(57)【要約】【課題】  システム待機中の消費電力を抑えると共に、マスタ機器からのシリアルデータの内容によりスレーブ機器の動作モードを遷移することにより、システムの状態に合わせて最適な動作を行うことでシステム全体を低消費電力化することが可能な低消費電力システムおよび低消費電力システムにおける電力低消費方法を提供する。【解決手段】  スレーブ機器２は、マスタ機器１からのシリアルデータを受信して外部に受信信号を出力するスレーブシリアル通信回路２３と、定周期割り込み及び受信信号に基づいてスレーブＣＰＵ２１への割り込みを生成する割り込み制御回路２４と、を備え、スレーブＣＰＵ２１は、割り込み制御回路２４が生成した割り込みに基づいて、制御周期の異なる、通常動作モード、簡易動作モード、スタンバイモードの動作モードで動作する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリアル通信機能を有するマスタ機器と、
シリアル通信機能、スレーブＣＰＵを有するスレーブ機器と、
を備えた低消費電力システムにおいて、
前記スレーブ機器は、
定周期割り込みを生成するリアルタイムクロックと、
前記マスタ機器からのシリアルデータを受信して外部に受信信号（ＳＹＮＣ１〜ＳＹＮＣ３）を出力するスレーブシリアル通信回路と、
前記定周期割り込み及び前記受信信号（ＳＹＮＣ１〜ＳＹＮＣ３）に基づいて前記スレーブＣＰＵへの割り込みを生成する割り込み制御回路と、を備え、
前記スレーブＣＰＵは、前記割り込み制御回路が生成した前記スレーブＣＰＵへの割り込みに基づいて、制御周期の異なる、通常動作モード、簡易動作モード、スタンバイモードの何れかの動作モードで動作することを特徴とする低消費電力システム。
【請求項２】
前記通常動作モードは前記リアルタイムクロックごとの割り込みを制御周期とし、
前記簡易動作モードは前記リアルタイムクロックのｍ倍周期の割り込みを制御周期とし、
前記スタンバイモードは前記リアルタイムクロックのｎ倍周期の割り込みを制御周期とすることを特徴とする請求項１記載の低消費電力システム。
【請求項３】
前記スレーブシリアル通信回路は、前記スレーブ機器の起動時はスタンバイモードとなる信号（ＳＹＮＣ３）を出力することを特徴とする請求項１記載の低消費電力システム。
【請求項４】
シリアル通信機能を有するマスタ機器と、
シリアル通信機能、スレーブＣＰＵを有するスレーブ機器と、
を備えた低消費電力システムにおける電力低消費方法において、
初期化で定周期割り込みを生成するステップと、
前記マスタ機器からのシリアルデータの受信を前記スレーブ機器で監視するステップと、
前記シリアルデータのコマンドを判定するステップと、
判定したコマンドが通常動作モードのコマンドであれば前記スレーブＣＰＵを通常動作モードとする割り込みを行なうステップと、
判定したコマンドが簡易動作モードのコマンドであれば前記スレーブＣＰＵを簡易動作モードとする割り込みを行なうステップと、
判定したコマンドがスタンバイモードのコマンドであれば前記スレーブＣＰＵをスタンバイモードとする割り込みを行なうステップと、を備えることを特徴とする低消費電力システムにおける電力低消費方法。
【請求項５】
前記通常動作モードは前記リアルタイムクロックごとの割り込みを制御周期とし、
前記簡易動作モードは前記リアルタイムクロックのｍ倍周期の割り込みを制御周期とし、
前記スタンバイモードは前記リアルタイムクロックのｎ倍周期の割り込みを制御周期とすることを特徴とする請求項４記載の低消費電力システムにおける電力低消費方法。
【請求項６】
前記スレーブ機器の起動時はスタンバイモードとするステップを備えることを特徴とする請求項４記載の低消費電力システムにおける電力低消費方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリアル通信で接続されたマスタ機器とスレーブ機器からなる低消費電力システムおよび低消費電力システムにおける電力低消費方法に関する。  
【背景技術】
【０００２】
