带采样功能的传感器设备以及使用了该传感器设备的传感器数据处理系统的制作方法
带采样功能的传感器设备以及使用了该传感器设备的传感器数据处理系统的制作方法
【专利摘要】能够任意地设定、保持传感器设备之间的测量数比并在维持该测量数比的状态下自主地进行测量。包括：计数器(511)，其对计数命令进行计数，该计数命令用于在多个传感器设备之间维持测量数比来进行测量；测量数比保持部(512)，其将测量数比设定为期望的测量数比，以多个传感器设备各自对应的方式保持测量数比的设定值；采样定时生成部(513)，其被输入计数器(511)的计数值以及由测量数比保持部(512)保持的测量数比的设定值，在计数值与设定值一致之后生成采样定时信号；以及采样部(515)，其基于采样定时生成部(513)的采样定时信号对由检测部(514)检测出的检测信号进行采样。
【专利说明】带采样功能的传感器设备以及使用了该传感器设备的传感器数据处理系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种带采样功能的传感器设备以及使用了该传感器设备的传感器数据处理系统，更详细地说，涉及一种任意地设定、保持传感器设备之间的测量数比并能够在维持所设定的传感器设备之间的测量数比的状态下自主地进行测量的带采样功能的传感器设备以及使用了该传感器设备的传感器数据处理系统。
【背景技术】
[0002]当前，广泛应用着来自多个传感器设备的传感器数据，实际上以智能手机为代表在高功能移动设备等中也开始搭载如角速度传感器设备、磁方位传感器设备那样的各种传感器设备。另外，对能够应用于导航系统的多个传感器数据进行整合来进行位置估计的航位推算(DR/Dead Reckoning:自主导航)技术等的研究也在不断推进，需要对来自多个传感器设备的传感器数据进行整合处理的技术。
[0003]这样，在对多个传感器设备进行整合处理的情况下，为了不妨碍用户的利用并且使传感器设备省电地进行动作，通过减轻获取传感器数据并进行处理的整合处理部的负荷以及对各传感器设备进行最佳的测量管理来避免不需要或者非有效的测量很重要。
[0004]例如在专利文献I中公开了一种为了减轻对整合处理部的负荷而独立于该整合处理部自主地进行动作的传感器设备。
[0005]图1是以往的带DR传感器采样功能的GPS接收器的结构图，是专利文献I所记载的GPS接收器。该GPS接收器自身不仅搭载GPS定位功能还搭载车载导航系统要求的其它功能，并且能够以容易利用的方式对CPU(中央处理装置)提供信息。在图中，附图标记8表示GPS天线，10表示CPU，12表示陀螺仪，14、16表示滤波器，20表示GPS接收器，22表示控制部，24表示A/D变换部，26表示计数器，100表示导航系统。
[0006]该专利文献I所记载的GPS接收器具备:采样单元，其以规定的周期对陀螺仪传感器、车速脉冲、倒退信号等DR传感器信号进行采样；以及控制单元，其按照计算GPS定位解的每个周期，将该采样单元采样得到的多个采样数据与以规定的周期计算的GPS定位解一起作为一帧的数据而输出。在该控制单元将一帧的数据作为串行数据而输出的情况下，CPU仅控制串行接口就能够与GPS定位解一起获取到DR传感器的采样数据。
[0007]也就是说，关于该专利文献I所记载的GPS接收器，独立于CPU的传感器设备管理各传感器设备的测量，将数据一起发送到CPU，由此削减以往通过CPU实现的整合处理部的处理。另外，以第一频率(低)进行测量的GPS接收器具备以第二频率(高)管理DR用各设备的测量的控制部，并以第一频率一起发送到CPU。
[0008]在这种系统中，代替CPU而由主设备对各传感器设备的测量进行控制管理，因此不对CPU附加负荷，能够一边以期望的频率取得同步一边进行测量。但是，仅是代替CPU的功能且必须设置具有这种功能的特定的设备，而无法使与主设备相连接的传感器设备自主地进行动作。[0009]作为能够完全自主地进行动作的传感器设备，开发出了内部具备独自的时钟而各自自主地进行测量的传感器设备。由此，不对CPU附加负荷而能够以各传感器设备所设定的各自的频率自主地进行测量。但是，由于以独自的时钟进行动作，因此在传感器设备之间测量定时产生偏移，存在无法取得同步这种问题。
[0010]因此，近年来，开发出了接收来自外部的触发来取得测量定时的同步而自主地进行测量的传感器设备。
[0011]例如，专利文献2所记载的磁传感器是能够检测来自外部的触发而在各检测部(传感器)之间取得同步来进行采样的磁传感器。
[0012]图2是用于说明专利文献2所记载的磁传感器的框图。该磁传感器9相当于磁传感器9a、9b，具备多个磁检测部Ila?11c、采样处理部17a?17c、触发检测部13以及保持处理部19。构成为由采样处理部17a?17c对多个磁检测部Ila?Ilc的检测信号分别进行采样处理。另外，构成为由采样处理部17a?17c进行了采样处理的信号分别被输入到保持处理部19，保持信号直到输入下一个信号为止并适当地输出到外部。另外，构成为采样处理部17a?17c与输入到触发检测部13的外部触发信号同步地被驱动而仅进行一次采样。另外，也能够使磁传感器Ila?Ilb的驱动电路与输入到触发检测部13的外部触发信号同步地进行驱动。此外，15表示控制部。
[0013]使用这种技术，不对CPU附加负荷而能够一边在传感器设备之间取得同步一边进行测量。但是，虽然存在如上述专利文献2那样在使用测量频率相同的多个传感器设备的情况下在传感器设备之间使测量定时一致来取得同步并进行测量的技术，但是多数情况是在种类不同的传感器设备之间，为了节省电力化、优化或者由于测量所需的时间不同而测量频率、测量定时也不同。在该情况下，传感器设备之间的测量定时产生偏移，因此在对各传感器设备进行整合处理的情况下，需要进行数据偏移的校正处理来进行数据的对应。例如，举出专利文献3。在该专利文献3中，根据测量定时的偏移设定延迟时间进行输出，由此使传感器设备之间的处理定时一致。
[0014]通常，在车载导航装置中，将通过自主导航计算出的位置与由GPS(GlobalPositioning System:全球定位系统)计算出的位置进行合成来估计最佳位置。另外，在自主导航中，根据表示车辆速度的速度脉冲以及由陀螺仪、即角速度传感器计测得到的车辆的转弯角速度来更新上一次的定位位置，由此计算当前的位置。根据这种方式的导航装置，即使在难以接收到来自GPS卫星的电波的隧道、地下停车场、高楼的楼谷之间，也能够通过自主导航来导出本车位置。但是，前提是正确地获取到基于速度脉冲的移动距离、来自陀螺仪的角速度、即方位。
[0015]上述专利文献3所记载的导航装置涉及以下一种导航装置，即根据设置于移动体的角速度传感器的输出值以及从该角速度传感器的输出值变换为角速度的变换系数来导出移动体的角速度。导航装置具备测量部，该测量部根据从卫星接收到的信号来周期地测量至少包含移动方向的方位和移动速度的测量数据，对角速度传感器的输出值的输出定时进行调节，使其与该测量部中的测量数据的测量定时一致。上述导航装置是以下装置:在该情况下，根据角速度传感器的输出值的检测定时与测量数据的测量定时的误差，对角速度传感器的输出值的输出定时进行调节，由此能够降低检测定时与测量定时的误差。
[0016]但是，在这种方法中，需要预先通过实验计算并设定用于校正测量定时的偏移的延迟时间，存在通用性差这种问题。
[0017]专利文献1:日本特开2001-280974号公报
[0018]专利文献2:日本特开2010-127857号公报
[0019]专利文献3:日本特开2009-204603号公报
【发明内容】
[0020]如在上述专利文献I至3中说明那样，在对来自多个传感器设备的传感器数据进行整合处理的情况下，每个传感器设备以最佳频率且一边取得同步一边进行测量以及减轻传感器数据的整合处理部的负荷很重要。
[0021]在此“取得同步”这个词存在两个观点。在本发明中，区别使用该两个观点。首先，I)存在使传感器设备之间基于测量频率的测量次数的比不会产生偏移这种观点。这是用于例如维持在某一传感器设备进行η次测量期间某一设备进行m次测量这种测量数的比。由此，能够准确地进行不同的传感器设备之间的数据对应，因此这是必不可少的。接着，2)存在在传感器设备之间使测量定时一致来进行测量这种观点。上述专利文献2和3中的同步基于这些观点。关于测量定时，在时间上使其准确地一致并非必然是好的，在使用多个传感器设备的情况下，也存在想要特意错开定时来进行测量的情况。例如，在存在如果同时进行测量会导致干扰的多个传感器设备的情况下，通过错开测量定时能够防止干扰。另外，如果一次使用所有传感器设备进行测量会流过大量的电流，因此容易产生噪声，通过错开测量能够将一次使用的电流抑制得低，同时也使电流值平滑化，因此能够将噪声抑制得低。
[0022]这样，“取得同步”这个词的两个观点中、特别是维持测量数的比这种观点是重要的。因而，在本发明的以下说明中，只要没有特别地事先说明，“取得同步”意味着以基于测量频率的测量次数的比不产生偏移的方式进行测量。
[0023]另外，在本发明的说明书中使用了“采样”这个词，在考虑到传感器设备也常使用的过采样方法的情况下“采样”存在两个观点。首先，I)是基于模拟信号在模拟数字变换器的入口被采样/保持这一点的采样。将该采样称为“AD变换的采样”。2)是AD变换输出的时间离散信号序列在之后以与AD变换的采样不同的时间间隔被采样。将该采样称为“数据收集时的采样”。
[0024]在本发明中使用“采样”这个词的情况下，只要不特别地事先说明，是指“数据收集时的采样”。在不使用过采样方法的情况下，AD变换的采样与数据收集时的采样相同。在本发明中，说明了维持测量数的比这种观点是重要的，而测量数的比被捕捉为上述“数据收集时的采样”次数的比。
[0025]如上所述，在对来自多个传感器设备的传感器数据进行整合处理的情况下，以下三点很重要而成为课题:1)每个传感器设备以最佳频率进行测量；2)在传感器设备之间维持基于测量频率的测量次数的比(测量数比)来进行测量；以及3)减轻传感器数据的整合处理部的负荷。
[0026]图3公开了作为本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的前提的技术，是CPU具有对多个传感器设备之间的测量定时进行管理的功能的传感器数据处理系统的结构图。
[0027]该传感器数据处理系统由包括多个传感器设备31、32、33的传感器装置30以及对来自该传感器装置30的测量数据进行处理的CPU35构成。接收来自外部的测量命令的第一传感器设备31包括:检测部311 ;测量部312，其接收来自外部的测量开始命令而开始检测部311的测量；以及测量结果保持部313，其保持该测量部312的测量结果，将其测量数据发送到CPU35。其它第二传感器设备32和第三传感器设备33也具备与第一传感器设备31相同的结构。
[0028]通过这种结构，首先，当测量命令从CPU35发送到第一传感器设备31时，第一传感器设备31开始进行测量。CPU35读出第一传感器设备31的测量结果保持部313所保持的测量结果作为测量数据。接着，当测量命令从CPU35发送到第二传感器设备32时，第二传感器设备32开始进行测量。CPU35从第二传感器设备32读出测量数据。最后，当测量命令从CPU35发送到第三传感器设备33时，第三传感器设备33开始进行测量。CPU35从第三传感器设备33读出测量数据。这样通过CPU35对来自多个传感器设备31、32、33的测量数据进行处理。在此，根据测量频率来管理访问各传感器设备的定时。
[0029]这样，CPU对多个传感器设备的测量定时进行管理的系统是以下系统:在传感器设备侧，接收来自外部的命令而进行测量，在CPU侧，以针对每个传感器设备设定的测量频率来管理测量定时，随时访问各传感器设备来获取数据。因此，存在对担当整合处理部的所有功能的CPU的负荷大这种问题。因而，能够解决上述I)和2)的问题，但是不能解决3)的问题。
[0030]图4公开作为本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的前提的技术，是具备不需要由CPU管理测量定时而独立具备时钟来自主地进行测量的传感器装置的自主测量管理系统的结构图。
[0031]该自主测量管理系统由包括多个传感器设备41、42、43的传感器装置40以及对来自该传感器装置40的测量数据进行处理的CPU45构成。根据自己的时钟开始进行测量的第一传感器设备41包括:时钟产生部414 ;计数器415，其对来自该时钟产生部414的时钟进行计数；以及比较部416，其将寄存器设定部417的设定值与计数器415的计数值进行比较。另外，传感器设备41包括:测量开始命令生成部418，其根据来自该比较部416的比较值生成测量开始命令；测量部412，其接收来自该测量开始命令生成部418的测量开始命令而开始检测部411的测量；以及测量结果保持部413，其保持该测量部412的测量结果(包含测量完成通知)，将其测量数据发送到CPU45。其它的第二传感器设备42和第三传感器设备43也具备与第一传感器设备41相同的结构。
[0032]通过这种结构，各传感器设备41、42、43自动地进行测量，当期望次数的测量结束时产生中断信号。CPU45根据来自各传感器设备41、42、43的中断信号获取测量数据。
[0033]这样，具备各传感器设备独立具备时钟而自主地进行测量的传感器设备的自主测量管理系统是以下系统:在传感器设备侧，根据自己的时钟自动地进行测量，当期望次数的测量结束时产生中断信号。另外，自主测量管理系统是以下系统:在CPU侧，根据来自传感器设备的中断信号来访问各传感器设备而获取测量数据。在该情况下，各传感器设备担当整合处理部的大部分功能，因此存在减轻对CPU的负荷这种效果。另外，各传感器设备还能够设定各自最佳的测量频率来进行测量。
[0034]然而，存在以下问题:在传感器设备自主地管理测量的情况下，每个传感器设备以独自的时钟进行动作所产生的、传感器设备之间的测量数比的偏移随着时间经过而增大。这是由于，即使以相同的测量频率进行设定，也由于在各传感器设备之间时钟的动作频率存在偏差而测量周期产生偏移。
[0035]图5是由于各传感器设备的时钟存在偏差因此即使用相同的传感器设备且设定为相同的测量频率而测量周期也不一致的情况的说明图。例如，在使用包含±1%的误差(± 10 μ sec)而进行动作的IkHz的时钟、以测量频率IOOHz进行测量的情况下，一秒钟偏移± 10msec、即一次测量次数。该偏移随着时间经过进行累加而增大。因而，能够解决上述I)和3)的课题，但是不能解决2)的课题。
[0036]并且，对使用了上述专利文献2所记载的传感器设备的情况进行研究。在该情况下，能够在多个传感器设备之间参照相同的触发信号来自主地进行采样，因此传感器设备之间的测量数比不会随着时间经过而产生偏移，并且还能够减轻传感器数据的整合处理部的负荷。然而，存在无法进行用于省电力化的、每个传感器设备以与状况相应的最佳频率进行采样这种问题。也就是说，能够解决上述2)和3)的课题，但是不能解决I)的课题。
[0037]这样，难以同时满足在对来自多个传感器设备的传感器数据进行整合处理的情况下重要的、上述的三个重要课题，即，I)每个传感器设备以最佳频率进行测量；2)在传感器设备之间维持基于测量频率的测量次数的比(测量数比)来进行测量；以及3)减轻传感器数据的整合处理部的负荷。
[0038]本发明是鉴于这种问题而完成的，其目的在于提供一种任意地设定、保持传感器设备之间的测量数比并能够在维持所设定的传感器设备之间的测量数比的状态下自主地进行测量的带采样功能的传感器设备以及使用了该传感器设备的传感器数据处理系统。
