JP2014086876A - シリアル通信回路、集積回路装置、物理量測定装置、電子機器、移動体およびシリアル通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＳＰＩ方式のシリアル通信用端子を３つ備えるマスターにも、４つ備えるマスターにも接続でき、信頼性の高い通信を実行可能なシリアル通信回路等を提供する。
【解決手段】 シリアル通信回路１０であって、コマンドと前記コマンドとは異なる同期識別コードとを１セットの入力データＭＯＳＩとしてシリアルに受け取る受信部１１と、前記受信部１１から前記同期識別コードを受け取り、前記同期識別コードが所定の値と一致する場合に、前記コマンドに基づく応答処理の実行開始を指示する判定部１３と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリアル通信回路、集積回路装置、物理量測定装置、電子機器、移動体およびシリアル通信方法等に関する。

配線数を減らすために、また、パラレル通信では配線が長くなると同期をとることが困難になることから、例えば電子機器の内部においてデータの転送にシリアル通信が用いられることがある。

特許文献１の図１に示されているように、シリアル通信の方式としては全二重通信ができるＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）が用いられることがある。例えばＳＰＩ方式のシリアル通信回路を含む集積回路装置、物理量測定装置はシリアル通信用に４つの端子を備える。

４つの端子は、マスター（例えばホストＣＰＵ）がスレーブ（例えば集積回路装置、物理量測定装置）を選択するスレーブ選択信号を受け取る第１の端子と、シリアル転送用のクロック信号を受け取る第２の端子と、入力データを受け取る第３の端子と、応答データを出力する第４の端子である。以下、説明をわかりやすくするため、第１の端子をＳＳ端子（Slave Select端子）とも表す。

特開２００７−２８５７４５号公報 特開２００７−２３０５１４号公報

ここで、マスターは、入出力の方向を逆にした前記の４つの端子を備えることが期待される。

しかし、マスターとなるホストＣＰＵの中には、ＳＳ端子を省略した３つの端子だけを備えるものが知られている。ＳＳ端子を省略した３つの端子だけを備えるホストＣＰＵは、例えば１つのスレーブのみと接続することを想定しており、このときスレーブ側のＳＳ端子を固定（例えば‘０’すなわちローレベルに固定）することで通信が可能である。

ホストＣＰＵの変更（例えばシリアル通信用に３端子だけを備えるものから４端子を備えるものへの変更）は、ホストＣＰＵを含むシステム全体に対する影響が大きいため一般に困難である。つまり、ＳＰＩ方式のシリアル通信回路を含むスレーブ側の集積回路装置、物理量測定装置は、シリアル通信用の端子を３つ備えるホストＣＰＵとも、４つ備えるホストＣＰＵとも接続される可能性がある。

ここで、特許文献２に記載されているように、高い安全性が求められる自動車、飛行機、船舶、鉄道等の移動体に搭載される電子機器においてもシリアル通信が実行される可能性がある。このような用途において、例えば３つの端子だけを備えるホストＣＰＵと物理量測定装置とを接続してＳＰＩ方式でシリアル通信させる場合、例えば基板上で物理量測定装置のＳＳ端子を‘０’に固定することになる。しかし、万一ノイズ等の影響で物理量
測定装置のＳＳ端子が‘１’すなわちハイレベルに変化して、スレーブ側のシリアル通信回路で非選択と解釈されると、直ちに通信が不可能になる。つまり、通信の信頼性が低く、高い安全性が求められる自動車等の用途に適さない。

そのため、従来は高い安全性が求められる自動車等の用途では、スレーブ側の集積回路装置、物理量測定装置を複数種類用意して、ホストＣＰＵのシリアル通信用の端子数に合わせて選択することが行われていた。そのため、内部動作については同等であるものの、端子数の異なる集積回路装置、物理量測定装置を製造する必要があり、コスト上、製品管理上の問題があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明のいくつかの態様によれば、ＳＰＩ方式のシリアル通信用端子を３つ備えるマスターにも、４つ備えるマスターにも接続でき、信頼性の高い通信を実行可能なシリアル通信回路、集積回路装置、物理量測定装置、電子機器、移動体およびシリアル通信方法等を提供する。

