(57)【要約】【課題】出力されるセンサデータの時間間隔の不明瞭を低減でき、また、転送レートも低下させずにセンサデータを送信することが可能な、簡素な構成のセンサを提供すること。【解決手段】第１のレートでセンサデータが更新されるセンサ部１１と、前記センサデータの更新タイミングに関連する時間データを前記第１のレートで出力する時間データ生成部１５と、第１のレートよりも遅く、出力するメッセージ長に応じた第２のレートで、センサデータと時間データをシリアルのメッセージへ変換して出力する出力部と１６を備える。特に、ＳＥＮＴ規格でデータを送信するセンサに好適である。【選択図】図７
2016111501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のレートでセンサデータが更新されるセンサ部と、
前記センサデータの更新タイミングに関連する時間データを前記第１のレートで出力する時間データ生成部と、
第１のレートよりも遅く、出力するメッセージ長に応じた第２のレートで、センサデータと時間データをシリアルのメッセージへ変換して出力する出力部と、
を備えるセンサ。
【請求項２】
前記出力部は、前記第２のレートでセンサデータと時間データを取得して、シリアルのメッセージへ変換する請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記出力部は、センサデータと時間データを、同期化信号の時間を基準として換算して、シリアルのメッセージへ変換する請求項１又は２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記出力部は、前記同期化信号、前記センサデータと前記時間データが換算された信号、及び、誤り検出信号を含む出力データを連続してシリアルで出力する請求項３に記載のセンサ。
【請求項５】
前記出力部は、更新されたセンサデータとその更新タイミングに関連する時間データを同期して取得する取得部を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項６】
前記出力部は、
前記センサデータを取得するセンサデータ取得部と、
前記時間データを取得する時間データ取得部と、
前記センサデータと前記時間データを同期して取得するように前記センサデータ取得部と前記時間データ取得部を制御する制御部と、
取得したセンサデータと時間データを、同期化信号を基準とした信号へ変換するエンコーダと、
前記エンコーダの出力に基づいてシリアルで外部出力する出力ドライバと、を有する請求項１〜５のいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項７】
前記時間データ生成部は、前記センサデータの更新回数をカウントするカウンタである請求項１〜６のいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項８】
前記センサ部は、前記センサデータを格納するセンサデータ格納部を備え、
前記センサデータ格納部に、センサデータが格納される毎に、前記カウンタがカウントする請求項７に記載のセンサ。
【請求項９】
単方向出力端子を備え、前記出力部は前記単方向出力端子へシリアルで出力する請求項１〜８のいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項１０】
第１のレートでセンサデータを更新するステップと、
前記第１のレートでセンサデータの更新回数をカウントするステップと、
前記センサデータと前記更新回数を前記第１のレートよりも遅い第２のレートで同期して取得するステップと、
取得したセンサデータと更新回数を、同期化信号の基準時間に基づいて換算するステップと、
前記同期化信号、換算したセンサデータ及び更新回数を含む出力データを単方向出力端子へシリアルで出力するステップと、
を有するセンサデータの出力方法。
【請求項１１】
同期化信号、前記同期化信号を基準として換算されたセンサデータ、及び、前記センサデータの更新タイミングに関連し、前記同期化信号を基準として換算された時間データ、を含む出力データがシリアルで入力される入力端子と、
前記同期化信号の時間を基準としてセンサデータ及び時間データを復元するデコーダと、
前記復元された時間データと同期化信号に基づいて、前のセンサデータと後のセンサデータのデータ間隔を算出するデータ間隔算出部と、
前記データ間隔と復元されたセンサデータに基づいて演算を行う演算部と、
を備える制御部。
【請求項１２】
前記演算部は、前記データ間隔に基づいて、前の復元されたセンサデータと後のセンサデータの間のデータを補間演算する請求項１１に記載の制御部。
