(57)【要約】【課題】簡単な構成で耐ノイズ性に優れた端末制御システムを提供する。【解決手段】主制御装置１と、この主制御装置１によって制御される端末装置２と、両装置１、２の間を双方向通信可能に接続する通信線ＣＬとを備え、通常動作を行う第一動作状態と、少なくとも端末装置２を調整可能な調整動作を含む第二動作状態との間で端末装置２の動作状態を切り替え可能なものであって、以下の特徴構成を備える。主制御装置１から通信線ＣＬを介して端末装置２へ伝送されるデータが第一条件と第二条件とを共に満たした場合に、端末装置２が第一動作状態から第二動作状態へ移行することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主制御装置と、この主制御装置によって制御される端末装置と、両装置の間を双方向通信可能に接続する通信線とを備え、通常動作を行う第一動作状態と、少なくとも前記端末装置を調整可能な調整動作を含む第二動作状態との間で前記端末装置の動作状態を切り替え可能な端末制御システムであって、
前記主制御装置から前記通信線を介して前記端末装置へ伝送されるデータが第一条件と第二条件とを共に満たした場合に、前記端末装置が前記第一動作状態から前記第二動作状態へ移行する端末制御システム。
【請求項２】
前記第一条件は、前記データの伝送開始から所定の第一時間間隔後に前記データが所定の第一論理状態であることであり、前記第二条件は、前記第一論理状態の伝送から所定の第二時間間隔後に前記データが所定の第二論理状態であることである請求項１に記載の端末制御システム。
【請求項３】
前記第一時間間隔及び前記第二時間間隔は、前記双方向通信における１つのデータのサンプリング時間の２倍以上である請求項２に記載の端末制御システム。
【請求項４】
前記端末装置は、前記第一条件と前記第二条件とが共に満たされたことを複数回確認した後に、前記第一動作状態から前記第二動作状態へ移行する請求項１〜３の何れか一項に記載の端末制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主制御装置、及びこの主制御装置と双方向通信可能な通信線を介して接続される端末装置を有する端末制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
このような端末制御システムとして、センサシステムが知られている。一般にセンサシステムにおいては、マイクロコンピュータなどを主制御装置とし、センサを端末装置としてシステムが構築される。そして、マイクロコンピュータは、センサに対して検出信号出力のリクエストや、調整の指示などを行う。近年、種々のセンサが車両を始めとして多くの機器に搭載され、その精度に対する要求も高まっている。このため、端末装置としてシステムに組み込まれるセンサを端末装置の外部からの制御によって調整する必要性が高まっている。
【０００３】
下記に出典を示す特許文献１には、このような端末装置として用いられる半導体センサ装置を外部からの制御によって調整する（トリミングする）技術が示されている。これによると、半導体センサ装置の有する３つの端子を利用してトリミングが行われる。３つの端子とは、５Ｖの電源電圧を入力する第一端子と、センサの検出結果を出力する第二端子と、トリミングのための第三端子である。第一端子から入力される電源電圧（５Ｖ）よりも第三端子から入力される電圧（１２Ｖ）が高くなると、半導体センサ装置はトリミングモードに遷移する。そして、出力端子であった第二端子が入力端子となり、第二端子からトリミングデータが入力される。このデータに合わせて第一端子から電源電圧５Ｖよりも高い（８Ｖ）クロックパルスを入力することによって、トリミングデータを半導体センサ装置に設定する。
【０００４】
【特許文献１】特許第２７２０７１８号公報（第６〜１３段落、第１、３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された技術によれば、少ない端子数で、安価且つコンパクトなトリミング回路を内蔵した半導体センサ装置を得ることができる。しかし、複数の異なる電圧（５Ｖ、８Ｖ、１２Ｖ）が必要となり、電源回路が複雑となる。また、３つの端子に対して外部からの制御が必要であり、制御回路が複雑となる可能性もある。
これに対して、シリアル通信のように通常動作モードで使用される１つの端子からデータを入力し、クロックは受信側装置である端末装置内部で発生させるという方法もある。この場合、端子数も少なく、電源回路も単純であるが、外来ノイズに対する耐性が低いという課題を有する。トリミングの際に外来ノイズの影響を受けると、端末装置であるセンサが誤った値に基づいて調整されてしまい、システムの信頼性を低下させる。
