JP2001243018A - データ変換装置 - Google Patents
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Abstract
タル間のデータ変換の高速化を実現する。 【解決手段】AD変換装置は、アナログ制御部10とデ
ジタル制御部20とに大別される。アナログ制御部10
において、AD変換部(ADC)12は、マルチプレク
サ11を介して取り込んだアナログ入力をデジタル値に
変換する。また、デジタル制御部20において、調停制
御部21には、全m個の要求項目からなるAD変換要求
が各々、R1,R2,…Rmのフラグ情報として取り込
まれる。調停制御部21は、調停時毎に、フラグRi
(i=1〜m)の全てを2進重み付けする関数Fを用
い、その都度実施すべき要求項目を選択する。そして、
該選択した要求項目をアナログ制御部10内のAD変換
部12に出力する。データ制御部22は、AD変換部1
2によるAD変換後の結果データを取り込み、そのデー
タをデータレジスタ部23に順次格納する。
Description
ジタル値に変換するか、或いはデジタル入力をアナログ
値に変換するためのデータ変換装置に係り、同データ変
換装置において複数の要求項目が重複した場合の調停手
法に関するものである。
ムでは、制御機能の高精度化や複雑化に伴い、車載制御
ユニット(ECU)に取り込まれるアナログ入力が増え
つつあり、それに対応してAD変換装置(アナログ/デ
ジタル変換装置)にAD変換のための多数の要求項目が
発行される。こうして多数の要求項目があり、それらが
タイミング的に重複する場合、事前に決められた優先順
位に従い該当する要求項目を選別するための、いわゆる
調停が行われる。調停手法の一例として、特開平3−2
25054号公報の信号処理方法では、複数のアナログ
信号を1回の変換タイミングにおいて順次デジタル信号
に変換するようにし、同一の情報を表すアナログ信号を
短い時間間隔でデジタル信号に変換するようにしてい
た。
目に対して要求の有無を表すフラグを与え、要求項目毎
にメモリにストアする。例えば、ストア有りを値
「1」、無しを値「0」で表す。そして、AD変換に際
し、各要求項目に優先度がある場合にはその順にフラグ
のストア有無を判別し、AD変換を行う要求項目を決定
する。この場合、上記フラグのストア有無を判別する処
理を、要求項目数だけいわばループ的に実施していた。
うに、優先順位の高い要求項目から順にフラグのストア
有無を判別し、ストア有りが見つかるまでループを回
す。そして、ストア有りが見つかると、該当する要求項
目を、次にAD変換すべき要求項目として選択する。な
お、最後までストア有りが見つからなければそのままル
ープを抜ける。
調停を行う場合、優先順位の高い方からi番目の要求項
目に対するフラグを見つけ出すまでにi回のループが必
要となる。それ故、1ループの所要時間をTr〔nse
c〕とすると、その処理にTr*i〔nsec〕の時間
を要する。優先順位が最も低い要求項目の場合、Tr*
全要求項目数〔nsec〕の時間を要することになる。
にあり、且つAD変換の時間短縮に対する要望も強まり
つつあるが、上記従来技術では、AD変換毎に調停に費
やす処理時間が長く、AD変換の処理時間が短縮できな
い原因になっていた。なお、デジタル入力をアナログ値
に変換するDA変換装置(デジタル/アナログ変換装
置)でも同様の問題が生ずる。
のであって、その目的とするところは、要求項目の調停
を迅速に行い、アナログ−デジタル間のデータ変換の高
速化を実現することができるデータ変換装置を提供する
ことである。
変換装置によれば、調停制御部は、全m個の各要求項目
についてデータ変換の要求の有無をフラグ情報として取
り込むと共に、調停時毎に該フラグRi(i=1〜m)
をパラメータとする関数Fを用い、データ変換の要求が
有り且つその中で優先順位が最も高い要求項目を決定す