【請求項１３】
前記演算部は、前記データ間隔に基づいて、前の復元されたセンサデータと後のセンサデータの間のデータを等間隔で補間演算する請求項１２に記載の制御部。
【請求項１４】
前記時間データは、センサデータの更新回数をカウントするカウンタ値である請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の制御部。
【請求項１５】
センサデータを出力するセンサ部と、前記センサデータを出力する時間データ生成部と、同期化信号、及び、前記センサデータと前記時間データを同期化信号の時間を基準として換算した信号を含む出力データをシリアルで出力する出力部と、を備えるセンサと、
前記同期化信号を基準としてセンサデータ及び時間データを復元するデコーダと、前記復元された時間データと同期化信号に基づいて、前のセンサデータと後のセンサデータのデータ間隔を算出するデータ間隔算出部と、前記データ間隔と復元されたセンサデータに基づいて演算を行う演算部と、を備える制御部と、
を備えるセンサシステム。
【請求項１６】
センサデータを更新するステップと、
センサデータの更新回数をカウントするステップと、
前記センサデータと前記更新回数を同期して取得するステップと、
取得したセンサデータと更新回数を、同期化信号の基準時間に基づいて換算するステップと、
前記同期化信号、換算したセンサデータ及び更新回数を単方向出力端子へシリアルで出力するステップと、
前記センサデータ及び前記更新回数を、前記同期化信号に基づいて復元するステップと、
前記同期化信号と前記更新回数に基づいて、前記センサデータの取得間隔を算出するステップと、
前記取得間隔と前記センサデータに基づいてフィルタ処理するステップと、
を備えるセンサデータの演算方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ及びセンサデータの出力方法並びにセンサシステムに関し、車載通信規格に対応したセンサ及びセンサデータの出力方法並びセンサシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車載センサや、車載センサを用いた制御装置、車載センサを用いたシステムなどが知られている。具体的には、制御対象に関する電流、速度、角度、位置、回転方向、回転数、回転角などをセンサが検出し、検出したセンサ信号に基づいて制御が行われている。
車載センサと制御装置との通信規格として、ＰＳＩ５（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ５）通信、ＤＳＩ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）通信、ＳＥＮＴ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｅｄｇｅ  Ｎｉｂｂｌｅ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）規格などの様々な車載通信規格がある。このような車載センサの通信規格に対応して、様々なセンサが提案されている。その一つとして、同期化信号の時間を基準として換算したデータをシリアル通信するセンサがある。
【０００３】
例えば、非特許文献１では、同期化信号を基準としたセンサデータを通信するＳＥＮＴ通信が記載されている。
図１は、非特許文献１で開示されている形態のタイミングチャートの一例を示す図である。
パラレルのセンサデータがＤＡＴＡ１から順にＤＡＴＡ８まである場合に、ＤＡＴＡ１とＤＡＴＡ６をシリアル変換し、制御部へ送信する場合の例である。
メッセージ１は、同期化信号の時間を基準として、状態信号、Ｓｉｇｎａｌ１（センサデータ）、Ｓｉｇｎａｌ２、ＣＲＣ信号を含んでいる。Ｓｉｇｎａｌ１としては、取り込んだＤＡＴＡ１を含んでいる。
【０００４】
メッセージ２は、同期化信号の時間を基準として、状態信号、Ｓｉｇｎａｌ１（センサデータ）、Ｓｉｇｎａｌ２、ＣＲＣ信号を含んでおり。Ｓｉｇｎａｌ１としては、取り込んだＤＡＴＡ６を含んでいる。
しかしながら、センサデータ値を出力パルス幅に換算して出力するので、メッセージの時間的な長さが変化するＰＷＭ方式の通信方式であるため、前に送信されたセンサデータと後に送信されたセンサデータとの時間間隔が不明となる。
【０００５】
図２は、縦軸がセンサデータ値及びセンサ信号を示す図で、横軸が時間を示している。図２に示す通り、ＤＡＴＡ１に対するＤＡＴＡ６又はＤＡＴＡＸの時間間隔が不明である。それにより、出力されるセンサデータに、実際に物理量をセンシングしたセンサ信号に対する誤差が生じることもある。
