JP2006031585A - 基準クロックの周波数補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コストアップを抑制し、常に安定した周波数の基準クロックを生成することができる基準クロックの周波数補正方法を提供する。
【解決手段】μｃｏｍ１にて、ドライバーＩＣ２の内蔵発振回路２１の原振クロック又はその分周クロックを取得し、取得された原振クロックの周波数に関する情報を計測し、計測した周波数に関する情報に基づいて基準クロックの周波数の補正値を算出し、算出した補正値をμｃｏｍ１からドライバーＩＣ２に送信する。そして、送信されてきた補正値に基づいて、ドライバーＩＣ２にて基準クロックの周波数を補正する。よって、高価な水晶発振子を含む水晶発振回路が不要となる。また、電源投入のタイミングを待つことなく、基準クロックの周波数を補正することが可能になる。
【選択図】図３

Description

本発明は、マイクロコンピュータに接続される外部回路の内蔵発振回路から出力される原振クロック又はその分周クロックに基づいて生成される基準クロックの周波数を補正する方法に関する。

近年、車両機器等には、マイクロコンピュータに接続され、通信機能を有し、所定周波数の基準クロックを必要とするドライバーＩＣ（集積回路）が内蔵されることが多い。このようなドライバーＩＣは、コストアップ抑制のために、例えば、抵抗Ｒ及びコンデンサＣを用いた内蔵ＣＲ発振回路やロジックで構成されたリング発振回路等が使用され、このような発振回路から出力される原振クロックに基づいて所定周波数の基準クロックが生成されることが多い。ところが、このような発振回路は、安価である反面、原振クロックの周波数安定度があまりよくないので、この原振クロックに基づいて生成される基準クロックを外部信号によって補正する必要がある。

図６は、従来の基準クロックの周波数補正方法を説明するための図である。図６において、ドライバーＩＣ４は、μｃｏｍ（マイクロコンピュータ又はマイクロコントローラ）３に接続され、通信機能を有し、所定周波数の基準クロックを生成する。このため、ドライバーＩＣ４は、内蔵発振回路４１及び内蔵クロック補正回路４２を有し、内蔵発振回路４１から出力される原振クロックに基づいて所定周波数の基準クロックを生成する。但し、内蔵発振回路４１は、周波数安定度があまりよくないので、この原振クロックに基づいて生成される基準クロックを、例えば、μｃｏｍ３側から与えられる補正値によって、内蔵クロック補正回路４２が補正する。

ドライバーＩＣ４が接続されるμｃｏｍ３は、水晶発振子ＸＴ３を含む水晶発振回路３１を備えており、この水晶発振回路３１から出力されるクロックに基づいて生成された基準パルス信号Ｔｓｔｄを、上記補正値として、ドライバーＩＣ４に与える。ドライバーＩＣ４では、例えば、基準パルス信号Ｔｓｔｄの間においてカウントされる、内蔵発振回路４１から出力される原振クロックのパルス数にしたがって、内蔵クロック補正回路４２によって基準クロックの周波数が補正される。

また、上記基準パルス信号Ｔｓｔｄは、電源投入毎、例えば、車両のエンジンスイッチＰＳＷがオンされるタイミングを利用して、ドライバーＩＣ４に与えられ、基準クロックの周波数が補正される。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
ＵＳ２００３／０１１２９０６Ａ１ 特開平６−３１８１２３号公報 特開平１０−４９２５１号公報 特開平１０−２４７１２１号公報

上記従来の基準クロックの周波数補正方法は、補正値を与えるためにドライバＩＣ側に補正値算出回路が必要となるので、コストアップをもたらすことになる。また、電源投入のタイミングでしか補正値が与えられないので、温度変化等により内蔵発振回路の原振クロックの周波数が変化しても、次の電源投入のタイミングを待たなければ基準クロックの周波数が補正されない。更に、マイクロコンピュータでは、ドライバーＩＣの基準クロックの周波数を全く認知できないので、このドライバーＩＣを搭載する装置やシステムの信頼性にもかかわってくる。