なお、以下において、４つの端子を備えるホストＣＰＵと接続して行うＳＰＩ方式のシリアル通信を４線式のＳＰＩ通信といい、ＳＳ端子を省略した３つの端子を備えるホストＣＰＵと接続して行うＳＰＩ方式のシリアル通信を３線式のＳＰＩ通信という。

（１）本発明は、シリアル通信回路であって、コマンドと前記コマンドとは異なる同期識別コードとを１セットの入力データとしてシリアルに受け取る受信部と、前記受信部から前記同期識別コードを受け取り、前記同期識別コードが所定の値と一致する場合に、前記コマンドに基づく応答処理の実行開始を指示する判定部と、を含む。

本発明に係るシリアル通信回路は、少なくとも受信部と判定部とを含む。受信部は、通信相手であるマスターから送られるコマンドと同期識別コードとを、１セットの入力データとしてシリアルに受け取る。受信部は、同期識別コードをコマンドの区切りとして受け取る。そのため、受信部は、同期識別コードを例えばコマンドの後に受け取ることが好ましい。

ここで、コマンドとはマスターからの命令コードであり、マスターはシリアル通信回路にコマンドに基づく応答処理を実行させる。応答処理は、例えばコマンドの指示に従ってシリアル通信回路内部のレジスターに値を書き込む処理であってもよいし、コマンドの指示に従って応答データを生成してマスターへとシリアル出力する処理であってもよい。

また、同期識別コードは、マスターが本発明のシリアル通信回路（すなわち、本発明のシリアル通信回路を含む集積回路装置、物理量測定装置といったスレーブ）を選択していることを示すものであり、かつ応答処理を開始するタイミングを与えるコードである。同期識別コードは、固定値であってもよいが、一部または全部のビットが可変であってもよい。

判定部は、受信部から同期識別コードを受け取って所定の値と比較する。判定部は、同期識別コードが所定の値と一致することで、マスターが本発明のシリアル通信回路を選択していると判断し、応答処理を開始できると判断する。なお、判定部が受け取る同期識別コードとは、受信部が入力データを受け取るシフトレジスターを含む場合、同期識別コードがあるべき位置のビット列であってもよい。つまり、判定部はクロック信号と同期してシフトする入力データの一部（同期識別コードとなり得るビット列）を常に所定の値と比較してもよい。

このとき、１セットの入力データの中に同期識別コードが含まれていることによって、シリアル通信回路はマスターによって選択されていることを認識できる。また、シリアル通信回路は応答処理を開始するタイミングを認識することができる。すなわち、同期識別コードによって、ＳＳ端子が受け取るスレーブ選択信号の機能を実現することができる。

従って、ＳＳ端子を省略した３つの端子を備えるホストＣＰＵと接続してＳＰＩ方式で通信することができる。また、ＳＳ端子を省略しない４つの端子を備えるホストＣＰＵと接続する場合にも、スレーブ選択信号が非アクティブの場合（すなわち、本発明のシリアル通信回路が選択されていない場合）には、マスターからの同期識別コードが所定の値と一致しないため応答処理は行われない。また、スレーブ選択信号がアクティブの場合には、３線式のＳＰＩ通信と同じように同期識別コードによって判断がなされるが、スレーブ選択信号がアクティブであることに反するものではない。すなわち、４線式のＳＰＩ通信も実行することができる。