従来の低消費電力システムの例として、シリアル通信のマスタとなるマスタ機器のマスタＣＰＵからスレーブとなるスレーブ機器のスレーブＣＰＵに対してシリアルデータでシャットダウンコマンド及び解除コマンドを送信してスレーブＣＰＵの動作を制御しているものがある（例えば、特許文献１参照、従来例１）。
【０００３】
図６は、従来例１の低消費電力システムの構成図である。
図６において、１はマスタ機器、１１はシリアル通信のマスタとなるマスタＣＰＵ、１３はマスタシリアル通信回路、２はスレーブ機器、２１はスレーブとなるスレーブＣＰＵである。
また、図７は、従来例１の低消費電力システムの動作フロー図である。
以下、図６、７を用いて、従来技術における低消費電力システムの動作を説明する。
マスタＣＰＵ１１はマスタシリアル通信回路１３よりスレーブＣＰＵ２１に対してシャットダウンコマンド及び解除コマンドを送信する。
するとスレーブ機器２では、先ずステップＳＴ１で、スレーブＣＰＵ２１は、マスタＣＰＵ１１から受信した実行コマンドや解除コマンドを読み出す。
次のステップＳＴ２では、ステップＳＴ１で読み出したコマンドがシャットダウン実行コマンドかどうか判断する。
受信したコマンドがシャットダウン実行コマンドであれば、ステップＳＴ３で省電力モードを指定し、次のステップＳＴ４で省電力モードに遷移する。
一方、ステップＳＴ１で読み出したコマンドがシャットダウン実行コマンドではないと判断した場合は、ステップＳＴ５で、解除コマンドかどうか判断する。解除コマンドであれば、ステップＳＴ６で、通常モードに遷移し通常動作をおこなう。
【０００４】
このように、従来例１の低消費電力システムは、スレーブ機器２のスレーブＣＰＵ２１の動作モードをマスタ機器１のマスタＣＰＵ１１が管理し、マスタ機器１からのコマンドを受信したスレーブ機器２が指定の動作モードで動作するものである。
【特許文献１】特開平８−６９３４８号公報（図３、図７）
【０００５】
また、別の従来例として、図８に示すような通信システムが挙げられる（従来例２）。
図８は、本発明の低消費電力システムの基になる通信システムで、シリアル通信に係わる部分の構成図を示している。また、図９は、従来例２の通信システムにおけるシリアル通信の動作タイミング図である。図９において、ＴＸＤは送信するシリアルデータ、ＲＸＤは受信したシリアルデータであり、矢印でそのタイミングを示している。なお、図９ではリアルタイムクロックをＲＴＣと略している。
先ず、図８を用いて従来例２の通信システムにおけるシリアル通信に係わる部分の構成について説明する。
図８において、１はシステムの上位となるシリアル通信のマスタ機器、２はシステム内に配置されるシリアル通信のスレーブ機器、１１はマスタ機器１の制御を行なうマスタＣＰＵ、１２はマスタＣＰＵ１１への割り込みを定周期で生成するリアルタイムクロック、１３はマスタＣＰＵ１１に制御されスレーブ機器２とのシリアル通信を行なうマスタシリアル通信回路、２１はスレーブ機器２の制御を行なうスレーブＣＰＵ、２２はスレーブＣＰＵ２１への割り込みを定周期で生成するリアルタイムクロック、２３はスレーブＣＰＵ２１に制御されマスタ機器１とのシリアル通信を行なうスレーブシリアル通信回路である。
次に、図９を用いて従来例２の通信システムにおけるシリアル通信の動作について説明する。
マスタ機器１は、リアルタイムクロック１２で生成したマスタＣＰＵ１１への定周期割り込み信号により、マスタシリアル通信回路１３を制御してスレーブ機器２にシリアルデータを送信している。
同様にスレーブ機器２は、リアルタイムクロック２２で生成したスレーブＣＰＵ２１への定周期割り込み信号により、スレーブシリアル通信回路２３を制御してマスタ機器１にシリアルデータを送信している。
【０００６】