それを解消するため、非特許文献１には、ＣＲＣ信号の後に、メッセージ長を揃えるためのＰａｕｓｅ  Ｐｕｌｓｅを追加する構成が開示されている。それにより、メッセージの時間間隔を一定にすることができる。
また、例えば、特許文献１及び２には、双方向ノードを備えたセンサにおいて、制御部からのトリガ信号に応じてセンサデータを出力する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−５４６０９６号公報
【特許文献２】米国特許出願公開２００９／００４６７７３号明細書
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】ＳＥＮＴ  −  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｅｄｇｅ  Ｎｉｂｂｌｅ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｆｏｒ  Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ，  ＳＡＥ  Ｊ２７１６  ＪＡＮ２０１０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、非特許文献１の方法では、余分な信号を追加する構成であるため、センサ出力のデータ転送レートが遅くなってしまうことが懸念される。
また、特許文献１及び２のセンサは、双方向ノード、つまり、入出力端子が必要となるため、構成が複雑となる。また、外乱ノイズがトリガ信号と認識されてしまい、センサが誤動作する可能性もある。加えて、制御側からのトリガ信号の待ち時間が生じるため、実際のセンサ信号に対して遅延が生じることとなる。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、出力されるセンサデータの時間間隔の不明瞭を低減でき、また、転送レートも低下させずにセンサデータを送信することが可能な、簡素な構成のセンサ及びセンサデータの出力方法並びにセンサシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様においては、第１のレートでセンサデータが更新されるセンサ部と、前記センサデータの更新タイミングに関連する時間データを前記第１のレートで出力する時間データ生成部と、第１のレートよりも遅く、出力するメッセージ長に応じた第２のレートで、センサデータと時間データをシリアルのメッセージへ変換して出力する出力部と、を備えるセンサである。
本発明の第２の態様においては、第１のレートでセンサデータを更新するステップと、前記第１のレートでセンサデータの更新回数をカウントするステップと、前記センサデータと前記更新回数を前記第１のレートよりも遅い第２のレートで同期して取得するステップと、取得したセンサデータと更新回数を、同期化信号の基準時間に基づいて換算するステップと、前記同期化信号、換算したセンサデータ及び更新回数を含む出力データを単方向出力端子へシリアルで出力するステップと、を有するセンサデータの出力方法である。
【００１０】
本発明の第３の態様においては、同期化信号、前記同期化信号を基準として換算されたセンサデータ、及び、前記センサデータの更新タイミングに関連し、前記同期化信号を基準として換算された時間データ、を含む出力データがシリアルで入力される入力端子と、前記同期化信号の時間を基準としてセンサデータ及び時間データを復元するデコーダと、前記復元された時間データと同期化信号に基づいて、前のセンサデータと後のセンサデータのデータ間隔を算出するデータ間隔算出部と、前記データ間隔と復元されたセンサデータに基づいて演算を行う演算部と、を備える制御部である。
【００１１】
本発明の第４の態様においては、センサデータを出力するセンサ部と、前記センサデータを出力する時間データ生成部と、同期化信号、及び、前記センサデータと前記時間データを同期化信号の時間を基準として換算した信号を含む出力データをシリアルで出力する出力部と、を備えるセンサと、前記同期化信号を基準としてセンサデータ及び時間データを復元するデコーダと、前記復元された時間データと同期化信号に基づいて、前のセンサデータと後のセンサデータのデータ間隔を算出するデータ間隔算出部と、前記データ間隔と復元されたセンサデータに基づいて演算を行う演算部と、を備える制御部と、を備えるセンサシステムである。
【００１２】
