【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＰＨＳの通信規格（第二世代コードレス電話システム標準規格、ＲＣＲ ＳＴＤ−２８）に準拠してデータ通信を行う通信装置であって、特に電池駆動に適した低消費電力のＰＨＳ自動検針システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のガス自動検針システムにおける構成を図６に示し説明する。
【０００３】
図６において２０はガスメータ、２１はＰＨＳ通信装置、２２はアンテナ、２３はアンテナ、２４はＰＨＳ公衆基地局、２５はセンター装置である。
【０００４】
センター装置２５より、ＰＨＳ公衆基地局２４を介してＰＨＳ無線で検針要求をメータ２０に対して行う。ＰＨＳ通信装置２１は前記検針要求を受信しガスメータ２０に検針要求を伝える。ガスメータ２０は検針値をＰＨＳ通信装置２１およびＰＨＳ公衆基地局２４を介してセンター装置２５に伝送する。
【０００５】
図７に従来のＰＨＳ通信装置を示し説明する。図７において１はアンテナ、２は高周波送受信手段、３はπ／４ＱＰＳＫ変復調手段、４はプロトコルコントローラ、５はアプリケーションＣＰＵ，６はクロック発生手段、７は電池、８はＤＣ／ＤＣコンバータである。
【０００６】
クロック発生手段６はプロトコルコントローラ４に動作するために必要なクロック信号を供給する。プロトコルコントローラ４にはＰＨＳの通信規格で決められている通信プロトコルが実装されており、アプリケーションＣＰＵ５から指示されたモードのプロトコルで動作している。
【０００７】
アプリケーションＣＰＵ５はアプリケーションに適した動作モードで動くようプロトコルコントローラの設定を行ったり、ＰＩＡＦＳプロトコルや外部Ｉ／Ｆ機能を有している。高周波送受信手段２、π／４ＱＰＳＫ変復調手段３、プロトコルコントローラ４は標準部品としてＩＣ化されており、半導体メーカ各社から販売されている。
【０００８】
π／４ＱＰＳＫ変復調手段３とプロトコルコントローラ４は１チップＬＳＩ化して販売している半導体メーカもある。またアプリケーションＣＰＵ５の機能をプロトコルコントローラ４に含めている場合もある。プロトコルコントローラ４はＣＰＵとプログラムを書きこんだメモリ（以下ＲＯＭと呼ぶ）とＰＨＳ公衆基地局と通信を行うのに必要な情報を書きこみおよび呼び出しを行うメモリ（以下ＲＡＭと呼ぶ）とで構成されたいわゆるプログラミング処理機能を有した構成である。
【０００９】
ＰＨＳの通信プロトコル処理はＲＯＭに書きこまれたプログラムによって処理される。ＰＨＳの通信プロトコルを実行するためにはプロトコルコントローラ４のＣＰＵ能力として１６ビットあるいは３２ビットＣＰＵが必要である。電池６はリチウム電池であり電池電圧は最大３Ｖである。電池電圧はＤＣ／ＤＣコンバータ８により３．３Ｖに昇圧して各部に供給される。
【００１０】
ＰＨＳ公衆基地局との間の通信を考える。ＰＨＳ公衆基地局からは１．２秒毎に電波が発射されている。前記プロトコルコントローラ４はノーマルモードで前記ＰＨＳ公衆基地局からの電波を受信し、前記ＰＨＳ公衆基地局からの１．２秒毎の時間に同期を取る。そして前記ＰＨＳ公衆基地局からの１．２秒毎の電波発射に同期して高周波送受信手段２およびπ／４ＱＰＳＫ変復調手段３に電源を供給し受信動作を開始する（待ち受け動作状態）。
【００１１】
そして自局宛の電波がなければ受信を中断し、消費電力を低減するため、高周波送受信手段２およびπ／４ＱＰＳＫ変復調手段３への電源供給を停止し低消費電力モードであるＨＡＬＴモードに移行する（待ち受け待機状態）。自局宛の電波がある場合には受信を継続し受信データをアプリケーションＣＰＵ５に転送し通信を開始する。
【００１２】
つまりＰＨＳ通信装置は１．２秒毎に待ち受け動作様態と（プロトコルコントローラ４の動作状態はノーマルモード）、待ち受け待機状態（プロトコルコントローラ４の動作状態はＨＡＬＴモード）とを繰り返している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記従来の構成では、プロトコルコントローラにおけるＣＰＵは１６ビットあるいは３２ビットＣＰＵが用いられ、クロック発生手段から供給されるクロック信号は固定されているので、消費電流は低消費電力モードであるＨＡＬＴモードにおいても５０μＡ程度流れる。つまりは１．２秒毎の待ち受け待機状態の間プロトコルコントローラはＨＡＬＴモードであるがその消費電流が５０μＡと非常に大きい。
【００１４】
そのため電池で１０年間動作させる必要があるガス自動検針システム等に用いることは難しいという課題を有していた（大容量の電池が必要となり、これにともない電池サイズが大きくなるためＰＨＳ通信装置の筐体も大きくなる。また１０年動作させるための電池としてはリチウム電池等が用いられるが、電池容量が大きくなると電池価格が上昇しＰＨＳ通信装置の価格も上昇するため）。
【００１５】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、プロトコルコントローラがＨＡＬＴモードの間もできるだけ低消費電力化を図り、電池で１０年間動作させる必要があるガス自動検針システムを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の自動検針システムは、メータに接続されたＰＨＳ通信装置とＰＨＳ公衆基地局との間をＰＨＳ無線接続し、前記メータの検針値を前記ＰＨＳ無線接続を介してセンター装置に伝送する検針システムであって、高周波信号送受信手段と、π／４ＱＰＳＫ変復調手段と、通信を行うために必要な情報を記憶しておく書き換え可能なメモリーとプロトコルの手順が書きこまれている不揮発性メモリーと前記不揮発性メモリーに書きこまれた手順を解析し実行するＣＰＵとからなるプロトコルコントローラと、クロック信号（周波数：ｆ１）を発生するクロック発生手段と、前記クロック発生手段で発生したクロック信号を切り替え（周波数：ｆ２、ｆ２＜ｆ１）、前記プロトコルコントローラへ供給するクロック切換手段とからなり、前記プロトコルコントローラは、所定の通信処理の実行中（待ち受け動作状態）には前記クロック切換手段をを用いて周波数ｆ１のクロック信号を選択し、所定の通信処理が終了したとき（待ち受け待機状態）には前記クロック切換手段を制御し、クロック信号をｆ１からｆ２に切り替えるように構成したものである。
【００１７】
これによって、クロック切換手段によりプロトコルコントローラに供給するクロック信号の周波数を可変できるため、１．２秒毎の待ち受け待機状態のときにはクロック信号の周波数を低くすることができるのでプロトコルコントローラの消費電力を大幅に削減でき、電池で１０年動作可能な自動検針システムを実現できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