このようにマスタ機器１及びスレーブ機器２は、それぞれ独自のリアルタイムクロック１２、２２に同期してデータの送信を行なう為、スレーブ機器２のみが起動し通信相手となるマスタ機器１が起動していないシステム待機状態でもスレーブ機器２は通常の動作を行ないマスタ機器１へのデータの送信を開始していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の低消費電力システムは、従来例１では、シリアル通信のマスタとなるマスタ機器のマスタＣＰＵからスレーブとなるスレーブ機器のスレーブＣＰＵに対してシリアルデータでシャットダウンコマンド及び解除コマンドを送信してスレーブＣＰＵの動作を制御するため、マスタ機器が起動し通常動作を開始しスレーブ機器へのシャットダウンコマンドを送信するまでスレーブ機器は省電力モードへの遷移が出来なかった。そのためシステムが待機状態であってもスレーブ機器は通常動作を行ないシステム待機中の消費電力が大きくなるという問題があった。また、従来例２では、スレーブ機器のみが起動し通信相手となるマスタ機器が起動していないシステム待機状態でもスレーブ機器は通常の動作を行ないマスタ機器へのデータの送信を開始していて消費電力が大きくなるという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、システム待機中の消費電力を抑えると共に、マスタ機器からのシリアルデータの内容によりスレーブ機器の動作モードを遷移することにより、システムの状態に合わせて最適な動作を行うことでシステム全体を低消費電力化することが可能な低消費電力システムおよび低消費電力システムにおける電力低消費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】
【０００９】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、シリアル通信機能を有するマスタ機器と、シリアル通信機能、スレーブＣＰＵを有するスレーブ機器と、を備えた低消費電力システムにおいて、前記スレーブ機器は、定周期割り込みを生成するリアルタイムクロックと、前記マスタ機器からのシリアルデータを受信して外部に受信信号（ＳＹＮＣ１〜ＳＹＮＣ３）を出力するスレーブシリアル通信回路と、前記定周期割り込み及び前記受信信号（ＳＹＮＣ１〜ＳＹＮＣ３）に基づいて前記スレーブＣＰＵへの割り込みを生成する割り込み制御回路と、を備え、前記スレーブＣＰＵは、前記割り込み制御回路が生成した前記スレーブＣＰＵへの割り込みに基づいて、制御周期の異なる、通常動作モード、簡易動作モード、スタンバイモードの何れかの動作モードで動作することを特徴としている。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の低消費電力システムにおいて、前記通常動作モードは前記リアルタイムクロックごとの割り込みを制御周期とし、前記簡易動作モードは前記リアルタイムクロックのｍ倍周期の割り込みを制御周期とし、前記スタンバイモードは前記リアルタイムクロックのｎ倍周期の割り込みを制御周期とすることを特徴としている。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の低消費電力システムにおいて、前記スレーブシリアル通信回路は、前記スレーブ機器の起動時はスタンバイモードとなる信号（ＳＹＮＣ３）を出力することを特徴としている。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、シリアル通信機能を有するマスタ機器と、シリアル通信機能、スレーブＣＰＵを有するスレーブ機器と、を備えた低消費電力システムにおける電力低消費方法において、初期化で定周期割り込みを生成するステップと、前記マスタ機器からのシリアルデータの受信を前記スレーブ機器で監視するステップと、前記シリアルデータのコマンドを判定するステップと、判定したコマンドが通常動作モードのコマンドであれば前記スレーブＣＰＵを通常動作モードとする割り込みを行なうステップと、判定したコマンドが簡易動作モードのコマンドであれば前記スレーブＣＰＵを簡易動作モードとする割り込みを行なうステップと、判定したコマンドがスタンバイモードのコマンドであれば前記スレーブＣＰＵをスタンバイモードとする割り込みを行なうステップと、を備えることを特徴としている。