そして、３線式のＳＰＩ通信を行う場合、本発明のシリアル通信回路側（スレーブ側）のＳＳ端子が‘０’（アクティブ）に固定されるとする。このとき、ノイズの影響でスレーブ側のＳＳ端子が‘１’（非アクティブ）に変化しても、本発明のシリアル通信回路では、同期識別コードによってスレーブ選択信号の機能を実現できるので、直ちに通信が不可能になることはない。仮にスレーブ側のＳＳ端子が‘１’となった期間、受信部で入力データが無視されたとする。この場合でも、例えば同期識別コードのエラーとして扱われるだけであり、エラーの発生がマスターに伝えられ、シリアル通信は継続して実行される。

従って、本発明のシリアル通信回路は、ＳＰＩ方式のシリアル通信用端子を３つ備えるマスターにも、４つ備えるマスターにも接続でき、信頼性の高い通信を実行することができる。

なお、本発明のシリアル通信回路は、スレーブ選択信号（チップセレクト信号とも呼ばれる）の機能を、１セットの入力データに含まれる同期識別コードで実現する。そのため、ＳＰＩ方式に限らず、省略され得るＳＳ端子を有する他の方式のシリアル通信にも適用可能である。ＳＰＩ方式ではデータ用に第３の端子と第４の端子とが存在するが、例えば、これらの端子を１つの双方向のデータ端子に変えたシリアル通信でも、本発明のシリアル通信回路を適用することが可能である。そして、ＳＳ端子が省略されたマスターに接続された場合でも、信頼性の高いシリアル通信を実行できる。

（２）このシリアル通信回路において、前記応答処理である応答データのシリアル出力、を制御する送信制御部、を含み、前記判定部は、前記受信部から前記コマンドを受け取り、前記コマンドに基づいて、前記応答データの生成、前記応答データのシリアル出力を、前記送信制御部に指示してもよい。

（３）このシリアル通信回路において、前記判定部は、前記同期識別コードが前記所定の値と一致しない場合に、前記応答データとして固定値をシリアル出力することを前記送信制御部に指示してもよい。

（４）このシリアル通信回路において、前記判定部は、前記コマンドにエラーが含まれる場合に、直前にシリアル出力された前記応答データを、前記応答データに含まれるエラーフラグを所定の値とした上で再送することを前記送信制御部に指示してもよい。

（５）このシリアル通信回路において、前記送信制御部は、Ｍ（Ｍは２以上の整数）バイトの前記応答データを生成し、前記受信部は、ともにバイト単位のデータサイズを有し、
合計すると前記Ｍバイトである、前記コマンドと前記同期識別コードとを受け取ってもよい。

これらの発明に係るシリアル通信回路は送信制御部を含む。送信制御部は、応答データを生成して、マスターへのシリアル出力を制御するが、これらは判定部からの指示に従って行われる。判定部は、受信部からコマンドを受け取り、コマンドに基づいて、応答データの生成および応答データのシリアル出力の少なくとも一方を送信制御部に指示する。

このとき、応答処理には、送信制御部によって実行される応答データをマスターにシリアル出力することが含まれる。しかし、送信制御部は、判定部からの指示を待って応答データの生成、応答データのシリアル出力を実行する。つまり、シリアル通信回路が送信制御部を含んでいても、応答処理を開始するタイミングは同期識別コードに基づいて決定される。

そのため、これらの発明に係るシリアル通信回路は、同期識別コードによって、ＳＳ端子が受け取るスレーブ選択信号の機能を実現することができるので、接続されるマスターの種類に依存せず信頼性の高いＳＰＩ方式のシリアル通信を実行できる。

ここで、このシリアル通信回路において、判定部は、同期識別コードが所定の値と一致しない場合に、固定値をシリアル出力することを送信制御部に指示してもよい。

このとき、シリアル通信回路は、正しい同期識別コードを取得できないため、マスターへシリアル出力した固定値は数ビット分ずれる可能性がある。しかし、この固定値が通常時にエラーを示す値（例えば‘１’）だけで構成されていれば、マスターはエラーを示す値が連続して取得されることから容易に同期識別コードを検出できないエラー（以下、同期識別コードエラー）の発生を認識することができる。そして、マスターはコマンドと同期識別コードの再送といった適切な対応が可能である。

