上記電圧が印加された上記スレーブデバイスの個々の上記端子から出力される信号の波形によって、上記マスターデバイスの個々の上記端子に接続されている上記スレーブデバイスの個々の上記端子が、電源端子、グランド端子または信号端子のいずれであるかを上記識別部で識別する識別工程と、
上記スレーブデバイスが起動した状態で、上記識別工程による識別にしたがって、上記マスターデバイスの上記個々の端子を、電源端子、グランド端子および信号端子に上記切り替え回路で切り替える切り替え工程と、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
マスターデバイスとスレーブデバイスの各端子がランダムに接続されても、識別部による識別にしたがって、切り替え回路が上記マスターデバイスの上記個々の端子を、電源端子、グランド端子および信号端子に適合するように切り替える。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る自動接続回路の実施例を示すブロック図である。
【図２】上記実施例の識別部における識別動作例を示すタイミングチャートである。
【図３】上記実施例の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る自動配線回路および自動配線方法を適用可能なマスターデバイスとスレーブデバイスの各端子間の各種接続例を示す接続図である。
【図５】本発明に適用可能な切り替え回路の例を示す回路図である。
【図６】本発明に係る自動接続回路の別の実施例を示すブロック図である。
【図７】本発明に係る自動接続回路のさらに別の実施例を示すブロック図である。
【図８】本発明に適用可能な端子パターンの例を示す平面図である。
【図９】上記端子パターンと組み合わせて用いることができる端子パターンの別の例を示す平面図である。
【図１０】図８、図９に示す端子パターンを重ねて電気的に接続したいくつかの例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る自動接続回路および自動接続方法の実施例を、図面を参照しながら説明する。
【実施例】
【００１６】
図１において、本発明に係る自動接続回路の実施例は、ベースボード１０と拡張モジュール２０を有している。ベースボード１０はマイクロコンピュータなどの信号処理部１２を備えた回路基板である。信号処理部１２は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）としてマイクロプロセッサを用いたコンピュータのみでなく、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡなどを用いて、実質的にコンピュータと同一の機能を果たすものを含む。
【００１７】
拡張モジュール２０は、特定の機能を果たす回路部分または物理的な動作を行う部分である。図示の例では、拡張モジュール２０は特定の機能を果たすための対象デバイス２２を備えている。対象デバイス２２の例として、各種センサ、機械的な動作対象を駆動するアクチュエータなどを挙げることができる。ベースボード１０に拡張モジュール２０を接続することにより、様々な目的を達成するための信号出力、制御、動作などを行わせることができる。
【００１８】
ベースボード１０はマスターデバイス１１を備えている。マスターデバイス１１は、例えばＦＰＧＡやマルチプレクサやデジタルスイッチ群など、製造後に端子の機能を変更できる集積回路で構成されている。マスターデバイス１１は、外部と接続するための複数の端子、図示の例では１番から５番までの５個の端子を有している。マスターデバイス１１と信号処理部１２はバスラインでつながれている。マスターデバイス１１は、信号処理部１２によって構成が設定され、あるいは動作が制御される。
【００１９】
拡張モジュール２０はスレーブデバイス２１を備えている。スレーブデバイス２１は集積回路で構成されている。スレーブデバイス２１を構成する集積回路もＦＰＧＡやマルチプレクサやデジタルスイッチ群のような製造後に構成を設定できる集積回路であってもよいが、構成を固定した集積回路であってもよい。スレーブデバイス２１はマスターデバイス１１の複数の端子と個々に接続することができる複数の端子、図示の例では１番から５番までの５個の端子を有している。
【００２０】