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の低消費電力システムにおける電力低消費方法において、前記通常動作モードは前記リアルタイムクロックごとの割り込みを制御周期とし、前記簡易動作モードは前記リアルタイムクロックのｍ倍周期の割り込みを制御周期とし、前記スタンバイモードは前記リアルタイムクロックのｎ倍周期の割り込みを制御周期とすることを特徴としている。
また、請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の低消費電力システムにおける電力低消費方法において、  前記スレーブ機器の起動時はスタンバイモードとするステップを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１、２、４、５に記載の発明によると、スレーブ機器はマスタ機器からの受信信号の内容により動作モードを変更することでシステムの状態に合わせて最適な動作を行うことでシステム全体を低消費電力化することができる。
また、請求項３、６に記載の発明によると、スレーブ機器の起動時はスタンバイモードとなるので、マスタ機器が起動前であるシステム待機中の消費電力を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明を示す低消費電力システムの構成図である。
図１において、１はマスタ機器、１１はマスタＣＰＵ、１２、２２はリアルタイムクロック、１３はマスタシリアル通信回路、２はスレーブ機器、２１はスレーブＣＰＵ、２３はスレーブシリアル通信回路、２３ａはでコードブロック、２４は割り込み制御回路である。
本発明が、図７で示した従来技術と相違する点は以下のとおりである。
すなわち、本発明の低消費電力システムは、スレーブ機器２に、マスタ機器１からのシリアルデータの受信をトリガとして、スレーブ機器２の省電力モードであるスタンバイモードを解除して動作を開始させるための割り込みを生成する割り込み制御回路２４を備えるようにしている点と、マスタ機器１からのシリアルデータを受信しその信号をデコードし、シリアルデータの内容により３種類の割込みを割り込み制御回路２４に生成させるデコードブロック２３ａを備える点である。
以下、図１を用いて、本発明の低消費電力システムの構成を詳細に説明する。
マスタ機器１はシステムの上位となるシリアル通信のマスタ機器であり、スレーブ機器２はシステム内に配置されるシリアル通信のスレーブ機器である。マスタＣＰＵ１１は、マスタ機器１の制御を行なう。リアルタイムクロック１２は、マスタＣＰＵ１１への割り込みを定周期で生成する。マスタシリアル通信回路１３は、マスタＣＰＵ１１で制御され、スレーブ機器２とのシリアル通信を行なう。また、スレーブＣＰＵ２１は、スレーブ機器２の制御を行なう。リアルタイムクロック２２は、スレーブＣＰＵ２１への割り込みを定周期で生成する。スレーブシリアル通信回路２３は、スレーブＣＰＵ２１で制御され、マスタ機器１とのシリアル通信を行なう回路であり、その中にはデコードブロック２３ａがある。デコードブロック２３ａは、マスタ機器１からのシリアルデータをデコードし、シリアルデータの内容により３つの受信信号、ＳＹＮＣ１〜ＳＹＮＣ３（Ｈｉｇｈレベル）を出力する。
ここで、ＳＹＮＣ１は通常動作のときに出力する信号で、リアルタイムクロックの周期で割り込みを発生させる。この制御周期で動作するモードを通常動作モードという。
ＳＹＮＣ２は簡易動作のときに使用する信号で、リアルタイムクロックのｍ倍の周期で割り込みを発生させる。この制御周期で動作するモードを簡易動作モードという。簡易動作モードは通常動作ほどマスタとスレーブのデータのやり取りに高速性が要求されない場合等に使用し、制御周期をリアルタイムクロックのｍ倍の周期に低周期化することが可能となるため、通常モードと比べ低消費電力化することができる。
