JP2015114884A - 物理量センサ - Google Patents

Abstract

【課題】物理量の経時変化を示す波形と一致する波形をホストに送信する。【解決手段】加速度センサ１は、クロック生成回路５からマイコン８に出力されるクロックを動作クロックとし、データ更新処理を実行する。加速度センサ１は、ホスト１６からのコマンドを受信完了すると、ホスト１６からのコマンドが受信された周期を通信周期として計測し、データ更新処理に費やすデータ更新処理時間が当該計測した通信周期に同調して一定となるように、クロック生成回路５からマイコン８に出力されるクロックの周波数を調整する。【選択図】図１

Description

本発明は、物理量を示すセンサ信号に応じたデジタルデータを生成し、その生成したデジタルデータをホストに送信する物理量センサに関する。

従来より、例えば加速度等の物理量を示すセンサ信号に応じたデジタルデータをホストに送信する物理量センサが供されている。ホストでは、物理量センサから受信したデジタルデータの経時変化を信号処理することで、例えば衝突等の事象を判定する。このような物理量センサがデジタルデータをホストに送信するシステムでは、センサ信号を取得する周期（サンプリング周期）と、そのセンサ信号に応じたデジタルデータをホストに送信する周期（送信周期）とが異なる可能性がある。これらの周期が異なると、センサ信号を取得するタイミングからデジタルデータを送信するタイミングまでの時間差にばらつきが発生する。時間差にばらつきが発生すると、センサ信号の送信抜けが発生したり、物理量の経時変化を示す波形（生の波形）とは異なる波形がホストに送信されたりする。その結果、物理量の経時変化をホストで正しく再現することができなくなり、誤判定が発生するという問題がある。このような問題に対し、特許文献１及び２では、センサ信号を取得する際に、センサ信号に応じたデジタルデータと共に、そのセンサ信号を取得した時刻を記録する手法が開示されている。

特開２００６−３２２８４０号公報 特開２０１２−２３３８４１号公報

しかしながら、特許文献１及び２に開示されている手法では、センサ信号を取得した時刻を計測するための資源（手段）を必要とし、更にホストに送信するデータ量が増加し、通信速度の高速化を必要とする。その結果、コスト的に高価なシステムとなってしまう問題がある。又、センサ信号を例えば１０［μｓ］程度の周期で取得する等してセンサ信号を取得する周期を高速化し、非同期の通信に対して常に最新のデジタルデータを用意することで、時間差のばらつきによる問題を解消することが可能である。ところが、これでは、センサ信号を必要以上に取得することになり、この場合もコスト面等から現実的ではない。又、単純にホストからコマンドを受信するタイミングにセンサ信号を取得するタイミングを同期させる方法も考えられる。ところが、ホストからコマンドを受信する通信周期が速くなると、１周期内で処理を完了できなくなり、センサ信号の取得ができなくなったり、センサ信号を例えばデジタルフィルタ処理する場合には当該デジタルフィルタ処理を完了できなくなったりする。又、最悪の場合、プログラムが暴走したりする可能性もあり得る。又、センサ信号の取得やデジタルフィルタ処理ができなくなると、センサ信号の連続性が途絶えてしまうので、デジタルフィルタ処理の演算結果として正しい演算結果が得られなくなる。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、新たな資源を必要とせず且つコスト高になることもなく、しかも、ホストからコマンドを受信する通信周期が速くなったとしても、物理量の経時変化を示す波形と一致する波形をホストに送信することができ、ホストでの誤判定の発生を未然に防止することができる物理量センサを提供することにある。

請求項１に記載した発明によれば、データ処理手段は、クロック生成手段により生成されたクロックを動作クロックとし、センサ素子から物理量を示すセンサ信号を取得し、その取得したセンサ信号に応じたデジタルデータを記憶手段に格納するデータ更新処理を実行する。又、データ処理手段は、ホストからのコマンドが通信手段に受信されたことを契機とし、記憶手段に格納されているデジタルデータを通信手段からホストに送信させるデータ送信処理を実行する。ここで、データ処理手段は、ホストからのコマンドが通信手段に受信された周期を通信周期として計測し、データ更新処理に費やすデータ更新処理時間が通信周期に同調して一定となるように、クロック生成手段から出力される（供給される）クロックの周波数の調整をクロック制御手段に行わせる。

これにより、データ更新処理時間が通信周期に同調して一定となるようにクロックの周波数の調整を行うことで、センサ信号を取得するタイミングからデジタルデータを送信するタイミングまでの時間差のばらつきの発生を未然に防止することができ、その時間差を一定とすることができる。その結果、センサ信号の送信抜けが発生することなく、物理量の経時変化を示す波形（生の波形）と一致する波形をホストに送信することができ、ホストでの誤判定の発生を未然に防止することができる。この場合、クロックの周波数の調整を行えば良いので、センサ信号を取得した時刻を計測するための資源（手段）を必要とせず、更にホストに送信するデータ量が増加することもない。よって、新たな資源を必要とせず且つコスト高になることもなく、容易に実現することができる。