スレーブデバイス２１の各端子とマスターデバイス１１の各端子は個別にかつランダムに接続可能である。図１に示す例では、マスターデバイス１１の１番から５番までの端子はそれぞれスレーブデバイス２１の３番端子、４番端子、１番端子、５番端子、２番端子に接続されている。これら各端子は、コネクタを介して接続されるようにしてもよいし、ワイヤによって直接的に接続してもよい。
【００２１】
一般的には、デバイス間を電気的に接続する場合、各デバイスの個々の端子は、電源端子、グランド端子、信号端子というように役割が決まっていて、役割に適合した端子同士を接続している。これに対して、図１に示す例のように、スレーブデバイス２１とマスターデバイス１１の各端子が個別にかつランダムに接続されていると、そのままでは所定の動作を行わせることはできない。
【００２２】
そこで、図示の実施例では、ベースボード１０側に、電圧印加部、識別部、切り替え回路の各機能を持たせている。電圧印加部は、マスターデバイス１１の上記各端子からスレーブデバイス２１に向けて電源電圧を印加する機能部分である。
【００２３】
上記識別部は、上記電圧が印加されたスレーブデバイス２１の個々の端子から出力される信号によって、マスターデバイス１１の個々の端子に何が接続されているか識別する機能部分である。より具体的には、マスターデバイス１１の個々の端子に接続されているスレーブデバイス２１の個々の端子が、電源端子であるか、グランド端子であるかまたは信号端子であるかを識別する。
【００２４】
上記切り替え回路は、上記識別部による識別にしたがって、マスターデバイス１１の上記個々の端子を、電源端子、グランド端子および信号端子に適合するように切り替える機能部分である。
【００２５】
上記電圧印加部、識別部の機能は、信号処理部１２にも持たせることができる。上記切り替え回路はマスターデバイス１１に組み込み、上記切り替え回路の切り替え制御機能を信号処理部１２に持たせている。上記切り替え回路は、電源も含めたすべての信号の再配線回路ということもできる。図１の実施例では、ベースボード１０にマスターデバイス１１が、拡張モジュール２０にスレーブデバイス２１が設けられている。しかし、ベースボード１０あるいは拡張モジュール２０を設けるか否かは任意である。
【００２６】
次に、上記切り替え回路（再配線回路）による、電源も含めたすべての信号の再配線方法について説明する。図１に示すように、マスターデバイス１１とスレーブデバイス２１の各端子がランダムに接続されている。マスターデバイス１１が実装されているベースボード１０には電源が供給されている。
【００２７】
マスターデバイス１１およびスレーブデバイス２１は、集積回路などからなり、自動配線用デバイス乃至は回路、逆電圧や逆電流からデバイスを保護する回路乃至は素子を含んでいる。ベースボード１０は、一般的なベースボードの構成に、信号線を電源線としても機能させることができる構成が加わったものである。
【００２８】
ベースボード１０側の電圧印加部から、マスターデバイス１１の各端子を介してスレーブデバイス２１に向けて一定の電圧を印加する。この一定の電圧源は、上記電源線および電源端子に接続されている電源である。
【００２９】
スレーブデバイス２１の各端子に一定の電圧を印加した状態で、スレーブデバイス２１の個々の端子から出力される信号を確認する。この信号の確認は、ベースボード１０側の識別部で、スレーブデバイス２１の各端子から出力される信号を識別することによって行うことができる。上記信号の確認は、マスターデバイス１１のすべての端子について行う。
【００３０】
換言すれば、マスターデバイス１１からスレーブデバイス２１へ、ランダムに接続された配線を介して一定電圧の電源を印加する。電源電圧はマスターデバイス１１とスレーブデバイス２１をつなぐ配線に対して総当たりで印加する。グランドに関しても同様にマスターデバイス１１とスレーブデバイス２１をつなぐ配線に対して総当たりで印加する。
【００３１】
スレーブデバイス２１の複数の端子のうち、電源端子として用意されている端子に電源が供給されることによりスレーブデバイス２１が起動する。スレーブデバイス２１が起動したか否かは、マスターデバイス１１側の識別部で、電源を供給している端子以外の残りの端子から入力されるスレーブデバイス２１側からの信号を監視することによって識別することができる。スレーブデバイス２１が起動したか否かは、電源信号またはグランド信号の電流変化、その他の状態の変化を監視することによっても識別することができる。電源信号を各種のパターンで切り替え、スレーブデバイス２１からの起動信号を監視する。
【００３２】