本発明の第５の態様においては、センサデータを更新するステップと、センサデータの更新回数をカウントするステップと、前記センサデータと前記更新回数を同期して取得するステップと、取得したセンサデータと更新回数を、同期化信号の基準時間に基づいて換算するステップと、前記同期化信号、換算したセンサデータ及び更新回数を単方向出力端子へシリアルで出力するステップと、前記センサデータ及び前記更新回数を、前記同期化信号に基づいて復元するステップと、前記同期化信号と前記更新回数に基づいて、前記センサデータの取得間隔を算出するステップと、前記取得間隔と前記センサデータに基づいてフィルタ処理するステップと、を備えるセンサデータの演算方法である。
なお、上述した態様は、本発明の必要な特徴的な構成のすべてを記載したものではなく、その他の構成を組み合わせることにより本発明を構成することも可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、出力されるセンサデータの時間間隔の不明瞭を低減でき、また、データの転送レートも低下させずにセンサデータを送信することが可能な、簡素な構成のセンサ及びセンサデータの出力方法並びにセンサシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】非特許文献１で開示されている形態のタイミングチャートの一例を示す図である。
【図２】縦軸がセンサデータ値及びセンサ信号を示す図である。
【図３】本発明に係る制御部とセンサを備えたセンサシステムを示す図である。
【図４】出力データのデータフォーマットの一例であるＳＥＮＴ規格で表されるデータの例を示す図である。
【図５】（ａ）乃至（ｄ）は、本実施形態のセンサにおけるタイミングチャートを示す図である。
【図６】縦軸がセンサデータ値及びセンサ信号を示す図である。
【図７】本発明に係るセンサの実施形態１を説明するための回路ブロック図である。
【図８】図７に示した演算部の回路ブロック図である。
【図９】（ａ）乃至（ｆ）は、図７に示したセンサのタイミングチャートを示す図である。
【図１０】本発明に係るセンサの実施形態２を説明するための回路ブロック図である。
【図１１】本発明に係るセンサの実施形態３を説明するための回路ブロック図である。
【図１２】本発明に係るセンサの実施形態４を説明するための回路ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の具体的な構成について記載されている。しかしながら、このような特定の具体的な構成に限定されることなく他の実施態様が実施できることは明らかであろう。また、以下の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、実施形態で説明されている特徴的な構成の組み合わせの全てを含むものである。
以下、図面を参照して本発明の各実施形態について説明する。ただし、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。
【００１６】
＜センサシステム＞
図３は、本発明に係る制御部とセンサを備えたセンサシステムを示す図である。
センサ１は、磁場、電流、角速度などの物理量を検知したセンサデータを含む出力データを制御部２へ出力する。制御部２は、入力される出力データに基づいて制御対象を制御する。例えば、磁気センサで構成されたＥＰＳ（電動パワーステアリング）トルクセンサを用いた電動パワーステアリングシステムなどが挙げられる。ハンドルが動くことによる磁場の変化を磁場センサが検知して出力データを制御部２であるＥＣＵ（エンジン制御ユニット）へ出力する。ＥＣＵは、受け取った出力データに基づいてハンドルを制御する。それによって滑らかな動作を実現することができる。ＥＣＵでは、フィルタリングなどのデータ処理を行ってもよい。
【００１７】
＜ＳＥＮＴフォーマット＞
図４は、出力データのデータフォーマットの一例であるＳＥＮＴ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｅｄｇｅ  Ｎｉｂｂｌｅ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）規格（ＳＡＥ  Ｊ２７１６規格）で表されるデータの例を示す図である。
ＳＥＮＴ規格は、センサのデジタル出力として、立下りエッジから次の立下りエッジまでの時間によって、データを通信する方式である。なおＳＥＮＴ規格は、センサのデジタル出力データとして、ｔｉｃｋと呼ばれる単位時間幅の数を用い、出力信号の立下りエッジから次の立下りエッジまでの時間に換算してデータを通信する方式である。