又、通信周期が速くなると、通信周期が速くなった直後では、センサ信号の取得ができなくなったり、センサ信号を例えばデジタルフィルタ処理する場合には当該デジタルフィルタ処理を完了できなくなったりする可能性がある。この点に関し、データ更新処理をホストとの通信と同期せずに（非同期で）実行するので、データ更新処理を通信周期の高速化に拘らず継続して実行することができる。そして、通信周期が速くなったことに対応し、クロックの周波数を高速化することで、データ更新処理での命令量を増加させることができ、ホストから次のコマンドが受信されたときにはセンサ信号の取得やデジタル処理を完了できるようになる。その結果、それ以降で、データ更新処理を通信周期に追従して実行することができ、ロバスト性を高めることができる。

本発明の第１の施形態を示す機能ブロック図 センサ信号及びデジタルデータの流れを示す図 周回処理のフローチャート 割り込み処理のフローチャート タイミングチャート センサ信号の取得タイミングを示す波形とデジタルデータの送信タイミングを示す波形との関係を示す図 第２の実施形態を示す割り込み処理のフローチャート 周期帯域毎の上限及び下限を示す図 第３の実施形態を示す周回処理のフローチャート タイミングチャート

（第１の実施形態）
以下、本発明を、自動車に搭載される自動車用加速度センサ（以下、加速度センサ）に適用した第１の実施形態について図１から図６を参照して説明する。図１に示すように、加速度センサ１（物理量センサ）は、センサ素子２と、制御装置３とを有する。センサ素子２は、被検出対象として自動車に与えられた加速度（物理量）を検出し、その検出した加速度を示すセンサ信号（アナログ信号）を制御装置３に出力する。

制御装置３は、発振回路４と、クロック生成回路５（クロック生成手段）と、クロック制御回路６（クロック制御手段）と、アナログ信号処理部７と、マイコン８とを有する。発振回路４は、所定の発振周波数の発振信号をクロック生成回路５に出力する。クロック生成回路５は、発振回路４から所定の発振周波数の発振信号を入力すると、その入力した発振信号から所定の周波数のクロックを生成し、その生成したクロックをセンサ素子２、アナログ信号処理部７及びマイコン８に出力する。本実施形態では、クロック生成回路５からセンサ素子２へのクロックの信号線の一部と、クロック生成回路５からアナログ信号処理部７への信号線の一部とが共通である。即ち、クロック生成回路５からセンサ素子２に出力されるクロックの周波数と、クロック生成回路５からアナログ信号処理部７に出力されるクロックの周波数とは同じである。尚、クロック生成回路５からセンサ素子２及びアナログ信号処理部７へのクロックの信号線と、クロック生成回路５からマイコン８へのクロックの信号線とが別々である。そのため、クロック生成回路５からセンサ素子２及びアナログ信号処理部７に出力されるクロックの周波数と、クロック生成回路５からマイコン８に出力されるクロックの周波数とが異なっても良い。又、クロック生成回路５からセンサ素子２へのクロックの信号線と、クロック生成回路５からアナログ信号処理部７へのクロックの信号線とが別々にされても良い。その場合、クロック生成回路５からセンサ素子２に出力されるクロックの周波数と、クロック生成回路５からアナログ信号処理部７に出力されるクロックの周波数とが異なっても良い。クロック生成回路５からセンサ素子２、アナログ信号処理部７及びマイコン８に出力されるクロックは、それぞれの動作クロックとして用いられる。クロック制御回路６は、クロック生成回路５から出力されるクロックの周波数を、マイコン８のＣＰＵ（Central Processing Unit）１１（データ処理手段）から入力する命令にしたがって調整する。

アナログ信号処理部７は、アンプ９と、ＡＤ変換回路１０とを有する。アンプ９は、センサ素子２からセンサ信号を入力すると、その入力したセンサ信号を電圧増幅してＡＤ変換回路１０に出力する。ＡＤ変換回路１０は、アンプ９から電圧増幅後のセンサ信号をアナログ信号として入力すると、その入力した電圧増幅後のセンサ信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。そして、ＡＤ変換回路１０は、その電圧増幅後のセンサ信号をデジタル信号としてマイコン８に出力する。