つまり、このシリアル通信回路は、同期識別コードが所定の値と一致しない場合に固定値をシリアル出力することで、マスターが同期識別コードエラーの発生を容易に認識することを可能にし、信頼性の高いシリアル通信を可能にする。

また、このシリアル通信回路において、判定部は、コマンドにエラーが含まれる場合に、直前にシリアル出力された応答データを、応答データに含まれるエラーフラグを所定の値とした上で再送することを送信制御部に指示してもよい。

このとき、シリアル通信回路は、正しいコマンドを取得できないため、マスターが要求する応答データを生成することができない。そのため、例えば応答データを構成するレジスターの値は更新されず、送信制御部がそのままシリアル出力を実行すると、直前にシリアル出力された応答データが再送されることになる。このとき、判定部は、エラーフラグを所定の値（例えば‘１’）とするように送信制御部に指示した上で再送させる。

このことにより、マスターは再送されてきた応答データのエラーフラグの値を確認して、容易にコマンドにおけるコード異常、ビットずれといったエラー（以下、コマンドエラー）の発生を認識することができる。そして、マスターはコマンドと同期識別コードの再送といった適切な対応が可能である。

つまり、このシリアル通信回路は、コマンドにエラーが含まれる場合に、直前にシリアル出力された応答データを、応答データに含まれるエラーフラグを所定の値とした上で再送することで、マスターがコマンドエラーの発生を容易に認識することを可能にし、信頼
性の高いシリアル通信を可能にする。

また、このシリアル通信回路において、送信制御部は、Ｍ（Ｍは２以上の整数）バイトの応答データを生成し、受信部は、ともにバイト単位のデータサイズを有し、合計するとＭバイトである、コマンドと同期識別コードとを受け取ってもよい。

このとき、シリアル通信回路が受信するデータ（コマンドと同期識別コード）のサイズと、シリアル通信回路がマスターへと送信する応答データのサイズとは、同じ（Ｍバイト）である。そのため、転送効率のよい全二重通信を実現できる。

また、コマンドと同期識別コードとはともにバイト単位のデータサイズを有する。そのため、コマンドと同期識別コードのサイズを異なったものとする自由度を備えつつ（例えば、コマンドを３バイト、同期識別コードを１バイト）、バイト単位で分割して比較判定処理を行うことが可能になり、１セットの入力データ（例えば、４バイト）の全体で比較する場合と比べて処理時間を短縮することができる。また、シリアル通信回路の回路規模の増大も抑制することができる。

（６）本発明は、シリアル通信回路であって、コマンドと、前記コマンドとは異なるコードであって所定の値と一致する場合に前記コマンドに基づく応答処理が実行される同期識別コードと、を１セットの入力データとしてシリアルに受け取る受信部を含み、前記同期識別コードと同じビット数を有する前記コマンドの一部または全部と比較して、少なくとも２ビット以上値が異なっている前記同期識別コードを用いる。

（７）このシリアル通信回路において、前記コマンドは複数であり、第１のコマンドと前記第１のコマンドと異なる第２のコマンドとは、少なくとも２ビット以上値が異なっている前記コマンドを用いてもよい。

これらの発明によれば、シリアル通信回路が受け取るコマンドと同期識別コードとを比較した場合、これらのコードは２ビット以上異なっている。そのため、コマンド転送中にノイズ等の影響によって１ビットのコマンドエラーが生じても、シリアル通信回路は、誤って同期識別コードであると認識することはない。よって、信頼性の高いシリアル通信を可能にする。

