JP2012023202A - Ｉｍｕ信号用の高分解能ａ／ｄ変換器入力ポートを有するｓｏｃ - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、外部信号が入力されてＣＰＵで演算され、通信インターフェースまでの系をＳＯＣ化によってワンチップ化し、小型化と機能範囲を向上させるようにすることを目的とする。
【解決手段】本発明によるＩＭＵ信号用の高分解能Ａ／Ｄ変換器入力ポートを有するＳＯＣは、外部信号(7)が直接又はＡ／Ｄ変換されて入力されるＣＰＵ(9)と、このＣＰＵ(9)に接続されたＲＡＭ(10)、ＲＯＭ(11)及び通信インターフェース(12)と、を備え、前記ＣＰＵ(9)、ＲＡＭ(10)、ＲＯＭ(11)及び通信インターフェース(12)は、ＳＯＣによりワンチップ化されている構成である。
【選択図】図１
【解決手段】本発明によるＩＭＵ信号用の高分解能Ａ／Ｄ変換器入力ポートを有するＳＯＣは、外部信号(7)が直接又はＡ／Ｄ変換されて入力されるＣＰＵ(9)と、このＣＰＵ(9)に接続されたＲＡＭ(10)、ＲＯＭ(11)及び通信インターフェース(12)と、を備え、前記ＣＰＵ(9)、ＲＡＭ(10)、ＲＯＭ(11)及び通信インターフェース(12)は、ＳＯＣによりワンチップ化されている構成である。
【選択図】図１
Description
本発明は、ＩＭＵ信号用の高分解能Ａ／Ｄ変換器入力ポートを有するＳＯＣに関し、特に、外部信号が入力されてＣＰＵで演算され、通信インターフェースまでの系をＳＯＣ化によってワンチップ化し、小型化と機能範囲を向上させるようにするための新規な改良に関する。
従来、用いられていたこの種の入力ポートとしては、例えば、非特許文献１に開示されているように、基板上に、購入品であるフィルタ回路、Ａ／Ｄ変換器、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、通信インターフェース等が、ディスクリート部品として取付けられ、半田ディッピングにより基板のパターンに接続されていた。
従って、フィルタ回路に入力された例えばアナログ信号からなる外部信号は、ＣＰＵで処理された後に、通信インターフェースを介して、外部に、例えば、慣性演算結果出力として慣性装置側の制御部に入力されるように構成されていた。
従って、フィルタ回路に入力された例えばアナログ信号からなる外部信号は、ＣＰＵで処理された後に、通信インターフェースを介して、外部に、例えば、慣性演算結果出力として慣性装置側の制御部に入力されるように構成されていた。
A Cloud Cap Technology 第３項、２００９年３月２６日発行 ＜http//cloudcaptech.com、sales @ cloudcaptech.com、support @ cloudcaptech.com＞
従来の入力ポートは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、入力ポートの基板上に、購入品であるフィルタ回路、Ａ／Ｄ変換器、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び通信インターフェースを個々に設けているため、各部品の形状は固定されており、基板自体、すなわち、入力ポートの形状を小型化することができず、例えば、ＭＥＭＳで構成される慣性装置は極めて小型であるが、この小型化されたＭＥＭＳによる慣性装置に従来の入力ポートを接続すると、入力ポートの基板の方が大きく、慣性装置自体の小型化は極めて困難であった。
また、購入部品のＡ／Ｄ変換器は、分解能は選択肢が多いが、サイズは大となり、小型化及び軽量化の障害となっていた。
また、Ａ／Ｄ変換器をＣＰＵ内に取り込んだＣＰＵも市販されているが、この場合も、Ａ／Ｄ変換器の分解能は低く、信号精度の向上は困難であった。
従って、従来の入力ポートにおいては、入力ポートに接続する相手方の装置毎に、ＩＭＵ(Inertial Measurement Unit) 入力信号である外部信号等が異なるため、その装置毎に入力ポートを交換し、ソフトウェアもその都度開発しなければならなかった。
そのため、装置毎にソフトウェアを専用化する必要があり、開発期間が長く、ソフトウェアの信頼性を確保することが困難であった。
すなわち、入力ポートの基板上に、購入品であるフィルタ回路、Ａ／Ｄ変換器、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び通信インターフェースを個々に設けているため、各部品の形状は固定されており、基板自体、すなわち、入力ポートの形状を小型化することができず、例えば、ＭＥＭＳで構成される慣性装置は極めて小型であるが、この小型化されたＭＥＭＳによる慣性装置に従来の入力ポートを接続すると、入力ポートの基板の方が大きく、慣性装置自体の小型化は極めて困難であった。
また、購入部品のＡ／Ｄ変換器は、分解能は選択肢が多いが、サイズは大となり、小型化及び軽量化の障害となっていた。