マイコン８は、ＣＰＵ１１と、通信回路１２（通信手段）と、タイマ１３と、メモリ１４（記憶手段）と、演算回路１５とを有する。ＣＰＵ１１は、メモリ１４に格納されているコンピュータプログラムを実行することで、本発明に関連する処理として、データ更新処理及びデータ送信処理を実行する。ＣＰＵ１１は、データ更新処理として、クロック生成回路５からマイコン８に出力される（供給される）クロックを動作クロックとし、アナログ信号処理部７（ＡＤ変換回路１０）から電圧増幅後のセンサ信号をデジタル信号として入力すると、その入力したセンサ信号をデジタルフィルタ処理（演算処理）してデジタルデータ（演算結果）を生成する。そして、ＣＰＵ１１は、その生成したデジタルデータをメモリ１４に一時的に格納する。この場合、ＣＰＵ１１は、演算指令を演算回路１５に出力することで、デジタルフィルタ処理のための積算、加算、引算等の各種の演算を演算回路１５により実施する。

又、ＣＰＵ１１は、データ送信処理として、ホスト１６からのコマンドが通信回路１２に受信されると、そのコマンドの受信完了を契機とし（コマンドが受信されたことを契機とし）、メモリ１４に一時的に格納されているデジタルデータを、ホスト１６から通信回路１２に受信されたクロックに追従して通信回路１２からホスト１６に送信させる。ホスト１６は、電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）であり、加速度センサ１から受信したデジタルデータの経時変化を信号処理することで、例えば衝突等の事象を判定する。このようにＣＰＵ１１は、クロック生成回路５から出力されるクロックを動作クロックとし、データ更新処理を実行する一方、ホスト１６からのコマンドの受信完了を契機とし、データ送信処理を実行する。即ち、ＣＰＵ１１は、データ更新処理とデータ送信処理とを非同期で実行する。尚、図２に、センサ素子２からセンサ信号が出力され、通信回路１２からデジタルデータが送信されるまでの流れを示している。

上記したようにデータ更新処理とデータ送信処理とを非同期で実行する構成では、センサ信号を取得する周期（サンプリング周期）と、そのセンサ信号をデジタルフィルタ処理したデジタルデータをホスト１６に送信する周期（送信周期）とが異なる可能性がある。これらの周期が異なると、センサ信号を取得するタイミングからデジタルデータを送信するタイミングまでの時間差にばらつきが発生する可能性がある。時間差にばらつきが発生すると、センサ信号の送信抜けが発生したり、加速度の経時変化を示す波形（生の波形）とは異なる波形がホスト１６に送信されたりする。その結果、加速度の経時変化をホスト１６で正しく再現することができなくなり、ホスト１６では、衝突等の判定を正しく行えなくなる。このような事情を考慮し、本発明において、ＣＰＵ１１は、以下の処理を実行する。

次に、上記した構成の作用について、図３から図６も参照して説明する。ＣＰＵ１１は、データ更新処理を周回処理（第１の周回処理）により実行し、データ送信処理を周回処理に対する割り込み処理により実行する。以下、周回処理及び割り込み処理についてそれぞれ説明する。

（１）周回処理
ＣＰＵ１１は、周回処理を開始すると、データ更新処理を実行する。即ち、ＣＰＵ１１は、アナログ信号処理部７から電圧増幅後のセンサ信号をデジタル信号として入力する（取得する）（Ｓ１）。次いで、ＣＰＵ１１は、その入力したセンサ信号をデジタルフィルタ処理してデジタルデータを生成する（Ｓ２）。次いで、ＣＰＵ１１は、デジタルフィルタ処理を完了すると、その生成したデジタルデータをメモリ１４に一時的に格納する（Ｓ３）。ＣＰＵ１１は、データ更新処理を完了すると、データ更新処理を含めて周回処理に費やす周回処理時間の調整を行う（Ｓ４）。ＣＰＵ１１は、周回処理時間の調整を完了すると、周回処理を終了する。尚、周回処理時間には、データ更新処理に費やすデータ更新処理時間も含まれる。

具体的に説明すると、ＣＰＵ１１は、周回処理に費やす周回処理時間を一定に保つために周回処理の最後に（デジタルデータをメモリ１４に格納した後に）、タイマのカウント値から実行サイクル数を算出する。この場合、ＣＰＵ１１は、基準のサイクル数を「ｘ」とした場合に、基準のサイクル数「ｘ」を、割り込み処理の発生回数等を想定して最大のサイクル数として設定する。ＣＰＵ１１は、基準のサイクル数「ｘ」に対して実際のサイクル数が不足した場合は、その不足分のサイクル数を空処理により挿入して埋める。又、ＣＰＵ１１は、想定外の割り込み処理等の影響により基準のサイクル数「ｘ」に対して実際のサイクル数が超過した場合は、次のクロックの周波数の調整時に超過分の時間を補うために、クロック生成回路５からマイコン８に出力されるクロックの周波数を高速化する。ＣＰＵ１１は、周回処理に費やす周回処理時間を一定に保つことで、データ更新処理に費やすデータ更新処理時間を一定に保つことができる。