ここで、コマンドが複数ある場合には、どのコマンドと比較しても同期識別コードは２ビット以上異なる。また、ここではコマンドのビット数は、同期識別コードのビット数以上であるとし、同期識別コードと同じビット数を有するコマンドの一部と比較しても、同期識別コードは２ビット以上異なる。ただし、例えばコマンドと同期識別コードがともにバイト単位のデータサイズを有する場合には、同期識別コードと比較するコマンドの一部とは、コマンドをバイト単位で分割した場合の一部であってもよい。

また、シリアル通信回路が受け取るコマンドが複数である場合に、異なる２つのコマンドをそれぞれ第１のコマンド、第２のコマンドとすると、第１のコマンドと第２のコマンドとを比較した場合、これらのコードは互いに２ビット以上異なっている。そのため、コマンド転送中にノイズ等の影響によって１ビットのコマンドエラーが生じても、シリアル通信回路は、誤って別のコマンドであると認識することはない。よって、信頼性の高いシリアル通信を可能にする。

（８）本発明は、集積回路装置であって、前記のシリアル通信回路と、前記シリアル通信回路が選択されたかを示すスレーブ選択信号を受け取る第１の端子と、クロック信号を受け取る第２の端子と、前記入力データを受け取る第３の端子と、前記コマンドに基づくデ
ータをシリアル出力する第４の端子と、を含み、前記シリアル通信回路は、前記第１の端子が所定の値に固定される場合でも、前記第２の端子からの前記クロック信号に基づいて、前記第３の端子からの前記入力データをシリアルに受け取り、前記応答処理として、前記コマンドに基づくデータを前記第４の端子からシリアル出力する。

本発明の集積回路装置（Integrated Circuit、IC）は、第１〜第４の端子と、これらの端子と接続されて外部のマスターと通信を実行する前記のシリアル通信回路とを含む。

この集積回路装置は、前記のシリアル通信を含んでいるため、１つのパッケージで、ＳＰＩ方式のシリアル通信用端子を３つ備えるマスターにも、４つ備えるマスターにも接続できる。また、ＳＳ端子の信号レベルが例えばノイズ等の影響で反転（例えば‘０’から‘１’へと変化）してもシリアル通信を継続して行うことができるので通信の信頼性は高く、高い安全性が求められる自動車等の用途にも適している。よって、マスターの種類に合わせて複数種類の集積回路装置を製造する必要はなく、コスト上、製品管理上の問題は生じない。

（９）本発明は、物理量測定装置であって、前記のシリアル通信回路と、所定の物理量を検出する少なくとも１つのセンサーを含むセンサー部と、を含み、前記シリアル通信回路は、前記コマンドが要求する検出データをセンサー部から受け取り、前記検出データを用いて前記応答処理を実行する。

本発明の物理量測定装置は、所定の物理量を検出する少なくとも１つのセンサーを含むセンサー部と、前記のシリアル通信回路とを含む。この物理量測定装置は、前記のシリアル通信を含んでいるため、ＳＰＩ方式のシリアル通信用端子を３つ備えるマスターにも、４つ備えるマスターにも接続でき、コマンドが要求するセンサー部からの検出データをマスターへとシリアル出力できる。

この物理量測定装置は、スレーブ選択信号のレベルが例えばノイズ等の影響で反転（例えば‘０’から‘１’へと変化）してもシリアル通信を継続して行うことができるので通信の信頼性は高く、高い安全性が求められる自動車等の用途にも適している。よって、マスターの種類に合わせて複数種類の物理量測定装置を製造する必要はなく、コスト上、製品管理上の問題は生じない。

（１０）本発明は、前記の物理量測定装置を含む電子機器である。

（１１）本発明は、前記の電子機器を含む移動体である。

これらの発明の電子機器、移動体は、前記のシリアル通信回路を含む物理量測定装置を用いる。そのため、内部のシリアル通信の信頼性は高く、物理量測定装置を複数種類用意することによるコスト上、製品管理上の問題は生じない。従って、信頼性が高く、コスト面でも優れた電子機器、移動体を提供できる。