マスターデバイス１１の各端子とスレーブデバイス２１の各端子はランダムに接続することができるとはいえ、マスターデバイス１１とスレーブデバイス２１の電源端子は互いに適合している必要がある。そうでなければ、スレーブデバイス２１の個々の端子が、電源端子、グランド端子または信号端子のいずれであるかを識別することができない。
【００３３】
そこで、まず電源配線処理を行う。電源配線処理は、マスターデバイス１１とスレーブデバイス２１の端子をランダムに接続した状態で任意の端子からスレーブデバイス２１に電圧を印加し、スレーブデバイス２１の各端子から出力される信号を監視しながら行う。このときのスレーブデバイス２１の各端子から出力される信号を監視する工程を「起動信号監視工程」という。電源の配線が正しく行われていれば、スレーブデバイス２１が起動され、スレーブデバイス２１の各端子から、後で図２について説明するような所期の信号が出力される。上記起動信号監視工程においてスレーブデバイス２１が起動されたことを確認した場合は、前記識別工程、切り替え工程を実行する。
【００３４】
上記起動信号監視工程においてスレーブデバイス２１の起動が確認できなければ、マスターデバイス１１とスレーブデバイス２１の端子間の接続をデバイス内部で自動的に切り換え、再度起動信号監視工程を実行する。起動信号監視工程は、スレーブデバイス２１の起動が確認できるまで、マスターデバイス１１とスレーブデバイス２１の端子間の接続を変えて実行する。起動信号監視工程を繰り返し実行するときの配線パターンの順序は任意である。
【００３５】
スレーブデバイス２１に電源として信号が送られ起動すると、スレーブデバイス２１からマスターデバイス１１に起動したことを確認する信号を送る。続いて、マスターデバイス１１の個々の端子がスレーブデバイス２１どの端子に接続されたかという確認信号をそれぞれの配線に対して順に送る。マスターデバイス１１の識別部で上記確認信号を識別することにより、ランダムなマスターデバイス１１とスレーブデバイス２１との配線の実態を把握することができる。起動確認信号と同時にデバイスの種類などの情報を送信してもよい。
【００３６】
マスターデバイス１１とスレーブデバイス２１との配線の実態が分かると、マスターデバイス１１側に備えられている切り替え回路によっていわゆる再配線が行われる。再配線は、マスターデバイス１１の個々の端子を、上記識別部による識別にしたがって、電源端子、グランド端子および信号端子に適合するように切り替えることによって行われる。信号線としての電源供給線には、電源信号であるという情報を合わせて送ってもよい。
【００３７】
このようにして、マスターデバイス１１とスレーブデバイス２１の各端子がランダムに接続されても、マスターデバイス１１の上記個々の端子が、電源端子、グランド端子および信号端子に適合するように切り替えられる。マスターデバイス１１とスレーブデバイス２１は、それぞれの端子相互の所定の接続関係が確立され、拡張モジュール２０は所定の機能を発揮する。
【００３８】
図２は、以上説明したようなマスターデバイス１１とスレーブデバイス２１との自動接続を確立するにあたって、識別部で識別される各端子の出力信号の例を示す。図２において、マスター側およびスレーブ側の上から下に向かって順に付されている数字は、各デバイス１１、１２の各端子を区別する数字である。
【００３９】
図２に示す例では、電圧の印加とほぼ同時に第１番目の端子の電圧が立ち上がり、所定時間経過して立ち下がっている。かかるパルス状の電圧信号を出力する上記第１番目の端子は信号端子であると判断することができ、上記第１番目の端子を第１の信号端子として適合した回路に接続する。
【００４０】
第１番目の端子の電圧が立ち下がると第２番目の端子の電圧が立ち上がっている。かかるパルス状の電圧信号を出力する上記第２番目の端子は信号端子であると判断することができ、上記第２番目の端子を第２の信号端子として適合した回路に接続する。第２番目の端子の電圧が立ち下がるのとほぼ同時に第２番目の端子の電圧が立ち上がっている。かかるパルス状の電圧信号を出力する上記第３番目の端子は信号端子であると判断することができ、上記第３番目の端子を第３の信号端子として適合した回路に接続する。以上のような、各デバイス１１、１２の各端子間の自動的な接続は、端子が単数であっても複数であっても同様に行われる。
【００４１】