このように、センサシステムなどの端末制御システムにおいて、主制御装置から端末装置の調整等の制御を簡単な構成で、高い信頼性を持って行うことは多くの課題を有する。
【０００６】
本願発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で耐ノイズ性に優れた端末制御システム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】
【０００７】
上記目的を達成するための、本発明に係る端末制御システムは、主制御装置と、この主制御装置によって制御される端末装置と、両装置の間を双方向通信可能に接続する通信線とを備え、通常動作を行う第一動作状態と、少なくとも前記端末装置を調整可能な調整動作を含む第二動作状態との間で前記端末装置の動作状態を切り替え可能なものであって、以下の特徴構成を備える。
即ち、前記主制御装置から前記通信線を介して前記端末装置へ伝送されるデータが第一条件と第二条件とを共に満たした場合に、前記端末装置が前記第一動作状態から前記第二動作状態へ移行することを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、主制御装置と端末装置との通常の通信に用いられる双方向の通信線を用いて主制御装置が端末装置の動作状態を制御することができる。また、例えば調整のためのデータも主制御装置から容易に端末装置へ伝送することができる。さらに、通常動作状態からの移行には、第一条件と第二条件とが共に合致しなければならないので、外来ノイズ等によって誤って調整動作を含む第二動作状態へと移行する可能性を抑制することができる。
従って、本特徴構成によって簡単な構成で耐ノイズ性に優れた端末制御システムを提供することができる。
【０００９】
また、本発明の端末制御システムは、前記第一条件が、前記データの伝送開始から所定の第一時間間隔後に前記データが所定の第一論理状態であること、及び、前記第二条件が、前記第一論理状態の伝送から所定の第二時間間隔後に前記データが所定の第二論理状態であることを特徴とする。
【００１０】
この特徴によれば、１つの条件が論理状態と時間間隔とにより構成され、さらに２つの条件が共に合致しなければ動作状態が移行しない。従って、外来ノイズなどの影響によって誤って通常動作である第一動作状態から、第二動作状態へと移行する可能性を抑制することができる。
ここで、前記第一論理状態と前記第二論理状態とは、異なる論理状態であるとよい。
例えば通信線が電源やグラウンドと短絡したような場合には、必ず何れか一方の論理状態が誤ったものとなる。従って、誤って動作状態が移行することがなく、信頼性の高いシステムを構築することができる。
【００１１】
また、本発明の端末制御システムは、前記第一時間間隔及び前記第二時間間隔が、前記双方向通信における１つのデータのサンプリング時間の２倍以上であることを特徴とする。
【００１２】
この特徴によれば、第一論理状態を示すデータと、第二論理状態を示すデータとが双方向通信において連続しないので、両論理状態が揃って外来ノイズの影響を受ける可能性を抑制することができる。
【００１３】
また、本発明の端末制御システムは、前記端末装置が、前記第一条件と前記第二条件とが共に満たされたことを複数回確認した後に、前記第一動作状態から前記第二動作状態へ移行することを特徴とする。
【００１４】
この特徴構成によれば、複数回同様の通信を繰り返すことによって、通信方法やデータ構成を変更することなく、移行条件の合致を確認する回数を増やすことができる。従って、動作状態の移行を許可する際の条件を環境条件や用途に応じて任意に設定し易くなり、システムの信頼性、利便性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る端末制御システムの実施例を、端末装置としてのセンサユニットを制御するセンサシステムに適用した例を用いて、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の端末制御システムの構成例を模式的に示すブロック図である。この端末制御システムは、主制御装置に相当するＥＣＵ（Electronic Control Unit）１と、端末装置に相当するセンサユニット２とを有するセンサシステムである。センサユニット２は、検出部３と信号処理部４とを有している。本例では、検出部３は、抵抗値の変化によって荷重を検出する荷重センサである。もちろん、これに限定することなく、圧力センサなど他のセンサを適用することもできる。本実施形態の信号処理部４は、アンプ５、Ａ／Ｄ変換部６、トリミング制御部７、ＲＯＭ８、デジタル制御部９、通信Ｉ／Ｆ部１０を有している。信号処理部４は、検出部３の検出結果に対して種々の信号処理を施して、センサユニット２としての検出結果を出力する。