よって本発明は、上述した現状に鑑み、コストアップを抑制し、常に安定した周波数の基準クロックを生成し、且つ、信頼性を高めることができる基準クロックの周波数補正方法を提供することを課題としている。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の基準クロックの周波数補正方法は、マイクロコンピュータに接続される外部回路の内蔵発振回路から出力される原振クロック又はその分周クロックに基づいて生成される基準クロックの周波数を補正する方法であって、前記原振クロック又は前記分周クロックを、前記マイクロコンピュータにて取得する取得工程と、取得された前記原振クロック又は前記分周クロックの周波数に関する情報を、前記マイクロコンピュータにて計測する計測工程と、計測した前記周波数に関する情報に基づいて前記基準クロックの周波数の補正値を、前記マイクロコンピュータにて算出する算出工程と、算出した前記補正値を、前記マイクロコンピュータから前記外部回路に送信する補正値送信工程と、送信されてきた前記補正値に基づいて、前記外部回路にて前記基準クロックの周波数を補正する補正工程と、を含むことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、マイクロコンピュータにて、外部回路の内蔵発振回路の原振クロック又はその分周クロックを取得し、取得された原振クロック又は分周クロックの周波数に関する情報を計測し、計測した周波数に関する情報に基づいて基準クロックの周波数の補正値を算出し、算出した補正値をマイクロコンピュータから外部回路に送信する。そして、送信されてきた補正値に基づいて、外部回路にて基準クロックの周波数を補正する。よって、高価な水晶発振子を含む水晶発振回路が不要となる。また、電源投入のタイミングを待つことなく、基準クロックの周波数を補正することが可能になる。

上記課題を解決するためになされた請求項２記載の基準クロックの周波数補正方法は、請求項１記載の周波数補正方法において、前記基準クロックの周波数の補正完了を示す補正完了信号を、前記外部回路から前記マイクロコンピュータに送信する補正完了信号送信工程、を含むことを特徴とする。

請求項２記載の発明によれば、基準クロックの周波数の補正完了を示す補正完了信号を、外部回路からマイクロコンピュータに送信するようにしているので、マイクロコンピュータでは、外部回路における基準クロックの周波数を監視可能になる。

上記課題を解決するためになされた請求項３記載の基準クロックの周波数補正方法は、請求項２記載の周波数補正方法において、前記補正完了信号送信工程では、前記補正完了信号として、補正後の前記基準クロックを送信し、補正後の前記基準クロックの周波数が所定の誤差範囲内か否かを、前記マイクロコンピュータにて確認する確認工程、を含むことを特徴とする。

請求項３記載の発明によれば、外部回路からマイクロコンピュータに、補正完了信号として、補正後の基準クロックを送信し、補正後の基準クロックの周波数が所定の誤差範囲内か否かを確認するようにしているので、マイクロコンピュータでは、外部回路における基準クロックの周波数をより正確に監視可能になる。

上記課題を解決するためになされた請求項４記載の基準クロックの周波数補正方法は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の周波数補正方法において、前記算出工程では、前記補正値として、前記基準クロックの周波数が所定周波数になるように前記原振クロックの分周比を算出し、前記補正工程では、前記補正値で示される分周比に基づいて前記原振クロックを分周する、ことを特徴とする。

請求項４記載の発明によれば、マイクロコンピュータにて、補正値として、基準クロックの周波数が所定周波数になるように原振クロックの分周比を算出し、外部回路にて、補正値で示される分周比に基づいて原振クロックを分周するようにしているので、外部回路における回路構成が必要以上に複雑化することがない。

上記課題を解決するためになされた請求項５記載の基準クロックの周波数補正方法は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の周波数補正方法において、前記計測工程では、前記原振クロック又は前記分周クロックの周波数に関する情報として、前記原振クロック又はその分周クロックに基づいて生成された通信のフレーム長を計測する、ことを特徴とする。

請求項５記載の発明によれば、マイクロコンピュータにて、外部回路の内蔵発振回路の原振クロック又はその分周クロックに基づいて生成された通信のフレーム長を計測することにより補正値を算出する。

上記課題を解決するためになされた請求項６記載の基準クロックの周波数補正方法は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の周波数補正方法において、前記計測工程では、前記原振クロック又は前記分周クロックの周波数に関する情報として、前記原振クロック又はその分周クロックに基づいて生成された通信のビット長を計測する、ことを特徴とする。

請求項６記載の発明によれば、マイクロコンピュータにて、外部回路の内蔵発振回路の原振クロック又はその分周クロックに基づいて生成された通信のビット長を計測することにより補正値を算出する。

請求項１記載の発明によれば、マイクロコンピュータにて、外部回路の内蔵発振回路の原振クロック又はその分周クロックを取得し、取得された原振クロック又は分周クロックの周波数に関する情報を計測し、計測した周波数に関する情報に基づいて基準クロックの周波数の補正値を算出し、算出した補正値をマイクロコンピュータから外部回路に送信する。そして、送信されてきた補正値に基づいて、外部回路にて基準クロックの周波数を補正する。よって、高価な水晶発振子を含む水晶発振回路が不要となり、コストアップを抑制することができる。また、電源投入のタイミングを待つことなく、基準クロックの周波数を補正することが可能になる。したがって、外部回路では常に安定した周波数の基準クロックを生成できる。