図３は、自動接続回路の動作の流れを工程順に示している。各動作工程をステップということができ、図３では各ステップをＳ１、Ｓ２、・・・のように表している。図３に示すように、まずマスターデバイス１１からスレーブデバイス２１に向けた電源配線処理（Ｓ１）が行われる。次に、スレーブデバイス２１からの起動確認信号を監視し（Ｓ２）、電源が入ったかどうかを確認する（Ｓ３）。電源が入らなければステップＳ１に戻って以上の動作を繰り返し、電源が入るのを待つ。
【００４２】
電源が入ったことを確認すると、スレーブデバイス２１側の各端子の配線を介して入力される信号を受信する（Ｓ４）。この受信信号は、図２に示すように端子ごとに異なっている。この受信信号の違いにより、マスターデバイス１１の個々の端子に接続されているスレーブデバイス２１の個々の端子が、電源端子、グランド端子または信号端子のいずれであるかを識別する。
【００４３】
上記識別の結果に基づいて、前記切り替え回路が、マスターデバイス１１の個々の端子を、電源端子、グランド端子および信号端子に適合するように切り替える。スレーブデバイス２１の信号線が、この信号線に適合したマスターデバイス１１の回路部分に配線され（Ｓ５）、マスターデバイス１１とスレーブデバイス２１が所期の動作をするように接続される（Ｓ６）。
【００４４】
図５は切り替え回路の具体例を示す。図５において、切り替えスイッチ３０が切り替え回路の主体をなす。切り替えスイッチ３０は選択的に切り替えることができる接点３１，３２，３３，３４を有している。切り替えスイッチ３０の共通接点にはマスターデバイス１１の再配線対象デバイス１１１が接続されている。
【００４５】
切り替えスイッチ３０の切り替え接点３１にはグランドが接続されている。切り替え接点３２には何も接続されていない。切り替え接点３３には電源が接続されている。切り替え接点３４には回路２０１が接続されている。回路２０１には、必要であればバススイッチ端子を接続し、そこに、マスター側回路の再配線された信号端子や識別部や上述の回路を接続することもできる。
【００４６】
図５では、切り替え回路の主体をなす切り替えスイッチ３０が機械的な選択スイッチであるかのように描かれているが、デジタルスイッチやアナログスイッチのような純電気的なスイッチであってもよい。図５に示すような切り替えスイッチはマスターデバイス１１の端子数に対応して複数設けられ、端子ごとに、電源、グランドまたは信号の各回路部分のうち適合している回路部分に接続される。
【００４７】
以上説明した自動接続回路を構成する電圧印加部、識別部、切り替え回路は、本発明に係る自動接続方法の実施例における主要な工程を実行する。すなわち、電圧印加部は、マスターデバイス１１からスレーブデバイス２１に向けて電圧を印加する工程を実行する。識別部は、スレーブデバイス２１の個々の端子から出力される信号により、マスターデバイス１１の個々の端子に接続されているスレーブデバイス２１の端子が、電源端子、グランド端子、信号端子のいずれであるかを識別する工程を実行する。切り替え回路は、識別工程による識別にしたがって、マスターデバイス１１の個々の端子を、電源端子、グランド端子および信号端子に適合するように切り替える工程を実行する。
【００４８】
本発明の実施例によれば、マスター側のデバイスとスレーブ側のデバイスの各端子がランダムに接続されても、マスターとスレーブが電気的に正しく接続される。図４は、マスターデバイス１１とスレーブデバイス２１の各端子がランダムに接続される各種の例を示す。図４に示す各接続例において、符号Ａと符号Ｂを付した信号線は、電源としての信号線である。図４に示す各接続例のようにデバイス１１，２１の端子がランダムに接続されていても、上記電圧印加部、識別部、切り替え回路を備えていることによって、マスター側とスレーブ側が正しく動作するように接続される。
【００４９】
上記各接続例において、各信号線にどのようなタイプの端子が接続されたのかを示す信号を、マスターデバイス１１とスレーブデバイス２１の相互間で送受信するようにすればなおよい。また、各デバイスに共通のデータバスを上記再配線する信号線に通しておき、どのようなデバイスを接続したのかを識別する情報信号を、上記信号線を介して送受信するようにするとなおよい。
【００５０】
以上説明した仕組みと同様の仕組みで、マスター回路とスレーブ回路を、図６に示すように接続することもできる。図６に示す自動接続回路の例は、スレーブデバイス内にマスターデバイスを有している例である。図６において、自動接続回路は、１つのマスターデバイス１１と２つのスレーブデバイス２１１，２１２を有し、各スレーブデバイス２１１，２１２内にマスターデバイス１１１，１１２を有している。マスターデバイス１１と第１のスレーブデバイス２１１が接続され、第１のスレーブデバイス２１１と第２のスレーブデバイス２１２が接続されている。マスターデバイス１１から第１のスレーブデバイス２１１を起動すると、第２のスレーブデバイス２１２が起動される仕組みである。