（２）割り込み処理
ＣＰＵ１１は、上記した周回処理を実行中に、ホスト１６からのコマンドが通信回路１２に受信されたか否かを監視している。ＣＰＵ１１は、ホスト１６からのコマンドが通信回路１２に受信されると、そのコマンドの受信完了を契機とし、実行中の周回処理を中断し、割り込み処理を開始する。ＣＰＵ１１は、割り込み処理を開始すると、前回のコマンドの受信タイミング（前回の割り込み）から今回のコマンドの受信タイミング（今回の割り込み）までに経過した時間を通信周期として計測する（Ｓ１１）。ＣＰＵ１１は、その計測した通信周期が予め設定している上限又は下限を超えているか否か（基準周期を基準とする所定の周期帯域内であるか否か）を判定する（Ｓ１２）。基準周期とは、ホスト１６がコマンドを送信する周期であり、ホスト１６の設定に依存する周期である。

具体的に説明すると、例えばホスト１６がコマンドを５００［μｓ］周期で送信するように基準周期を５００［μｓ］に設定している場合に、ＣＰＵ１１は、基準周期の±５％を上限及び下限として設定する場合であれば、上限を５２５［μｓ］に設定し、下限を４７５［μｓ］に設定する。尚、基準周期に対する上限及び下限は、システムで要求される精度により設定すれば良く、システムで要求される精度が相対的に高ければ、下限から上限までの範囲を相対的に狭く設定し、一方、システムで要求される精度が相対的に低ければ、下限から上限までの範囲を相対的に広く設定すれば良い。

ＣＰＵ１１は、その計測した通信周期が上限及び下限を超えていない（下限から上限までの範囲内であり、所定の周期帯域内である）と判定すると（Ｓ１２：ＮＯ）、メモリ１４に一時的に格納しておいたデジタルデータを読出す。次いで、ＣＰＵ１１は、その読出したデジタルデータを、ホスト１６から通信回路１２に受信されたクロックに追従して通信回路１２からホスト１６に送信させる（Ｓ１３）。次いで、ＣＰＵ１１は、命令をクロック制御回路６に出力し、クロックの周波数の調整をクロック制御回路６に行わせる（Ｓ１４）。そして、ＣＰＵ１１は、クロックの周波数の調整を完了すると、割り込み処理を終了する。

具体的に説明すると、ＣＰＵ１１は、周回処理の１周期に基準サイクル数「ｘ」を処理可能となる周波数のクロックがクロック生成回路５からマイコン８に出力されるように、クロックの周波数の調整をクロック制御回路６に行わせる。ＣＰＵ１１は、基準のサイクル数「ｘ」に対して下限から上限までの範囲内で超過した分がサイクル数「ｙ」であり、実際のサイクル数が「ｘ＋ｙ」である場合は、周回処理の１周期にサイクル数「ｘ＋ｙ」を処理可能となる周波数のクロックがクロック生成回路５からマイコン８に出力されるように、クロックの周波数の調整をクロック制御回路６に行わせる。即ち、ＣＰＵ１１は、基準サイクル数「ｘ」からの超過分を補うための高速クロックがクロック生成回路５からマイコン８に出力されるように、クロックの周波数の調整をクロック制御回路６に行わせる。

例えば基準周期が５００［μｓ］、クロックの周波数が８［ＭＨｚ］、周回処理の１周期のサイクル数が４０００［サイクル］、このうち割り込み処理のサイクル数が５０［サイクル］程度である場合に、１周期のサイクル数の不足分（余り分）が最大で１００［サイクル］程度発生すると、ＣＰＵ１１は、この不足分を１周期の中で空処理により挿入して埋める。又、ＣＰＵ１１は、割り込み処理が過剰に発生すると、割り込み処理の５０［サイクル］が超えることになり、上記した余り分があれば、その中で吸収可能である。一方、ＣＰＵ１１は、吸収不可能であれば、次のクロックの周波数の調整を行う際に、基準周期の５００［μｓ］の期間内で（４０００＋５０）［サイクル］を処理可能となる周波数のクロックがクロック生成回路５からマイコン８に出力されるように、クロックの周波数を８．１［ＭＨｚ］に調整する。

一方、ＣＰＵ１１は、その計測した通信周期が上限又は下限を超えている（下限から上限までの範囲外であり、所定の周期帯域外である）と判定すると（Ｓ１２：ＹＥＳ）、エラー情報を、ホスト１６から通信回路１２に受信されたクロックに追従して通信回路１２からホスト１６に送信させ（エラー処理を実行し）（Ｓ１５）、割り込み処理を終了する。