ＳＹＮＣ３はスレーブ機器２がスタンバイ状態のときに出力する信号で、リアルタイムクロックのｎ倍の周期で割り込みを発生させる。ここで、ｎ＞ｍである。この制御周期で動作するモードをスタンバイモードという。スタンバイモードはマスタとスレーブがデータのやり取りを開始する前のスタンバイ状態時に使用するモードで、通信周期をリアルタイムクロックのn倍の周期に低周期化することが可能となり、ｎを大きくすることにより、実質的にＣＰＵを停止状態とすることや、非常に低周期のクロックで動作させることができ、通常モードに比べ大幅に低消費電力化することができる。スタンバイ状態でマスタとのやりとりが不要であればｎに可能な最大の値を設定し実質停止状態とすれば良く、スタンバイ状態でもマスタの状態を緩やかに監視したいような場合、ｎを監視周期に合わせた適当な大きさに設定すれば良い。
スレーブ機器２の起動時にはＳＹＮＣ３を出力し、スタンバイモードとする。なお、ＳＹＮＣ１〜ＳＹＮＣ３は同時に２つ以上出力されることはなく、いずれか１つのみが出力される。
２４は、リアルタイムクロック２２からの定周期割り込み及びスレーブシリアル通信回路２３からのＳＹＮＣ信号を制御し、スレーブＣＰＵ２１への割り込みを生成する割り込み制御回路である。
【００１４】
図２は、本発明の低消費電力システムにおける割り込み制御回路２４の内部ブロック図である。
図２において、３１は通常動作割り込み生成部であり、ＳＹＮＣ１信号入力時にリアルタイムクロックの周期で通常動作割り込み信号を出力し、通常動作モードとする。３２は簡易動作割り込み生成部であり、ＳＹＮＣ２信号が入力時にリアルタイムクロックのｍ倍の周期で簡易割り込み信号を出力し、簡易動作モードとする。３３はスタンバイ割り込み生成部であり、ＳＹＮＣ３信号入力時にリアルタイムクロックのｎ倍の周期でスタンバイ割り込み信号を出力し、スタンバイモードとする。それぞれの割り込み生成部はＳＹＮＣ信号が未入力のときは割り込み信号を出力しない。
【００１５】
次に図３〜図５を使用して、本発明の低消費電力システムの動作を説明する。
図３は本発明の低消費電力システムにおけるスレーブ機器の動作フロー図である。また、図４は、本発明の低消費電力システムの起動時の動作タイミング図である。また、図５は、本発明の低消費電力システムの定常時の動作タイミング図である。図４、５において、ＴＸＤは送信するシリアルデータ、ＲＸＤは受信したシリアルデータであり、矢印でそのタイミングを示している。なお、図４、５ではリアルタイムクロックをＲＴＣと略している。
以下、図３〜図５を用いて本発明の低消費電力システムにおける電力低消費方法についてステップを追って説明する。
先ず、スレーブ機器２は、起動（ステップＳＴ１１）後に内部デバイスの初期化を行ない、リアルタイムクロック２２も動作を開始する(ステップＳＴ１２)。
その際、スレーブ機器２のみが起動しマスタ機器１が起動しておらずシステムが待機状態であれば、図４の左側に示すようにスレーブ機器２はマスタ機器１からのシリアルデータ受信が無いためデコードブロック２３ａより割り込み制御回路２４へＳＹＮＣ３信号が出力され、割り込み制御回路２４はスレーブＣＰＵ２１に対しリアルタイムクロックのｎ倍の周期でスタンバイ割り込み信号を出力しスレーブＣＰＵ２１はスタンバイモードとなる。これを図３で説明すると、ステップＳＴ１３でシリアルデータ受信がなくステップＳＴ１７、ＳＴ１８に進み、スタンバイモードとなる。
次にマスタ機器１が起動し、システムが動作状態になるとスレーブ機器２はマスタ機器１からシリアルデータを受信する（ステップＳＴ１３）。次に受信したシリアルデータのコマンドを判別し（ステップＳＴ１４）、シリアルデータがスレーブ機器２に対し通常動作を指令するものであればデコードブロック２３ａから割り込み制御回路２４にＳＹＮＣ１信号が出力され、割り込み制御回路２４はスレーブＣＰＵ２１に対しリアルタイムクロックの周期で通常動作割り込み信号を出力し通常動作モードとし、ＣＰＵ２１は通常動作を開始する（ステップＳＴ１５、ＳＴ１８）。これにより、図４の右側に示すように、スレーブＣＰＵは通常動作モードとなり、リアルタイムクロックを制御周期とした動作を開始する。
【００１６】