[0039]本发明是为了达到这种目的而完成的，第一发明是一种带采样功能的传感器设备，其特征在于，具备:计数器，其对计数命令进行计数，计数命令用于在多个传感器设备之间维持测量数比来进行测量；测量数比保持单元，其保持期望的测量数比的设定值；采样定时生成单元，其根据计数器的计数值和由测量数比保持单元保持的测量数比的设定值，基于计数值与设定值的比较结果来生成采样定时信号；以及采样部，其基于采样定时生成单元的采样定时信号开始对由检测部检测出的各种信息的检测信号进行采样。
[0040]另外，第二发明的特征在于，在第一发明中，为了使基于采样定时信号进行的采样部的采样开始延迟，使采样定时生成单元与保持期望的测量开始延迟时间的延迟时间保持单元连接。
[0041]另外，第三发明的特征在于，在第一发明中，设置有保持检测部动作开始时间信息的检测部动作开始时间信息保持单元，并且设置有被输入来自检测部动作开始时间信息保持单元的检测部动作开始时间信息和来自计数器的计数值的检测部动作控制单元。
[0042]另外，第四发明的特征在于，在第一发明中，设置有生成计数命令的计数命令生成单元，并且，在利用计数命令生成单元生成的计数命令的情况下，对计数器输入计数命令，同时还能够将计数命令也输出到外部。
[0043]另外，第五发明的特征在于，在第四发明中，用于将计数命令生成单元生成的计数命令输出到外部的接口与用于从外部输入计数命令的接口为一个接口。
[0044]另外，第六发明的特征在于，在第五发明中，用于将计数命令生成单元生成的计数命令输出到外部的接口与用于从外部输入计数命令的接口为一个接口并且为I2C总线。
[0045]另外，第七发明的特征在于，在第五发明中，用于将计数命令生成单元生成的计数命令输出到外部的接口与用于从外部输入计数命令的接口为一个接口并且为SPI总线。[0046]另外，第八发明的特征在于，在第五发明中，能够对将计数命令生成单元生成的计数命令输入到计数器的动作模式和将从外部输入的计数命令输入到计数器的动作模式进行切换。
[0047]另外，第九发明是一种使用了带采样功能的传感器设备的传感器数据处理系统，其特征在于，将第一至第八发明中的任一项所记载的传感器设备与传感器数据处理部组合，传感器数据处理部具有进行测量数比的设定并将测量数比的信息和计数命令发送到各传感器设备的功能并且具有从各传感器设备接收数据的功能。
[0048]另外，第十发明是一种使用了带采样功能的传感器设备的传感器数据处理系统，其特征在于，将第一至第八发明中的任一项所记载的传感器设备与传感器数据处理部组合，与传感器数据处理部相连接的主设备具有进行测量数比的设定并将测量数比的信息与计数命令发送到各传感器设备的功能并且具有从各传感器设备接收数据的功能。
[0049]另外，第十一发明是一种使用了带采样功能的传感器设备的传感器数据处理系统，其特征在于，将第一至第八发明中的任一项所记载的传感器设备与传感器数据处理部组合，传感器数据处理部具有进行测量数比等的设定并将测量数比的信息发送到各传感器设备的功能以及从各传感器设备接收数据的功能，传感器设备中的任一个进行计数命令的生成和输出。
[0050]另外，第十二发明是一种使用了带采样功能的传感器设备的传感器数据处理系统，其特征在于，将第一至第八发明中的任一项所记载的传感器设备与传感器数据处理部组合，并具备进行计数命令生成的外部的周期信号生成单元，从周期信号生成单元对各传感器设备发送计数命令，传感器数据处理部具有进行测量数比的设定并将测量数比的信息发送到各传感器设备的功能以及从各传感器设备接收数据的功能。
[0051]另外，第十三发明是一种使用了带采样功能的传感器设备的传感器数据处理系统，其特征在于，将第一至第八发明中的任一项所记载的传感器设备与传感器数据处理部组合，并具备进行计数命令生成的外部的周期信号生成部，从周期信号生成单元对各传感器设备发送计数命令，各传感器设备和传感器数据处理部接收计数命令，各传感器设备根据计数命令以所设定的测量数比自主地进行测量，传感器数据处理部对接收到的计数命令进行计数，如果达到所设定的次数则从对应的各传感器设备获取数据。
[0052]根据本发明，能够提供一种任意地设定、保持多个传感器设备之间的测量数比并能够在维持所设定的传感器设备之间的测量数比的状态下自主地进行测量的带采样功能的传感器设备以及使用了该传感器设备的传感器数据处理系统。
【专利附图】
【附图说明】
[0053]图1是以往的带DR传感器采样功能的GPS接收器的结构图。
[0054]图2是用于说明专利文献2所记载的磁传感器的框图。
[0055]图3公开了作为本发明所涉及的多个传感器设备之间的信号同步装置的前提的技术，是CPU对多个传感器设备之间的测量定时进行管理的测量定时管理系统的结构图。
[0056]图4公开了作为本发明所涉及的多个传感器设备之间的信号同步装置的前提的技术，是具备不由CPU对测量定时进行管理而独立具备时钟来自主地进行测量的传感器设备的自主测量管理系统的结构图。[0057]图5是由于各传感器设备的时钟存在偏差因此即使用相同的传感器设备且设定为相同的测量频率也产生偏移、使测量周期不一致而在时间上测量数比的偏移增大的情况的说明图。
[0058]图6是用于说明本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的实施例1的结构图。
[0059]图7是用于说明图6示出的结构图中的各部的信号流的图。
[0060]图8是表示图7中的各部的信号的图。
[0061]图9是使多个传感器设备之间能够在维持所设定的传感器设备之间的测量数比的状态下自主地进行测量的信号同步装置的说明图。
[0062]图10是各传感器设备分别具备相同频率的时钟的情况下的说明图。
[0063]图11是用于说明本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的实施例2的结构图。
[0064]图12是用于说明图11示出的结构图中的各部的信号流的图。
[0065]图13是表示图12中的各部的信号的图。
[0066]图14是能够设定、保持多个传感器设备之间的测量开始时刻的延迟时间的情况下的说明图。
[0067]图15是用于说明本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的实施例3的结构图。
[0068]图16是用于说明图15示出的结构图中的各部的信号流的图。
[0069]图17是表示图16中的各部的信号的图。
[0070]图18A是本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的实施例3中的、能够任意地设定、保持传感器设备之间的测量数比且还能够以延迟时间设定、保持各检测部的动作开始时刻和结束时刻的情况下的说明图，是表示测量数比为I时的图。
[0071]图18B是本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的实施例3中的、能够任意地设定、保持传感器设备之间的测量数比且还能够以延迟时间设定、保持各检测部的动作开始时刻和结束时刻的情况下的说明图，是表示测量数比为4时的图。
[0072]图19是用于说明本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的实施例4的结构图。
[0073]图20是用于说明本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的实施例4的变更例的结构图。
[0074]图21是用于说明本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的实施例4的进一步的变更例的结构图。
[0075]图22是能够任意地设定、保持图19示出的传感器设备之间的测量数比并能够在维持所设定的传感器设备之间的测量数比的状态下自主地进行测量的传感器数据处理系统的框图。
[0076]图23是能够任意地设定、保持图20和图21示出的传感器设备之间的测量数比并能够在维持所设定的传感器设备之间的测量数比的状态下自主地进行测量的传感器数据处理系统的框图。
[0077]图24A是表示具备图21示出的结构的传感器设备之间的各种连接关系的系统结构图。
[0078]图24B是表示具备图21示出的结构的传感器设备之间的各种连接关系的系统结构图。
[0079]图24C是表示具备图21示出的结构的传感器设备之间的各种连接关系的系统结构图。
[0080]图24D是表示具备图21示出的结构的传感器设备之间的各种连接关系的系统结构图。
[0081]图24E是表示具备图21示出的结构的传感器设备之间的各种连接关系的系统结构图。
[0082]图24F是表示具备图21示出的结构的传感器设备之间的各种连接关系的系统结构图。
[0083]图25是用于说明本发明的实施例5所涉及的使用了多个传感器设备的情况下的传感器数据处理系统的框图。
[0084]图26是用于说明图25示出的框图中的动作的系统结构图，是将I2C总线使用于一个计数命令输入输出接口的情况下的系统结构图。
[0085]图27是用于说明图25示出的框图中的动作的系统结构图，是将SPI总线使用于一个计数命令输入输出接口的情况下的系统结构图。
[0086]图28是用于说明本发明的实施例6所涉及的使用了多个传感器设备的情况下的传感器数据处理系统的框图。
[0087]图29是用于说明本发明的实施例7所涉及的使用了多个传感器设备的情况下的传感器数据处理系统的框图。
[0088]图30是用于说明本发明的实施例8所涉及的使用了多个传感器设备的情况下的传感器数据处理系统的框图。
[0089]图31是用于说明本发明的实施例9所涉及的使用了多个传感器设备的情况下的传感器数据处理系统的框图。
【具体实施方式】
[0090]下面，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的各实施例。
[0091]实施例1
[0092]图6是用于说明本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的实施例1的结构图，在图中，附图标记51表示传感器设备,511表示计数器,512表示测量数比保持部,513表示米样定时生成部，514表不检测部,515表不米样部。该传感器设备51相当于图3中的各传感器设备31、32、33，并且，相当于图4中的各传感器设备41、42、43。在该图6中仅示出一个传感器设备。
[0093]本发明的实施例1所涉及的传感器设备51包括计数器511和测量数比保持部512，该计数器511对计数命令进行计数，该计数命令用于在多个传感器设备之间维持测量数比来进行测量，该测量数比保持部512将测量数比设定为期望的测量数比，以多个传感器设备各自对应的方式保持测量数比的设定值。另外，传感器设备51包括采样定时生成部513和采样部515，该采样定时生成部513被输入计数器511的计数值和由测量数比保持部512保持的测量数比的设定值，在计数值与设定值一致之后生成采样定时信号，该采样部515根据采样定时生成部513的采样定时信号对由检测部514检测出的检测信号进行采样。来自该传感器设备51的测量数据被发送到CPU(未图示)来进行信号处理。
[0094]图7是用于说明图6示出的结构图中的各部的信号流的图。图8是表示图7中的各部的信号的图。在图8中，示出包含多个传感器设备(传感器1、传感器2、传感器3)的情况的例子。在图8中，最上部示出的两个信号(rstrutrg)是从外部对所有传感器设备共用输入的信号。接着，在表示为传感器1、传感器2、传感器3的各分割线的下面示出的四个信号(elk、trg_sync、trg_count、smpl_org)是各传感器设备独立保持的内部信号。最后，在表示为传感器1、2、3的分割线的下面示出的四个信号(trg、smpll、smpl2、smpl3)是为了容易看清多个传感器设备之间的同步的样子而再次示出上面示出的信号，trg与最上部的trg相同，smpll至3与各传感器设备传感器I至3的smpl_org分别相同。
[0095]各传感器设备以分别独立的具备土 10%精度的IKHz的内部时钟(elk)进行动作。另外，作为测量数比(s2)分别保持有1、2、3这种值。并且，被输入IOOHz的共用的计数命令(trg)。在本例中，计数命令以I比特的信号来实现。各传感器设备以各自的内部时钟取入计数命令，生成一个时钟周期的成为有效的内部计数命令(trg_Sync)。并且，在内部计数命令每次成为有效时使计数命令计数器的值(trg_Count，Si)递增I。对于计数命令计数器的值，当与测量数比(s2)的值-1 一致时，根据计数命令计数器复位信号(s3)而被复位至O。当在计数命令计数器被复位的状态下内部计数命令成为有效时，一个时钟周期的内部基本采样信号(smpl_0rg)成为有效，该信号成为采样定时生成部513的输出即采样信号(s4)。
[0096]通过这种结构，能够任意地设定多个传感器设备之间的测量数比，能够在维持所设定的传感器设备之间的测量数比的状态下自主地进行测量。
[0097]图10是各传感器设备分别具备相同频率的时钟的情况的说明图，是使用更简略的图来进一步说明实施例1的动作的图。在图10中，各传感器设备启动的时刻分散，并且时钟的周期也存在偏差。
[0098]此时，当考虑将第一至第三传感器设备的测量数比设为1、1、2的情况时，在第一传感器设备中，在将测量周期tl设定为T的情况下，在第二、第三传感器设备中，将测量周期t2、t3分别设定为T、2T。在以往技术的传感器设备的情况下，由于时钟的频率偏差而测量周期产生偏移，因此分别不会准确地成为Τ、2Τ，结果是测量数比随着时间而偏移。另外，在启动时刻也存在偏移的情况下，测量定时也产生偏移。图9的左侧示出该状况。即使是这种状况，如果经由图6示出的结构进行处理，则也如图9的右侧所示，能够在分别维持测量周期Τ、2Τ的状态下进行测量，在传感器设备之间测量数比不产生偏移。另外，在传感器设备之间还能够使测量定时一致。
[0099]这样，根据图6示出的实施例1的结构，能够任意地设定、保持多个传感器设备之间的测量数比，能够在维持所设定的传感器设备之间的测量数比的状态下自主地进行测量。
[0100]实施例2
[0101]在上述实施例1的例子中，除了在传感器设备之间维持测量数比来进行测量以夕卜，测量定时也在各传感器设备的时钟偏差的范围内一致。然而，在发明要解决的问题中如上所述考虑在传感器设备之间想要特意地错开测量定时的情况，从而还能够设定测量定时的延迟很重要。
[0102]图11是用于说明本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的实施例2的结构图，是能够设定、保持各检测部的测量开始时刻的延迟时间的传感器设备的结构图。在图中，附图标记61表示传感器设备,611表示计数器,612表示测量数比保持部,613表示采样定时生成部，614表示检测部，615表示采样部，616表示延迟时间保持部。
[0103]本发明的实施例2所涉及的传感器设备61包括计数器611和测量数比保持部612，该计数器611对计数命令进行计数，该计数命令用于在多个传感器设备之间维持测量数比来进行测量，该测量数比保持部612将测量数比设定为期望的测量数比，以多个传感器设备各自对应的方式保持测量数比的设定值。另外，传感器设备61包括采样定时生成部613和采样部615，该采样定时生成部613被输入计数器611的计数值与由测量数比保持部612保持的测量数比的设定值，以计数值与设定值一致为起点，在经过延迟时间保持部616的延迟时间之后生成采样定时信号，该采样部615根据采样定时生成部613的采样定时信号对由检测部614检测出的检测信号进行采样。