ＣＰＵ１１は、以上に説明した周回処理及び割り込み処理を実行することで、図５に示すように、周回処理を開始した後に（ｔ１）、ホスト１６からのコマンドを受信完了すると、実行中の周回処理を中断し、割り込み処理を開始する（ｔ２）。ＣＰＵ１１は、割り込み処理を開始すると、前回の割り込みから今回の割り込みまでの通信周期（Ｔ０）を計測する。次いで、ＣＰＵ１１は、前回の周回処理でメモリ１４に一時的に格納しておいたデジタルデータを通信回路１２からホスト１６に送信させ、クロックの周波数の調整をクロック制御回路６に行わせる。ＣＰＵ１１は、クロックの周波数の調整を完了すると、割り込み処理を終了し、中断していた周回処理を再開する（ｔ３）。ＣＰＵ１１は、周回処理を再開すると、センサ信号をデジタルフィルタ処理して生成したデジタルデータをメモリ１４に一時的に格納し（更新し）、次のデジタルデータの送信に備える（ｔ４）。そして、ＣＰＵ１１は、周回処理時間の調整を完了すると、今回の周回処理を終了し、次の周回処理を開始する（ｔ５）。これ以降、ＣＰＵ１１は、周回処理及び割り込み処理を繰返して実行する（ｔ６、ｔ７以降）。

このようにデータ更新処理に費やすデータ更新処理時間が通信周期に同調して一定となるように、クロック生成回路５からマイコン８に出力されるクロックの周波数の調整を行う。その結果、センサ信号を取得するタイミングからデジタルデータを送信するタイミングまでの時間差のばらつきの発生を未然に防止することができ、その時間差を一定とすることができる。即ち、図６に示すように、クロックの周波数の調整を行わない従来では、サンプリング周期と送信周期とが異なる可能性があり、サンプリング周期と送信周期とが異なると、センサ信号の送信抜けが発生したり、加速度の経時変化を示す波形（生の波形）と一致しない波形をホスト１６に送信してしまったりすることになる。これに対し、クロックの周波数の調整を行う本発明では、サンプリング周期と送信周期とが異なる可能性を解消したことで、センサ信号の送信抜けが発生することなく、加速度の経時変化を示す波形と一致する波形をホスト１６に送信することができる。

以上に説明したように第１の実施形態によれば、加速度センサ１において、ホスト１６からのコマンドを受信完了すると、ホスト１６からのコマンドが受信された周期を通信周期として計測し、データ更新処理に費やすデータ更新処理時間が当該計測した通信周期に同調して一定となるように、クロック生成回路５からマイコン８に出力されるクロックの周波数を調整するようにした。これにより、センサ信号を取得するタイミングからデジタルデータを送信するタイミングまでの時間差のばらつきの発生を未然に防止することができ、その時間差を一定とすることができる。その結果、センサ信号の送信抜けが発生することなく、加速度の経時変化を示す波形（生の波形）と一致する波形をホスト１６に送信することができ、ホスト１６での誤判定の発生を未然に防止することができる。この場合、クロックの周波数の調整を行えば良いので、センサ信号を取得した時刻を計測するための資源（手段）を必要とせず、更にホスト１６に送信するデータ量も増加することもない。よって、新たな資源を必要とせず且つコスト高になることもなく、容易に実現することができる。

又、通信周期が速くなると、通信周期が速くなった直後ではセンサ信号の取得やデジタルフィルタ処理を完了できなくなる可能性がある。この点に関し、データ更新処理をホスト１６との通信と同期せずに（非同期で）実行するので、データ更新処理を通信周期の高速化に拘らず継続して実行することができる。そして、通信周期が速くなったことに対応し、クロックの周波数を高速化することで、データ更新処理での命令量を増加させることができ、ホスト１６からの次のコマンドが受信されたときにはセンサ信号の取得やデジタルフィルタ処理を完了できるようになる。その結果、それ以降で、データ更新処理を通信周期に追従して実行することができ、ロバスト性を高めることができる。

又、ホスト１６からのコマンドを受信するタイミングにセンサ信号を取得するタイミングを同期させる従来の想定される方法では、ホスト１６からコマンドを受信することができないと、データ更新処理を開始することができない。又、ホスト１６からのコマンドを受信することができない場合に備え、タイマを設け、タイムアウトした場合にデータ更新処理を開始することも想定される。ところが、これでは、データ更新処理を開始した後にホスト１６からのコマンドを受信すると、実行中のデータ更新処理を中断して最初から再開することになるので、データ更新処理を正確に実行することができない可能性もある。このような従来の想定される方法で発生する問題に対しても、本発明では、データ更新処理をホスト１６との通信と同期せずに実行するので、データ更新処理を継続して実行することができる。