（１２）本発明は、シリアル通信方法であって、コマンドと前記コマンドとは異なる同期識別コードとを１セットの入力データとしてシリアルに受け取るステップと、受け取った前記同期識別コードが所定の値と一致する場合に、前記コマンドに基づく応答処理の実行開始を指示するステップと、を含む。

本発明のシリアル通信方法によれば、前記のシリアル通信回路についての説明と同じ理由により、ＳＰＩ方式のシリアル通信用端子を３つ備えるマスターにも、４つ備えるマスターにも接続でき、信頼性の高い通信を実行することができる。

本実施形態のシリアル通信回路のブロック図。 本実施形態のシリアル通信回路を含む集積回路装置、物理量測定装置の図。 図３（Ａ）〜図３（Ｂ）は、本実施形態のシリアル通信回路を含む物理量測定装置とマスター装置との接続の形態を示す図。 本実施形態のシリアル通信回路の詳細ブロック図。 図５（Ａ）、図５（Ｂ）は、それぞれ４線式、３線式のＳＰＩ通信の１バイト転送でのタイミング図。 図６（Ａ）、図６（Ｂ）は、それぞれ４線式、３線式のＳＰＩ通信の４バイト転送でのタイミング図。 図７（Ａ）、図７（Ｂ）は、それぞれ４線式、３線式のＳＰＩ通信の２バイト転送でのタイミング図。 図８（Ａ）〜図８（Ｂ）は、同期識別コードの判定を説明する図。 図９（Ａ）、図９（Ｂ）は、それぞれ４線式、３線式のＳＰＩ通信での同期識別コードエラーの対応を示す図。 図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）は、それぞれ４線式、３線式のＳＰＩ通信でのコマンドエラーの対応を示す図。 本実施形態のシリアル通信回路で用いるコマンドと同期識別コードの具体例を示す図。 本実施形態のシリアル通信回路が生成する応答データの具体例を示す図。 本実施形態のシリアル通信回路を含む物理量測定装置の駆動回路の一例を表すブロック図。 本実施形態のシリアル通信回路を含む物理量測定装置の検出回路の一例を表すブロック図。 本実施形態のシリアル通信回路を含む物理量測定装置の検出回路の別の例を表すブロック図。 本実施形態のシリアル通信回路による通信方法を表すフローチャート。 電子機器の機能ブロック図。 移動体の一例を示す図。

１．シリアル通信回路の概略構成
図１は、本実施形態のシリアル通信回路１０のブロック図である。シリアル通信回路１０は、図外のマスターとＳＰＩ方式で通信するスレーブ側の通信回路である。図１のように、シリアル通信回路１０は、スレーブ選択信号ＳＳ、クロック信号ＳＣＬＫ、入力データＭＯＳＩを受け取り、応答データＭＩＳＯを出力する。

スレーブ選択信号ＳＳは、通常、マスターがシリアル通信回路１０を含むスレーブ（例えば、シリアル通信回路１０を含む集積回路装置、物理量測定装置等）を選択するのに用いる信号であり、例えばローアクティブである。このとき、シリアル通信回路１０は、スレーブ選択信号ＳＳが‘１’の区間では、マスターから選択されていないと判断し、クロック信号ＳＣＬＫおよび入力データＭＯＳＩの少なくとも一方を無視してもよい。

クロック信号ＳＣＬＫは、シリアル通信の同期をとるためのクロックであり、通信スピードはクロック信号ＳＣＬＫのクロック周波数により定まる。シリアル通信回路１０は、例えば１０ＭＨｚのクロック信号ＳＣＬＫで動作することにより、標準モードのＩ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）等と比べても高速な通信が可能である。なお、スレーブ選択信号ＳＳとクロック信号ＳＣＬＫは、シリアル通信回路１０が含む機能ブロックの全てに影響するため、機能ブロックへの個別の配線の表示を省略している。