請求項２記載の発明によれば、基準クロックの周波数の補正完了を示す補正完了信号を、外部回路からマイクロコンピュータに送信するようにしているので、マイクロコンピュータでは、外部回路における基準クロックの周波数を監視可能になる。したがって、この外部回路を搭載する装置やシステムの信頼性を高めることができる。

請求項３記載の発明によれば、外部回路からマイクロコンピュータに、補正完了信号として、補正後の基準クロックを送信し、補正後の基準クロックの周波数が所定の誤差範囲内か否かを確認するようにしているので、マイクロコンピュータでは、外部回路における基準クロックの周波数をより正確に監視可能になる。したがって、この外部回路を搭載する装置やシステムの信頼性をより高めることができる。

請求項４記載の発明によれば、マイクロコンピュータにて、補正値として、基準クロックの周波数が所定周波数になるように原振クロックの分周比を算出し、外部回路にて、補正値で示される分周比に基づいて原振クロックを分周するようにしているので、外部回路における回路構成が必要以上に複雑化することがない。したがって、外部回路では、回路構成が複雑化することなく、安定した周波数の基準クロックを生成できる。

請求項５記載の発明によれば、マイクロコンピュータにて、外部回路の内蔵発振回路の原振クロック又はその分周クロックに基づいて生成された通信のフレーム長を計測することにより補正値を算出する。したがって、より正確に補正値を算出することができる。

請求項６記載の発明によれば、マイクロコンピュータにて、外部回路の内蔵発振回路の原振クロック又はその分周クロックに基づいて生成された通信のビット長を計測することにより補正値を算出する。したがって、より短時間で補正値を算出することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。まず、図１及び図２を用いて、前提となるハードウエア構成について説明する。図１は、本発明の基準クロックの周波数補正方法の前提となるハードウエア構成を示す図である。図２は、図１のドライバーＩＣの構成の一部を示す図である。

図１に示すように、μｃｏｍ１には、通信機能を有し、所定周波数の基準クロックを生成するドライバーＩＣ２が接続されている。μｃｏｍ１は、ＣＰＵ１１（中央処理装置）、ＲＯＭ１２（読み出し専用メモリー）、及びＲＡＭ１３（随時書き込み読み出しメモリー）を含んで構成される。ＣＰＵ１１はＲＯＭ１２に記憶されている制御プログラムにしたがって本実施形態に係る制御を含む各種の処理を実行する。ＲＯＭ１２には、後述の補正値を算出するための情報や誤差範囲確認に関する情報も記憶されている。ＲＡＭ１３には、ＣＰＵ１１が各種の処理を実行するうえにおいて必要なデータ、プログラム等が適宜記憶される。

一方、ドライバーＩＣ２は、内蔵発振回路２１及び内蔵クロック補正回路２２を含んで構成される。内蔵クロック補正回路２２は、詳しくは、図２に示すように、プリスケーラ２２ａ及びクロック分周比設定レジスタ２２ｂを含んで構成される。ドライバーＩＣ２には、図示しないが、μｃｏｍ１と間の通信を司る通信回路も搭載されている。なお、ドライバーＩＣ２は、請求項中の外部回路に対応する。

内蔵発振回路２１から出力される原振クロックは、内蔵クロック補正回路２２によって、所定の分周比に分周されて基準クロックが生成される。詳しくは、図２に示すように、μｃｏｍ１から送信されてくるクロック補正値（請求項中の補正値に対応）がクロック分周比設定レジスタ２２ｂに与えられ、このクロック補正値に応じて、クロック分周比設定レジスタ２２ｂは、プリスケーラ２２ａに対して、所定周波数の基準クロックを生成するための分周比を指定する。原振クロックは、プリスケーラ２２ａにて分周されて、所定周波数の基準クロックが生成される。このように、原振クロックを分周して基準クロックを生成するようにしているので、ドライバーＩＣ２における回路構成が必要以上に複雑化することがない。

プリスケーラ２２ａで指定される分周比は、一定値ではなく、μｃｏｍ１から送信されてくる補正値にしたがって変動させることができる。結果として、温度等の影響で原振クロックの周波数に変動があっても、生成される基準クロックの周波数は一定値に保たれる。言い替えると、基準クロックの周波数が常に一定値に保たれるような分周比が指定される。