[0104]也就是说，为了使采样部615根据采样定时信号进行的采样的开始延迟，使采样定时生成部613与保持期望的测量开始延迟时间的延迟时间保持部616连接。来自该传感器设备61的测量数据被发送到CPU(未图示)来进行信号处理。
[0105]通过这种结构，保持期望延迟时间的延迟时间保持部616和采样定时生成部613根据计数值和所保持的测量数比在经过延迟时间之后生成采样开始的定时。
[0106]图12是用于说明图11示出的结构图中的各部的信号流的图。图13是表示图12中的各部的信号的图。在图13中，示出包含多个传感器设备(传感器1、传感器2、传感器3)的情况的例子。在图13中，最上部示出的两个信号(rstrutrg)是从外部对所有传感器设备共用输入的信号。接着，在表示为传感器1、传感器2、传感器3的各分割线的下面示出的六个信号(从elk至Smpl_trg_dly)是各传感器设备独立保持的内部信号。最后，在表示为传感器1、2、3的分割线的下面示出的四个信号(trg、smpll、smpl2、smpl3)是为了容易看清多个传感器设备之间的同步的样子而再次示出上面示出的信号，trg与最上部的trg相同，smpll至3与各传感器设备传感器I至3的smpl_trg_dly分别相同。
[0107]各传感器设备以分别独立的具有±10%精度的IKHz的内部时钟(elk)进行动作。另外，作为测量数比(s2)，分别保持有5、5、5这种值。延迟时间信息(al、a2)是决定最终的采样定时的信息，以从内部基本采样信号(smpl_org)起的延迟时间来指定。在此,延迟时间(al)是表示从内部基本采样信号起延迟多少个计数命令来进行采样的值，延迟时间(a2)是表示在延迟al个计数命令之后还延迟多少个时钟来进行采样的值。在本例中，al保持0、1、2这种值，a2保持0、0、0这种值(O是不延迟而进行动作)。并且，被输入IOOHz的共用的计数命令(trg)。在本例中，计数命令以I比特的信号来实现。
[0108]各传感器设备以各自的内部时钟取入计数命令，生成一个时钟周期的成为有效的内部计数命令(trg_Sync)。并且在内部计数命令每次成为有效时使计数命令计数器的值(trg_count,sl)递增I。对于计数命令计数器的值，当与测量数比(s2)的值_1 一致时，根据计数命令计数器复位信号(s3)而被复位至O。当在计数命令计数器被复位的状态下内部计数命令成为有效时，一个时钟周期的内部基本采样信号(smpl_0rg)成为有效。在从该信号成为有效的定时起第al个内部计数命令成为有效的定时之后时钟动作了 a2次的定时，一个时钟周期的成为有效的信号成为采样定时生成部613的输出、即采样信号(smpl_trg_dly, s4)ο
[0109]图14是能够设定、保持多个传感器设备之间的测量开始时刻的延迟时间的情况下的说明图。能够任意地设定、保持传感器设备之间的测量数比，还能够设定、保持各传感器设备的测量开始时刻的延迟时间。这在想要使采样时间每次错开少许以避免传感器之间相互干扰的情况下等是有用的。另外，能够在维持所设定的传感器设备之间的测量数比的状态下自主地进行测量。
[0110]实施例3
[0111]图15是用于说明本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的实施例3的结构图，是对图6示出的实施例1添加了检测部动作开始时间信息保持部和检测部动作控制部的结构图。在图中，附图标记71表示传感器设备，711表示计数器，712表示测量数比保持部，713表示采样定时生成部，714表示检测部，715表示采样部，716表示检测部动作开始时间信息保持部，717表示检测部动作控制部。
[0112]本发明的实施例3所涉及的传感器设备71包括计数器711、测量数比保持部712以及检测部动作开始时间信息保持部716，该计数器711对计数命令进行计数，该计数命令用于在多个传感器设备之间维持测量数比来进行测量，测量数比保持部712将测量数比设定为期望的测量数比，以多个传感器设备各自对应的方式保持测量数比的设定值，该检测部动作开始时间信息保持部716保持期望的检测部动作开始时间信息。另外，传感器设备71包括检测部动作控制部717、采样定时生成部713以及采样部715，该检测部动作控制部717根据来自计数器711的计数值和来自检测部动作开始时间信息保持部716的检测部动作开始时间信息来控制检测部714的动作，该采样定时生成部713被输入计数器711的计数值和由测量数比保持部712保持的测量数比的设定值，在计数值与设定值一致之后生成采样定时信号，该采样部715根据采样定时生成部713的采样定时信号对由检测部714检测出的检测信号进行采样。来自该传感器设备71的测量数据被发送至CPU(未图示)来进行信号处理。
[0113]图16是用于说明图15示出的结构图中的各部的信号流的图。图17是表示图16中的各部的信号的图。在图17中，示出包含多个传感器设备(传感器1、传感器2、传感器3)的情况的例子。在图17中，最上部示出的两个信号(rstrutrg)是从外部对所有传感器设备共用输入的信号。接着，在表示为传感器1、传感器2、传感器3的各分割线的下面示出的四个(从elk至smpl_org)或者五个(从elk至power_enable)的信号是各传感器设备独立保持的内部信号。最后，在表示为传感器1、2、3的分割线的下面示出的六个信号(从trg至smpl3)是为了容易看清多个传感器设备之间的同步和各传感器设备的检测部动作的样子而再次示出上面示出的信号。trg与最上部的trg相同，smpll至3与各传感器设备传感器I至3的smpl_org分别相同,power_enable2和3与传感器设备传感器2和3的power_enable 分别相同。
[0114]各传感器设备以分别独立的具有±10%精度的IKHz的内部时钟(elk)进行动作。另外，作为测量数比(s2)而分别保持有5、5、5这种值。检测部动作开始时间信息(al、a2)是用于决定检测部动作开始时间的信息，以从内部基本采样信号(smpl_org、s4)起的延迟时间来指定。在此，延迟时间(al)是表示从内部基本采样信号起延迟多少个计数命令而开始动作的值，延迟时间(a2)是表示在延迟al个计数命令之后还延迟多少个时钟的值。在本例中，al分别保持有0、1、2这种值，a2分别保持有0、0、0这种值。并且，被输入IOOHz的共用的计数命令(trg)。在本例中，计数命令以I比特的信号来实现。[0115]各传感器设备以各自的内部时钟来取入计数命令，生成一个时钟周期的成为有效的内部计数命令(trg_Sync)。并且在内部计数命令每次成为有效时使计数命令计数器的值(trg_count, Si)递增I。对于计数命令计数器的值，当与测量数比(s2)的值-1 一致时根据计数命令计数器复位信号(s3)而被复位至O。当在计数命令计数器被复位的状态下内部计数命令成为有效时，一个时钟周期的内部基本采样信号(smpl_0rg)成为有效。该信号成为米样定时生成部713的输出即米样信号(s4)。
[0116]由检测部动作控制部717对从采样信号成为有效的定时起第al个内部计数命令成为有效的定时之后时钟动作了 a2次的定时进行检测，来开始检测部714的动作。然后，在下一个采样结束时(例如采样信号的下降沿)停止检测部714，待机直到再下一次的动作开始的定时为止。
[0117]图18A和图18B是本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的实施例3中的能够任意地设定、保持传感器设备之间的测量数比且还能够以延迟时间设定、保持各检测部的动作开始时刻和结束时刻的情况的说明图，图18A示出测量数比为I时的情况，图18B示出测量数比为4时的情况。
[0118]能够比采样定时提前所设定的时间使检测部开始进行动作，如果到达采样定时则没有延迟地开始进行采样，在采样定时外时将检测部设为停止模式等。
[0119]实施例4
[0120]图19是用于说明本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的实施例4的结构图，是对图6示出的实施例1的计数器附加了计数命令生成部的结构图。在图中，附图标记81表示传感器设备，811表示计数器,812表示测量数比保持部,813表示采样定时生成部，814表示检测部,815表示采样部,816表示计数命令生成部,817表示计数命令输出控制部(Sffl)。
[0121]本发明的实施例4所涉及的传感器设备81包括:计数器811，其对计数命令进行计数，该计数命令用于在多个传感器设备之间维持测量数比来进行测量；计数命令生成部816，其生成计数命令；以及计数命令输出控制部817，其对是否将所生成的计数命令作为传感器设备之间的同步用计数命令来利用进行控制。另外，传感器设备81包括:测量数比保持部812，其将测量数比设定为期望的测量数比，以多个传感器设备各自对应的方式保持测量数比的设定值；采样定时生成部813，其被输入计数器811的计数值与由测量数比保持部812保持的测量数比的设定值，在计数值与设定值一致之后生成采样定时信号；以及采样部815，其根据采样定时生成部813的采样定时信号对由检测部814检测出的检测信号进行采样。来自该传感器设备81的测量数据被发送到CPU(未图示)来进行信号处理。
[0122]也就是说，在设置用于生成计数命令的计数命令生成部816并且利用该计数命令生成部816生成的计数命令的情况下，将计数命令输入到计数器811，同时还能够向外部输出计数命令。在计数命令输出端与计数命令生成部816之间设置计数命令输出控制部(SW1)817，计数命令输入端与计数器811的线相连接，计数命令输出端与计数命令生成部816的线相连接。
[0123]通过这种结构，如后述的图25至图31示出的传感器数据处理系统那样，能够任意地设定、保持传感器设备之间的测量数比，能够在维持所设定的传感器设备之间的测量数比的状态下自主地进行测量。另外，一边按照在内部生成的计数命令进行动作一边进行还能够将相同的计数命令也提供给外部的计数命令输出控制，因此还将所生成的计数命令也输出到外部的传感器，由此能够成为传感器设备之间取得同步的主设备。附图标记101、102、103表示多个传感器设备。
[0124]图20是用于说明本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的实施例4的变更例的结构图，是对图6示出的实施例1的计数器附加了计数命令生成部的结构图。在图19中具备计数命令输入端与计数命令输出端，但是在图20中仅具备计数命令输入输出端，计数命令输出控制部(SW1)817被设置于计数命令输入输出端与计数命令生成部816之间。也就是说，是将图19示出的计数命令输出与计数命令输入各自的接口设为共用的结构图。
[0125]本发明的实施例4的变更例所涉及的传感器设备能够实现两个动作以在多个传感器设备之间维持测量数比来进行测量。首先，在作为传感器设备之间取得同步的主设备而进行动作的情况下(SW1接通)，将从内部的计数命令生成单元生成的计数命令输入到计数器，同时还能够输出到外部。在该情况下，计数命令输入输出接口的方向为命令的输出。接着，在追随外部的主设备在传感器设备之间取得同步而进行动作的情况下(SWl断开)，将从外部经由计数命令输入输出接口输入的计数命令输入到计数器。在该情况下，计数命令输入输出接口的方向为命令的输入。
[0126]也就是说，用于将计数命令生成部816生成的计数命令输出到外部的接口与用于从外部输入计数命令的接口为一个接口。
[0127]通过这种结构，不需要将传感器设备的接口分为输入用与输出用，与图19示出的结构相比，能够更简单地实现相同的功能。由此，得到不仅使各个传感器设备的结构变得简单且使传感器数据处理系统整体的结构更简单这种效果。
[0128]图21是用于说明本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的实施例4的进一步变更例的结构图，是对图6示出的实施例1的计数器附加了计数命令生成部的结构图。与图20同样地仅具备计数命令输入输出端，但是在计数命令输入输出端与计数器之间设置有SW2。也就是说，是能够从内部的计数命令生成部816和计数器811切断图20示出的实施例的计数命令输入输出接口的结构图。
[0129]实施例4的进一步变更例所涉及的传感器设备能够实现三个动作以在多个传感器设备之间维持测量数比来进行测量。首先，在作为传感器设备之间取得同步的主设备而进行动作的情况下(SWl和SW2均接通)，将从内部的计数命令生成部816生成的计数命令输入到计数器811，同时还能够输出到外部。在该情况下，计数命令输入输出接口的方向为命令的输出。接着，在追随外部的主设备在传感器设备之间取得同步而进行动作的情况下(Sffl断开，SW2接通)，将从外部经由计数命令输入输出接口输入的计数命令输入到计数器811。在该情况下，计数命令输入输出接口的方向为命令的输入。并且，在不与外部的传感器设备同步而独立进行动作的情况下(SWl接通，SW2断开)，将从内部的计数命令生成部816生成的计数命令输入到计数器811，但是该命令不被输出到外部。在该情况下，从内部的计数命令生成部816和计数器811切断计数命令输入输出接口。
[0130]通过这种结构，即使在将连接多个传感器设备的物理性连接固定的状态下，通过切换各传感器设备的动作模式，也能够实现多个主设备?从设备的结构。
[0131]也就是说，能够对将计数命令生成部816生成的计数命令输入到计数器811的动作模式与将从外部输入的计数命令输入到计数器811的动作模式进行切换。[0132]另外，用于将计数命令生成部816生成的计数命令输出到外部的接口与用于从外部输入计数命令的接口为一个接口并且还能够为I2C总线。该“I2C”为串行总线，使用于嵌入式系统、便携式电话机等，是Inter-1ntegrated Circuit的简称,通常标记为I2C,被称为“I2C”。此外，后述的图26示出使用了 I2C总线的数据处理系统。
[0133]另外，用于将计数命令生成部816生成的计数命令输出到外部的接口与用于从外部输入计数命令的接口为一个接口并且还能够为SPI总线。该“SPI”为串行外设接口(Serial Peripheral Interface),是计算机内部使用的将设备彼此连接的总线。是与并行总线相比连接端子数少即可实现的串行总线的一种，利用于进行较低速的数据传送的设备。此外，后述的图27示出使用了 SPI总线的数据处理系统。
[0134]图22是图19示出的能够任意地设定、保持传感器设备之间的测量数比并能够在维持所设定的传感器设备之间的测量数比的状态下自主地进行测量的传感器数据处理系统的框图，示出了具备计数命令输入端与计数命令输出端的多个传感器设备101、102、103的关系。
[0135]图23是图20和图21示出的能够任意地设定、保持传感器设备之间的测量数比并能够在维持所设定的传感器设备之间的测量数比的状态下自主地进行测量的传感器数据处理系统的框图，示出了仅具备计数命令输入输出端的多个传感器设备101、102、103的关
系O
[0136]图24A至图24F是表示具备图21示出的结构的传感器设备之间的各种连接关系的系统结构图，在图中，CC表示计数命令生成部，C表示计数器，M表示主设备，S表示从设备。另外，图中的布线中的实线表示传感器设备之间的物理性连接，虚线表示通过切换各传感器设备的动作模式而实现的计数命令生成部与计数器之间的最终连接。根据图24A至图24F可知，即使在将传感器设备之间的物理性连接固定的状态下，通过切换各传感器设备的动作模式，也能够实现多个主设备?从设备的结构。