また、Ａ／Ｄ変換器をＣＰＵ内に取り込んだＣＰＵも市販されているが、この場合も、Ａ／Ｄ変換器の分解能は低く、信号精度の向上は困難であった。
従って、従来の入力ポートにおいては、入力ポートに接続する相手方の装置毎に、ＩＭＵ(Inertial Measurement Unit) 入力信号である外部信号等が異なるため、その装置毎に入力ポートを交換し、ソフトウェアもその都度開発しなければならなかった。
そのため、装置毎にソフトウェアを専用化する必要があり、開発期間が長く、ソフトウェアの信頼性を確保することが困難であった。
本発明によるＩＭＵ信号用の高分解能Ａ／Ｄ変換器入力ポートを有したＳＯＣは、外部信号が直接又はＡ／Ｄ変換されて入力されるＣＰＵと、前記ＣＰＵに接続されたＲＡＭ、ＲＯＭ及び通信インターフェースと、を備えた入力ポートにおいて、前記ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び通信インターフェースは、ＳＯＣによりワンチップ化されている構成であり、また、前記外部信号は、ジャイロ信号、加速度信号及び温度センサ信号からなり、前記外部信号は、フィルタ回路を経てＡ／Ｄ変換器に入力され、前記フィルタ回路及びＡ／Ｄ変換器は前記ＳＯＣ化されている構成であり、また、前記通信インターフェースには、温度補正定数設定信号が入力できるようにした構成である。
本発明によるＩＭＵ信号用の高分解能Ａ／Ｄ変換器入力ポートを有するＳＯＣは、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、外部信号が直接又はＡ／Ｄ変換されて入力されるＣＰＵと、前記ＣＰＵに接続されたＲＡＭ、ＲＯＭ及び通信インターフェースと、を備えた入力ポートにおいて、前記ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び通信インターフェースは、ＳＯＣによりワンチップ化されていることにより、入力ポート自体の形状を従来よりも大幅に小型化、軽量化でき、さらに、あらゆる外部信号（ＩＭＵ）に対応できるソフトウェアを自在に内蔵でき、外部信号の種類を問わない万能型の入力ポートを得ることができる。
また、前記外部信号は、ジャイロ信号、加速度信号及び温度センサ信号からなり、前記外部信号は、フィルタ回路を経てＡ／Ｄ変換器に入力され、前記フィルタ回路及びＡ／Ｄ変換器は前記ＳＯＣ化されていることにより、従来よりも高分解能かつ高精度のＡ／Ｄ変換による入力ポートを得ることができる。
また、前記通信インターフェースには、温度補正定数設定信号が入力できるように構成されていることにより、外部信号（ＩＭＵ）に対して温度補正定数を自在に与えることができる。
すなわち、外部信号が直接又はＡ／Ｄ変換されて入力されるＣＰＵと、前記ＣＰＵに接続されたＲＡＭ、ＲＯＭ及び通信インターフェースと、を備えた入力ポートにおいて、前記ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び通信インターフェースは、ＳＯＣによりワンチップ化されていることにより、入力ポート自体の形状を従来よりも大幅に小型化、軽量化でき、さらに、あらゆる外部信号（ＩＭＵ）に対応できるソフトウェアを自在に内蔵でき、外部信号の種類を問わない万能型の入力ポートを得ることができる。
また、前記外部信号は、ジャイロ信号、加速度信号及び温度センサ信号からなり、前記外部信号は、フィルタ回路を経てＡ／Ｄ変換器に入力され、前記フィルタ回路及びＡ／Ｄ変換器は前記ＳＯＣ化されていることにより、従来よりも高分解能かつ高精度のＡ／Ｄ変換による入力ポートを得ることができる。
また、前記通信インターフェースには、温度補正定数設定信号が入力できるように構成されていることにより、外部信号（ＩＭＵ）に対して温度補正定数を自在に与えることができる。
本発明は、慣性装置のように、高分解能なＡ／Ｄ変換器が必要とされるシステム（Ａ／Ｄ，ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ，ＣＯＭ等）において、構成品をＳＯＣ化によりワンチップ化するようにしたＩＭＵ信号用の高分解能Ａ／Ｄ変換器入力ポートを有するＳＯＣを提供することを目的とする。
以下、図面と共に本発明によるＩＭＵ信号用の高分解能Ａ／Ｄ変換器入力ポートを有するＳＯＣの好適な実施の形態について説明する。
図１において符号１で示されるものは、周知のＳＯＣ（System-On-a-Chip）により一体にＩＣ化されたワンチップからなるＳＯＣチップであり、このＳＯＣチップ１の入力側１ａには、外部抵抗等により可変設定可能な設定入力２を有するフィルタ回路３が設けられ、このフィルタ回路３の入力側には、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸ジャイロ信号からなるジャイロ信号４、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸加速度信号からなる加速度信号５及び温度センサ信号６からなるＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）信号を構成する外部信号７が入力されている。