る。また、変換部は、該決定した要求項目に応じてデー
タ変換を行う。このデータ変換により、所望の順序に従
いアナログ入力がデジタル値に変換される、又はデジタ
ル入力がアナログ値に変換される。かかる場合、要求項
目の数分だけループ処理を行い次に実施すべき要求項目
を見つけ出すようにした従来技術とは異なり、調停が迅
速に行われ、データ変換の高速化が実現できる。
は、全要求項目のフラグの値に基づき、演算結果が一意
になる関数であるので、関数Fの演算結果により、デー
タ変換すべき要求項目を容易に且つ適切に特定すること
ができる。
前記調停制御部は、前記関数Fの演算結果から、予め用
意されたテーブルを参照して各要求項目の優先順位付け
を行うのが望ましい。すなわち、テーブルを参照してデ
ータ変換すべき要求項目を特定することにより、その処
理及び工程が簡素化できる。
数Fは、 F=G1+G2+・・・+Gm Gi=2^j×Ri (但し、i=1〜m、jはi毎に異なる整数)で与えら
れると良い。本請求項の発明によれば、フラグRiと2
のj乗との積和の解が関数Fの演算結果となり、それは
第1〜第m番目の各要求項目(各フラグ情報)について
2進重み付けがなされたものとなる。この場合、関数F
の演算結果は一意なものとなるので、データ変換すべき
要求項目を容易に且つ適切に特定することができる。ま
た特に、関数Fを単純積和形で実現することにより、処
理の簡素化及び高速化が実現できる。
i毎に重複しない整数であれば良く、例えばj=i−
1,j=i,j=i+1等、j=i+k(kは整数)と
する。この場合、第1〜第m番目の各フラグが隣接する
ビット上に整列することとなり、実用上好ましいものと
なる。
に、前記調停制御部は、関数Gi=2^j×Riを算出す
るための乗算ロジックと、その算出された関数Giの結
果を全て加算する加算ロジックと、その加算結果から優
先順位付けを行う調停ロジックと、から構成されると良
い。この場合、乗算ロジック、加算ロジック及び調停ロ
ジックの各構成により、調停制御部が容易に実現でき
る。特に、本構成はハード化に適した構成であると言え
る。
停ロジックでは、予め用意されたテーブルを参照して各
要求項目の優先順位付けが行われるので、テーブルを参
照してデータ変換すべき要求項目を特定することがで
き、その処理及び工程が簡素化できる。
施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態では、
自動車用の電子制御システムにおいて、各種アナログ信
号を取り込み、そのアナログ信号を順次デジタル値に変
換するためのAD変換装置(アナログ/デジタル変換装
置)について説明する。
機能ブロック図である。同図に示すように、AD変換装
置は、アナログ入力をデジタル値に変換するためのアナ
ログ制御部10と、その時々のAD変換要求に従いアナ
ログ制御部10でのAD変換を指示する共に、AD変換
後の結果を取り込むためのデジタル制御部20とに大別
される。
クサ11は、複数種のアナログ入力を取り込み、その時
々で指定されたチャンネルより何れかのアナログ入力を
出力する。AD変換部(ADC)12は、マルチプレク
サ11を介して取り込んだアナログ入力をデジタル値に
変換する。
制御部21には、全m個の要求項目からなるAD変換要
求が入力される。各要求項目は、図示しないマイコン又
はインターフェースロジック等より発行されるものであ
り、その要求項目毎に、R1,R2,…Rmのフラグ情
報として調停制御部21に取り込まれる。各フラグR
1,R2,…RmはAD変換要求の有無を表し、0は要
求無しを、1は要求有りを表す。
表す前記フラグ情報に基づいて各要求項目の調停を行
い、複数の要求項目について優先順位付けをして何れか
一つの要求項目を選択する。すなわち、マイコン等の要
求発行元が異なる周期で定期的にAD変換を行う場合
や、割り込みにより要求を発生する場合等には、複数の