[0137]这样，能够提供一种能够任意地设定、保持多个传感器设备之间的测量数比并能够在维持所设定的传感器设备之间的测量数比的状态下自主地进行测量的带采样功能的传感器设备。
[0138]图25至图31是用于说明上述本发明的使用了多个传感器设备的情况下的传感器数据处理系统的框图。
[0139]实施例5
[0140]图25是用于说明本发明的实施例5所涉及的使用了传感器设备的情况下的数据处理系统的框图。在图中，附图标记101至103表示传感器设备，110表示MCU(传感器数据处理部)。此外，实线表示测量数比等的设定内容、其它命令，虚线表示计数命令，一点划线表示数据。
[0141]在此，MCU(Micro Controller Unit:微型控制器)是指在一个集成电路中集成计算机系统的、嵌入用的微处理器。主要使用于电子设备的控制等。与通常的微处理器不同，MCU本身搭载了 ROM、RAM等存储器、I/O关联等很多外围功能。因此，与将ROM等作为独立的部件进行搭载的情况相比，能够抑制用于构建系统的成本。在本发明中，作为传感器数据处理部而发挥功能。
[0142]本实施例5由具有本发明的功能的各传感器设备101、102、103和连接该各传感器设备101、102、103的MCUllO构成。该MCUllO具有设定测量数比等并将其信息发送到各传感器设备101、102、103的功能、生成计数命令并发送到各传感器设备101、102、103的功能以及从各传感器设备101、102、103接收数据的功能。
[0143]图26是用于说明图25示出的框图中的动作的系统结构图，是将I2C总线使用于一个计数命令输入输出接口的情况下的系统结构图。
[0144]各传感器设备101、102、103和MCUllO具备I2C的接口，通过I2C进行通信。由MCUllO设定测量数比，发送到各传感器设备101、102、103。各传感器设备101、102、103具有与固有地址不同的广播用地址，各传感器设备101、102、103用广播用地址来同时接收从MCUllO发送的计数命令。各传感器设备101、102、103根据计数命令，以所设定的测量数比自主地进行测量，当测量结束时设置中断标志。当检测到测量结束的中断标志时，MCUllO取入数据。
[0145]实施例6
[0146]图28是用于说明本发明的实施例6所涉及的使用了多个传感器设备的情况下的传感器数据处理系统的框图。
[0147]本实施例6由具有本发明的功能的各传感器设备101、102、103、连接该各传感器设备101、102、103的主设备111以及能够发送和接收数据并能够设定测量数比等的MCUl 10构成。主设备111具有以下功能JfWMCUllO得到的测量数比等信息发送到各传感器设备101、102、103 ;生成计数命令并发送到各传感器设备101、102、103 ;从各传感器设备101、102、103接收数据；以及与MCUllO之间发送和接收数据。
[0148]实施例7
[0149]图29是用于说明本发明的实施例7所涉及的使用了多个传感器设备的情况下的传感器数据处理系统的框图。
[0150]本实施例7由具有本发明的功能的各传感器设备101、102、103以及连接该各传感器设备101、102、103的MCUllO构成。该MCUllO具有设定测量数比等并将其信息发送到各传感器设备101、102、103的功能以及从各传感器设备101、102、103接收数据的功能，但是不具有生成计数命令的功能。传感器设备中的任一个设备生成与输出计数命令。
[0151]图26是用于说明图29示出的框图中的动作的系统结构图，是将I2C总线使用于一个计数命令输入输出接口的情况下的系统结构图。
[0152]也就是说，在本实施例中，各传感器设备具有与固有的从设备地址不同的广播用的共用的从设备地址。另外，M⑶也可以具备该共用的从设备地址。首先，由于设定各传感器设备的测量数比，因此MCUllO成为I2C主设备，针对各传感器设备，使用各传感器设备的固有地址开始写入模式下的数据发送。
[0153]接着，指示传感器设备中的一个生成计数命令，因此MCU成为I2C主设备，针对相应的传感器设备，使用该传感器设备的固有地址开始写入模式下数据发送。之后，被指示生成计数命令的传感器设备根据自己管理的定时，作为I2C主设备而针对共用的广播用地址开始计数命令的写入模式下的数据发送。各传感器设备同时接收。在各传感器设备中，对从该传感器设备发送的计数命令进行计数，以所设定的测量数比自主地进行测量。
[0154]在MCUllO也共享广播用地址的情况下，MCUllO还能够掌握接收到了几次计数命令，根据该信息来获知要从各传感器设备收集数据的定时。因此，MCUllO在要收集数据的适当的定时成为I2C主设备，针对各传感器设备，使用各传感器设备的固有地址开始读取模式下的数据发送。由此，所指定的各传感器设备将测量数据发送到MCU110，因此MCUllO能够收集测量数据。
[0155]另外，各传感器设备还能够对MCUllO通知测量结束。作为通知单元，考虑设置中断标志，或者各传感器设备成为I2C主设备而开始MCU写入模式下的数据发送等。MCUllO在检测到测量结束的通知时，取入数据。并且，通过各传感器设备成为I2C主设备而指示MCU写入模式下的数据发送，还能够自动地发送测量数据。
[0156]图27是用于说明图29示出的框图中的动作的系统结构图，是将SPI总线使用于一个接口的情况下的系统结构图。在该图27中，CPU以及从设备I和从设备2具备SPI接口而通过SPI总线进行通信。从CPU对从设备I和从设备2进行设定。
[0157]在本实施例中，各传感器设备与MCU(CPU) 110串联连接，从设备选择信号线(SS)与串行时钟信号线(SCK)在各传感器设备之间共享。在该结构的情况下，从MCUllO来看，各传感器设备的设定寄存器、数据寄存器等能够视为一个长移位寄存器。
[0158]首先，设定各传感器设备的测量数比，因此MCUllO成为SPI主设备。此时，MCUllO的串行时钟信号端子(SCK)为输出端子。另外，传感器设备的从设备选择信号端子(SS)和串行时钟信号端子(SCK)均为输入端子。MCUllO通过CTRL端子使在传感器设备之间共享的从设备选择信号线(SS)有效。该从设备选择信号还被输入到MCUllO自己的从设备选择信号输入端子(SS)，但是MCUllO在该时间点作为SPI主设备而进行动作，因此MCUllO的动作不受任何影响。
[0159]在该状态下，MCUllO使用串行时钟信号端子和串行输出信号端子访问所有传感器设备的设定寄存器串联连接得到的寄存器链，设定测量数比。并且，进行以下设定:指示传感器设备中的一个设备生成计数命令的设定，以及设定要发送测量数据的期望的定时(以计数几次进行发送来指定)和要发送的期望的测量数据数。
[0160]如果完成到此为止的操作，则MCUllO解除主设备状态，将自己设定为从设备模式。在以后的状态中，MCUllO的串行时钟信号端子(SCK)为输入端子。另外，被设定为生成计数命令的传感器设备将自己的从设备选择信号端子(SS)和串行时钟信号端子(SCK)变更为输出端子。
[0161]被设定为生成计数命令的传感器设备根据自己管理的定时，作为SPI主设备而将计数命令输出到从设备选择信号线(SS)。将计数命令例如设为从设备选择信号线(SS)的下降沿。各传感器设备同时接收该计数命令。在各传感器设备中，对计数命令进行计数，以所设定的测量数比自主地进行测量。
[0162]并且，被设定为生成计数命令的传感器设备如果检测到要发送所设定的测量数据的定时，则在使从设备选择信号线(SS)有效的状态下，对串行时钟信号线(SCK)送出与要发送的测量数据数对应的时钟信号。由此，从所有传感器设备的数据寄存器串联连接得到的寄存器链对MCU依次传送测量数据，MCU能够收集期望的测量数据。
[0163]在串联连接的SPI总线结构中，在从传感器设备对MCUllO发送数据的定时，还能够从MCUllO对传感器设备发送数据。因此，在MCUllO想要变更测量数据的结构的情况下等，通过发送期望的设定信息，能够从传感器设备收回SPI主设备的权限。
[0164]实施例8[0165]图30是用于说明本发明的实施例8所涉及的使用了多个传感器设备的情况下的传感器数据处理系统的框图。
[0166]本实施例8由具有本发明的功能的各传感器设备101、102、103、连接该各传感器设备101、102、103的MCUllO以及生成计数命令的外部的周期信号生成部112构成。该周期信号生成部112对各传感器设备101、102、103发送计数命令。MCUllO具有设定测量数比等并将其信息发送到各传感器设备101、102、103的功能以及从各传感器设备101、102、103接收数据的功能。
[0167]实施例9
[0168]图31是用于说明本发明的实施例9所涉及的使用了多个传感器设备的情况下的传感器数据处理系统的框图，示出图30示出的实施例8的其它实施例。
[0169]本实施例9由具有本发明的功能的各传感器设备101、102、103、连接该各传感器设备101、102、103的MCUl 10以及生成计数命令的外部的周期信号生成部112构成，MCUl 10设定测量数比，将其信息发送到各传感器设备101、102、103。准备计数命令接收用的线，从外部的周期信号生成部112对各传感器设备101、102、103发送计数命令，由各传感器设备101、102、103和MCUllO接收。各传感器设备101、102、103根据计数命令以所设定的测量数比自主地进行测量。MCUllO对接收到的计数命令进行计数，如果到达所设定的次数则从对应的各传感器设备101、102、103取入数据。
[0170]这样，能够提供一种使用了带采样功能的传感器设备的传感器数据处理系统，该带采样功能的传感器设备能够任意地设定、保持多个传感器设备之间的测量数比并在维持所设定的传感器设备之间的测量数比的状态下自主地进行测量。
[0171]附图标记的i兑明
[0172]8:GPS 天线;9、9a、9b:磁传感器;10:主 CPU ;lla、llb、llc:磁检测部；12:陀螺仪；13:触发检测部；15、22:控制部；17a、17b、17c:采样处理部；19:保持处理部；14、16:滤波器；20:GPS接收器；24:A/D变换部；26:计数器;31、32、33、41、42、43:传感器设备；30,40:传感器装置;35、45 =CPU ;51、61、71、81:传感器设备；100:导航系统;101、102、103:传感器设备；110:MCU (传感器数据处理部)；111:主设备；112:周期信号生成部；311、411:检测部；312、412:测量部；313、413:测量结果保持部；414:时钟产生部；415:计数器；416:比较部；417:寄存器设定部；418:测量开始命令生成部；511、611、711、811:计数器；512、612、712、812:测量数比保持部;513、613、713、813:采样定时生成部;514、614、714、814:检测部；515、615、715、815:采样部；616:延迟时间保持部；716:检测部动作开始时间信息保持部；717:检测部动作控制部；816:计数命令生成部；817:计数命令输出控制部(开关)。
【权利要求】
1.一种带采样功能的传感器设备，其特征在于，具备: 计数器，其对计数命令进行计数，该计数命令用于在多个传感器设备之间维持测量数比来进行测量； 测量数比保持单元，其保持期望的测量数比的设定值； 采样定时生成单元，其根据上述计数器的计数值和由上述测量数比保持单元保持的上述测量数比的设定值，基于上述计数值与上述设定值的比较结果来生成采样定时信号；以及 采样部，其基于上述采样定时生成单元的采样定时信号开始对由检测部检测出的各种信息的检测信号进行采样。
2.根据权利要求1所述的带采样功能的传感器设备，其特征在于， 为了使基于上述采样定时信号进行的上述采样部的采样开始延迟，使该采样定时生成单元与保持期望的测量开始延迟时间的延迟时间保持单元连接。
3.根据权利要求1所述的带采样功能的传感器设备，其特征在于， 设置有保持检测部动作开始时间信息的检测部动作开始时间信息保持单元，并且设置有被输入来自该检测部动作开始时间信息保持单元的检测部动作开始时间信息和来自上述计数器的计数值的检测部动作控制单元。
4.根据权利要求1所述的带采样功能的传感器设备，其特征在于， 设置有生成计数命令的计数命令生成单元，并且，在利用该计数命令生成单元生成的计数命令的情况下，对上述计数器输入该计数命令，同时还能够将该计数命令也输出到外部。
5.根据权利要求4所述的带采样功能的传感器设备，其特征在于， 用于将上述计数命令生成单元生成的计数命令输出到外部的接口与用于从外部输入计数命令的接口为一个接口。
6.根据权利要求5所述的带采样功能的传感器设备，其特征在于， 用于将上述计数命令生成单元生成的计数命令输出到外部的接口与用于从外部输入计数命令的接口为一个接口并且为I2C总线。
7.根据权利要求5所述的带采样功能的传感器设备，其特征在于， 用于将上述计数命令生成单元生成的计数命令输出到外部的接口与用于从外部输入计数命令的接口为一个接口并且为SPI总线。
8.根据权利要求5所述的带采样功能的传感器设备，其特征在于， 能够对将上述计数命令生成单元生成的计数命令输入到上述计数器的动作模式和将从外部输入的计数命令输入到上述计数器的动作模式进行切换。
9.一种传感器数据处理系统，其特征在于， 将根据权利要求1至8中的任一项所述的传感器设备与传感器数据处理部组合，该传感器数据处理部具有进行上述测量数比的设定并将该测量数比的信息和计数命令发送到各上述传感器设备的功能并且具有从各上述传感器设备接收数据的功能。
10.一种传感器数据处理系统，其特征在于， 将根据权利要求1至8中的任一项所述的传感器设备与传感器数据处理部组合，与该传感器数据处理部相连接的主设备具有进行上述测量数比的设定并将该测量数比的信息与计数命令发送到各上述传感器设备的功能并且具有从各上述传感器设备接收数据的功倉泛。
11.一种传感器数据处理系统，其特征在于， 将根据权利要求1至8中的任一项所述的传感器设备与传感器数据处理部组合，该传感器数据处理部具有进行上述测量数比等的设定并将该测量数比的信息发送到各上述传感器设备的功能以及从各上述传感器设备接收数据的功能，上述传感器设备中的任一个进行计数命令的生成和输出。
12.—种传感器数据处理系统，其特征在于， 将根据权利要求1至8中的任一项所述的传感器设备与传感器数据处理部组合，并具备进行计数命令生成的外部的周期信号生成单元，从该周期信号生成单元对各上述传感器设备发送计数命令，上述传感器数据处理部具有进行上述测量数比的设定并将该测量数比的信息发 送到各上述传感器设备的功能以及从各上述传感器设备接收数据的功能。
13.—种传感器数据处理系统，其特征在于， 将根据权利要求1至8中的任一项所述的传感器设备与传感器数据处理部组合，并具备进行计数命令生成的外部的周期信号生成部，从该周期信号生成单元对各上述传感器设备发送计数命令，各上述传感器设备和上述传感器数据处理部接收该计数命令，各传感器设备根据计数命令以所设定的上述测量数比自主地进行测量，上述传感器数据处理部对接收到的计数命令进行计数，如果达到所设定的次数则从对应的各上述传感器设备获取数据。
【文档编号】G01D21/00GK103733030SQ201280038104
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年2月24日 优先权日:2012年2月24日