上記の目的を達成するために、本発明は、メータに接続されたＰＨＳ通信装置とＰＨＳ公衆基地局との間をＰＨＳ無線接続し、前記メータの検針値を前記ＰＨＳ無線接続を介してセンター装置に伝送する検針システムであって、高周波信号送受信手段と、π／４ＱＰＳＫ変復調手段と、通信を行うために必要な情報を記憶しておく書き換え可能なメモリー、プロトコルの手順が書きこまれている不揮発性メモリーおよび前記不揮発性メモリーに書きこまれた手順を解析し実行するＣＰＵとからなるプロトコルコントローラと、クロック信号（周波数：ｆ１）を発生するクロック発生手段と、前記クロック発生手段で発生したクロック信号を切り替え（周波数：ｆ２、ｆ２＜ｆ１）、前記プロトコルコントローラへ供給するクロック切換手段とからなり、前記プロトコルコントローラは、所定の通信処理の実行中（待ち受け動作状態）には前記クロック切換手段をを用いて周波数ｆ１のクロック信号を選択し、所定の通信処理が終了したとき（待ち受け待機状態）には前記クロック切換手段を制御し、クロック信号をｆ１からｆ２に切り替えるように構成することにより、待ち受け待機状態のときにプロトコルコントローラに供給するクロック信号の周波数を低くすることができるので消費電力を大幅に削減でき、電池で１０年間動作させる必要があるガス自動検針システムを実現することができる。
【００１９】
また、プロトコルコントローラが待ち受け待機状態の時間（ｔ）に供給されるクロック信号（ｆ２）は、（１／ｆ２）×ｎ＝ｔ（但し、ｎは整数）の関係となるようにすることにより、待ち受け待機状態の時間中に待ち受け動作時のクロック信号より低い周波数で動作できる時間の割合が大きくなるのでさらなるの消費電力の低減を図ることができる。
【００２０】
また、プロトコルコントローラは公衆モードあるいはトランシーバーモードあるいは自営モードでのＰＨＳ通信を行う機能を有し、さらにＤＣ／ＤＣコンバータとタイムコントローラを備え、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは各手段に電力を供給し、前記タイムコントローラは前記プロトコルコントローラの動作スケジュールを管理し前記プロトコルコントローラが動作を開始すべき時間になったときに前記ＤＣ／ＤＣコンバータを動作させた後、前記プロトコルコントローラが動作を開始するように構成されたＰＨＳ通信装置において、前記タイムコントローラがクロック切換手段を制御することにより前記プロトコルコントローラへ供給するクロック信号をｆ１からｆ２に切り替えるように構成することにより、タイムコントローラの制御により待ち受け待機状態のときにプロトコルコントローラに供給するクロック信号の周波数を低くすることができるので消費電力を大幅に削減でき、電池で１０年間動作させる必要があるガス自動検針システムを実現することができる。
【００２１】
さらに、クロック発生手段とクロック切換手段に代わり、タイムコントローラは少なくとも２種類のクロック信号（周波数：ｆ１，周波数：ｆ２）をプロトコルコントローラに供給できるクロック供給手段を有し、前記タイムコントローラは前記クロック供給手段を用い、前記プロトコルコントローラへ供給するクロック信号をｆ１からｆ２に切り替えるように構成することにより、クロック切換手段を用いることなく待ち受け待機状態のときにプロトコルコントローラに供給するクロック信号の周波数を低くすることができるので消費電力を大幅に削減でき、電池で１０年間動作させる必要があるガス自動検針システムを実現することができる。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
（実施例１）
図１に示す実施例１の全体構成は従来のものと略同じであるが、ＰＨＳ通信装置２１に特徴を有するものである。
【００２４】
すなわち、１はアンテナ、２は高周波送受信手段、３はπ／４ＱＰＳＫ変復調手段、４はプロトコルコントローラ、５はアプリケーションＣＰＵ、６はクロック発生手段、７は電池、８はＤＣ／ＤＣコンバータ、９はクロック切換手段である。
【００２５】
従来例である図６と同じ機能ブロックには同一の番号を付与している。プロトコルコントローラ４はＰＨＳ公衆基地局との間で１．２秒毎の同期を取るための時間等を管理している。
【００２６】
図２は本実施例の動作を示すフローチャートである。ここで待ち受け待機状態とはプロトコルコントローラ４の動作モードはＨＡＬＴモードであり、プロトコルコントローラ４の制御により、高周波送受信手段２およびπ／４ＱＰＳＫ変復調手段３の電源はＯＦＦにされており、電源はプロトコルコントローラ４とアプリケーションＣＰＵ５だけに供給されている状態である。また待ち受け動作状態とはプロトコルコントローラ４の動作モードはノーマルモードであり、プロトコルコントローラ４の制御により、高周波送受信手段２およびπ／４ＱＰＳＫ変復調手段３の電源はＯＮにされており、ＰＨＳ公衆基地局から１．２秒毎に送信される電波（ＰＣＨ）を受信に行く状態のことをいう。
【００２７】
以上のように構成されたＰＨＳ通信装置２１について、図２を参照しながら以下その動作、作用を説明する。
【００２８】
ステップ（１）
待ち受け動作状態でありプロトコルコントローラ４は、高周波送受信手段２およびπ／４ＱＰＳＫ変復調手段３の電源をＯＮにし、ＰＨＳ公衆基地局から１．２秒毎に送信される電文（ＰＣＨ）の受信を行っており、受信電文中に自局宛の識別符号が含まれている場合（着信ありの場合）はこのまま電文の受信を行い、受信した電文をアプリケーションＣＰＵ５に転送する。
【００２９】
この時クロック切換手段９は分周なしに設定されておりクロック発生手段６で発生したクロック信号がプロトコルコントローラ４に供給されている。例えばクロック発生手段６で発生する周波数をｆ１、クロック切換手段９から出力される周波数をｆ２とすると、ｆ２＝ｆ１のクロック信号がプロトコルコントローラ４に供給されている。
ステップ（２）
ステップ（１）で自局宛の受信電文（着信）がない場合、プロトコルコントローラ４は高周波送受信手段２およびπ／４ＱＰＳＫ変復調手段３の電源をＯＦＦする。
【００３０】
ステップ（３）
次回の１．２秒後にＰＨＳ公衆基地局から送信される電文（ＰＣＨ）を受信するため、プロトコルコントローラ４はタイマを設定しスタートする。タイマ満了時間は（１．２秒−α）に設定する。但しαはＰＨＳ公衆基地局から電文（ＰＣＨ）を受信してからタイマの設定までに要したプロトコルコントローラ４の処理時間である。
【００３１】
ステップ（４）
プロトコルコントローラ４はクロック切換手段９を制御して分周比を２４（＝３２）に設定する。クロック発生手段６から出力される周波数をｆ１＝３２．７６８ＫＨｚとすると、クロック切換手段６からプロトコルコントローラ４へはｆ２＝１．０２４ＫＨｚが供給される。
【００３２】
ステップ（５）
プロトコルコントローラ４はノーマルモードからＨＡＬＴモードに移行し低消費電力状態に入る。
【００３３】
ステップ（６）
ステップ（３）で設定したタイマが満了し、プロトコルコントローラ４の内部でＨＡＬＴモードから通常のノーマルモードに移行するための割込が発生。
【００３４】
ステップ（７）
プロトコルコントローラ４はステップ（５）で設定されたＨＡＬＴモードから通常のノーマルモードに移行する。
【００３５】
ステップ（８）
ステップ（４）とは逆に、プロトコルコントローラ４はクロック切換手段９を制御して分周比なしに設定することにより、クロック切換手段９からプロトコルコントローラ４へ供給するクロック信号の周波数をｆ２＝３２．７６８ＫＨｚに変更し、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の電源をＯＮにする。