最初の立下りエッジから２番目の立下りエッジまでの時間が同期化信号（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ／Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）を示している。たとえば、１ｔｉｃｋを３μｓとすると、図４において同期化信号は５６ｔｉｃｋｓであるため、１６８μｓを示している。この同期化信号が、以降の信号の基準の時間となる。
【００１８】
２番目の立下りエッジから３番目の立下りエッジまでの時間が状態信号（Ｓｔａｔｕｓ＆Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）を示している。
３番目の立下りエッジ以降は、センサデータなどの送信したいデータを示している（Ｓｉｇｎａｌ１／Ｄａｔａ１、Ｓｉｇｎａｌ１／Ｄａｔａ２、Ｓｉｇｎａｌ１／Ｄａｔａ３、Ｓｉｇｎａｌ２／Ｄａｔａ１、Ｓｉｇｎａｌ２／Ｄａｔａ２、Ｓｉｇｎａｌ２／Ｄａｔａ３）。前述の同期化信号の時間を基準として、データ値を立下りから次の立下りまでの時間として換算して通信することとなる。したがって、データ値によって、送信したいデータを出力する時間は変動することとなる。
【００１９】
そして、誤り検出符号である誤り検出信号（ＣＲＣ／Ｃｈｅｃｋｓｕｍ）が出力される。この誤り検出信号は、センサデータに誤信号等が含まれていないかを確認するための信号である。
以上の通り、同期化信号の時間を基準として換算したデータをシリアル通信するセンサの場合、送信するセンサデータ値によって、同期化信号からＣＲＣ信号までのメッセージ長が変化することとなる。
【００２０】
＜実施形態＞
本実施形態のセンサは、第１のレートでセンサデータが更新されるセンサ部と、センサデータの更新タイミングに関連する時間データを第１のレートで出力する時間データ生成部と、第１のレートよりも遅く、メッセージ長に応じた第２のレートで同期化信号及びセンサデータと時間データを同期化信号の時間を基準として換算した信号を含む出力データ（メッセージ）をシリアルで出力する出力部と、を備える。
【００２１】
図５（ａ）乃至（ｄ）は、本実施形態のセンサにおけるタイミングチャートを示す図である。
センサデータが、ＤＡＴＡ１から順に第１のレート（更新レート）で更新される。その更新に応じて時間データであるタイムスタンプが時間データ生成部から出力される。そして、外部出力するデータを取得するタイミングで、センサデータ（図５（ａ））と時間データ（図５（ｂ））が出力部に取り込まれる。取り込まれたセンサデータと時間データが、同期化信号を基準として換算されて、出力データとしてシリアルで外部出力される。取得するタイミング（図５（ｃ））は、更新レートよりも遅く、外部出力されるメッセージ長に応じた第２のレート（出力レート）に対応する。
出力データ（図５（ｄ））であるメッセージ１は、同期化信号、状態信号、センサデータ（ＤＡＴＡ１）、時間データ（タイムスタンプ１）、ＣＲＣ信号を含んでいる。
【００２２】
出力データであるメッセージ２は、同期化信号、状態信号、センサデータ（ＤＡＴＡ６）、時間データ（タイムスタンプ６）、ＣＲＣ信号を含んでいる。
メッセージが順次連続してシリアルで外部出力される。
このように、センサデータの更新又は取り込まれるタイミングに関連する時間データを生成し、センサデータ及び時間データを、同期化信号を基準としたシリアル通信を行う形態である。
それによって、出力されるセンサデータの時間間隔の不明瞭を低減でき、また、データの転送レートも低下させずにセンサデータを送信することが可能となる。
【００２３】
図６は、縦軸がセンサデータ値及びセンサ信号を示す図で、横軸が時間を示している。図６に示す通り、出力されるセンサデータに対応する時間データを制御部へ送信することが可能となるため、ＤＡＴＡ１に対するＤＡＴＡ６又はＤＡＴＡＸの時間間隔の不明瞭を低減できる。それにより、出力されるセンサデータに、実際に物理量をセンシングしたセンサ信号に対する誤差も低減できる。
例えば、磁気センサで構成されたＥＰＳトルクセンサを用いた電動パワーステアリングシステムにおいて、制御対象であるハンドルを切った場合を想定する。本実施形態では、センサデータの間隔を制御部がわかるため、実際の信号に対する誤差を低減でき、滑らかな動作を実現できる。さらに、制御部であるＥＣＵでフィルタリングなどのデータ処理するようなシステムの場合、データ間隔に関する情報があることで、精度よくデータ処理を行える。それにより、フィルタ処理において、所望のフィルタ特性を得ることができ、誤差要因も削減できる。
【００２４】