【发明者】山下昌哉, 小林士朗, 小泉修, 赤木优子 申请人:旭化成微电子株式会社
【专利摘要】能够任意地设定、保持传感器设备之间的测量数比并在维持该测量数比的状态下自主地进行测量。包括：计数器(511)，其对计数命令进行计数，该计数命令用于在多个传感器设备之间维持测量数比来进行测量；测量数比保持部(512)，其将测量数比设定为期望的测量数比，以多个传感器设备各自对应的方式保持测量数比的设定值；采样定时生成部(513)，其被输入计数器(511)的计数值以及由测量数比保持部(512)保持的测量数比的设定值，在计数值与设定值一致之后生成采样定时信号；以及采样部(515)，其基于采样定时生成部(513)的采样定时信号对由检测部(514)检测出的检测信号进行采样。
【专利说明】带采样功能的传感器设备以及使用了该传感器设备的传感器数据处理系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种带采样功能的传感器设备以及使用了该传感器设备的传感器数据处理系统，更详细地说，涉及一种任意地设定、保持传感器设备之间的测量数比并能够在维持所设定的传感器设备之间的测量数比的状态下自主地进行测量的带采样功能的传感器设备以及使用了该传感器设备的传感器数据处理系统。
【背景技术】
[0002]当前，广泛应用着来自多个传感器设备的传感器数据，实际上以智能手机为代表在高功能移动设备等中也开始搭载如角速度传感器设备、磁方位传感器设备那样的各种传感器设备。另外，对能够应用于导航系统的多个传感器数据进行整合来进行位置估计的航位推算(DR/Dead Reckoning:自主导航)技术等的研究也在不断推进，需要对来自多个传感器设备的传感器数据进行整合处理的技术。
[0003]这样，在对多个传感器设备进行整合处理的情况下，为了不妨碍用户的利用并且使传感器设备省电地进行动作，通过减轻获取传感器数据并进行处理的整合处理部的负荷以及对各传感器设备进行最佳的测量管理来避免不需要或者非有效的测量很重要。
[0004]例如在专利文献I中公开了一种为了减轻对整合处理部的负荷而独立于该整合处理部自主地进行动作的传感器设备。
[0005]图1是以往的带DR传感器采样功能的GPS接收器的结构图，是专利文献I所记载的GPS接收器。该GPS接收器自身不仅搭载GPS定位功能还搭载车载导航系统要求的其它功能，并且能够以容易利用的方式对CPU(中央处理装置)提供信息。在图中，附图标记8表示GPS天线，10表示CPU，12表示陀螺仪，14、16表示滤波器，20表示GPS接收器，22表示控制部，24表示A/D变换部，26表示计数器，100表示导航系统。
[0006]该专利文献I所记载的GPS接收器具备:采样单元，其以规定的周期对陀螺仪传感器、车速脉冲、倒退信号等DR传感器信号进行采样；以及控制单元，其按照计算GPS定位解的每个周期，将该采样单元采样得到的多个采样数据与以规定的周期计算的GPS定位解一起作为一帧的数据而输出。在该控制单元将一帧的数据作为串行数据而输出的情况下，CPU仅控制串行接口就能够与GPS定位解一起获取到DR传感器的采样数据。
[0007]也就是说，关于该专利文献I所记载的GPS接收器，独立于CPU的传感器设备管理各传感器设备的测量，将数据一起发送到CPU，由此削减以往通过CPU实现的整合处理部的处理。另外，以第一频率(低)进行测量的GPS接收器具备以第二频率(高)管理DR用各设备的测量的控制部，并以第一频率一起发送到CPU。
[0008]在这种系统中，代替CPU而由主设备对各传感器设备的测量进行控制管理，因此不对CPU附加负荷，能够一边以期望的频率取得同步一边进行测量。但是，仅是代替CPU的功能且必须设置具有这种功能的特定的设备，而无法使与主设备相连接的传感器设备自主地进行动作。[0009]作为能够完全自主地进行动作的传感器设备，开发出了内部具备独自的时钟而各自自主地进行测量的传感器设备。由此，不对CPU附加负荷而能够以各传感器设备所设定的各自的频率自主地进行测量。但是，由于以独自的时钟进行动作，因此在传感器设备之间测量定时产生偏移，存在无法取得同步这种问题。
[0010]因此，近年来，开发出了接收来自外部的触发来取得测量定时的同步而自主地进行测量的传感器设备。
[0011]例如，专利文献2所记载的磁传感器是能够检测来自外部的触发而在各检测部(传感器)之间取得同步来进行采样的磁传感器。
[0012]图2是用于说明专利文献2所记载的磁传感器的框图。该磁传感器9相当于磁传感器9a、9b，具备多个磁检测部Ila?11c、采样处理部17a?17c、触发检测部13以及保持处理部19。构成为由采样处理部17a?17c对多个磁检测部Ila?Ilc的检测信号分别进行采样处理。另外，构成为由采样处理部17a?17c进行了采样处理的信号分别被输入到保持处理部19，保持信号直到输入下一个信号为止并适当地输出到外部。另外，构成为采样处理部17a?17c与输入到触发检测部13的外部触发信号同步地被驱动而仅进行一次采样。另外，也能够使磁传感器Ila?Ilb的驱动电路与输入到触发检测部13的外部触发信号同步地进行驱动。此外，15表示控制部。
[0013]使用这种技术，不对CPU附加负荷而能够一边在传感器设备之间取得同步一边进行测量。但是，虽然存在如上述专利文献2那样在使用测量频率相同的多个传感器设备的情况下在传感器设备之间使测量定时一致来取得同步并进行测量的技术，但是多数情况是在种类不同的传感器设备之间，为了节省电力化、优化或者由于测量所需的时间不同而测量频率、测量定时也不同。在该情况下，传感器设备之间的测量定时产生偏移，因此在对各传感器设备进行整合处理的情况下，需要进行数据偏移的校正处理来进行数据的对应。例如，举出专利文献3。在该专利文献3中，根据测量定时的偏移设定延迟时间进行输出，由此使传感器设备之间的处理定时一致。
[0014]通常，在车载导航装置中，将通过自主导航计算出的位置与由GPS(GlobalPositioning System:全球定位系统)计算出的位置进行合成来估计最佳位置。另外，在自主导航中，根据表示车辆速度的速度脉冲以及由陀螺仪、即角速度传感器计测得到的车辆的转弯角速度来更新上一次的定位位置，由此计算当前的位置。根据这种方式的导航装置，即使在难以接收到来自GPS卫星的电波的隧道、地下停车场、高楼的楼谷之间，也能够通过自主导航来导出本车位置。但是，前提是正确地获取到基于速度脉冲的移动距离、来自陀螺仪的角速度、即方位。
[0015]上述专利文献3所记载的导航装置涉及以下一种导航装置，即根据设置于移动体的角速度传感器的输出值以及从该角速度传感器的输出值变换为角速度的变换系数来导出移动体的角速度。导航装置具备测量部，该测量部根据从卫星接收到的信号来周期地测量至少包含移动方向的方位和移动速度的测量数据，对角速度传感器的输出值的输出定时进行调节，使其与该测量部中的测量数据的测量定时一致。上述导航装置是以下装置:在该情况下，根据角速度传感器的输出值的检测定时与测量数据的测量定时的误差，对角速度传感器的输出值的输出定时进行调节，由此能够降低检测定时与测量定时的误差。
[0016]但是，在这种方法中，需要预先通过实验计算并设定用于校正测量定时的偏移的延迟时间，存在通用性差这种问题。
[0017]专利文献1:日本特开2001-280974号公报
[0018]专利文献2:日本特开2010-127857号公报
[0019]专利文献3:日本特开2009-204603号公报
【发明内容】
[0020]如在上述专利文献I至3中说明那样，在对来自多个传感器设备的传感器数据进行整合处理的情况下，每个传感器设备以最佳频率且一边取得同步一边进行测量以及减轻传感器数据的整合处理部的负荷很重要。
[0021]在此“取得同步”这个词存在两个观点。在本发明中，区别使用该两个观点。首先，I)存在使传感器设备之间基于测量频率的测量次数的比不会产生偏移这种观点。这是用于例如维持在某一传感器设备进行η次测量期间某一设备进行m次测量这种测量数的比。由此，能够准确地进行不同的传感器设备之间的数据对应，因此这是必不可少的。接着，2)存在在传感器设备之间使测量定时一致来进行测量这种观点。上述专利文献2和3中的同步基于这些观点。关于测量定时，在时间上使其准确地一致并非必然是好的，在使用多个传感器设备的情况下，也存在想要特意错开定时来进行测量的情况。例如，在存在如果同时进行测量会导致干扰的多个传感器设备的情况下，通过错开测量定时能够防止干扰。另外，如果一次使用所有传感器设备进行测量会流过大量的电流，因此容易产生噪声，通过错开测量能够将一次使用的电流抑制得低，同时也使电流值平滑化，因此能够将噪声抑制得低。
[0022]这样，“取得同步”这个词的两个观点中、特别是维持测量数的比这种观点是重要的。因而，在本发明的以下说明中，只要没有特别地事先说明，“取得同步”意味着以基于测量频率的测量次数的比不产生偏移的方式进行测量。
[0023]另外，在本发明的说明书中使用了“采样”这个词，在考虑到传感器设备也常使用的过采样方法的情况下“采样”存在两个观点。首先，I)是基于模拟信号在模拟数字变换器的入口被采样/保持这一点的采样。将该采样称为“AD变换的采样”。2)是AD变换输出的时间离散信号序列在之后以与AD变换的采样不同的时间间隔被采样。将该采样称为“数据收集时的采样”。
[0024]在本发明中使用“采样”这个词的情况下，只要不特别地事先说明，是指“数据收集时的采样”。在不使用过采样方法的情况下，AD变换的采样与数据收集时的采样相同。在本发明中，说明了维持测量数的比这种观点是重要的，而测量数的比被捕捉为上述“数据收集时的采样”次数的比。
[0025]如上所述，在对来自多个传感器设备的传感器数据进行整合处理的情况下，以下三点很重要而成为课题:1)每个传感器设备以最佳频率进行测量；2)在传感器设备之间维持基于测量频率的测量次数的比(测量数比)来进行测量；以及3)减轻传感器数据的整合处理部的负荷。
[0026]图3公开了作为本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的前提的技术，是CPU具有对多个传感器设备之间的测量定时进行管理的功能的传感器数据处理系统的结构图。
[0027]该传感器数据处理系统由包括多个传感器设备31、32、33的传感器装置30以及对来自该传感器装置30的测量数据进行处理的CPU35构成。接收来自外部的测量命令的第一传感器设备31包括:检测部311 ;测量部312，其接收来自外部的测量开始命令而开始检测部311的测量；以及测量结果保持部313，其保持该测量部312的测量结果，将其测量数据发送到CPU35。其它第二传感器设备32和第三传感器设备33也具备与第一传感器设备31相同的结构。
[0028]通过这种结构，首先，当测量命令从CPU35发送到第一传感器设备31时，第一传感器设备31开始进行测量。CPU35读出第一传感器设备31的测量结果保持部313所保持的测量结果作为测量数据。接着，当测量命令从CPU35发送到第二传感器设备32时，第二传感器设备32开始进行测量。CPU35从第二传感器设备32读出测量数据。最后，当测量命令从CPU35发送到第三传感器设备33时，第三传感器设备33开始进行测量。CPU35从第三传感器设备33读出测量数据。这样通过CPU35对来自多个传感器设备31、32、33的测量数据进行处理。在此，根据测量频率来管理访问各传感器设备的定时。
[0029]这样，CPU对多个传感器设备的测量定时进行管理的系统是以下系统:在传感器设备侧，接收来自外部的命令而进行测量，在CPU侧，以针对每个传感器设备设定的测量频率来管理测量定时，随时访问各传感器设备来获取数据。因此，存在对担当整合处理部的所有功能的CPU的负荷大这种问题。因而，能够解决上述I)和2)的问题，但是不能解决3)的问题。
[0030]图4公开作为本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的前提的技术，是具备不需要由CPU管理测量定时而独立具备时钟来自主地进行测量的传感器装置的自主测量管理系统的结构图。
[0031]该自主测量管理系统由包括多个传感器设备41、42、43的传感器装置40以及对来自该传感器装置40的测量数据进行处理的CPU45构成。根据自己的时钟开始进行测量的第一传感器设备41包括:时钟产生部414 ;计数器415，其对来自该时钟产生部414的时钟进行计数；以及比较部416，其将寄存器设定部417的设定值与计数器415的计数值进行比较。另外，传感器设备41包括:测量开始命令生成部418，其根据来自该比较部416的比较值生成测量开始命令；测量部412，其接收来自该测量开始命令生成部418的测量开始命令而开始检测部411的测量；以及测量结果保持部413，其保持该测量部412的测量结果(包含测量完成通知)，将其测量数据发送到CPU45。其它的第二传感器设备42和第三传感器设备43也具备与第一传感器设备41相同的结构。
[0032]通过这种结构，各传感器设备41、42、43自动地进行测量，当期望次数的测量结束时产生中断信号。CPU45根据来自各传感器设备41、42、43的中断信号获取测量数据。
[0033]这样，具备各传感器设备独立具备时钟而自主地进行测量的传感器设备的自主测量管理系统是以下系统:在传感器设备侧，根据自己的时钟自动地进行测量，当期望次数的测量结束时产生中断信号。另外，自主测量管理系统是以下系统:在CPU侧，根据来自传感器设备的中断信号来访问各传感器设备而获取测量数据。在该情况下，各传感器设备担当整合处理部的大部分功能，因此存在减轻对CPU的负荷这种效果。另外，各传感器设备还能够设定各自最佳的测量频率来进行测量。
[0034]然而，存在以下问题:在传感器设备自主地管理测量的情况下，每个传感器设备以独自的时钟进行动作所产生的、传感器设备之间的测量数比的偏移随着时间经过而增大。这是由于，即使以相同的测量频率进行设定，也由于在各传感器设备之间时钟的动作频率存在偏差而测量周期产生偏移。
[0035]图5是由于各传感器设备的时钟存在偏差因此即使用相同的传感器设备且设定为相同的测量频率而测量周期也不一致的情况的说明图。例如，在使用包含±1%的误差(± 10 μ sec)而进行动作的IkHz的时钟、以测量频率IOOHz进行测量的情况下，一秒钟偏移± 10msec、即一次测量次数。该偏移随着时间经过进行累加而增大。因而，能够解决上述I)和3)的课题，但是不能解决2)的课题。
[0036]并且，对使用了上述专利文献2所记载的传感器设备的情况进行研究。在该情况下，能够在多个传感器设备之间参照相同的触发信号来自主地进行采样，因此传感器设备之间的测量数比不会随着时间经过而产生偏移，并且还能够减轻传感器数据的整合处理部的负荷。然而，存在无法进行用于省电力化的、每个传感器设备以与状况相应的最佳频率进行采样这种问题。也就是说，能够解决上述2)和3)的课题，但是不能解决I)的课题。
[0037]这样，难以同时满足在对来自多个传感器设备的传感器数据进行整合处理的情况下重要的、上述的三个重要课题，即，I)每个传感器设备以最佳频率进行测量；2)在传感器设备之间维持基于测量频率的测量次数的比(测量数比)来进行测量；以及3)减轻传感器数据的整合处理部的负荷。
[0038]本发明是鉴于这种问题而完成的，其目的在于提供一种任意地设定、保持传感器设备之间的测量数比并能够在维持所设定的传感器设备之间的测量数比的状态下自主地进行测量的带采样功能的传感器设备以及使用了该传感器设备的传感器数据处理系统。