【００５１】
図６に示す回路構成をさらに複雑にした例を図７に示す。図７に示す自動接続回路は、互いに接続されたマスターデバイス１１とスレーブデバイス２のほかに、それぞれマスターデバイス１１１，１１２，１１３を内蔵する３つのスレーブデバイス２１１，２１２，２１３を有している。マスターデバイス１１とスレーブデバイス２１１が接続され、スレーブデバイス２１１に２つのスレーブデバイス２１２，２１３が接続されている。マスターデバイス１１からスレーブデバイス２１１を起動すると、他の２つのスレーブデバイス２１２，２１３が起動され、配線接続が完了する仕組みである。
【００５２】
図６、図７に示す実施例において、マスターデバイスとスレーブデバイスとの一部区間に、パラレルとシリアルとの変換回路などを設け、この高速シリアルバスに切り替えて信号を変換して情報を伝達するようにしてもよい。
【００５３】
図６、図７に示す実施例をさらに発展させ、マスターデバイスを内蔵するスレーブデバイスを多数組み合わせることにより、あたかも構造物を構築するような感覚で、より複雑な構成にすることができる。これらの回路を応用するときに利用できる電極パターンの例を図８、図９に示す。図８に示す電極パターン５０は、多数の正６角形の電極５１を、相互間に一定幅の間隔をおいて規則的に配置したものである。図示の例では多数の正６角形の複数の電極５１が２次元的に配置されてハニカム状に広がっている。各電極５１は２次元的に広がりのある一定の形状の電極であればよく、三角形、四角形、多角形、円形、楕円形などであってもよい。また、曲面などの３次元的な面に上記のような電極を適用して電気的な接続を行ってもよい。
【００５４】
図９に示す電極パターン６０は、複数の小さな円形の電極６１を直線上に配置したものである。図９に点線で示す直線は仮想線で、この仮想線上に適宜の間隔で電極６１が配置されている。上記仮想線は互いに１点で交差しかつ均等な開き角度をもった３本の線からなる。上記仮想線が交差する１点にも電極６１が配置されている。各電極６１の相互間隔は、図８に示す各電極５１の最大幅よりも大きく、電極パターン５０の最小幅よりも小さいという条件を満足していれば、等間隔でなくてもよい。電極パターン５０を構成する各電極５１は２次元的な広がりのある形状であるのに対し、電極パターン６０を構成する各電極６１は広がりのない実質的に点と見ることができる形状である。
【００５５】
図７に示す例のように、マスターデバイスとスレーブデバイス、さらには複数のスレーブデバイス同士を接続する回路構成において、図８、図９に示す電極パターン５０，６０を用い、電極パターン５０，６０同士を重ねる。電極パターン５０，６０同士を重ねたときの各種態様を図１０に示す。前述の通り電極パターン５０が形成され、電極パターン６０が前述の条件で形成されているため、図１０に示す各種例のように、電極パターン５０，６０の中心位置がずれても、一つ一つの電極６０が電極５０で短絡されることはない。図８に示す電極パターン５０は、マスター側電極パターンとして使用し、図９に示す電極パターン６０は、スレーブ側電極パターンとして使用する。
【００５６】
図１０に示す各種接続例のように、電極パターン５０，６０の中心位置がずれて、特定の電極６０と特定電極５０とが１対１で対応していなくても、前述のデバイス内部での自動的な切り換え機能により、電源を含む回路配線が再構築される。
図８から図１０に示す電極パターンによって接続するマスターデバイスとスレーブデバイスの組は、単一の組であっても複数の組であってもよい。
【００５７】
以上説明した実施例の各構成部分は、発明の目的を達成できる範囲で各種設計変更が可能である。以下に、変更例を記す。
マスターデバイスとスレーブデバイスは、コネクタにより積層する形態で機械的かつ電気的に結合するものであってもよい。
前記特許文献１に記載したような、ベースボードやモジュールをコネクタによる機械的な構造を用いて接続を切り替えるとき、モジュール毎にバックアップ電源を使用し、瞬間的に停電状態になることを回避するようにすることが望ましい。
【００５８】
本発明に係る自動接続回路および自動接続方法は、３Ｄプリンタなどで制作された構造物に回路が組み込まれているものに適用することができる。
【００５９】