又、計測した通信周期が上限及び下限を超えていない場合に、データ送信処理を実行するようにした。これにより、通信周期の誤差をある程度の範囲まで許容した上で、デジタルデータをホスト１６に送信することができる。その一方、計測した通信周期が上限又は下限を超えている場合に、データ送信処理を実行せず、エラー情報をホスト１６に送信するようにした。これにより、通信周期の誤差がある程度の範囲を超えると、通信周期の誤差がある程度の範囲を超えたことをホスト１６に通知することができる。又、発振回路４として、精度が相対的に高い高価な水晶発振器を用意する必要がなく、精度が相対的に低い安価なＣＲ発振器で対応することができ、その分、コスト高を抑制することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図７及び図８を参照して説明する。尚、上記した第１の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。第１の実施形態は、１つの周期帯域に対応する構成であるが、第２の実施形態は、複数の周期帯域に対応する構成である。

ＣＰＵ１１は、図８に示すように、例えば基準周期をそれぞれ５００［μｓ］、２５０［μｓ］、１２５［μｓ］に設定している３つの周期帯域に対応可能とするように、それぞれの基準周期に対して上限及び下限を設定している。具体的には、ＣＰＵ１１は、５００［μｓ］の基準周期に対して上限を５２５［μｓ］に設定すると共に下限を４７５［μｓ］に設定し、２５０［μｓ］の基準周期に対して上限を２７５［μｓ］に設定すると共に下限を２２５［μｓ］に設定し、１２５［μｓ］の基準周期に対して上限を１５０［μｓ］に設定すると共に下限を１００［μｓ］に設定している。

この場合、ＣＰＵ１１は、割り込み処理において、その計測した通信周期が上限又は下限を超えていると判定すると（Ｓ１２：ＹＥＳ）、その計測した通信周期が別の周期帯域内であるか否かを判定する（Ｓ１６）。ＣＰＵ１１は、その計測した通信周期が別の周期帯域内であると判定すると（Ｓ１６：ＹＥＳ）、周期帯域の変更に伴う各種設定（定数等）を切替える（Ｓ１７）。そして、ＣＰＵ１１は、クロックの周波数の調整をクロック制御回路６に行わせ（Ｓ１４）、クロックの周波数の調整を完了すると、割り込み処理を終了する。

一方、ＣＰＵ１１は、その計測した通信周期が別の周期帯域内でもないと判定すると（Ｓ１６：ＮＯ）、エラー情報を、ホスト１６から通信回路１２に受信されたクロックに追従して通信回路１２からホスト１６に送信させ（エラー処理を実行し）（Ｓ１５）、割り込み処理を終了する。尚、この場合、ＣＰＵ１１は、クロックの周波数の調整をクロック制御回路６に行わせないことで、通信周期が正常化すると、その直後に速やかに正常動作に復帰することができる。

具体的に説明すると、ＣＰＵ１１は、例えば基準周期を５００［μｓ］として周期帯域を４７５から５２５［μｓ］の範囲に設定している場合に、計測した通信周期が例えば２６０［μｓ］であれば、その計測した通信周期が４７５から５２５［μｓ］の範囲外であるが、基準周期を２５０［μｓ］とする２２５から２７５［μｓ］の周期帯域内であるので、周期帯域の変更に伴う各種設定を切替え、クロックの周波数の調整をクロック制御回路６に行わせる。一方、ＣＰＵ１１は、計測した通信周期が例えば２００［μｓ］であれば、何れの周期帯域内でもないので、エラー情報を通信回路１２からホスト１６に送信させる。尚、周期帯域が切替わる場合としては、１つのホスト１６が周期帯域を動的に変化させる場合や、物理センサ１の通信相手先のホスト１６が切替わる場合がある。

以上に説明したように第２の実施形態によれば、上記した第１の実施形態で説明した効果と同等の効果を得ることができることに加え、計測した通信周期が別の周期帯域内である場合に、周期帯域の変更に伴う各種設定を切替え、クロックの周波数の調整を行うことで、基準周期の変化に対応することができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について、図９及び図１０を参照して説明する。尚、上記した第１の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。第３の実施形態は、周回処理の起点を通信周期と同期させる構成である。

ＣＰＵ１１は、周回処理を開始すると、ホスト１６からのコマンドを受信完了したか否かを判定すると共に（Ｓ２１）、前回のコマンドを受信してからの経過時間が上限を超えたか否かを判定する（Ｓ２２）。ＣＰＵ１１は、前回のコマンドを受信してからの経過時間が上限を超える前に、ホスト１６からのコマンドを受信完了したと判定すると（Ｓ２１：ＹＥＳ）、この場合も、前回のコマンドの受信タイミングから今回のコマンドの受信タイミングまでに経過した時間を通信周期として計測する（Ｓ２３）。次いで、ＣＰＵ１１は、その計測した通信周期が予め設定している下限を超えているか否かを判定する（Ｓ２４）。ＣＰＵ１１は、その計測した通信周期が下限を超えていないと判定すると（Ｓ２４：ＮＯ）、メモリ１４に一時的に格納しておいたデジタルデータを読出し、その読出したデジタルデータを、ホスト１６から通信回路１２に受信されたクロックに追従して通信回路１２からホスト１６に送信させる（Ｓ２５）。そして、ＣＰＵ１１は、第１の実施形態と同様に、命令をクロック制御回路６に出力し、クロックの周波数の調整をクロック制御回路６に行わせる（Ｓ２６）。