[0039]本发明是为了达到这种目的而完成的，第一发明是一种带采样功能的传感器设备，其特征在于，具备:计数器，其对计数命令进行计数，计数命令用于在多个传感器设备之间维持测量数比来进行测量；测量数比保持单元，其保持期望的测量数比的设定值；采样定时生成单元，其根据计数器的计数值和由测量数比保持单元保持的测量数比的设定值，基于计数值与设定值的比较结果来生成采样定时信号；以及采样部，其基于采样定时生成单元的采样定时信号开始对由检测部检测出的各种信息的检测信号进行采样。
[0040]另外，第二发明的特征在于，在第一发明中，为了使基于采样定时信号进行的采样部的采样开始延迟，使采样定时生成单元与保持期望的测量开始延迟时间的延迟时间保持单元连接。
[0041]另外，第三发明的特征在于，在第一发明中，设置有保持检测部动作开始时间信息的检测部动作开始时间信息保持单元，并且设置有被输入来自检测部动作开始时间信息保持单元的检测部动作开始时间信息和来自计数器的计数值的检测部动作控制单元。
[0042]另外，第四发明的特征在于，在第一发明中，设置有生成计数命令的计数命令生成单元，并且，在利用计数命令生成单元生成的计数命令的情况下，对计数器输入计数命令，同时还能够将计数命令也输出到外部。
[0043]另外，第五发明的特征在于，在第四发明中，用于将计数命令生成单元生成的计数命令输出到外部的接口与用于从外部输入计数命令的接口为一个接口。
[0044]另外，第六发明的特征在于，在第五发明中，用于将计数命令生成单元生成的计数命令输出到外部的接口与用于从外部输入计数命令的接口为一个接口并且为I2C总线。
[0045]另外，第七发明的特征在于，在第五发明中，用于将计数命令生成单元生成的计数命令输出到外部的接口与用于从外部输入计数命令的接口为一个接口并且为SPI总线。[0046]另外，第八发明的特征在于，在第五发明中，能够对将计数命令生成单元生成的计数命令输入到计数器的动作模式和将从外部输入的计数命令输入到计数器的动作模式进行切换。
[0047]另外，第九发明是一种使用了带采样功能的传感器设备的传感器数据处理系统，其特征在于，将第一至第八发明中的任一项所记载的传感器设备与传感器数据处理部组合，传感器数据处理部具有进行测量数比的设定并将测量数比的信息和计数命令发送到各传感器设备的功能并且具有从各传感器设备接收数据的功能。
[0048]另外，第十发明是一种使用了带采样功能的传感器设备的传感器数据处理系统，其特征在于，将第一至第八发明中的任一项所记载的传感器设备与传感器数据处理部组合，与传感器数据处理部相连接的主设备具有进行测量数比的设定并将测量数比的信息与计数命令发送到各传感器设备的功能并且具有从各传感器设备接收数据的功能。
[0049]另外，第十一发明是一种使用了带采样功能的传感器设备的传感器数据处理系统，其特征在于，将第一至第八发明中的任一项所记载的传感器设备与传感器数据处理部组合，传感器数据处理部具有进行测量数比等的设定并将测量数比的信息发送到各传感器设备的功能以及从各传感器设备接收数据的功能，传感器设备中的任一个进行计数命令的生成和输出。
[0050]另外，第十二发明是一种使用了带采样功能的传感器设备的传感器数据处理系统，其特征在于，将第一至第八发明中的任一项所记载的传感器设备与传感器数据处理部组合，并具备进行计数命令生成的外部的周期信号生成单元，从周期信号生成单元对各传感器设备发送计数命令，传感器数据处理部具有进行测量数比的设定并将测量数比的信息发送到各传感器设备的功能以及从各传感器设备接收数据的功能。
[0051]另外，第十三发明是一种使用了带采样功能的传感器设备的传感器数据处理系统，其特征在于，将第一至第八发明中的任一项所记载的传感器设备与传感器数据处理部组合，并具备进行计数命令生成的外部的周期信号生成部，从周期信号生成单元对各传感器设备发送计数命令，各传感器设备和传感器数据处理部接收计数命令，各传感器设备根据计数命令以所设定的测量数比自主地进行测量，传感器数据处理部对接收到的计数命令进行计数，如果达到所设定的次数则从对应的各传感器设备获取数据。
[0052]根据本发明，能够提供一种任意地设定、保持多个传感器设备之间的测量数比并能够在维持所设定的传感器设备之间的测量数比的状态下自主地进行测量的带采样功能的传感器设备以及使用了该传感器设备的传感器数据处理系统。
【专利附图】
【附图说明】
[0053]图1是以往的带DR传感器采样功能的GPS接收器的结构图。
[0054]图2是用于说明专利文献2所记载的磁传感器的框图。
[0055]图3公开了作为本发明所涉及的多个传感器设备之间的信号同步装置的前提的技术，是CPU对多个传感器设备之间的测量定时进行管理的测量定时管理系统的结构图。
[0056]图4公开了作为本发明所涉及的多个传感器设备之间的信号同步装置的前提的技术，是具备不由CPU对测量定时进行管理而独立具备时钟来自主地进行测量的传感器设备的自主测量管理系统的结构图。[0057]图5是由于各传感器设备的时钟存在偏差因此即使用相同的传感器设备且设定为相同的测量频率也产生偏移、使测量周期不一致而在时间上测量数比的偏移增大的情况的说明图。
[0058]图6是用于说明本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的实施例1的结构图。
[0059]图7是用于说明图6示出的结构图中的各部的信号流的图。
[0060]图8是表示图7中的各部的信号的图。
[0061]图9是使多个传感器设备之间能够在维持所设定的传感器设备之间的测量数比的状态下自主地进行测量的信号同步装置的说明图。
[0062]图10是各传感器设备分别具备相同频率的时钟的情况下的说明图。
[0063]图11是用于说明本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的实施例2的结构图。
[0064]图12是用于说明图11示出的结构图中的各部的信号流的图。
[0065]图13是表示图12中的各部的信号的图。
[0066]图14是能够设定、保持多个传感器设备之间的测量开始时刻的延迟时间的情况下的说明图。
[0067]图15是用于说明本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的实施例3的结构图。
[0068]图16是用于说明图15示出的结构图中的各部的信号流的图。
[0069]图17是表示图16中的各部的信号的图。
[0070]图18A是本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的实施例3中的、能够任意地设定、保持传感器设备之间的测量数比且还能够以延迟时间设定、保持各检测部的动作开始时刻和结束时刻的情况下的说明图，是表示测量数比为I时的图。
[0071]图18B是本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的实施例3中的、能够任意地设定、保持传感器设备之间的测量数比且还能够以延迟时间设定、保持各检测部的动作开始时刻和结束时刻的情况下的说明图，是表示测量数比为4时的图。
[0072]图19是用于说明本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的实施例4的结构图。
[0073]图20是用于说明本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的实施例4的变更例的结构图。
[0074]图21是用于说明本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的实施例4的进一步的变更例的结构图。
[0075]图22是能够任意地设定、保持图19示出的传感器设备之间的测量数比并能够在维持所设定的传感器设备之间的测量数比的状态下自主地进行测量的传感器数据处理系统的框图。
[0076]图23是能够任意地设定、保持图20和图21示出的传感器设备之间的测量数比并能够在维持所设定的传感器设备之间的测量数比的状态下自主地进行测量的传感器数据处理系统的框图。
[0077]图24A是表示具备图21示出的结构的传感器设备之间的各种连接关系的系统结构图。
[0078]图24B是表示具备图21示出的结构的传感器设备之间的各种连接关系的系统结构图。
[0079]图24C是表示具备图21示出的结构的传感器设备之间的各种连接关系的系统结构图。
[0080]图24D是表示具备图21示出的结构的传感器设备之间的各种连接关系的系统结构图。
[0081]图24E是表示具备图21示出的结构的传感器设备之间的各种连接关系的系统结构图。
[0082]图24F是表示具备图21示出的结构的传感器设备之间的各种连接关系的系统结构图。
[0083]图25是用于说明本发明的实施例5所涉及的使用了多个传感器设备的情况下的传感器数据处理系统的框图。
[0084]图26是用于说明图25示出的框图中的动作的系统结构图，是将I2C总线使用于一个计数命令输入输出接口的情况下的系统结构图。
[0085]图27是用于说明图25示出的框图中的动作的系统结构图，是将SPI总线使用于一个计数命令输入输出接口的情况下的系统结构图。
[0086]图28是用于说明本发明的实施例6所涉及的使用了多个传感器设备的情况下的传感器数据处理系统的框图。
[0087]图29是用于说明本发明的实施例7所涉及的使用了多个传感器设备的情况下的传感器数据处理系统的框图。
[0088]图30是用于说明本发明的实施例8所涉及的使用了多个传感器设备的情况下的传感器数据处理系统的框图。
[0089]图31是用于说明本发明的实施例9所涉及的使用了多个传感器设备的情况下的传感器数据处理系统的框图。
【具体实施方式】
[0090]下面，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的各实施例。
[0091]实施例1
[0092]图6是用于说明本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的实施例1的结构图，在图中，附图标记51表示传感器设备,511表示计数器,512表示测量数比保持部,513表示米样定时生成部，514表不检测部,515表不米样部。该传感器设备51相当于图3中的各传感器设备31、32、33，并且，相当于图4中的各传感器设备41、42、43。在该图6中仅示出一个传感器设备。
[0093]本发明的实施例1所涉及的传感器设备51包括计数器511和测量数比保持部512，该计数器511对计数命令进行计数，该计数命令用于在多个传感器设备之间维持测量数比来进行测量，该测量数比保持部512将测量数比设定为期望的测量数比，以多个传感器设备各自对应的方式保持测量数比的设定值。另外，传感器设备51包括采样定时生成部513和采样部515，该采样定时生成部513被输入计数器511的计数值和由测量数比保持部512保持的测量数比的设定值，在计数值与设定值一致之后生成采样定时信号，该采样部515根据采样定时生成部513的采样定时信号对由检测部514检测出的检测信号进行采样。来自该传感器设备51的测量数据被发送到CPU(未图示)来进行信号处理。
[0094]图7是用于说明图6示出的结构图中的各部的信号流的图。图8是表示图7中的各部的信号的图。在图8中，示出包含多个传感器设备(传感器1、传感器2、传感器3)的情况的例子。在图8中，最上部示出的两个信号(rstrutrg)是从外部对所有传感器设备共用输入的信号。接着，在表示为传感器1、传感器2、传感器3的各分割线的下面示出的四个信号(elk、trg_sync、trg_count、smpl_org)是各传感器设备独立保持的内部信号。最后，在表示为传感器1、2、3的分割线的下面示出的四个信号(trg、smpll、smpl2、smpl3)是为了容易看清多个传感器设备之间的同步的样子而再次示出上面示出的信号，trg与最上部的trg相同，smpll至3与各传感器设备传感器I至3的smpl_org分别相同。
[0095]各传感器设备以分别独立的具备土 10%精度的IKHz的内部时钟(elk)进行动作。另外，作为测量数比(s2)分别保持有1、2、3这种值。并且，被输入IOOHz的共用的计数命令(trg)。在本例中，计数命令以I比特的信号来实现。各传感器设备以各自的内部时钟取入计数命令，生成一个时钟周期的成为有效的内部计数命令(trg_Sync)。并且，在内部计数命令每次成为有效时使计数命令计数器的值(trg_Count，Si)递增I。对于计数命令计数器的值，当与测量数比(s2)的值-1 一致时，根据计数命令计数器复位信号(s3)而被复位至O。当在计数命令计数器被复位的状态下内部计数命令成为有效时，一个时钟周期的内部基本采样信号(smpl_0rg)成为有效，该信号成为采样定时生成部513的输出即采样信号(s4)。
[0096]通过这种结构，能够任意地设定多个传感器设备之间的测量数比，能够在维持所设定的传感器设备之间的测量数比的状态下自主地进行测量。
[0097]图10是各传感器设备分别具备相同频率的时钟的情况的说明图，是使用更简略的图来进一步说明实施例1的动作的图。在图10中，各传感器设备启动的时刻分散，并且时钟的周期也存在偏差。
[0098]此时，当考虑将第一至第三传感器设备的测量数比设为1、1、2的情况时，在第一传感器设备中，在将测量周期tl设定为T的情况下，在第二、第三传感器设备中，将测量周期t2、t3分别设定为T、2T。在以往技术的传感器设备的情况下，由于时钟的频率偏差而测量周期产生偏移，因此分别不会准确地成为Τ、2Τ，结果是测量数比随着时间而偏移。另外，在启动时刻也存在偏移的情况下，测量定时也产生偏移。图9的左侧示出该状况。即使是这种状况，如果经由图6示出的结构进行处理，则也如图9的右侧所示，能够在分别维持测量周期Τ、2Τ的状态下进行测量，在传感器设备之间测量数比不产生偏移。另外，在传感器设备之间还能够使测量定时一致。
[0099]这样，根据图6示出的实施例1的结构，能够任意地设定、保持多个传感器设备之间的测量数比，能够在维持所设定的传感器设备之间的测量数比的状态下自主地进行测量。
[0100]实施例2
[0101]在上述实施例1的例子中，除了在传感器设备之间维持测量数比来进行测量以夕卜，测量定时也在各传感器设备的时钟偏差的范围内一致。然而，在发明要解决的问题中如上所述考虑在传感器设备之间想要特意地错开测量定时的情况，从而还能够设定测量定时的延迟很重要。
[0102]图11是用于说明本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的实施例2的结构图，是能够设定、保持各检测部的测量开始时刻的延迟时间的传感器设备的结构图。在图中，附图标记61表示传感器设备,611表示计数器,612表示测量数比保持部,613表示采样定时生成部，614表示检测部，615表示采样部，616表示延迟时间保持部。
[0103]本发明的实施例2所涉及的传感器设备61包括计数器611和测量数比保持部612，该计数器611对计数命令进行计数，该计数命令用于在多个传感器设备之间维持测量数比来进行测量，该测量数比保持部612将测量数比设定为期望的测量数比，以多个传感器设备各自对应的方式保持测量数比的设定值。另外，传感器设备61包括采样定时生成部613和采样部615，该采样定时生成部613被输入计数器611的计数值与由测量数比保持部612保持的测量数比的设定值，以计数值与设定值一致为起点，在经过延迟时间保持部616的延迟时间之后生成采样定时信号，该采样部615根据采样定时生成部613的采样定时信号对由检测部614检测出的检测信号进行采样。