また、制御部からのトリガ信号を使用する形態ではないため、単方向出力端子のセンサとすることができる。そのため、簡素な構成であり、また、外乱ノイズがトリガ信号と認識されてしまうことによるセンサの誤動作も低減できる。加えて、制御側からのトリガ信号の待ち時間がないため、実際のセンサ信号に対する遅延も低減できる。それにより、実際のセンサ信号に対する誤差も低減することができるため、よりタイミング良く制御対象を制御できる。
【００２５】
＜実施形態１＞
図７は、本発明に係るセンサの実施形態１を説明するための回路ブロック図である。本実施形態１のセンサは、センサ素子１１と増幅器１２とＡＤ変換器１３と演算部１４とカウンタ１５と出力部１６と単方向出力端子１７とを備える。なお、単方向出力端子１７は、外部で電源電圧ノードに対してプルアップ抵抗１８が接続されている。
センサ素子１１は、ホール素子等の磁気センサ、電流センサ、加速度センサ、角速度センサ、圧力センサ等、物理量を検知して出力する素子である。増幅器１２は、センサ素子１１から出力される信号を増幅して出力する。
ＡＤ変換器１３は、増幅器１２で増幅されたアナログ信号をデジタル信号へＡＤ変換する。演算部１４は、デジタル信号に所定の演算を行ってセンサデータを出力する。
【００２６】
図８は、図７に示した演算部の回路ブロック図である。
演算部１４は、デジタル演算部３１とセンサデータ格納部３２から構成され、デジタル信号をデジタル演算部３１で演算し、演算された信号がセンサデータ格納信号に応じてセンサデータ格納部３２に格納される。格納された信号がセンサデータとして出力されることとなる。つまり、センサデータ格納信号に応じてセンサデータが更新されて出力される。センサデータの更新タイミングに関連する信号であれば、センサデータ格納信号に代えて、演算部１４における演算が完了した演算完了信号であってもよい。
【００２７】
時間データ生成部であるカウンタ１５は、センサデータの更新に応じてカウント値を更新する。具体的には、センサデータ格納部３２でセンサデータが更新される毎にカウンタ値を更新する。
上述した図７は、演算部のセンサデータ格納信号に応じてカウント値が更新される形態である。センサデータの更新タイミングに対応する時間データを生成できる。
出力部１６は、センサデータ取得部２３とカウンタ値取得部（時間データ取得部）２１とエンコーダ２２と出力ドライバ２５と制御回路２４とを備える。
【００２８】
センサデータ取得部２３とカウンタ値取得部２１は、制御回路２４からの取得タイミングに関する取得制御信号に応じて、センサデータ格納部３２及びカウンタ１５からの出力信号をそれぞれ取得する。センサデータとカウント値を同じタイミングでそれぞれ取得するように構成すれば、センサデータの更新タイミングに一致した時間データを出力するようにできる。なお、取得タイミングとしては、同期化信号が出力される区間において、区間の後半のタイミング等が挙げられる。
エンコーダ２２は、制御回路２４からの制御信号に応じて、取得したセンサデータ及び時間データを同期化信号の時間を基準として換算して出力ドライバへシリアルに出力する。また、同期化信号、状態信号、ＣＲＣ信号となる信号を出力ドライバへシリアルで出力する。
【００２９】
出力ドライバ２５は、エンコーダ２２からの信号に基づいて、同期化信号、状態信号、センサデータ、時間データ、ＣＲＣ信号をシリアルで出力する。
図９（ａ）乃至（ｆ）は、図７に示したセンサのタイミングチャートを示す図である。
センサデータ格納部３２に、センサデータ格納信号に応じてセンサデータ（図９（ａ））であるＤＡＴＡ１から順に更新される。
センサデータの更新タイミングに合わせて、センサデータ格納信号によりカウント値（図７（ｂ））があらかじめ設定された値から順にカウントアップする。
【００３０】
制御回路２４の取得タイミング（図７（ｃ））に関する取得制御信号に応じて、センサデータ取得部２３にセンサデータ（ＤＡＴＡ１、ＤＡＴＡ６）（図７（ｄ））が格納され、カウンタ値取得部２１にカウント値（１、６）（図７（ｅ））が格納される。
格納されたデータを、同期化信号を基準として単方向出力端子１７から出力データ（図７（ｆ））が出力される。
以上の通り、出力データとしてセンサデータが取得されたタイミングに関する時間情報も同時に送信する。なお、時間データは、状態信号として出力してもよく、また、時間データを出力してからセンサデータを出力する構成であってもよい。
【００３１】
＜実施形態２＞
図１０は、本発明に係るセンサの実施形態２を説明するための回路ブロック図である。図中符号２６は制御部を示している。なお、図７と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