ＣＰＵ１１は、クロックの周波数の調整を完了すると、アナログ信号処理部７から電圧増幅後のセンサ信号をデジタル信号として入力する（取得する）（Ｓ２７）。次いで、ＣＰＵ１１は、その入力したセンサ信号をデジタルフィルタ処理してデジタルデータを生成する（Ｓ２８）。そして、ＣＰＵ１１は、デジタルフィルタ処理を完了すると、その生成したデジタルデータをメモリ１４に一時的に格納し（Ｓ２９）、デジタルデータのメモリ１４への格納を完了すると、周回処理を終了する。

一方、ＣＰＵ１１は、ホスト１６からのコマンドを受信完了する前に、前回のコマンドを受信してからの経過時間が上限を超えたと判定すると（Ｓ２２：ＹＥＳ）、エラー情報を通信回路１２からホスト１６に送信させる（エラー処理を実行する）（Ｓ３０）。そして、ＣＰＵ１１は、クロックの周波数の調整をクロック制御回路６に行わせる（Ｓ２６）。ＣＰＵ１１は、基準サイクル数「ｘ」に対して上限を超えて超過した分がサイクル数「ｍ」であれば、次の周回処理の１周期にサイクル数「ｘ＋ｍ」を処理可能となる周波数のクロックがクロック生成回路５からマイコン８に出力されるように調整を行わせることで、上限を超えて超過したサイクル数「ｍ」も含めて次の通信周期の周期内で処理することができ、センサ信号の取得を一定周期で継続することができる。

又、ＣＰＵ１１は、計測した通信周期が下限を超えていると判定すると（Ｓ２４：ＹＥＳ）、この場合も、エラー情報を通信回路１２からホスト１６に送信させる（Ｓ３０）。そして、ＣＰＵ１１は、クロックの周波数の調整をクロック制御回路６に行わせる（Ｓ２６）。ＣＰＵ１１は、基準サイクル数「ｘ」に対して下限を超えて不足した分がサイクル数「ｎ」であれば、次の周回処理の１周期にサイクル数「ｘ−ｎ」を処理可能となる周波数のクロックがクロック生成回路５からマイコン８に出力されるように調整を行わせることで、不足したサイクル数「ｎ」も含めて通信周期の周期内で処理することができ、センサ信号の取得も一定周期で継続することができる。尚、この第３の実施形態では、周回処理の起点を通信周期と同期させているので、第１の実施形態で説明した周回処理時間を調整する処理（図３のＳ４に相当する処理）が不要となる。

ＣＰＵ１１は、以上に説明した周回処理を実行することで、図１０に示すように、周回処理を開始すると（ｔ１１）、ホスト１６からのコマンドの受信完了を待機し、ホスト１６からのコマンドを受信完了すると（ｔ１２）、前回のコマンドの受信タイミングから今回のコマンドの受信タイミングまでの通信周期（Ｔ０）を計測する。次いで、ＣＰＵ１１は、前回の周回処理でメモリ１４に一時的に格納しておいたデジタルデータを通信回路１２からホスト１６に送信させる（ｔ１３）。ＣＰＵ１１は、デジタルデータの送信を完了すると、クロックの周波数の調整をクロック制御回路６に行わせ、クロックの周波数の調整を完了すると、センサ信号を取得し、その取得したセンサ信号をデジタルフィルタ処理し、そのデジタルフィルタ処理により生成したデジタルデータをメモリ１４に一時的に格納し（更新し）、次のデジタルデータの送信に備える（ｔ１４）。そして、ＣＰＵ１１は、今回の周回処理を終了し、次の周回処理を開始する（ｔ１５）。これ以降、ＣＰＵ１１は、周回処理を繰返して実行する（ｔ１６、ｔ１７以降）。