【００１６】
アンプ５は、検出部３の出力に対して、インピーダンス変換及び信号増幅を行う。Ａ／Ｄ変換部６は、アナログ信号であるアンプ５の後段の信号をデジタル信号に変換する。つまり、検出部３で得られたアナログ信号は、アンプ５で増幅され、その後Ａ／Ｄ変換部６でデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された検出信号は、デジタル制御部９において、デジタル信号処理され、例えば所定の通信フォーマットに整合されて、通信Ｉ／Ｆ部１０を介してＥＣＵ１へ出力される。
【００１７】
センサユニット２は、電源線ＰＬ、グラウンド線ＧＬ、１本の双方向通信線ＣＬの３本の配線によって有線接続されている。センサユニット２への電源の供給はＥＣＵ１によって制御される。また、通信線ＣＬは１本であるので、ＥＣＵ１とセンサユニット２とは、半二重通信で通信する。
【００１８】
センサユニット２とＥＣＵ１との通信は、交互に行われる。センサユニット２は、ＥＣＵ１から電源線ＰＬ、グラウンド線ＧＬを介して電源が供給された後、動作を開始する。その後、ＥＣＵ１からセンサユニット２へ検出信号出力の要求が出され、それを受けてセンサユニット２は通信線ＣＬを介して検出結果をＥＣＵ１へ出力する。
【００１９】
荷重センサや圧力センサなどは、歪などの機械的な物理量を電気信号に変換するセンサである。得られたアナログ電気信号は、直流分のドリフト（いわゆるオフセットやゼロ点電圧のずれ）が大きい、感度のばらつきが大きいなどの性質を有する。従って、精度のよいセンサとして機能させるためには、調整（トリミングやゲイン調整など）が必要である。また、荷重センサや圧力センサ以外のセンサ（例えば光センサなど）も一般的に同様の性質を有している。
【００２０】
このように、センサユニット２は信号調整が必要であるが、この調整には通信線ＣＬが使用される。例えば、ＥＣＵ１から通信線ＣＬを介して調整指示要求が出された場合には、センサユニット２は、通常動作モード（通常動作状態）から調整モード（調整動作状態）に移行して、調整データを受け入れ可能な状態となる。つまり、ＥＣＵ１から入力される調整データに従って、トリミング制御部７がＲＯＭ８の変換テーブルを用いてデジタル制御部９の出力を適切な値に変換できるようになる。
そして、再び、ＥＣＵ１からの指示によって、調整モードから通常動作モードに戻ると、調整されたセンサ出力信号をＥＣＵ１に出力できるようになる。
【００２１】
尚、本例では通常動作時と同様にＥＣＵ１がセンサユニット２を制御する場合について説明したが、主制御装置が別の調整装置である場合も本発明に含む。
また、調整、トリミングの方法としては、Ａ／Ｄ変換部６の基準電圧の変更や、アンプ５のゲインやオフセット電圧の変更など、他の方法を用いる場合も含むものである。
【００２２】
次にセンサユニット２を通常動作モードから調整モードへ移行させる具体的な方法について説明する。図２は、本発明の動作状態の移行条件の一例を示すタイムチャートである。
通信線ＣＬの論理状態は、通信線ＣＬがプルアップ（不図示）されることにより、非通信時（アイドリング時）においてもＨＩレベルに維持されている。送信側の装置、例えばＥＣＵ１は通信の開始に際して、初めにＬＯレベルの信号であるスタートビットＳ１を出力する。受信側の装置、例えばセンサユニット２は、スタートビットＳ１の受信によって非通信時にＨＩレベルであった通信線ＣＬの論理が変化するので、スタートビットＳ１を認識して通信が開始される。
ＥＣＵ１は、スタートビットＳ１の出力から所定の第一時間間隔Ｔ１後にＨＩ又はＬＯレベル（第一論理状態）の信号Ｂ１を出力する。センサユニット２は、スタートビットＳ１の受信から、第一時間間隔Ｔ１後に第一論理状態の信号Ｂ１を受信する。これが第一条件となる。
【００２３】
次いで、ＥＣＵ１は信号Ｂ１の伝送から所定の第二時間間隔Ｔ２後にＬＯ又はＨＩレベルの、即ち第一論理状態とは逆の論理の第二論理状態の信号Ｂ２を出力する。センサユニット２は、信号Ｂ１の受信から第二時間間隔Ｔ２後に第二論理状態の信号Ｂ２を受信する。これが第二条件となる。
尚、第一論理状態の信号Ｂ１と第二論理状態の信号Ｂ２とが、同一論理の場合を第二条件とすることも勿論可能である。しかし、例えば通信線ＣＬが電源やグラウンドと短絡したような場合には、第一及び第二論理状態の一致条件がＥＣＵ１からの伝送内容に拘らず成立してしまう場合がある。第一論理状態と第二論理状態とが異なる論理状態であると、このような問題を防ぎ、信頼性の高いシステムを構築することができる。