本実施形態２は、演算部１４からのセンサデータ格納信号ではなく、ＡＤ変換器１３からの演算部１４に出力するタイミングを生成している信号であり、ＡＤ変換完了又はＡＤ変換結果が更新する信号により、カウンタがカウント値を更新する形態である。
【００３２】
＜実施形態３＞
図１１は、本発明に係るセンサの実施形態３を説明するための回路ブロック図である。なお、図１０と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
本実施形態３は、センサデータ取得部２３とカウンタ値取得部２１の取得タイミングを制御部２６がそれぞれ制御する形態である。
同じ時間でそれぞれのデータを取り込む形態であっても、異なるタイミングでデータを取り込む形態であってもよい。
【００３３】
＜実施形態４＞
図１２は、本発明に係るセンサの実施形態４を説明するための回路ブロック図で、図１１に示した制御部２６の回路ブロック図である。本実施形態４の制御部２６は、センサからの出力データに演算を行う形態である。なお、図中符号２７は出力端子を示している。
制御部２６は、入力端子１９とデコーダ部４０と格納部４２とデータ演算部５０とを備える。
【００３４】
入力端子１９には、センサからの、同期化信号、センサデータ及び時間データを含む出力データがシリアルで入力される。
デコーダ４１は、同期化信号の時間を基準として、センサデータ、時間データを復元（デコード）する。また、ＣＲＣ信号を用いて、誤り検出を実施する機能を有する形態であってもよい。
復元された信号は、格納部４２に格納される。格納部４２は、基準時間格納部４２１と時間データ格納部４２２とセンサデータ格納部４２３とを有する。
【００３５】
基準時間格納部４２１は、同期化信号から得られる復元の基準となる基準時間を格納する。または、基準時間の１単位を格納する形態であってもよい。例えば、ＳＥＮＴ通信であれば、同期化信号の基準時間の単位である１ｔｉｃｋの長さに関するデータを格納する。
時間データ格納部４２２は、復元された時間データを格納する。具体的には、カウント値を格納する。
センサデータ格納部４２３は、復元されたセンサデータを格納する。なお、格納部４２は、復元された状態信号を格納してもよい。
【００３６】
データ演算部５０は、格納部４２に格納されたデータに基づいて演算を行う。データ演算部５０は、データ間隔演算部５１と補間演算部５２とフィルタ演算部５３とを有する。
データ間隔演算部５１は、基準時間格納部４２１からの出力と時間データ格納部からの出力に基づいて、センサから出力されるセンサデータの間隔を演算する。つまり、センサデータを取得した取得間隔に関する情報を算出する。具体的には、ＳＥＮＴ通信であれば、１ｔｉｃｋの長さとメッセージ間のカウンタ値の差に基づいてデータ間隔を演算する。図５及び図６のタイミングチャートであれば、ＤＡＴＡ１とＤＡＴＡ６のデータ間隔を、カウンタ値の差である５（カウント値６−カウント値１）と、１ｔｉｃｋの長さである３μｓから算出する。
【００３７】
ＳＥＮＴ通信の場合、データを読み出す過程で、同期化信号から１ｔｉｃｋの長さを測定する。その情報も用いることにより、正確なセンサデータ更新間隔を知ることができる。予め設定されている１ｔｉｃｋの長さから、実際に測定された１ｔｉｃｋの長さが異なる場合であっても、実際に測定した１ｔｉｃｋの長さを基に、センサデータ間隔を算出するため、正確な値が得られる。
さらに、例えば、電源起動時の初回に１、二回目以降０となるような時間情報が、センサからの出力データに含まれている場合、データ間の間隔だけでなく、電源起動時からの時間を知ることができるため、より高度な情報処理が可能となる。
【００３８】
補間演算部５２は、センサデータ格納部４２３からの出力とデータ間隔演算部５１の出力に基づいて、得られたセンサデータ間のデータを補間する演算を行う。本実施形態４では、データの間隔がわかるため、より精度よくデータの間を補間することができる。図６において、センサ信号が線形に変化する場合を想定すると、ＤＡＴＡ１とＤＡＴＡ６の間を、データ間隔に基づいて１次の近似曲線によりデータを補間することができる。補間の演算方法は、１次補間以外にも、０次補間などがある。また、データ間隔がわかるため、補間した各データが等間隔となるように補間することも可能である。つまり、補間演算部５２で、等間隔でサンプリングされたデータに復元する。なお、センサからの出力データに、温度情報が含まれる場合は補正演算を実施してもよい。
フィルタ演算部５３は、補間演算部５２の出力に対してフィルタ処理を行う。また、等間隔でデータを補間した場合、サンプリングタイミングを等間隔とすることができる。
なお、制御部の出力端子２７は、単方向出力端子でも、双方向出力端子であってもよい。
【００３９】