以上に説明したように第３の実施形態によれば、上記した第１の実施形態で説明した効果と同等の効果を得ることができることに加え、周回処理の起点を通信周期と同期させているので、第１の実施形態で説明した周回処理時間を調整する処理を不要とすることができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のように変形又は拡張することができる。又、複数の変形例を組み合わせても良い。
自動車用の加速度センサに適用することに限らず、自動車以外の用途として例えば二輪車の加速度センサに適用しても良い。加速度センサに適用することに限らず、例えば温度を検出する温度センサ、湿度を検出する湿度センサ等の各種のセンサに適用しても良い。
センサ信号をデジタルフィルタ処理してデジタルデータを生成することに限らず、センサ信号に対してデジタルフィルタ処理以外の別の処理を施しても良い。又、センサ信号をそのまま（処理を施すことなく）デジタルデータとしてメモリに格納しても良い。

図面中、１は加速度センサ（物理量センサ）、２はセンサ素子、５はクロック生成回路（クロック生成手段）、６はクロック制御回路（クロック制御手段）、１１はＣＰＵ（データ処理手段）、１２は通信回路（通信手段）、１４はメモリ（記憶手段）、１６はホストである。

Claims (8)

1. 物理量を示すセンサ信号を出力するセンサ素子（２）と、
   クロックを生成するクロック生成手段（５）と、
   ホスト（１６）との間で通信を行う通信手段（１２）と、
   前記クロックを動作クロックとし、前記センサ信号を取得し、その取得したセンサ信号に応じたデジタルデータを記憶手段（１４）に格納するデータ更新処理を実行すると共に、前記ホストからのコマンドが前記通信手段に受信されたことを契機とし、前記記憶手段に格納されているデジタルデータを前記通信手段から前記ホストに送信させるデータ送信処理を実行するデータ処理手段（１１）と、を備えた物理量センサ（１）において、
   前記クロックの周波数の調整を行うクロック制御手段（６）を備え、
   前記データ処理手段は、前記ホストからのコマンドが前記通信手段に受信された周期を通信周期として計測し、前記データ更新処理に費やすデータ更新処理時間が前記通信周期に同調して一定となるように前記クロックの周波数の調整を前記クロック制御手段に行わせることを特徴とする物理量センサ。
2. 請求項１に記載した物理量センサにおいて、
   前記データ処理手段は、第１の周回処理として、前記データ更新処理を実行した後に前記データ更新処理時間の調整を行い、前記ホストからのコマンドが前記通信手段に受信されたことを契機とし、前記第１の周回処理に対する割り込み処理として、前記通信周期を計測し、その計測した通信周期が基準周期を基準とする所定の周期帯域内である場合に、前記データ送信処理を実行し、前記データ更新処理時間が前記通信周期に同調して一定となるように前記クロックの周波数の調整を前記クロック制御手段に行わせることを特徴とする物理量センサ。
3. 請求項２に記載した物理量センサにおいて、
   前記データ処理手段は、計測した通信周期が前記所定の周期帯域外である場合に、エラー処理を実行することを特徴とする物理量センサ。
4. 請求項２に記載した物理量センサにおいて、
   前記データ処理手段は、計測した通信周期が前記所定の周期帯域外であり且つ別の基準周期を基準とする別の所定の周期帯域内である場合に、前記データ更新処理時間が前記別の通信周期に同調して一定となるように前記クロックの周波数の調整を前記クロック制御手段に行わせることを特徴とする物理量センサ。
5. 請求項４に記載した物理量センサにおいて、
   前記データ処理手段は、計測した通信周期が前記所定の周期帯域外であり且つ前記別の所定の周期帯域外である場合に、エラー処理を実行することを特徴とする物理量センサ。
6. 請求項１に記載した物理量センサにおいて、
   前記データ処理手段は、第２の周回処理として、前記ホストからのコマンドが前記通信手段に受信されたか否かを判定し、前記ホストからのコマンドが前記通信手段に受信されたことを契機とし、前記通信周期を計測し、その計測した通信周期が基準周期を基準とする所定の下限を超えていない場合に、前記データ送信処理を実行した後に、前記データ更新処理時間が前記通信周期に同調して一定となるように前記クロックの周波数の調整を前記クロック制御手段に行わせ、前記データ更新処理を実行することを特徴とする物理量センサ。
7. 請求項６に記載した物理量センサにおいて、
   前記データ処理手段は、計測した通信周期が前記所定の下限を超えた場合に、エラー処理を実行し、前記データ更新処理時間が前記通信周期に同調して一定となるように前記クロックの周波数の調整を前記クロック制御手段に行わせ、前記データ更新処理を実行することを特徴とする物理量センサ。
8. 請求項６又は７に記載した物理量センサにおいて、
   前記データ処理手段は、前記ホストからのコマンドが前記通信手段に受信されずに前回のコマンドが前記通信手段に受信されてからの経過時間が前記基準周期を基準とする所定の上限を超えた場合に、エラー処理を実行し、前記データ更新処理時間が前記通信周期に同調して一定となるように前記クロックの周波数の調整を前記クロック制御手段に行わせ、前記データ更新処理を実行することを特徴とする物理量センサ。

Images