[0104]也就是说，为了使采样部615根据采样定时信号进行的采样的开始延迟，使采样定时生成部613与保持期望的测量开始延迟时间的延迟时间保持部616连接。来自该传感器设备61的测量数据被发送到CPU(未图示)来进行信号处理。
[0105]通过这种结构，保持期望延迟时间的延迟时间保持部616和采样定时生成部613根据计数值和所保持的测量数比在经过延迟时间之后生成采样开始的定时。
[0106]图12是用于说明图11示出的结构图中的各部的信号流的图。图13是表示图12中的各部的信号的图。在图13中，示出包含多个传感器设备(传感器1、传感器2、传感器3)的情况的例子。在图13中，最上部示出的两个信号(rstrutrg)是从外部对所有传感器设备共用输入的信号。接着，在表示为传感器1、传感器2、传感器3的各分割线的下面示出的六个信号(从elk至Smpl_trg_dly)是各传感器设备独立保持的内部信号。最后，在表示为传感器1、2、3的分割线的下面示出的四个信号(trg、smpll、smpl2、smpl3)是为了容易看清多个传感器设备之间的同步的样子而再次示出上面示出的信号，trg与最上部的trg相同，smpll至3与各传感器设备传感器I至3的smpl_trg_dly分别相同。
[0107]各传感器设备以分别独立的具有±10%精度的IKHz的内部时钟(elk)进行动作。另外，作为测量数比(s2)，分别保持有5、5、5这种值。延迟时间信息(al、a2)是决定最终的采样定时的信息，以从内部基本采样信号(smpl_org)起的延迟时间来指定。在此,延迟时间(al)是表示从内部基本采样信号起延迟多少个计数命令来进行采样的值，延迟时间(a2)是表示在延迟al个计数命令之后还延迟多少个时钟来进行采样的值。在本例中，al保持0、1、2这种值，a2保持0、0、0这种值(O是不延迟而进行动作)。并且，被输入IOOHz的共用的计数命令(trg)。在本例中，计数命令以I比特的信号来实现。
[0108]各传感器设备以各自的内部时钟取入计数命令，生成一个时钟周期的成为有效的内部计数命令(trg_Sync)。并且在内部计数命令每次成为有效时使计数命令计数器的值(trg_count,sl)递增I。对于计数命令计数器的值，当与测量数比(s2)的值_1 一致时，根据计数命令计数器复位信号(s3)而被复位至O。当在计数命令计数器被复位的状态下内部计数命令成为有效时，一个时钟周期的内部基本采样信号(smpl_0rg)成为有效。在从该信号成为有效的定时起第al个内部计数命令成为有效的定时之后时钟动作了 a2次的定时，一个时钟周期的成为有效的信号成为采样定时生成部613的输出、即采样信号(smpl_trg_dly, s4)ο
[0109]图14是能够设定、保持多个传感器设备之间的测量开始时刻的延迟时间的情况下的说明图。能够任意地设定、保持传感器设备之间的测量数比，还能够设定、保持各传感器设备的测量开始时刻的延迟时间。这在想要使采样时间每次错开少许以避免传感器之间相互干扰的情况下等是有用的。另外，能够在维持所设定的传感器设备之间的测量数比的状态下自主地进行测量。
[0110]实施例3
[0111]图15是用于说明本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的实施例3的结构图，是对图6示出的实施例1添加了检测部动作开始时间信息保持部和检测部动作控制部的结构图。在图中，附图标记71表示传感器设备，711表示计数器，712表示测量数比保持部，713表示采样定时生成部，714表示检测部，715表示采样部，716表示检测部动作开始时间信息保持部，717表示检测部动作控制部。
[0112]本发明的实施例3所涉及的传感器设备71包括计数器711、测量数比保持部712以及检测部动作开始时间信息保持部716，该计数器711对计数命令进行计数，该计数命令用于在多个传感器设备之间维持测量数比来进行测量，测量数比保持部712将测量数比设定为期望的测量数比，以多个传感器设备各自对应的方式保持测量数比的设定值，该检测部动作开始时间信息保持部716保持期望的检测部动作开始时间信息。另外，传感器设备71包括检测部动作控制部717、采样定时生成部713以及采样部715，该检测部动作控制部717根据来自计数器711的计数值和来自检测部动作开始时间信息保持部716的检测部动作开始时间信息来控制检测部714的动作，该采样定时生成部713被输入计数器711的计数值和由测量数比保持部712保持的测量数比的设定值，在计数值与设定值一致之后生成采样定时信号，该采样部715根据采样定时生成部713的采样定时信号对由检测部714检测出的检测信号进行采样。来自该传感器设备71的测量数据被发送至CPU(未图示)来进行信号处理。
[0113]图16是用于说明图15示出的结构图中的各部的信号流的图。图17是表示图16中的各部的信号的图。在图17中，示出包含多个传感器设备(传感器1、传感器2、传感器3)的情况的例子。在图17中，最上部示出的两个信号(rstrutrg)是从外部对所有传感器设备共用输入的信号。接着，在表示为传感器1、传感器2、传感器3的各分割线的下面示出的四个(从elk至smpl_org)或者五个(从elk至power_enable)的信号是各传感器设备独立保持的内部信号。最后，在表示为传感器1、2、3的分割线的下面示出的六个信号(从trg至smpl3)是为了容易看清多个传感器设备之间的同步和各传感器设备的检测部动作的样子而再次示出上面示出的信号。trg与最上部的trg相同，smpll至3与各传感器设备传感器I至3的smpl_org分别相同,power_enable2和3与传感器设备传感器2和3的power_enable 分别相同。
[0114]各传感器设备以分别独立的具有±10%精度的IKHz的内部时钟(elk)进行动作。另外，作为测量数比(s2)而分别保持有5、5、5这种值。检测部动作开始时间信息(al、a2)是用于决定检测部动作开始时间的信息，以从内部基本采样信号(smpl_org、s4)起的延迟时间来指定。在此，延迟时间(al)是表示从内部基本采样信号起延迟多少个计数命令而开始动作的值，延迟时间(a2)是表示在延迟al个计数命令之后还延迟多少个时钟的值。在本例中，al分别保持有0、1、2这种值，a2分别保持有0、0、0这种值。并且，被输入IOOHz的共用的计数命令(trg)。在本例中，计数命令以I比特的信号来实现。[0115]各传感器设备以各自的内部时钟来取入计数命令，生成一个时钟周期的成为有效的内部计数命令(trg_Sync)。并且在内部计数命令每次成为有效时使计数命令计数器的值(trg_count, Si)递增I。对于计数命令计数器的值，当与测量数比(s2)的值-1 一致时根据计数命令计数器复位信号(s3)而被复位至O。当在计数命令计数器被复位的状态下内部计数命令成为有效时，一个时钟周期的内部基本采样信号(smpl_0rg)成为有效。该信号成为米样定时生成部713的输出即米样信号(s4)。
[0116]由检测部动作控制部717对从采样信号成为有效的定时起第al个内部计数命令成为有效的定时之后时钟动作了 a2次的定时进行检测，来开始检测部714的动作。然后，在下一个采样结束时(例如采样信号的下降沿)停止检测部714，待机直到再下一次的动作开始的定时为止。
[0117]图18A和图18B是本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的实施例3中的能够任意地设定、保持传感器设备之间的测量数比且还能够以延迟时间设定、保持各检测部的动作开始时刻和结束时刻的情况的说明图，图18A示出测量数比为I时的情况，图18B示出测量数比为4时的情况。
[0118]能够比采样定时提前所设定的时间使检测部开始进行动作，如果到达采样定时则没有延迟地开始进行采样，在采样定时外时将检测部设为停止模式等。
[0119]实施例4
[0120]图19是用于说明本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的实施例4的结构图，是对图6示出的实施例1的计数器附加了计数命令生成部的结构图。在图中，附图标记81表示传感器设备，811表示计数器,812表示测量数比保持部,813表示采样定时生成部，814表示检测部,815表示采样部,816表示计数命令生成部,817表示计数命令输出控制部(Sffl)。
[0121]本发明的实施例4所涉及的传感器设备81包括:计数器811，其对计数命令进行计数，该计数命令用于在多个传感器设备之间维持测量数比来进行测量；计数命令生成部816，其生成计数命令；以及计数命令输出控制部817，其对是否将所生成的计数命令作为传感器设备之间的同步用计数命令来利用进行控制。另外，传感器设备81包括:测量数比保持部812，其将测量数比设定为期望的测量数比，以多个传感器设备各自对应的方式保持测量数比的设定值；采样定时生成部813，其被输入计数器811的计数值与由测量数比保持部812保持的测量数比的设定值，在计数值与设定值一致之后生成采样定时信号；以及采样部815，其根据采样定时生成部813的采样定时信号对由检测部814检测出的检测信号进行采样。来自该传感器设备81的测量数据被发送到CPU(未图示)来进行信号处理。
[0122]也就是说，在设置用于生成计数命令的计数命令生成部816并且利用该计数命令生成部816生成的计数命令的情况下，将计数命令输入到计数器811，同时还能够向外部输出计数命令。在计数命令输出端与计数命令生成部816之间设置计数命令输出控制部(SW1)817，计数命令输入端与计数器811的线相连接，计数命令输出端与计数命令生成部816的线相连接。
[0123]通过这种结构，如后述的图25至图31示出的传感器数据处理系统那样，能够任意地设定、保持传感器设备之间的测量数比，能够在维持所设定的传感器设备之间的测量数比的状态下自主地进行测量。另外，一边按照在内部生成的计数命令进行动作一边进行还能够将相同的计数命令也提供给外部的计数命令输出控制，因此还将所生成的计数命令也输出到外部的传感器，由此能够成为传感器设备之间取得同步的主设备。附图标记101、102、103表示多个传感器设备。
[0124]图20是用于说明本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的实施例4的变更例的结构图，是对图6示出的实施例1的计数器附加了计数命令生成部的结构图。在图19中具备计数命令输入端与计数命令输出端，但是在图20中仅具备计数命令输入输出端，计数命令输出控制部(SW1)817被设置于计数命令输入输出端与计数命令生成部816之间。也就是说，是将图19示出的计数命令输出与计数命令输入各自的接口设为共用的结构图。
[0125]本发明的实施例4的变更例所涉及的传感器设备能够实现两个动作以在多个传感器设备之间维持测量数比来进行测量。首先，在作为传感器设备之间取得同步的主设备而进行动作的情况下(SW1接通)，将从内部的计数命令生成单元生成的计数命令输入到计数器，同时还能够输出到外部。在该情况下，计数命令输入输出接口的方向为命令的输出。接着，在追随外部的主设备在传感器设备之间取得同步而进行动作的情况下(SWl断开)，将从外部经由计数命令输入输出接口输入的计数命令输入到计数器。在该情况下，计数命令输入输出接口的方向为命令的输入。
[0126]也就是说，用于将计数命令生成部816生成的计数命令输出到外部的接口与用于从外部输入计数命令的接口为一个接口。
[0127]通过这种结构，不需要将传感器设备的接口分为输入用与输出用，与图19示出的结构相比，能够更简单地实现相同的功能。由此，得到不仅使各个传感器设备的结构变得简单且使传感器数据处理系统整体的结构更简单这种效果。
[0128]图21是用于说明本发明所涉及的带采样功能的传感器设备的实施例4的进一步变更例的结构图，是对图6示出的实施例1的计数器附加了计数命令生成部的结构图。与图20同样地仅具备计数命令输入输出端，但是在计数命令输入输出端与计数器之间设置有SW2。也就是说，是能够从内部的计数命令生成部816和计数器811切断图20示出的实施例的计数命令输入输出接口的结构图。
[0129]实施例4的进一步变更例所涉及的传感器设备能够实现三个动作以在多个传感器设备之间维持测量数比来进行测量。首先，在作为传感器设备之间取得同步的主设备而进行动作的情况下(SWl和SW2均接通)，将从内部的计数命令生成部816生成的计数命令输入到计数器811，同时还能够输出到外部。在该情况下，计数命令输入输出接口的方向为命令的输出。接着，在追随外部的主设备在传感器设备之间取得同步而进行动作的情况下(Sffl断开，SW2接通)，将从外部经由计数命令输入输出接口输入的计数命令输入到计数器811。在该情况下，计数命令输入输出接口的方向为命令的输入。并且，在不与外部的传感器设备同步而独立进行动作的情况下(SWl接通，SW2断开)，将从内部的计数命令生成部816生成的计数命令输入到计数器811，但是该命令不被输出到外部。在该情况下，从内部的计数命令生成部816和计数器811切断计数命令输入输出接口。
[0130]通过这种结构，即使在将连接多个传感器设备的物理性连接固定的状态下，通过切换各传感器设备的动作模式，也能够实现多个主设备?从设备的结构。
[0131]也就是说，能够对将计数命令生成部816生成的计数命令输入到计数器811的动作模式与将从外部输入的计数命令输入到计数器811的动作模式进行切换。[0132]另外，用于将计数命令生成部816生成的计数命令输出到外部的接口与用于从外部输入计数命令的接口为一个接口并且还能够为I2C总线。该“I2C”为串行总线，使用于嵌入式系统、便携式电话机等，是Inter-1ntegrated Circuit的简称,通常标记为I2C,被称为“I2C”。此外，后述的图26示出使用了 I2C总线的数据处理系统。
[0133]另外，用于将计数命令生成部816生成的计数命令输出到外部的接口与用于从外部输入计数命令的接口为一个接口并且还能够为SPI总线。该“SPI”为串行外设接口(Serial Peripheral Interface),是计算机内部使用的将设备彼此连接的总线。是与并行总线相比连接端子数少即可实现的串行总线的一种，利用于进行较低速的数据传送的设备。此外，后述的图27示出使用了 SPI总线的数据处理系统。
[0134]图22是图19示出的能够任意地设定、保持传感器设备之间的测量数比并能够在维持所设定的传感器设备之间的测量数比的状态下自主地进行测量的传感器数据处理系统的框图，示出了具备计数命令输入端与计数命令输出端的多个传感器设备101、102、103的关系。
[0135]图23是图20和图21示出的能够任意地设定、保持传感器设备之间的测量数比并能够在维持所设定的传感器设备之间的测量数比的状态下自主地进行测量的传感器数据处理系统的框图，示出了仅具备计数命令输入输出端的多个传感器设备101、102、103的关
系O
[0136]图24A至图24F是表示具备图21示出的结构的传感器设备之间的各种连接关系的系统结构图，在图中，CC表示计数命令生成部，C表示计数器，M表示主设备，S表示从设备。另外，图中的布线中的实线表示传感器设备之间的物理性连接，虚线表示通过切换各传感器设备的动作模式而实现的计数命令生成部与计数器之间的最终连接。根据图24A至图24F可知，即使在将传感器设备之间的物理性连接固定的状态下，通过切换各传感器设备的动作模式，也能够实现多个主设备?从设备的结构。