上述したようにして、第一条件と第二条件とが満たされると、センサユニット２は通常動作モードから、調整モードに移行する。
【００２４】
図３は、図２の移行条件を実施する通信形態の具体的な実施例を示すタイムチャートである。
送信側装置であるＥＣＵ１から通信線ＣＬを介して送信されるシリアルの通信データは、上述したように、アイドリング状態においてＨＩレベルである。ＥＣＵ１は、通信を開始すると、初めにスタートビットＳ１として、ＬＯレベルの通信データを送信する（期間ｂ１）。
そして、スタートビットＳ１に続いて、データビットＤを送信する（期間ｂ２）。データビットＤは、本実施形態では８ビットのデータとしている。データビットＤは、データの内容に応じてＨＩ／ＬＯを組み合わせて送信される。
データビットＤの送信が終わると、送信データに応じたパリティビットＰを送信する（期間ｂ３）。誤り訂正符合としてのパリティには、偶数パリティと奇数パリティとがあるが、これは端末制御システムの仕様として予め定められたものを用いる。
最後にストップビットＳ２として、ＨＩレベルの信号を送信し（期間ｂ４）、再びアイドリング状態のＨＩレベルとなる。
【００２５】
ここで、先頭から３ビット目のデータビットＤ2を第一論理状態を示す信号Ｂ１とし、６ビット目のデータビットＤ5を第二論理状態を示す信号Ｂ２とする。スタートビットＳ１からデータビットＤ2までは第一時間間隔Ｔ１であり、データビットＤ2からＤ5までは第二時間間隔Ｔ２である。
【００２６】
一方、受信側装置であるセンサユニット２は、通信データがＨＩからＬＯに変化したことを検知して、スタートビットＳ１がＥＣＵ１から送信されたことを認識する。
尚、このスタートビットＳ１がＬＯとなる状態検知に関しては、通信信号の立ち下がりエッジをエッジ検出で検出する方法を採っている。そして、この検知から所定時間を経過すると、図３の下段に示すようなサンプリングパルスを発生させ始める。そして、これ以降、予め設定された通信速度に対応したデータピッチＴ０毎に、所定の数のサンプリングパルスを発生させる。一回の通信で受信するビット数は、端末制御システムの仕様として定められているので、このビット数に応じた数のサンプリングパルスを発生させる。
【００２７】
本実施形態では、スタートビットＳ１、パリティビットＰ、ストップビットＳ２が各１ビットと、データビットＤが８ビットとで通信データが構成されている。従って、これらの通信データの総ビット数に対応する合計１１パルスが生成される。
このサンプリングパルスの例えば立上がりエッジが通信データを受信するストローブポイントである。本実施形態では、各ビットの中央部付近の安定したタイミングがストローブポイントとなるような例を示している。
【００２８】
図３に示した例では、第一時間間隔Ｔ１及び第二時間間隔Ｔ２は、データのサンプリング時間Ｔ０の３倍である。第一時間隔Ｔ１及び第二時間間隔Ｔ２は、双方向通信における１つのデータのサンプリング時間の２倍以上であると効果的である。２倍以上であると、第一論理状態を示すデータビットＤと、第二論理状態を示すデータビットＤとが連続しない。従って、両論理状態が揃って外来ノイズの影響を受ける可能性を抑制することができる。
【００２９】
また、図３に示した一連の通信データを複数回用いて、第一動作状態から第二動作状態へ移行するようにしてもよい。つまり、センサユニット２は、第一条件と第二条件とが満たされたことを複数回確認した後に、第一動作状態から第二動作状態へ移行するようにしてもよい。
このようにすれば、通信方法やデータ構成を変更することなく、移行条件を満たしているか否かを確認する回数を増やすことができる。従って、動作状態の移行を許可する際の条件を環境条件や用途に応じて任意に設定し易くなり、システムの信頼性、利便性が向上する。
【００３０】
以上、説明したように、本発明によって、簡単な構成で耐ノイズ性に優れた端末制御システムを提供することができる。  
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の端末制御システムの構成例を模式的に示すブロック図
【図２】動作状態を移行する条件の一例を示すタイムチャート
【図３】図２の移行条件を実施する通信形態の実施例を示すタイムチャート
【符号の説明】
【００３２】
１：ＥＣＵ（主制御装置）
２：センサ（端末装置）  
ＣＬ：通信線
Ｓ１：スタートビット（伝送開始）
Ｓ２：ストップビット
Ｂ１：第一論理状態
Ｂ２：第二論理状態
Ｔ０：サンプリング時間
Ｔ１：第一時間間隔
Ｔ２：第二時間間隔
【図１】
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【図２】
2007226551.tif 000004
【図３】
2007226551.tif 000005