【００３６】
上記ステップ（１）〜ステップ（８）の処理から明らかなように、プロトコルコントローラ４は待ち受け待機状態の間は、プロトコルコントローラ４自身の制御によりクロック信号の周波数をより低い周波数（ｆ１からｆ２、ｆ１＞ｆ２）に切り替える構成とすることにより、プロトコルコントローラ４のＨＡＬＴモード時の消費電力を低減することができる。つまりＰＨＳ通信装置２１の消費電力を低減でき、電池で１０年間動作させる必要があるガス自動検針システムを実現することができる。
【００３７】
（実施例２）
図３において、図１と異なる部分は、ＰＨＳ公衆基地局との間で１．２秒毎に待ち受け動作状態に移行するための時間を管理するタイムコントローラ１０を設けた点である。図４に示すフローチャートを用いて動作を説明する。
【００３８】
ステップ（１）
プロトコルコントローラ４はタイムコントローラ１０からの起動信号を待ち、起動信号を受信すればＳＲＡＭ等のメモリに記憶されているＰＨＳ公衆基地局との通信で必要な情報を用いて、高周波送受信手段２およびπ／４ＱＰＳＫ変復調手段３の電源をＯＮにしＰＨＳ公衆基地局からの電文（ＰＣＨ）の受信を行う。そしてＰＨＳ公衆基地局からの電文を補足し、自局宛の呼び出しがあるかどうかを解析する。そして自局宛の呼び出しがあれば受信を継続しアプリケーションＣＰＵ５に電文を転送する。
【００３９】
ステップ（２）
ステップ（１）にて自局宛の受信電文（着信）がない場合、プロトコルコントローラ４は周波送受信手段２およびπ／４ＱＰＳＫ変復調手段３の電源をＯＦＦする。
【００４０】
ステップ（３）
次回の１．２秒後にＰＨＳ公衆基地局から送信される電文（ＰＣＨ）を受信するため、タイムコントローラ１０はタイマを設定しスタートする。タイマ満了時間は（１．２秒−β）に設定する。但しβはＰＨＳ公衆基地局からＰＣＨを受信してからタイマの設定までに要したタイムコントローラ１０およびプロトコルコントローラ４の処理時間である。
【００４１】
ステップ（４）
プロトコルコントローラ４はタイムコントローラ１０に対して、ＨＡＬＴモードに移行したことを知らせるＨＡＬＴモード通知信号を送信するとともに、ノーマルモードからＨＡＬＴモードに移行し低消費電力状態に入る。
【００４２】
ステップ（５）
タイムコントローラ１０はステップ（４）でのＨＡＬＴモード通知信号を受信すると、クロック切換手段９を制御して分周比を２５（＝３２）に設定する。クロック発生手段６から出力される周波数がｆ１＝３２．７６８ＫＨｚとすると、クロック切換手段６からはｆ２＝１．０２４ＫＨｚのクロック信号がプロトコルコントローラ４へ供給される。
【００４３】
ステップ（６）
ステップ（３）で設定したタイマが満了し、タイムコントローラ１０内部で割込が発生。
【００４４】
ステップ（７）
ステップ（５）とは逆に、タイムコントローラ１０はステップ（５）で設定された設定されたクロック分周回路９を分周なしに設定することにより、プロトコルコントローラ４に供給されクロック信号ｆ２を１．０２４ＫＨｚから３２．７６８ＫＨｚに変更する。
【００４５】
ステップ（８）
ＤＣ／ＤＣコンバータ８の電源をＯＮにし、次にタイムコントローラ１０はプロトコルコントローラ４のポートを制御することによりプロトコルコントローラ４のＨＡＬＴモードを解除し、プロトコルコントローラ４に対してＰＨＳ公衆基地局からの電文（ＰＣＨ）の受信を開始するための起動信号を送信し、ステップ（１）に戻る。
【００４６】
上記ステップ（１）〜ステップ（８）の処理から明らかなように、プロトコルコントローラ４は待ち受け待機状態の間は、タイムコントローラ１０の制御によりクロック信号の周波数をより低い周波数に切り替える構成とすることにより、プロトコルコントローラ４のＨＡＬＴモード時の消費電力を低減することができ、電池で１０年間動作させる必要があるガス自動検針システムを実現することができるものである。
【００４７】
さらにタイムコントローラ１０におけるタイマを用いているため、プロトコルコントローラ４に供給するクロック信号が低い（例えば約１ＫＨｚ）と、プロトコルコントローラ４のタイマを動作させることができない場合にも低消費電力化を図ることができる。
【００４８】
また、タイムコントローラ１０として低消費電力タイプの４ビット、あるいは８ビットのマイコンを用い、このマイコンでＰＨＳ通信装置につながれた外部機器（例えばガスメータ）からの通信の有無を監視する構成にすることにより、プロトコルコントローラ４の低消費電力化を図りつつ、外部機器から通信が発生したときは通信内容を一度マイコンのメモリに貯めておき、プロトコルコントローラ４がノーマルモードに移行したときにこの内容を通知することによりさらなる低消費電力化を図ることができる。
【００４９】
なお、前述の実施例においては、起動信号に代わり、タイムコントローラ１０があらかじめ定められたプロトコルコントローラ４のポートを制御しておき、プロトコルコントローラ４はＨＡＬＴモードからノーマルモードに移行したときに、さきのポートの状態を確認することにより、前述のようにＰＨＳ公衆基地局からの電文を受信するようにすることもできる。
【００５０】
また、前述の実施例においては、クロック発生手段６で発生したクロック信号ｆ１をプロトコルコントローラ４に供給する場合は、クロック切換手段９を分周なしに設定するとして説明したが、クロック切換手段９を介さずクロック信号を直接クロック発生手段６からプロトコルコントローラ４に供給するように構成することもできる。
【００５１】
また、前述の実施例においては、プロトコルコントローラ４に供給するクロック信号はタイムコントローラ１０がクロック切換手段９を制御することにより変更するとしたが、図５に示すようにクロック発生手段６およびクロック切換手段９に代わりタイムコントローラ１０が有するクロック供給手段１１を用いて前述と同様にプロトコルコントローラ４に供給するクロック信号を変更するように構成することもできる。
【００５２】
また、プロトコルコントローラ４が待ち受け待機状態の時間（ｔ）に供給されるクロック信号（ｆ２）は、（１／ｆ２）×ｎ＝ｔ（但し、ｎは整数）の関係となるように構成することにより待ち受け待機状態の時間を長くすることができ、さらなる低消費電力化を図ることができる（１．２秒毎にＰＨＳ公衆基地局から電波が送信され、プロトコルコントローラ４の処理時間をαとすると、ｔ＝１．２ｓ−αとなる。あるいはプロトコルコントローラ４およびタイムコントローラ１０の処理時間をβとすると、ｔ＝１−βとなる）。
【００５３】
また、前述の実施例においては、ＰＨＳ公衆基地局からの電波を受信するために、１．２秒毎に無線モジュール７は起き上がるとしたが、１．２秒の整数倍で起き上がるようにしてもよい。例えば３．６秒毎に起き上がるように設計することもできる。
【００５４】
また、ＰＨＳ通信装置２１は直接ＰＨＳ公衆基地局２４と接続せず、一旦別のＰＨＳ通信装置を中継してＰＨＳ公衆基地局２４に接続してもかまわない。この場合はＰＨＳ通信装置２１と別のＰＨＳ通信装置との間の通信はＰＨＳトランシーバーモードで行われることが考えられる。トランシーバーモードにおいても間欠的に無線モジュールを動作させる点では同じであり、本発明を適用することができる。
【００５５】