要求項目(要求有りの状態)が重複することがあり、か
かる場合に調停により何れか一つの要求項目を選択す
る。そして、該選択した要求項目をアナログ制御部10
内のAD変換部12に出力する。但し、この調停制御部
21の調停方式は本実施の形態の要旨部分であり、その
詳細は後述する。
部12によるAD変換後の結果データを取り込み、その
データをデータレジスタ部23に順次格納する。すなわ
ち、データレジスタ部23はm個のデータレジスタを備
え、AD変換後のデジタル値が各要求項目に対応するデ
ータレジスタに格納される。図示しないマイコン等は、
データレジスタ部23の数値を読み出すことによりAD
変換の結果を得ることができる。
用について図2を用いて説明する。調停制御部21はそ
の概要として、AD変換要求に応じたフラグRi(i=
1〜m)をパラメータとする関数Fを用い、調停時毎に
関数Fを計算する。そして、その結果から、要求が有り
且つ優先順位の高い要求を決定する。
レジスタ(又はメモリ)31は1〜m番目のフラグR1
〜Rmの値を各々ストアする。乗算ロジック部32はフ
ラグRi毎に設けられ、i番目(i=1〜m)の要求項
目に対して各々独立にフラグRiの値と「2^(i-1)」と
を乗算する。また、加算ロジック部33は、各乗算ロジ
ック部32の結果を全て加算する。
れる関数Gi、加算ロジック部33で実現される関数F
は、 Gi=2^(i-1)×Ri (i=1〜m) F=ΣGi =2^0×R1+2^1×R2+…+2^(m-1)×Rm で表される。この関数Fによれば一意の演算結果が得ら
れ、それは各フラグ情報が2進重み付けされたものとな
る。このとき、加算ロジック部33では、加算処理がビ
ット演算の右シフト又は左シフトにて達成できる。
結果は、調停ロジックとしてのテーブル参照ロジック部
34に取り込まれる。テーブル参照ロジック部34で
は、例えば図3に示すテーブルを用い、関数Fの演算結
果(各フラグRiが2進重み付けされた結果)からAD
変換を行うべき要求項目を選択する。つまり、その時
「1」である要求項目フラグのうち、最も優先順位の高
い要求項目を、AD変換を行うべき要求項目として選択
する。
々の優先順位に併せて順に並ぶ事例について示すが、そ
の優先順位の並びは任意でよい。何れにしろ、図3のテ
ーブルは、関数Fの演算結果から一つの要求項目が導出
されるものであれば良い。また、上記調停制御部21の
各演算ロジックは、ハードウエア又はソフトウエアの何
れで実現されても良い。
タイムチャートを用いて説明する。図4には、(a)調
停方式1と(b)調停方式2とについて、AD変換の要
求に伴い調停並びにAD変換が実施される様子を示す。
図4において、下向きの矢印がAD変換の要求が発生し
たタイミングを示す。また、左右方向の矢印の区間が各
個のAD変換期間を示し、その先頭部分(図の左端部)
で要求項目の調停が行われる。なお説明の便宜上、ここ
では要求項目を3個とし、これら3つの要求項目1,要
求項目2,要求項目3はその数が大きいほど優先順位が
高いこととする(図では、各要求項目を丸数字で表
す)。すなわち、要求項目1が最も優先順位が低く、要
求項目3が最も優先順位が高い。
る。この調停方式1では、AD変換の要求が入ると直ぐ
に前記調停制御部21による調停が行われ、その調停の
結果に従い、該当する要求項目のAD変換が行われる。
また、AD変換の要求時に既にAD変換が行われている
場合は、実施中の要求項目と新たな要求項目とについて
調停が行われ、その調停の結果に従い新たなAD変換が
再開される。
に、最も優先順位の低い要求項目1が単独で入る場合、
その要求項目1に従い直ちにAD変換が実施される。す
なわち、全3つの要求項目を各々フラグR1,R2,R
3(優先順位R1<R2<R3)で表し、こられ要求項
目が前記図2の調停制御部21で調停されることを考え
ると、各要求項目のフラグ情報が関数Fにより2進重み