図１において符号１で示されるものは、周知のＳＯＣ（System-On-a-Chip）により一体にＩＣ化されたワンチップからなるＳＯＣチップであり、このＳＯＣチップ１の入力側１ａには、外部抵抗等により可変設定可能な設定入力２を有するフィルタ回路３が設けられ、このフィルタ回路３の入力側には、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸ジャイロ信号からなるジャイロ信号４、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸加速度信号からなる加速度信号５及び温度センサ信号６からなるＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）信号を構成する外部信号７が入力されている。
前記フィルタ回路３では、前記設定入力２により、前記ジャイロ信号４又は加速度信号５又は温度センサ信号６の何れかを選択してＡ／Ｄ変換器８に入力し、ディジタル信号化してＣＰＵ９に入力するように構成されている。
前記ＣＰＵ９には、ＲＡＭ１０、ＲＯＭ１１及び通信インターフェース１２が接続され、ＣＰＵ９のソフトウェアにより、取り込んだ外部信号７の信号からＲＯＭ１１中に別途記録された温度補正定数１３を用いて前記外部信号７の温度補正を行った後、慣性演算処理を実施し、前記通信インターフェース１２を介して慣性演算結果出力信号１４を出力することができる。
尚、温度補正定数１３は、通信インターフェース１２を介して、温度補正定数設定信号１３ａとしてＣＰＵ９に取り込むことができる。
尚、温度補正定数１３は、通信インターフェース１２を介して、温度補正定数設定信号１３ａとしてＣＰＵ９に取り込むことができる。
前述のフィルタ回路３、Ａ／Ｄ変換器８、ＣＰＵ９、ＲＡＭ１０、ＲＯＭ１１及び通信インターフェース１２は、ＳＯＣチップ１としてワンチップ形成され、極めて小型化されている。
尚、前述の構成においては、周知のＭＥＭＳによる慣性装置からのアナログ電圧信号により外部信号７を構成した場合について述べたが、入力規格を一致させれば、慣性装置に限ることなく、周知の光ファイバジャイロ等のあらゆる方式の装置に設けることができ、入力の外部信号７をディジタル信号化すれば、前述のフィルタ回路３及びＡ／Ｄ変換器８は不要となり、直接、ＣＰＵ９に入力することも可能である。
本発明によるＩＭＵ信号用の高分解能Ａ／Ｄ変換器入力ポートを有するＳＯＣは、慣性装置に限ることなく、他のあらゆる装置の小型の入力ポートに用いることができる。
１ ＳＯＣチップ
２ 設定入力
３ フィルタ回路
４ ジャイロ信号
５ 加速度信号
６ 温度センサ信号
７ 外部信号（ＩＭＵ）
８ Ａ／Ｄ変換器
９ ＣＰＵ
１０ ＲＡＭ
１１ ＲＯＭ
１２ 通信インターフェース
１３ ＩＭＵ温度補正定数
１３ａ 温度補正定数設定信号
１４ 慣性演算結果出力信号
２ 設定入力
３ フィルタ回路
４ ジャイロ信号
５ 加速度信号
６ 温度センサ信号
７ 外部信号（ＩＭＵ）
８ Ａ／Ｄ変換器
９ ＣＰＵ
１０ ＲＡＭ
１１ ＲＯＭ
１２ 通信インターフェース
１３ ＩＭＵ温度補正定数
１３ａ 温度補正定数設定信号
１４ 慣性演算結果出力信号
Claims (3)
- 外部信号(7)が直接又はＡ／Ｄ変換されて入力されるＣＰＵ(9)と、前記ＣＰＵ(9)に接続されたＲＡＭ(10)、ＲＯＭ(11)及び通信インターフェース(12)と、を備えた入力ポートにおいて、
前記ＣＰＵ(9)、ＲＡＭ(10)、ＲＯＭ(11)及び通信インターフェース(12)は、ＳＯＣによりワンチップ化されていることを特徴とするＩＭＵ信号用の高分解能Ａ／Ｄ変換器入力ポートを有するＳＯＣ。 - 前記外部信号(7)は、ジャイロ信号(4)、加速度信号(5)及び温度センサ信号(6)からなり、前記外部信号(7)は、フィルタ回路(3)を経てＡ／Ｄ変換器(8)に入力され、前記フィルタ回路(3)及びＡ／Ｄ変換器(8)は前記ＳＯＣ化されていることを特徴とする請求項１記載のＩＭＵ信号用の高分解能Ａ／Ｄ変換器入力ポートを有するＳＯＣ。
- 前記通信インターフェース(12)には、温度補正定数設定信号(13a)が入力できるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のＩＭＵ信号用の高分解能Ａ／Ｄ変換器入力ポートを有するＳＯＣ。
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2010
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