また、前述の実施例においては、プロトコルコントローラ４はＤＣ／ＤＣコンバータ８を絶えずＯＮとして説明したが、ＤＣ／ＤＣコンバータ８は負荷電流が小さいときには効率が劣化するため、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の後段にコンデンサ等を設け、このコンデンサ等を待ち受け動作状態時に充電することにより、待ち受け待機時にＤＣ／ＤＣコンバータ８の電源をＯＦＦにしても、プロトコルコントローラ４がＨＡＬＴモードで動作するための電力を供給するようにすることもできる。
【００５６】
また、前述の実施例においては、クロック発生手段６が発生する周波数ｆ１を３２．７６８ＫＨｚ、クロック切換手段９は分周なし、もしくは２５（＝３２）に分周するとして説明したがこの限りではなく、使用されるシステムに応じて設計すればよい。
【００５７】
また、前述の実施例においては、プロトコルコントローラ４へはクロック信号ｆ１をクロック発生手段６から直接供給し、クロック信号ｆ２をタイムコントローラ１０におけるクロック供給手段１１から供給するように構成することもできる。またその逆も可能である。
【００５８】
また、前述の実施例においては、クロック切換手段９を用いず、クロック発生手段６としてＣＲ発振回路やクロック発生モジュールを用いてプロトコルコントローラ４またはタイムコントローラ１０からの制御により発振周波数を可変するように構成することもできる。
【００５９】
また、前述の実施例においては、クロック発生手段６とクロック切換手段９が一つのモジュールになったもの（例えば分周出力機能付きリアルタイムクロック）を用いて同様に構成することもできる。
【００６０】
また、前述の実施例においては、クロック切換手段９はクロック発生手段６で発生した周波数を分周するとして説明したが、異なる周波数を発生するクロック発生手段６を複数備え、クロック切換手段９で選択するように構成することもできる。
【００６１】
上記各実施例によれば、自動検針システムにおけるＰＨＳ通信装置はクロック切換手段を有する構成にしているため、プロトコルコントローラの待ち受け待機状態の間はクロック信号の周波数を低くすることができ、消費電力を低く押さえることができ、電池で１０年動作可能な自動検針システムを実現できる。
【００６２】
また、プロトコルコントローラへは絶えず電源が供給されているため、待ち受け待機時にプロトコルコントローラの電源をＯＦＦする場合と比較すると、プロトコルコントローラの電源をＯＮからＯＦＦにするときに必要なデータの待避、データのロード、プロトコルコントローラやメモリの初期化処理等は不必要となりソフト処理を軽減できる。
【００６３】
さらに、プロトコルコントローラへは待ち受け待機時もデューティが約５０％の低速のクロック信号を供給するため、プロトコルコントローラがＳＴＯＰ機能（プロトコルコントローラの内部回路に供給するクロック信号を停止することにより低消費電力モードとなる機能）を有していないため、プロトコルコントローラのクロック信号供給端子をＨもしくはＬに固定すると、プロトコルコントローラ内部の配線がエレクトロマイグレーション（エレクトロマイグレーション：アルミ配線において電子の流れによりアルミ分子が押し流され、部分的に欠損部が発生してアルミ配線が断線する現象。）により断線するという現象をも回避しつつ低消費電力化を図ることができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、クロック切換手段によりプロトコルコントローラに供給するクロック信号の周波数を可変できるため、１．２秒毎の待ち受け待機状態のときにはクロック信号の周波数を低くすることができるのでプロトコルコントローラの消費電力を大幅に削減でき、電池で１０年動作可能な自動検針システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における自動検針システムを構成するＰＨＳ通信装置のブロック図
【図２】本発明の実施例１における動作を示すフローチャート
【図３】本発明の実施例２における自動検針システムを構成するＰＨＳ通信装置のブロック図
【図４】本発明の実施例２における動作を示すフローチャート
【図５】本発明の実施例２における自動検針システムを構成するＰＨＳ通信装置のブロック図
【図６】自動検針システムの構成図
【図７】従来の自動検針システムを構成するＰＨＳ通信装置のブロック図
【符号の説明】
１ アンテナ
２ 高周波送受信手段
３ π／ＱＰＳＫ変復調手段
４ プロトコルコントローラ
５ アプリケーションＣＰＵ
６ クロック発生手段
７ 電池
８ ＤＣ／ＤＣコンバータ
９ クロック切換手段
１０ タイムコントローラ
１１ クロック供給手段
２０ ガスメータ
２１ ＰＨＳ通信装置
２４ ＰＨＳ公衆基地局
２５ センター装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a communication device for performing data communication in conformity with a PHS communication standard (second generation cordless telephone system standard, RCR STD-28), and particularly a low power consumption PHS automatic meter reading suitable for battery operation. It is about the system.
[0002]
[Prior art]
The configuration of this type of conventional gas automatic metering system will be described with reference to FIG.
[0003]
6, reference numeral 20 denotes a gas meter, 21 denotes a PHS communication device, 22 denotes an antenna, 23 denotes an antenna, 24 denotes a PHS public base station, and 25 denotes a center device.
[0004]
The center device 25 sends a meter reading request to the meter 20 by PHS radio via the PHS public base station 24. The PHS communication device 21 receives the meter reading request and transmits the meter reading request to the gas meter 20. The gas meter 20 transmits the meter reading to the center device 25 via the PHS communication device 21 and the PHS public base station 24.
[0005]