付けされる。このとき、R1=1,R2=0,R3=0
となり、例えば図5のテーブルを参照することにより、
要求項目1(フラグR1)がAD変換を行うべき要求で
あると判断される。
施中に別のAD変換要求が発生する場合、実施中のAD
変換に係る要求項目も含め、複数の要求項目について調
停が行われる。すなわち、(2)の期間において、要求
項目1に応じたAD変換中に要求項目2によりAD変換
が要求される時、その調停時にはR1=1,R2=1,
R3=0となり、調停制御部21では図5のテーブルを
参照することにより、要求項目2(フラグR2)がAD
変換を行うべき要求であると判断される。その後、要求
項目2のAD変換が完了すると、該当するフラグR2が
クリアされる。従って、R1=1,R2=0,R3=0
となり、その時の調停ではAD変換を行うべき要求とし
て要求項目1(フラグR1)が選択され、要求項目1に
応じたAD変換が実施される。
た場合、調停制御部21での調停により図示の如くAD
変換を行うべき要求が選択され、要求項目3→要求項目
2→要求項目1の順にAD変換が実施される。
は、AD変換の要求が発生し且つ前記AD変換部12が
使用中でなければ調停が行われ、その調停の結果に従
い、該当する要求項目のAD変換が行われる。また、調
停方式1との違いとして、AD変換の要求時に既にAD
変換が行われている場合は、その実行中のAD変換が終
了するのを待って調停が行われる。
との違いを以下に説明する。例えば図4の(2)の期間
では、要求項目1に応じたAD変換中に要求項目2によ
りAD変換が要求されるが、調停が直ちに行われるので
はなく、要求項目1のAD変換が終了するタイミングで
調停が行われ、要求項目2のAD変換が行われる。
じたAD変換中に要求項目2及び3により各々AD変換
が要求されるが、やはり調停が直ちに行われるのではな
く、要求項目1のAD変換が終了するタイミングで調停
が行われ、要求項目3→要求項目2の順にAD変換が行
われる。
に示す効果が得られる。 (イ)調停時毎に、フラグRi(i=1〜m)の全てを
2進重み付けする関数Fを用い、その都度実施すべき要
求項目を選択するようにしたので、要求項目の数分だけ
ループ処理を行い次に実施すべき要求を見つけ出すよう
にした従来技術とは異なり、調停が迅速に行われるよう
になり、AD変換の高速化が実現できる。
により、処理の簡素化及び高速化が実現できる。この場
合、乗算ロジック部32、加算ロジック部33及びテー
ブル参照ロジック部34の各ロジックより調停制御部2
1が構成されるので、当該調停制御部21がハード構成
にて容易に実現できる。特に、乗算ロジック部32が各
々独立に関数Gを計算するので、計算の段数が増えて処
理が遅れるといった不都合も生じない。
れたテーブルを参照して各要求項目の優先順位付けを行
うので、その処理及び工程が簡素化できる。また、この
テーブルを任意に書き換えることにより各要求項目の優
先順位が容易に変更でき、これら優先順位付けに関する
情報が第3者に漏れにくくなる。つまり、優先順位情報
の隠蔽を容易に行うことができる。
体化できる。上記実施の形態では、 Gi=2^(i-1)×Ri (i=1〜m) F=ΣGi とし、フラグRiと2の(i−1)乗との積和により関
数Fの演算を実施したが、関数Giにおける2の指数
(i−1)は「i+k(kは整数)」で与えられるもの
であれば良い。つまり、2の指数をi,i+1等に変更
しても良い。また、Gi=2^j×Ri(指数jはi毎に
異なる整数(重複しない整数))としても良い。
一意になることを条件に、単純積和形以外の他の関数に
変更しても良い。何れにしろ、全要求項目のフラグの値
に基づき演算結果が一意になる関数Fを用いることによ
り、AD変換すべき要求項目を容易に且つ適切に特定す
ることができる。
置に具体化した事例を説明したが、DA変換装置(デジ
タル/アナログ変換装置)としての具体化も可能であ