続いて、図３〜図５を用いて、本発明の実施形態に係る処理手順及び各種信号等について説明する。図３は、本発明の基準クロックの周波数補正方法の一実施形態に係る、μｃｏｍ及びドライバーＩＣにおける処理手順及び両者間の信号のやりとりを示す図である。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、クロック補正値の計算方法を説明するための図である。図５は、補正完了信号を説明するための図である。

図３において、μｃｏｍ１は、ステップＳ１０１において、通常駆動モードから補正モードに移行すると、ステップＳ１０２において、ドライバーＩＣ２に対してクロックパルス要求信号を送信する。補足すると、通常駆動モードから補正モードへは、電源投入後に一定間隔で、移行するように設定することが好ましい。こうすることにより、電源投入のタイミングを待つことなく、ドライバーＩＣ２で生成される基準クロックの周波数を補正することが可能になる。例えば、温度変動等にも対応可能となる。また、クロックパルス要求信号は、ドライバーＩＣ２からの、上記原振クロック又はその分周クロックで構成されるクロックパルスの送信を要求するための信号である。

ドライバーＩＣ２は、このクロックパルスを受信すると、ステップＳ２０１において、現在のクロックパルスをμｃｏｍ１に送信する。このクロックパルスは、図４（Ａ）に示すように、内蔵発振回路２１から出力される現在の原振クロックで構成される。送信するパルスの長さは、図４（Ａ）中のＳＯＦからＥＯＦまでの１フレーム以上であることが好ましいが、少なくとも、この１フレームのうちの１ビット長あればよい。なお、上記ステップＳ１０２及びドライバーＩＣ２からのクロックパルスを受信する工程は、請求項中の取得工程に対応する。

μｃｏｍ１は、このクロックパルスを受信すると、ステップＳ１０３において、クロック周波数に関する情報を計測する。クロック周波数に関する情報とは、ここでは例えば、パルス長である。パルス長の単位は時間であり、パルス長から原振クロックの周波数を計算することができる。いうまでもなく、周波数自体を計測してもよい。パルス長の計測は、例えば、図４（Ｂ）に示すように、１フレームに相当するパルス長ＴｃｏｍＡ１であってもよいし、１フレーム中の１ビットに相当するパルス長ＴｃｏｍＡ２であってもよい。

上記のようにフレーム長（１フレームに相当するパルス長ＴｃｏｍＡ１）を計測することにより補正値を算出することによって、より正確に補正値を算出することができる。また、ビット長（１ビットに相当するパルス長ＴｃｏｍＡ２）を計測することにより補正値を算出することによって、より短時間で補正値を算出することができる。なお、上記ステップＳ１０３は、請求項中の計測工程に対応する。

次に、μｃｏｍ１は、ステップＳ１０４において、計測したパルス長に基づいて、クロック補正値を算出する。クロック補正値は、例えば、計測した現在の原振クロック又はその分周クロックの周波数を用いて、求められる周波数の基準クロックを生成するために、プリスケーラ２２ａで指定すべき分周比である。そして、μｃｏｍ１は、ステップＳ１０５において、ドライバーＩＣ２に対してこのクロック補正値を送信する。なお、ステップＳ１０４及びステップＳ１０５はそれぞれ、請求項中の算出工程及び補正値送信工程に対応する。

ドライバーＩＣ２は、このクロック補正値を受信すると、ステップＳ２０２において、クロック補正をする。クロック補正では、現在の原振クロックの周波数を用いて、求められる周波数の基準クロックを生成するために、プリスケーラ２２ａに、クロック補正値で示される分周比を指定する。そうすると、図５に示されるような、基準クロックで構成される基準クロックパルスが生成される。そして、ドライバーＩＣ２は、ステップＳ２０３において、補正完了信号としてこの基準クロックパルスをμｃｏｍ１に対して送信する。ここでも、送信するパルスの長さは、図５中のＳＯＦからＥＯＦまでの１フレーム以上であることが好ましいが、少なくとも、この１フレームのうちの１ビット長あればよい。なお、ステップＳ２０２及びステップＳ２０３はそれぞれ、請求項中の補正工程及び補正完了信号送信工程に対応する。

μｃｏｍ１は、この補正完了信号としての基準クロックパルスを受信すると、ステップＳ１０６において、基準クロックの周波数に関する情報を計測する。ここで計測する情報は、例えば、図５に示すように、基準クロックの１フレームに相当するパルス長ＴｃｏｍＢであるが、上述のように、１フレーム中の１ビットに相当するパルス長であってもよい。パルス長の単位は時間であり、パルス長から周波数を計算することができる。いうまでもなく、周波数自体を計測してもよい。