＜本実施形態５＞
本実施形態５のセンサシステムは、センサデータを出力するセンサ部と、センサデータを出力する時間データ生成部と、同期化信号、及び、センサデータと時間データを同期化信号の時間を基準として換算した信号を含む出力データをシリアルで出力する出力部と、を備えるセンサと、同期化信号を基準としてセンサデータ及び時間データを復元するデコーダと、復元された時間データと同期化信号に基づいて、前のセンサデータと後のセンサデータのデータ間隔を算出するデータ間隔算出部と、データ間隔と復元されたセンサデータに基づいて演算を行う演算部と、を備える制御部と、を備える。
センサの単方向出力端子と制御部の入力端子が１本のノードで接続され、そのノードには電源電圧ノードに対するプルアップ抵抗が接続される。
センサの出力部は、接地電位と単方向出力端子との間に接続される出力ドライバであるＮＭＯＳを有する。
【００４０】
＜本実施形態６＞
本実施形態６のセンサデータの送信方法は、センサデータを更新するステップと、センサデータの更新回数をカウントするステップと、センサデータと更新回数を同期して取得するステップと、取得したセンサデータと更新回数を、同期化信号の基準時間に基づいて換算するステップと、同期化信号、換算したセンサデータ及び更新回数を含む出力データを連続して単方向出力端子へシリアルで出力するステップと、を有する。
【００４１】
＜本実施形態７＞
本実施形態７のセンサデータの演算方法は、センサデータを更新するステップと、センサデータの更新回数をカウントするステップと、センサデータと更新回数を同期して取得するステップと、取得したセンサデータと更新回数を、同期化信号の基準時間に基づいて換算するステップと、同期化信号、換算したセンサデータ及び更新回数を単方向出力端子へシリアルで出力するステップと、センサデータ及び前記更新回数を、前記同期化信号に基づいて復元するステップと、同期化信号と前記更新回数に基づいて、前記センサデータの取得間隔を算出するステップと、取得間隔と前記センサデータに基づいてフィルタ処理するステップと、を有する。
【００４２】
＜本実施形態８＞
本実施形態８のセンサは、単方向出力ノードを備え、同期化信号、同期化信号を基準として換算されたセンサデータ、及び、センサデータの更新タイミングに関連し、同期化信号を基準として換算された時間データ、誤り検出信号（ＣＲＣ信号）を含む出力データを単方向出力ノードへシリアルで連続して出力するように構成される。
【００４３】
＜本実施形態９＞
本実施形態９の通信システムは、データを出力するセンサ部と、データを出力する時間データ生成部と、同期化信号、及び、データと時間データを同期化信号の時間を基準として換算した信号を含む出力データをシリアルで出力する出力部と、を備える送信部と、同期化信号を基準としてデータ及び時間データを復元するデコーダと、復元された時間データと同期化信号に基づいて、前のデータと後のデータのデータ間隔を算出するデータ間隔算出部と、データ間隔と復元されたデータに基づいて演算を行う演算部と、を備える受信部と、を備える。
【００４４】
本実施形態のセンサシステムは、センサを複数備える構成であってもよい。
なお、本実施形態の説明では、オープンドレインＮＭＯＳで説明したが、ＣＭＯＳで出力ドライバを構成してもよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に記載の技術的範囲には限定されない。上述した実施形態に、多様な変更又は改良を加えることも可能であり、そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００４５】
１  センサ
２  制御部
１１  センサ素子
１２  増幅器
１３  ＡＤ変換器
１４  演算部
１５  カウンタ
１６  出力部
１７  単方向出力端子
１８  プルアップ抵抗
１９  入力端子
２１  カウンタ値取得部
２２  エンコーダ
２３  センサデータ取得部
２４  制御回路
２５  出力ドライバ
２６  制御部
２７  出力端子
３１  デジタル演算部
３２  センサデータ格納部
４０  デコーダ部
４２  格納部
５０  データ演算部
４１  デコーダ
４２  格納部
４２１  基準時間格納部
４２２  時間データ格納部
４２３  センサデータ格納部
５０  データ演算部
５１  データ間隔演算部
５２  補間演算部
５３  フィルタ演算部
【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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