FIG. 7 shows and describes a conventional PHS communication device. In FIG. 7, 1 is an antenna, 2 is a high-frequency transmitting / receiving means, 3 is a π / 4 QPSK modulation / demodulation means, 4 is a protocol controller, 5 is an application CPU, 6 is a clock generation means, 7 is a battery, and 8 is a DC / DC converter.
[0006]
The clock generator 6 supplies a clock signal necessary for operating the protocol controller 4. A communication protocol determined by the PHS communication standard is implemented in the protocol controller 4, and the protocol controller 4 operates according to the mode protocol specified by the application CPU 5.
[0007]
The application CPU 5 sets a protocol controller to operate in an operation mode suitable for the application, and has a PIAFS protocol and an external I / F function. The high-frequency transmission / reception means 2, the π / 4 QPSK modulation / demodulation means 3, and the protocol controller 4 are implemented as ICs as standard components and are sold by semiconductor manufacturers.
[0008]
Some semiconductor manufacturers sell the π / 4 QPSK modulation / demodulation means 3 and the protocol controller 4 in a one-chip LSI. In some cases, the function of the application CPU 5 is included in the protocol controller 4. The protocol controller 4 includes a CPU, a memory in which programs are written (hereinafter, referred to as ROM), and a memory (hereinafter, referred to as RAM) in which information necessary for communicating with the PHS public base station is written and called. This is a configuration having a so-called programming processing function.
[0009]
The communication protocol processing of the PHS is processed by a program written in the ROM. In order to execute the PHS communication protocol, a 16-bit or 32-bit CPU is required as the CPU capability of the protocol controller 4. The battery 6 is a lithium battery and has a maximum battery voltage of 3V. The battery voltage is boosted to 3.3 V by the DC / DC converter 8 and supplied to each unit.
[0010]
Consider communication with a PHS public base station. Radio waves are emitted from the PHS public base station every 1.2 seconds. The protocol controller 4 receives a radio wave from the PHS public base station in a normal mode, and synchronizes with the time from the PHS public base station every 1.2 seconds. Then, power is supplied to the high-frequency transmitting / receiving means 2 and the π / 4 QPSK modulation / demodulation means 3 in synchronization with the emission of radio waves every 1.2 seconds from the PHS public base station to start the receiving operation (standby operation state).
[0011]
If there is no radio wave addressed to the own station, reception is interrupted, and in order to reduce power consumption, power supply to the high-frequency transmission / reception means 2 and the π / 4 QPSK modulation / demodulation means 3 is stopped, and a transition is made to the HALT mode which is a low power consumption mode. (Standby standby state). If there is a radio wave addressed to the own station, the reception is continued and the received data is transferred to the application CPU 5 to start communication.