そして、μｃｏｍ１は、ステップＳ１０７において、計測したパルス長に対応する基準クロックの周波数が、予め定められた誤差範囲内に収まっているか否かを判定して、誤差範囲内に収まっていれば、ステップＳ１０８において、通常駆動モードに復帰する。なお、基準クロックの周波数が予め定められた誤差範囲内に収まっていない場合には、これが誤差範囲内に収まるまで、上記ステップＳ１０２〜ステップＳ１０６が繰り返される。上記ステップＳ１０７は、請求項中の確認工程に対応する。

以上のように、本発明の実施形態によれば、高価な水晶発振子を含む水晶発振回路が不要となるので、コストアップを抑制することができる。また、電源投入のタイミングを待つことなく、基準クロックの周波数を補正することが可能になるので、ドライバーＩＣでは常に安定した周波数の基準クロックを生成できる。更に、μｃｏｍでは、ドライバーＩＣにおける基準クロックの周波数を監視し、この周波数が誤差範囲に収まっているか否かを確認するので、このドライバーＩＣを搭載する装置やシステムの信頼性を高めることができる。

なお、実施例中のドライバーＩＣは、請求項中の外部回路の一例であり、ドライバーＩＣ以外であってもよい。また、１フレーム以上のパルス長を計測することにより、更に、補正精度を高めることができる。

本発明の基準クロックの周波数補正方法の前提となるハードウエア構成を示す図である。 図１のドライバーＩＣの構成の一部を示す図である。 本発明の基準クロックの周波数補正方法の一実施形態に係る、μｃｏｍ及びドライバーＩＣにおける処理手順及び両者間の信号のやりとりを示す図である。 図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、クロック補正値の計算方法を説明するための図である。 補正完了信号を説明するための図である。 従来の基準クロックの周波数補正方法を説明するための図である。

符号の説明

１ マイクロコンピュータ
２ ドライバーＩＣ
１１ ＣＰＵ
１２ ＲＯＭ
１３ ＲＡＭ
２１ 内蔵発振回路
２２ 内蔵クロック補正回路
２２ａ プリスケーラ
２２ｂ クロック分周比設定レジスタ

Claims (6)

1. マイクロコンピュータに接続される外部回路の内蔵発振回路から出力される原振クロック又はその分周クロックに基づいて生成される基準クロックの周波数を補正する方法であって、
   前記原振クロック又は前記分周クロックを、前記マイクロコンピュータにて取得する取得工程と、
   取得された前記原振クロック又は前記分周クロックの周波数に関する情報を、前記マイクロコンピュータにて計測する計測工程と、
   計測した前記周波数に関する情報に基づいて前記基準クロックの周波数の補正値を、前記マイクロコンピュータにて算出する算出工程と、
   算出した前記補正値を、前記マイクロコンピュータから前記外部回路に送信する補正値送信工程と、
   送信されてきた前記補正値に基づいて、前記外部回路にて前記基準クロックの周波数を補正する補正工程と、
   を含むことを特徴とする基準クロックの周波数補正方法。
2. 請求項１記載の周波数補正方法において、
   前記基準クロックの周波数の補正完了を示す補正完了信号を、前記外部回路から前記マイクロコンピュータに送信する補正完了信号送信工程、
   を含むことを特徴とする基準クロックの周波数補正方法。
3. 請求項２記載の周波数補正方法において、
   前記補正完了信号送信工程では、前記補正完了信号として、補正後の前記基準クロックを送信し、
   補正後の前記基準クロックの周波数が所定の誤差範囲内か否かを、前記マイクロコンピュータにて確認する確認工程、
   を含むことを特徴とする基準クロックの周波数補正方法。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の周波数補正方法において、
   前記算出工程では、前記補正値として、前記基準クロックの周波数が所定周波数になるように前記原振クロックの分周比を算出し、
   前記補正工程では、前記補正値で示される分周比に基づいて前記原振クロックを分周する、
   ことを特徴とする基準クロックの周波数補正方法。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の周波数補正方法において、
   前記計測工程では、前記原振クロック又は前記分周クロックの周波数に関する情報として、前記原振クロック又はその分周クロックに基づいて生成された通信のフレーム長を計測する、
   ことを特徴とする基準クロックの周波数補正方法。
6. 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の周波数補正方法において、
   前記計測工程では、前記原振クロック又は前記分周クロックの周波数に関する情報として、前記原振クロック又はその分周クロックに基づいて生成された通信のビット長を計測する、
   ことを特徴とする基準クロックの周波数補正方法。

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