る。図6にはDA変換装置40の概要を示す。図中、調
停制御部41には、DA変換のための全m個の要求項目
が入力される。このとき、各要求項目は、R1,R2,
…Rmのフラグ情報として取り込まれる。ここで、各フ
ラグR1,R2,…RmはDA変換要求の有無を表し、
0は要求無しを、1は要求有りを表す。
表す前記フラグ情報に基づいて各要求項目の調停を行
い、複数の要求項目について優先順位付けをして何れか
一つの要求項目を選択する。すなわち、複数の要求項目
(要求有りの状態)が重複する場合に、調停により何れ
か一つの要求項目を選択する。そして、該選択した要求
項目をDA変換部(DAC)42に出力し、DA変換部
42は、DA変換後のアナログ信号を出力する。
上記AD変換装置として説明した構成作用に準ずるもの
であり(図2,図3参照)、その概要として、DA変換
要求に応じたフラグRi(i=1〜m)をパラメータと
する、例えば単純積和形の関数Fを用い、調停時毎に関
数Fを計算する。そして、その演算結果から、その時
「1」である要求項目フラグのうち、最も優先順位の高
い要求項目を次にDA変換を行うべき要求項目として決
定する。すなわち、関数Fによれば一意の演算結果が得
られ、その演算結果によりテーブルが参照され、次にD
A変換を行うべき要求項目が選択される。
場合にも、既述の通り要求項目の数分だけループ処理を
行い次に実施すべき要求を見つけ出すようにした従来技
術とは異なり、調停が迅速に行われるようになりDA変
換の高速化を実現することができる。
ールドプログラマブルゲートアレイFPGA(Field Pr
ogrammable Gate Array )にて関数Fを具体化し、任意
に書き換え可能な構成としても良い。
を示す構成図。
す図。
ト。
す図。
ート。
タル制御部、21…調停制御部、32…乗算ロジック
部、33…加算ロジック部、34…テーブル参照ロジッ
ク部、40…DA変換装置、41…調停制御部、42…
DA変換部。
Claims (6)
- 【請求項1】アナログ−デジタル間のデータ変換のため
の複数の要求項目に対して調停を行い、その結果に従っ
てアナログ−デジタル間のデータ変換を行うデータ変換
装置において、 全m個の各要求項目についてデータ変換の要求の有無を
フラグ情報として取り込むと共に、調停時毎に該フラグ
Ri(i=1〜m)をパラメータとする関数Fを用い、
データ変換の要求が有り且つその中で優先順位が最も高
い要求項目を決定する調停制御部と、 該決定した要求項目に応じてデータ変換を行う変換部
と、 を備えることを特徴とするデータ変換装置。 - 【請求項2】前記関数Fは、全要求項目のフラグの値に
基づき、演算結果が一意になる関数である請求項1に記
載のデータ変換装置。 - 【請求項3】前記調停制御部は、前記関数Fの演算結果
から、予め用意されたテーブルを参照して各要求項目の
優先順位付けを行う請求項2に記載のデータ変換装置。 - 【請求項4】前記関数Fは、 F=G1+G2+・・・+Gm Gi=2^j×Ri (但し、i=1〜m、jはi毎に異なる整数)で与えら
れる請求項1に記載のデータ変換装置。 - 【請求項5】請求項4に記載のデータ変換装置におい
て、 前記調停制御部は、 関数Gi=2^j×Riを算出するための乗算ロジック
と、 その算出された関数Giの結果を全て加算する加算ロジ
ックと、 その加算結果から優先順位付けを行う調停ロジックと、
から構成されるデータ変換装置。 - 【請求項6】請求項5に記載のデータ変換装置におい
て、 前記調停ロジックでは、予め用意されたテーブルを参照
して各要求項目の優先順位付けが行われるデータ変換装
置。
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Legal Events
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