[0137]这样，能够提供一种能够任意地设定、保持多个传感器设备之间的测量数比并能够在维持所设定的传感器设备之间的测量数比的状态下自主地进行测量的带采样功能的传感器设备。
[0138]图25至图31是用于说明上述本发明的使用了多个传感器设备的情况下的传感器数据处理系统的框图。
[0139]实施例5
[0140]图25是用于说明本发明的实施例5所涉及的使用了传感器设备的情况下的数据处理系统的框图。在图中，附图标记101至103表示传感器设备，110表示MCU(传感器数据处理部)。此外，实线表示测量数比等的设定内容、其它命令，虚线表示计数命令，一点划线表示数据。
[0141]在此，MCU(Micro Controller Unit:微型控制器)是指在一个集成电路中集成计算机系统的、嵌入用的微处理器。主要使用于电子设备的控制等。与通常的微处理器不同，MCU本身搭载了 ROM、RAM等存储器、I/O关联等很多外围功能。因此，与将ROM等作为独立的部件进行搭载的情况相比，能够抑制用于构建系统的成本。在本发明中，作为传感器数据处理部而发挥功能。
[0142]本实施例5由具有本发明的功能的各传感器设备101、102、103和连接该各传感器设备101、102、103的MCUllO构成。该MCUllO具有设定测量数比等并将其信息发送到各传感器设备101、102、103的功能、生成计数命令并发送到各传感器设备101、102、103的功能以及从各传感器设备101、102、103接收数据的功能。
[0143]图26是用于说明图25示出的框图中的动作的系统结构图，是将I2C总线使用于一个计数命令输入输出接口的情况下的系统结构图。
[0144]各传感器设备101、102、103和MCUllO具备I2C的接口，通过I2C进行通信。由MCUllO设定测量数比，发送到各传感器设备101、102、103。各传感器设备101、102、103具有与固有地址不同的广播用地址，各传感器设备101、102、103用广播用地址来同时接收从MCUllO发送的计数命令。各传感器设备101、102、103根据计数命令，以所设定的测量数比自主地进行测量，当测量结束时设置中断标志。当检测到测量结束的中断标志时，MCUllO取入数据。
[0145]实施例6
[0146]图28是用于说明本发明的实施例6所涉及的使用了多个传感器设备的情况下的传感器数据处理系统的框图。
[0147]本实施例6由具有本发明的功能的各传感器设备101、102、103、连接该各传感器设备101、102、103的主设备111以及能够发送和接收数据并能够设定测量数比等的MCUl 10构成。主设备111具有以下功能JfWMCUllO得到的测量数比等信息发送到各传感器设备101、102、103 ;生成计数命令并发送到各传感器设备101、102、103 ;从各传感器设备101、102、103接收数据；以及与MCUllO之间发送和接收数据。
[0148]实施例7
[0149]图29是用于说明本发明的实施例7所涉及的使用了多个传感器设备的情况下的传感器数据处理系统的框图。
[0150]本实施例7由具有本发明的功能的各传感器设备101、102、103以及连接该各传感器设备101、102、103的MCUllO构成。该MCUllO具有设定测量数比等并将其信息发送到各传感器设备101、102、103的功能以及从各传感器设备101、102、103接收数据的功能，但是不具有生成计数命令的功能。传感器设备中的任一个设备生成与输出计数命令。
[0151]图26是用于说明图29示出的框图中的动作的系统结构图，是将I2C总线使用于一个计数命令输入输出接口的情况下的系统结构图。
[0152]也就是说，在本实施例中，各传感器设备具有与固有的从设备地址不同的广播用的共用的从设备地址。另外，M⑶也可以具备该共用的从设备地址。首先，由于设定各传感器设备的测量数比，因此MCUllO成为I2C主设备，针对各传感器设备，使用各传感器设备的固有地址开始写入模式下的数据发送。
[0153]接着，指示传感器设备中的一个生成计数命令，因此MCU成为I2C主设备，针对相应的传感器设备，使用该传感器设备的固有地址开始写入模式下数据发送。之后，被指示生成计数命令的传感器设备根据自己管理的定时，作为I2C主设备而针对共用的广播用地址开始计数命令的写入模式下的数据发送。各传感器设备同时接收。在各传感器设备中，对从该传感器设备发送的计数命令进行计数，以所设定的测量数比自主地进行测量。
[0154]在MCUllO也共享广播用地址的情况下，MCUllO还能够掌握接收到了几次计数命令，根据该信息来获知要从各传感器设备收集数据的定时。因此，MCUllO在要收集数据的适当的定时成为I2C主设备，针对各传感器设备，使用各传感器设备的固有地址开始读取模式下的数据发送。由此，所指定的各传感器设备将测量数据发送到MCU110，因此MCUllO能够收集测量数据。
[0155]另外，各传感器设备还能够对MCUllO通知测量结束。作为通知单元，考虑设置中断标志，或者各传感器设备成为I2C主设备而开始MCU写入模式下的数据发送等。MCUllO在检测到测量结束的通知时，取入数据。并且，通过各传感器设备成为I2C主设备而指示MCU写入模式下的数据发送，还能够自动地发送测量数据。
[0156]图27是用于说明图29示出的框图中的动作的系统结构图，是将SPI总线使用于一个接口的情况下的系统结构图。在该图27中，CPU以及从设备I和从设备2具备SPI接口而通过SPI总线进行通信。从CPU对从设备I和从设备2进行设定。
[0157]在本实施例中，各传感器设备与MCU(CPU) 110串联连接，从设备选择信号线(SS)与串行时钟信号线(SCK)在各传感器设备之间共享。在该结构的情况下，从MCUllO来看，各传感器设备的设定寄存器、数据寄存器等能够视为一个长移位寄存器。
[0158]首先，设定各传感器设备的测量数比，因此MCUllO成为SPI主设备。此时，MCUllO的串行时钟信号端子(SCK)为输出端子。另外，传感器设备的从设备选择信号端子(SS)和串行时钟信号端子(SCK)均为输入端子。MCUllO通过CTRL端子使在传感器设备之间共享的从设备选择信号线(SS)有效。该从设备选择信号还被输入到MCUllO自己的从设备选择信号输入端子(SS)，但是MCUllO在该时间点作为SPI主设备而进行动作，因此MCUllO的动作不受任何影响。
[0159]在该状态下，MCUllO使用串行时钟信号端子和串行输出信号端子访问所有传感器设备的设定寄存器串联连接得到的寄存器链，设定测量数比。并且，进行以下设定:指示传感器设备中的一个设备生成计数命令的设定，以及设定要发送测量数据的期望的定时(以计数几次进行发送来指定)和要发送的期望的测量数据数。
[0160]如果完成到此为止的操作，则MCUllO解除主设备状态，将自己设定为从设备模式。在以后的状态中，MCUllO的串行时钟信号端子(SCK)为输入端子。另外，被设定为生成计数命令的传感器设备将自己的从设备选择信号端子(SS)和串行时钟信号端子(SCK)变更为输出端子。
[0161]被设定为生成计数命令的传感器设备根据自己管理的定时，作为SPI主设备而将计数命令输出到从设备选择信号线(SS)。将计数命令例如设为从设备选择信号线(SS)的下降沿。各传感器设备同时接收该计数命令。在各传感器设备中，对计数命令进行计数，以所设定的测量数比自主地进行测量。
[0162]并且，被设定为生成计数命令的传感器设备如果检测到要发送所设定的测量数据的定时，则在使从设备选择信号线(SS)有效的状态下，对串行时钟信号线(SCK)送出与要发送的测量数据数对应的时钟信号。由此，从所有传感器设备的数据寄存器串联连接得到的寄存器链对MCU依次传送测量数据，MCU能够收集期望的测量数据。
[0163]在串联连接的SPI总线结构中，在从传感器设备对MCUllO发送数据的定时，还能够从MCUllO对传感器设备发送数据。因此，在MCUllO想要变更测量数据的结构的情况下等，通过发送期望的设定信息，能够从传感器设备收回SPI主设备的权限。
[0164]实施例8[0165]图30是用于说明本发明的实施例8所涉及的使用了多个传感器设备的情况下的传感器数据处理系统的框图。
[0166]本实施例8由具有本发明的功能的各传感器设备101、102、103、连接该各传感器设备101、102、103的MCUllO以及生成计数命令的外部的周期信号生成部112构成。该周期信号生成部112对各传感器设备101、102、103发送计数命令。MCUllO具有设定测量数比等并将其信息发送到各传感器设备101、102、103的功能以及从各传感器设备101、102、103接收数据的功能。
[0167]实施例9
[0168]图31是用于说明本发明的实施例9所涉及的使用了多个传感器设备的情况下的传感器数据处理系统的框图，示出图30示出的实施例8的其它实施例。
[0169]本实施例9由具有本发明的功能的各传感器设备101、102、103、连接该各传感器设备101、102、103的MCUl 10以及生成计数命令的外部的周期信号生成部112构成，MCUl 10设定测量数比，将其信息发送到各传感器设备101、102、103。准备计数命令接收用的线，从外部的周期信号生成部112对各传感器设备101、102、103发送计数命令，由各传感器设备101、102、103和MCUllO接收。各传感器设备101、102、103根据计数命令以所设定的测量数比自主地进行测量。MCUllO对接收到的计数命令进行计数，如果到达所设定的次数则从对应的各传感器设备101、102、103取入数据。
[0170]这样，能够提供一种使用了带采样功能的传感器设备的传感器数据处理系统，该带采样功能的传感器设备能够任意地设定、保持多个传感器设备之间的测量数比并在维持所设定的传感器设备之间的测量数比的状态下自主地进行测量。
[0171]附图标记的i兑明
[0172]8:GPS 天线;9、9a、9b:磁传感器;10:主 CPU ;lla、llb、llc:磁检测部；12:陀螺仪；13:触发检测部；15、22:控制部；17a、17b、17c:采样处理部；19:保持处理部；14、16:滤波器；20:GPS接收器；24:A/D变换部；26:计数器;31、32、33、41、42、43:传感器设备；30,40:传感器装置;35、45 =CPU ;51、61、71、81:传感器设备；100:导航系统;101、102、103:传感器设备；110:MCU (传感器数据处理部)；111:主设备；112:周期信号生成部；311、411:检测部；312、412:测量部；313、413:测量结果保持部；414:时钟产生部；415:计数器；416:比较部；417:寄存器设定部；418:测量开始命令生成部；511、611、711、811:计数器；512、612、712、812:测量数比保持部;513、613、713、813:采样定时生成部;514、614、714、814:检测部；515、615、715、815:采样部；616:延迟时间保持部；716:检测部动作开始时间信息保持部；717:检测部动作控制部；816:计数命令生成部；817:计数命令输出控制部(开关)。
【权利要求】
1.一种带采样功能的传感器设备，其特征在于，具备: 计数器，其对计数命令进行计数，该计数命令用于在多个传感器设备之间维持测量数比来进行测量； 测量数比保持单元，其保持期望的测量数比的设定值； 采样定时生成单元，其根据上述计数器的计数值和由上述测量数比保持单元保持的上述测量数比的设定值，基于上述计数值与上述设定值的比较结果来生成采样定时信号；以及 采样部，其基于上述采样定时生成单元的采样定时信号开始对由检测部检测出的各种信息的检测信号进行采样。
2.根据权利要求1所述的带采样功能的传感器设备，其特征在于， 为了使基于上述采样定时信号进行的上述采样部的采样开始延迟，使该采样定时生成单元与保持期望的测量开始延迟时间的延迟时间保持单元连接。
3.根据权利要求1所述的带采样功能的传感器设备，其特征在于， 设置有保持检测部动作开始时间信息的检测部动作开始时间信息保持单元，并且设置有被输入来自该检测部动作开始时间信息保持单元的检测部动作开始时间信息和来自上述计数器的计数值的检测部动作控制单元。
4.根据权利要求1所述的带采样功能的传感器设备，其特征在于， 设置有生成计数命令的计数命令生成单元，并且，在利用该计数命令生成单元生成的计数命令的情况下，对上述计数器输入该计数命令，同时还能够将该计数命令也输出到外部。
5.根据权利要求4所述的带采样功能的传感器设备，其特征在于， 用于将上述计数命令生成单元生成的计数命令输出到外部的接口与用于从外部输入计数命令的接口为一个接口。
6.根据权利要求5所述的带采样功能的传感器设备，其特征在于， 用于将上述计数命令生成单元生成的计数命令输出到外部的接口与用于从外部输入计数命令的接口为一个接口并且为I2C总线。
7.根据权利要求5所述的带采样功能的传感器设备，其特征在于， 用于将上述计数命令生成单元生成的计数命令输出到外部的接口与用于从外部输入计数命令的接口为一个接口并且为SPI总线。
8.根据权利要求5所述的带采样功能的传感器设备，其特征在于， 能够对将上述计数命令生成单元生成的计数命令输入到上述计数器的动作模式和将从外部输入的计数命令输入到上述计数器的动作模式进行切换。
9.一种传感器数据处理系统，其特征在于， 将根据权利要求1至8中的任一项所述的传感器设备与传感器数据处理部组合，该传感器数据处理部具有进行上述测量数比的设定并将该测量数比的信息和计数命令发送到各上述传感器设备的功能并且具有从各上述传感器设备接收数据的功能。
10.一种传感器数据处理系统，其特征在于， 将根据权利要求1至8中的任一项所述的传感器设备与传感器数据处理部组合，与该传感器数据处理部相连接的主设备具有进行上述测量数比的设定并将该测量数比的信息与计数命令发送到各上述传感器设备的功能并且具有从各上述传感器设备接收数据的功倉泛。
11.一种传感器数据处理系统，其特征在于， 将根据权利要求1至8中的任一项所述的传感器设备与传感器数据处理部组合，该传感器数据处理部具有进行上述测量数比等的设定并将该测量数比的信息发送到各上述传感器设备的功能以及从各上述传感器设备接收数据的功能，上述传感器设备中的任一个进行计数命令的生成和输出。
12.—种传感器数据处理系统，其特征在于， 将根据权利要求1至8中的任一项所述的传感器设备与传感器数据处理部组合，并具备进行计数命令生成的外部的周期信号生成单元，从该周期信号生成单元对各上述传感器设备发送计数命令，上述传感器数据处理部具有进行上述测量数比的设定并将该测量数比的信息发 送到各上述传感器设备的功能以及从各上述传感器设备接收数据的功能。
13.—种传感器数据处理系统，其特征在于， 将根据权利要求1至8中的任一项所述的传感器设备与传感器数据处理部组合，并具备进行计数命令生成的外部的周期信号生成部，从该周期信号生成单元对各上述传感器设备发送计数命令，各上述传感器设备和上述传感器数据处理部接收该计数命令，各传感器设备根据计数命令以所设定的上述测量数比自主地进行测量，上述传感器数据处理部对接收到的计数命令进行计数，如果达到所设定的次数则从对应的各上述传感器设备获取数据。
【文档编号】G01D21/00GK103733030SQ201280038104
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年2月24日 优先权日:2012年2月24日
【发明者】山下昌哉, 小林士朗, 小泉修, 赤木优子 申请人:旭化成微电子株式会社
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