ステップＳＴ１４で受信したシリアルデータがスレーブ機器２に対して簡易動作を指令するものであればデコードブロック２３ａから割り込み制御回路２４にＳＹＮＣ２信号が出力され、割り込み制御回路２４はスレーブＣＰＵに対しリアルタイムクロックのｍ倍の周期で簡易動作割り込み信号を出力し簡易動作モードとし、ＣＰＵ２１は簡易動作を開始する（ステップＳＴ１６、ＳＴ１９）。図５の右側に簡易動作時の例を示す。ここではｍ＝２としている。この簡易動作モードは通常動作モードに比べ、システムの制御を高速で行なう必要がない場合に使用できる。
また、ステップＳＴ１４で受信したシリアルデータがスレーブ危機２に対してスタンバイ動作を指令するものであればデコードブロック２３ａから割り込み制御回路２４にＳＹＮＣ３信号が出力され、ステップＳＴ１７、ＳＴ２０によりスタンバイモードとする。
このように動作モードが切り替えられるので、ロボットなどのシステムにおいて、高速制御が必要な場合は通常動作モード、ロボットの状態を保持する場合などの高速制御が必要でない場合には簡易動作モード、また、待機状態などほとんど制御を必要としない場合はスタンバイモードとするなど、ロボットの状態に合わせた最適な動作モードで制御を行うことで無駄な消費電力を削減することが可能となる。
【００１７】
以上述べたように、本実施例に係わる省電力システムおよび低消費電力システムにおける電力低消費方法は、スレーブ機器２に割り込み制御回路２４を備え、マスタ機器１からのシリアルデータの受信をトリガとしてスレーブ機器２の動作モードを通常動作モード、簡易動作モード、スタンバイモードになるようにしていて、マスタ機器１が起動しておらずスレーブ機器２のみ起動しているようなシステム待機状態ではスタンバイモード、すなわち省電力モードとなるようにしているため、スレーブ機器２の消費電力を抑えることができ、システムを低消費電力化することができる。
また、マスタ機器からのシリアルデータにより、動作モードを切り替えることでシステムに最適な制御を行なうことが可能となりシステムを低消費電力化できる。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明の省電力システムの構成をシリアル通信のマスタとなるコントローラとスレーブとなるサーボアンプに使用することによって、複数のサーボアンプをコントローラで制御するようなサーボドライブシステムにおいてもコントローラ起動前のシステム待機中におけるサーボドライブシステムの低消費電力化が可能であり、またマスタ機器からのシリアルデータにより動作モードを切り替えることでシステムに最適な制御を行なうことが可能となりバッテリで駆動する移動体ロボットなどの用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明を示す低消費電力システムの構成図
【図２】本発明の低消費電力システムにおける割り込み制御回路の内部ブロック図
【図３】本発明の低消費電力システムにおけるスレーブ機器の動作フロー図
【図４】本発明の低消費電力システムの起動時の動作タイミング図
【図５】本発明の低消費電力システムの定常時の動作タイミング図
【図６】従来例１の低消費電力システムの構成図
【図７】従来例１の低消費電力システムの動作フロー図
【図８】従来例２の通信システムにおけるシリアル通信に係わる部分の構成図
【図９】従来例２の通信システムにおけるシリアル通信の動作タイミング図
【符号の説明】
【００２０】
１  マスタ機器
１１  マスタＣＰＵ
１２、２２  リアルタイムクロック
１３  マスタシリアル通信回路
２  スレーブ機器
２１  スレーブＣＰＵ
２３  スレーブシリアル通信回路
２３ａ  デコードブロック
２４  割り込み制御回路
３１  通常動作割り込み生成部
３２  簡易動作割り込み生成部
３３  スタンバイ割り込み生成部
【図１】
2008097594.tif 000003
【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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