[0012]
That is, the PHS communication device repeats the standby operation mode (the operation state of the protocol controller 4 is the normal mode) and the standby standby state (the operation state of the protocol controller 4 is the HALT mode) every 1.2 seconds.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional configuration, a 16-bit or 32-bit CPU is used as the CPU in the protocol controller, and the clock signal supplied from the clock generating means is fixed, so that the current consumption is low in the HALT mode which is the low power consumption mode. Also flows about 50 μA. In other words, the protocol controller is in the HALT mode during the standby state every 1.2 seconds, but its current consumption is very large at 50 μA.
[0014]
Therefore, there is a problem that it is difficult to use it for an automatic gas meter reading system or the like that needs to be operated with a battery for 10 years (a large-capacity battery is required, and the battery size is accordingly increased. A lithium battery or the like is used as a battery for operating for 10 years, but as the battery capacity increases, the battery price rises and the price of the PHS communication device also rises).
[0015]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and to provide a gas automatic meter reading system which requires a protocol controller to operate as low as possible even during a HALT mode and operates on a battery for 10 years. .
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the conventional problem, an automatic meter reading system according to the present invention provides a PHS wireless connection between a PHS communication device connected to a meter and a PHS public base station, and sets the meter reading of the meter to the PHS wireless connection. A high-frequency signal transmission / reception means, a π / 4 QPSK modulation / demodulation means, a rewritable memory for storing information necessary for communication, and a protocol procedure. A protocol controller including a non-volatile memory contained therein and a CPU for analyzing and executing a procedure written in the non-volatile memory; clock generating means for generating a clock signal (frequency: f1); Switch (frequency: f2, f2 <f1) and supply it to the protocol controller The protocol controller selects a clock signal of frequency f1 using the clock switching means during execution of the predetermined communication processing (standby operation state), and the predetermined communication processing is completed. At the time (standby standby state), the clock switching means is controlled to switch the clock signal from f1 to f2.
[0017]
As a result, the frequency of the clock signal supplied to the protocol controller can be varied by the clock switching means, so that the frequency of the clock signal can be reduced in the standby state every 1.2 seconds, so that the power consumption of the protocol controller is greatly reduced. It is possible to realize an automatic meter reading system that can be operated for 10 years with a battery.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In order to achieve the above object, the present invention provides a PHS wireless connection between a PHS communication device connected to a meter and a PHS public base station, and reads a meter reading value of the meter via the PHS wireless connection. A high-frequency signal transmission / reception means, a π / 4 QPSK modulation / demodulation means, a rewritable memory for storing information required for communication, and a non-volatile memory in which a protocol procedure is written. Controller comprising a nonvolatile memory and a CPU for analyzing and executing a procedure written in the nonvolatile memory, clock generating means for generating a clock signal (frequency: f1), and a clock signal generated by the clock generating means (Frequency: f2, f2 <f1), and clock switching means for supplying the protocol controller The protocol controller selects a clock signal of frequency f1 using the clock switching means during execution of a predetermined communication process (standby operation state), and terminates the predetermined communication process (standby standby). In the state (1), the clock switching means is controlled to switch the clock signal from f1 to f2, so that the frequency of the clock signal supplied to the protocol controller in the standby state can be reduced, so that the clock signal is consumed. Electric power can be greatly reduced, and a gas automatic meter reading system that needs to be operated for 10 years with a battery can be realized.
[0019]
The clock signal (f2) supplied at the time (t) in which the protocol controller is in the standby state is set to have a relationship of (1 / f2) × n = t (where n is an integer). During the period of the standby state, the ratio of the time during which the clock signal can be operated at a lower frequency than that of the clock signal during the standby operation is increased, so that the power consumption can be further reduced.
[0020]
Further, the protocol controller has a function of performing PHS communication in a public mode, a transceiver mode, or a private mode, and further includes a DC / DC converter and a time controller, and the DC / DC converter supplies power to each unit. The time controller is configured to manage an operation schedule of the protocol controller, operate the DC / DC converter when it is time to start the operation of the protocol controller, and then start the operation of the protocol controller. In the PHS communication device, the time controller controls the clock switching means to switch the clock signal supplied to the protocol controller from f1 to f2, thereby controlling the time controller. Since the frequency of the clock signal supplied to the protocol controller can be reduced in the standby mode, power consumption can be greatly reduced, and a gas automatic metering system that needs to operate for 10 years with a battery can be realized. .
[0021]
Further, instead of the clock generation means and the clock switching means, the time controller has clock supply means capable of supplying at least two types of clock signals (frequency: f1, frequency: f2) to the protocol controller, and the time controller supplies the clock supply means. Means for switching the clock signal supplied to the protocol controller from f1 to f2, thereby reducing the frequency of the clock signal supplied to the protocol controller in the standby state without using the clock switching means. As a result, power consumption can be significantly reduced, and an automatic gas metering system that needs to operate for 10 years with a battery can be realized.
[0022]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0023]
(Example 1)
The overall configuration of the first embodiment shown in FIG. 1 is substantially the same as the conventional one, but is characterized by a PHS communication device 21.
[0024]
That is, 1 is an antenna, 2 is a high frequency transmission / reception means, 3 is a π / 4 QPSK modulation / demodulation means, 4 is a protocol controller, 5 is an application CPU, 6 is a clock generation means, 7 is a battery, 8 is a DC / DC converter, and 9 is a clock. Switching means.
[0025]
The same numbers are assigned to the same functional blocks as in FIG. 6, which is a conventional example. The protocol controller 4 manages time and the like for synchronization with the PHS public base station every 1.2 seconds.
[0026]
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of this embodiment. Here, the standby mode means that the operation mode of the protocol controller 4 is the HALT mode, and the power of the high-frequency transmitting / receiving means 2 and the power of the π / 4 QPSK modulation / demodulation means 3 are turned off under the control of the protocol controller 4. 4 and the application CPU 5 only. The standby operation state means that the operation mode of the protocol controller 4 is the normal mode, the power of the high-frequency transmission / reception means 2 and the power of the π / 4 QPSK modulation / demodulation means 3 are turned on under the control of the protocol controller 4, and the PHS public base station It refers to a state in which a radio wave (PCH) transmitted every 1.2 seconds is received.