対象デバイスの電源は、集積回路などの自動配線用デバイスまたはマスターデバイスから供給しても、スレーブデバイスから供給されてもよい。
【００６０】
起動後の集積回路などの自動配線用デバイスまたはスレーブデバイスからの信号により周辺回路に電源が流れ込むロードスイッチを用意してもよい。これらの動作は、ベースボードと拡張モジュールとの間すなわち基板相互間でなくても、集積回路相互間でもよい。また、対象デバイスやマイコンなどの信号処理部内に各種機能部を含めてもよい。
【００６１】
マイコンやＣＰＵなどの回路は必ずしも制御回路である必要はなく、単純に回路間を配線するものでもよい。各種制御部を集積回路などの自動配線用デバイスまたはマスターデバイスに任せてもよい。
【００６２】
マスターデバイスのどの端子から電源を印可しているのか、どの端子が信号端子の何番かという配線の情報を、配列状のデータにしてメモリーなどの記憶媒体で保持する記憶工程があるとさらによい。こうすることで、次回の起動時に高速化を図ることができる。また、この記録されたデータを元に、ＣＰＵ側の端子がスレーブデバイスのどの端子に接続されているかを把握することもできる。これら配列状のデータを集めることで、ＣＰＵを中心とした回路全体の接続状況を把握することができる。全体の接続状況を把握した段階で、パソコンなどを利用してグラフィカルに状態を確認できるようにしてもよい。
【００６３】
ベースボードや拡張モジュールのような回路ユニットをランダムに接続する場合は、電気的なノイズや静電容量を検知して配線を識別する動作が行われるようにしてもよい。
また、グランドに接続する端子ないしはピンだけをコネクタの外周シールドにするものと決めてもよい。他の一部の端子も、あらかじめ所定の対象位置、例えばグランドに接続するというように決めておき、他の端子をランダムに接続するようにしてもよい。
【００６４】
図５は、切り替え回路の一例を概念的に示したもので、図５について説明した切り替え回路と等価な動作をするものであれば構成は任意である。
また、切り替え回路は、識別部による識別結果を見て、手動によって切り替えるものであってもよい。
切り替え回路によって回路を切り替えたのち、あるいは、配線情報を確認したのち、信号を入出力する信号線の種類は限定されない。デジタル信号の入出力線であってもよいし、アナログ信号の入出力線であってもよい。
【００６５】
ベースボードと拡張モジュール、マスターデバイスとスレーブデバイスは、構造部と融合した回路であってもよい。また、上記ベースボード、拡張モジュール、デバイスは、それらのすべてまたはそれらの一部をＩＣに組み込んでもよい。
【００６６】
ベースボードと拡張モジュール、マスターデバイスとスレーブデバイスの最終的な接続情報を集め、各マスターデバイスの、再配線のための回路を必要としない、または再配線するための回路を除いた回路図を、プログラムで自動的に生成してもよい。
【００６７】
従来の技術では、マスターデバイスとスレーブデバイスの上記再配線部分をＦＰＧＡやマルチプレクサやデジタルスイッチ群などで代替することが考えられる。しかし、本発明の実施例によれば、どのように再配線されたかを中央のＣＰＵなどに送って集計しデータ化すれば、上記再配線専用のＦＰＧＡやマルチプレクサやデジタルスイッチ群などを必要としない、従来通りの回路基板を作ることができる。
【符号の説明】
【００６８】
１０    ベースボード
１１    マスターデバイス
１２    信号処理部
２０    拡張モジュール
２１    スレーブデバイス
２２    対象デバイス
３０    切り替え回路
【要約】
【課題】マスターとスレーブ側のデバイスの各端子がランダムに接続されても、マスターとスレーブが電気的に正しく接続される自動接続回路および自動接続方法を得る。
【解決手段】スレーブデバイス２１に向けて電圧を印加する電圧印加部と、電圧が印加されたスレーブデバイス２１の個々の端子から出力される信号によって、マスターデバイス１１の個々の端子に接続されているスレーブデバイス２１の個々の端子が、電源端子、グランド端子または信号端子のいずれであるかを識別する識別部と、マスターデバイス２１の個々の端子を、識別部による識別にしたがって、電源端子、グランド端子および信号端子に適合するように切り替える切り替え回路と、を有する。
【選択図】図１【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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