[0027]
The operation and operation of the PHS communication device 21 configured as described above will be described below with reference to FIG.
[0028]
Step (1)
In the standby operation state, the protocol controller 4 turns on the power of the high-frequency transmission / reception means 2 and the π / 4 QPSK modulation / demodulation means 3 and receives a message (PCH) transmitted from the PHS public base station every 1.2 seconds. If the received message contains an identification code addressed to the own station (in the case of an incoming call), the message is received as it is, and the received message is transferred to the application CPU 5.
[0029]
At this time, the clock switching means 9 is set without division, and the clock signal generated by the clock generating means 6 is supplied to the protocol controller 4. For example, assuming that the frequency generated by the clock generating means 6 is f1 and the frequency output from the clock switching means 9 is f2, a clock signal of f2 = f1 is supplied to the protocol controller 4.
Step (2)
If there is no received message (incoming call) addressed to the own station in step (1), the protocol controller 4 turns off the power of the high frequency transmitting / receiving means 2 and the π / 4 QPSK modulation / demodulation means 3.
[0030]
Step (3)
In order to receive a message (PCH) transmitted from the PHS public base station 1.2 seconds after the next time, the protocol controller 4 sets a timer and starts. The timer expiration time is set to (1.2 seconds-α). Here, α is the processing time of the protocol controller 4 required from the reception of the message (PCH) from the PHS public base station to the setting of the timer.
[0031]
Step (4)
The protocol controller 4 controls the clock switching means 9 to set the frequency division ratio to 2 4 (= 32). Assuming that the frequency output from the clock generating means 6 is f1 = 32.768 KHz, f2 = 1.024 KHz is supplied from the clock switching means 6 to the protocol controller 4.
[0032]
Step (5)
The protocol controller 4 shifts from the normal mode to the HALT mode and enters a low power consumption state.
[0033]
Step (6)
The timer set in step (3) expires, and an interrupt for shifting from the HALT mode to the normal mode occurs inside the protocol controller 4.
[0034]
Step (7)
The protocol controller 4 shifts from the HALT mode set in step (5) to a normal mode.
[0035]
Step (8)
Contrary to step (4), the protocol controller 4 controls the clock switching means 9 to set the frequency division ratio to no, so that the frequency of the clock signal supplied from the clock switching means 9 to the protocol controller 4 is f2 = 32 .768 KHz, and the power supply of the DC / DC converter 8 is turned on.
[0036]
As is clear from the processing of the above steps (1) to (8), during the standby state, the protocol controller 4 controls the frequency of the clock signal to a lower frequency (from f1 to f2, f1) under the control of the protocol controller 4 itself. > F2), the power consumption of the protocol controller 4 in the HALT mode can be reduced. That is, the power consumption of the PHS communication device 21 can be reduced, and a gas automatic meter reading system that needs to operate for 10 years with a battery can be realized.
[0037]
(Example 2)
3 is different from FIG. 1 in that a time controller 10 is provided for managing the time for transitioning to the standby operation state every 1.2 seconds with the PHS public base station. The operation will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
[0038]
Step (1)
The protocol controller 4 waits for a start signal from the time controller 10, and upon receiving the start signal, uses the information necessary for communication with the PHS public base station stored in a memory such as an SRAM, and uses the high-frequency transmitting / receiving means 2 and π The power of the / 4QPSK modulation / demodulation means 3 is turned on to receive a message (PCH) from the PHS public base station. Then, it supplements the message from the PHS public base station and analyzes whether there is a call addressed to the own station. If there is a call addressed to the own station, the reception is continued and the message is transferred to the application CPU 5.
[0039]
Step (2)
If there is no received message (incoming call) addressed to the own station in step (1), the protocol controller 4 turns off the power of the frequency transmitting / receiving means 2 and the π / 4 QPSK modulation / demodulation means 3.
[0040]
Step (3)
In order to receive a message (PCH) transmitted from the PHS public base station 1.2 seconds after the next time, the time controller 10 sets and starts a timer. The timer expiration time is set to (1.2 seconds-β). Here, β is the processing time of the time controller 10 and the protocol controller 4 required from the reception of the PCH from the PHS public base station to the setting of the timer.
[0041]
Step (4)
The protocol controller 4 transmits to the time controller 10 a HALT mode notification signal indicating that the mode has shifted to the HALT mode, shifts from the normal mode to the HALT mode, and enters a low power consumption state.
[0042]
Step (5)
Upon receiving the HALT mode notification signal in step (4), the time controller 10 controls the clock switching means 9 to set the frequency division ratio to 2 5 (= 32). Assuming that the frequency output from the clock generator 6 is f1 = 32.768 KHz, a clock signal of f2 = 1.024 KHz is supplied from the clock switch 6 to the protocol controller 4.
[0043]
Step (6)
The timer set in step (3) expires, and an interrupt occurs inside the time controller 10.
[0044]
Step (7)
Contrary to step (5), the time controller 10 sets the clock divider circuit 9 set in step (5) to no division so that the clock signal f2 supplied to the protocol controller 4 becomes 1 Change from .024 KHz to 32.768 KHz.
[0045]
Step (8)
The power of the DC / DC converter 8 is turned on, and then the time controller 10 releases the HALT mode of the protocol controller 4 by controlling the port of the protocol controller 4 and sends a message from the PHS public base station to the protocol controller 4. A start signal for starting reception of (PCH) is transmitted, and the process returns to step (1).
[0046]
As is evident from the processing of steps (1) to (8), the protocol controller 4 switches the frequency of the clock signal to a lower frequency under the control of the time controller 10 during the standby state. The power consumption of the protocol controller 4 in the HALT mode can be reduced, and a gas automatic meter reading system that needs to operate for 10 years with a battery can be realized.
[0047]
Further, since the timer in the time controller 10 is used, if the clock signal supplied to the protocol controller 4 is low (for example, about 1 kHz), low power consumption can be achieved even when the timer of the protocol controller 4 cannot be operated. Can be.
[0048]
Also, by using a low power consumption type 4-bit or 8-bit microcomputer as the time controller 10 and monitoring the presence or absence of communication from an external device (for example, a gas meter) connected to the PHS communication device by this microcomputer. When communication is generated from an external device while the power consumption of the protocol controller 4 is reduced, the communication content is temporarily stored in the memory of the microcomputer, and the content is notified when the protocol controller 4 shifts to the normal mode. This can further reduce power consumption.
[0049]
In the above-described embodiment, the time controller 10 controls a predetermined port of the protocol controller 4 in place of the start signal, and the protocol controller 4 switches the mode from the HALT mode to the normal mode. By confirming the state of the port, it is possible to receive a message from the PHS public base station as described above.
[0050]
Further, in the above-described embodiment, when the clock signal f1 generated by the clock generating means 6 is supplied to the protocol controller 4, the clock switching means 9 is set without frequency division. The clock signal may be directly supplied from the clock generation means 6 to the protocol controller 4 without intervention.
[0051]
In the above-described embodiment, the clock signal supplied to the protocol controller 4 is changed by the time controller 10 controlling the clock switching means 9. However, as shown in FIG. The clock signal supplied to the protocol controller 4 can be changed in the same manner as described above by using the clock supply means 11 of the time controller 10 instead of 9.
[0052]
Further, the clock signal (f2) supplied at the time (t) when the protocol controller 4 is in the standby state is configured to have a relationship of (1 / f2) × n = t (where n is an integer). , The time in the standby state can be prolonged, and the power consumption can be further reduced (when radio waves are transmitted from the PHS public base station every 1.2 seconds and the processing time of the protocol controller 4 is α). , T = 1.2 s−α, or, if the processing time of the protocol controller 4 and the time controller 10 is β, t = 1−β).
[0053]
In the above-described embodiment, the radio module 7 is set to wake up every 1.2 seconds in order to receive a radio wave from the PHS public base station. Good. For example, it can be designed to wake up every 3.6 seconds.
[0054]
Further, the PHS communication device 21 may not be directly connected to the PHS public base station 24 but may be connected to the PHS public base station 24 by temporarily relaying another PHS communication device. In this case, communication between the PHS communication device 21 and another PHS communication device may be performed in the PHS transceiver mode. This is the same in that the wireless module operates intermittently even in the transceiver mode, and the present invention can be applied.
[0055]
In the above-described embodiment, the protocol controller 4 has been described in which the DC / DC converter 8 is constantly turned on. However, the efficiency of the DC / DC converter 8 deteriorates when the load current is small. A capacitor or the like is provided, and the capacitor or the like is charged in the standby operation state, so that even if the power supply of the DC / DC converter 8 is turned off during the standby standby, the protocol controller 4 supplies power for operating in the HALT mode. You can also do so.
[0056]
In the above-described embodiment, the frequency f1 generated by the clock generating means 6 is 32.768 KHz, and the clock switching means 9 has no frequency division, or 5 Although it has been described that the frequency is divided into (= 32), the frequency is not limited to this, and the frequency may be designed according to the system to be used.
[0057]
In the above-described embodiment, the clock signal f1 may be directly supplied to the protocol controller 4 from the clock generation unit 6, and the clock signal f2 may be supplied from the clock supply unit 11 in the time controller 10. The reverse is also possible.
[0058]
Further, in the above-described embodiment, the clock switching means 9 is not used, and the oscillation frequency is varied by the control of the protocol controller 4 or the time controller 10 using the CR oscillation circuit or the clock generation module as the clock generation means 6. It can also be configured.
[0059]
Further, in the above-described embodiment, the clock generating means 6 and the clock switching means 9 can be similarly configured by using one module (for example, a real-time clock having a frequency division output function).
[0060]
In the above embodiment, the clock switching means 9 has been described as dividing the frequency generated by the clock generation means 6, but a plurality of clock generation means 6 for generating different frequencies are provided. It can also be configured to do so.
[0061]
According to the above embodiments, since the PHS communication device in the automatic meter reading system has the clock switching means, the frequency of the clock signal can be reduced during the standby state of the protocol controller, and the power consumption can be reduced. An automatic meter reading system that can be held low and can be operated for 10 years with a battery can be realized.
[0062]
In addition, since the power is constantly supplied to the protocol controller, compared with the case where the power of the protocol controller is turned off at the time of standby, the data saving and the data saving required when the power of the protocol controller is turned off from on are compared with the case where the power of the protocol controller is turned off. The load, the initialization processing of the protocol controller and the memory, and the like are unnecessary, and the software processing can be reduced.
[0063]
Furthermore, since the protocol controller is supplied with a low-speed clock signal having a duty of about 50% even in the standby mode, the protocol controller stops the clock signal supplied to the internal circuit of the protocol controller to reduce the power consumption mode. When the clock signal supply terminal of the protocol controller is fixed to H or L, the wiring inside the protocol controller is electromigrated (electromigration: aluminum molecules are swept away by the flow of electrons in the aluminum wiring). In addition, a phenomenon in which the aluminum wiring is disconnected due to partial occurrence of a defective portion) can be avoided and the power consumption can be reduced while avoiding the phenomenon of disconnection.
[0064]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the frequency of the clock signal supplied to the protocol controller can be varied by the clock switching means, so that the frequency of the clock signal can be reduced in the standby state every 1.2 seconds. The power consumption of the protocol controller can be greatly reduced, and an automatic meter reading system that can be operated for 10 years with a battery can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a PHS communication device constituting an automatic meter reading system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram of a PHS communication device constituting an automatic meter reading system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram of a PHS communication device constituting an automatic meter reading system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram of an automatic meter reading system.
FIG. 7 is a block diagram of a PHS communication device constituting a conventional automatic meter reading system.
[Explanation of symbols]
1 antenna
2 High frequency transmission / reception means
3 π / QPSK modulation / demodulation means
4 Protocol controller
5 Application CPU
6 Clock generation means
7 Battery
8 DC / DC converter
9 Clock switching means
10 Time controller
11 Clock supply means
20 Gas meter
21 PHS communication device
24 PHS public base station
25 Center equipment