入力データＭＯＳＩ、応答データＭＩＳＯは、それぞれマスターからスレーブ側のシリアル通信回路１０へのデータ、シリアル通信回路１０からマスターへのデータである。入力データＭＯＳＩは、コマンドと同期識別コードとを含んで１セットとなっている。コマンドはマスターからの命令コードであり、マスターはシリアル通信回路１０にコマンドに基づく処理（応答処理）を実行させる。同期識別コードについては後述する。

応答データＭＩＳＯは、入力データＭＯＳＩに含まれるコマンドに基づくデータである。例えば、応答データＭＩＳＯは、コマンドに基づいて検出信号４０、ステータス信号３０から選択された、マスターが要求するデータで構成されていてもよい。なお、検出信号４０は、センサー素子４（図２参照）が検出した物理量に基づく信号である。また、ステータス信号３０は、故障診断部２０（図２参照）が実行した故障診断の結果を表す信号である。応答データＭＩＳＯを生成してマスターへとシリアル出力する処理は、シリアル通信回路１０の主な応答処理である。ただし、これに限るものではなく、例えばコマンドがＮＯＰ（no operation）の場合にはシリアル通信回路１０が何もしないことも応答処理に含まれる。

シリアル通信回路１０は、受信部１１、判定部１３、送信制御部１５を含む。受信部１１は、入力データＭＯＳＩをシリアルに受け取る。本実施形態では、１セットの入力データＭＯＳＩは３２ビット、すなわち４バイトであるとする。そして、１セットの入力データＭＯＳＩには、３バイトのコマンドと１バイトの同期識別コードが含まれる。なお、コマンドと同期識別コードのサイズに特に制限はない。例えば本実施形態のように判定部の演算処理の負担を軽減するために、これらのサイズをバイト単位としてもよいが、これに限定されるものではない。

判定部１３は、受信部１１から同期識別コードを受け取って所定の値と比較する。判定部１３は、同期識別コードが所定の値と一致することで、マスターがシリアル通信回路１０を含むスレーブ（例えば、シリアル通信回路１０を含む集積回路装置、物理量測定装置等）を選択していると判断し、応答処理を開始できると判断する。従って、シリアル通信回路１０は、通常はスレーブ選択信号ＳＳによって知ることができる「マスターによる選択」と「応答処理の開始タイミング」を、判定部１３における同期識別コードの比較処理によって知ることが可能である。

また、判定部１３は受信部１１からコマンドを受け取り、コマンドに基づいて、応答データの生成および応答データＭＩＳＯのシリアル出力の少なくとも一方を送信制御部１５に指示する。

送信制御部１５は、判定部１３からの指示に従い、応答データＭＩＳＯを生成したり、マスターへシリアル出力したりする。図１のように、シリアル通信回路１０は、入出力に関しては従来の４線式のＳＰＩ通信を行う通信回路と同じであり互換性がある。しかし、シリアル通信回路１０は、１セットの入力データとしてコマンドの他に必ず同期識別コードを受け取る。そして、シリアル通信回路１０は、従来の通信回路と異なり、判定部１３における同期識別コードの前記の比較処理によって、スレーブ選択信号ＳＳによらずとも「マスターによる選択」と「応答処理の開始タイミング」を知ることができる。

２．物理量測定装置、集積回路装置
図２は、本実施形態のシリアル通信回路１０を含む物理量測定装置１、集積回路装置８のブロック図である。本実施形態のシリアル通信回路１０は集積回路装置８の一部を構成している。また、集積回路装置８は物理量測定装置１に含まれているため、本実施形態のシリアル通信回路１０は同時に物理量測定装置１の一部を構成している。なお、図２にお
いて図１と同じ要素には同じ符号を付しており説明を省略する。

物理量測定装置１は、シリアル通信回路１０、センサー素子４、駆動回路５、検出回路６、故障診断部２０、動作設定回路７を含む。物理量測定装置１において、センサー素子４を除く機能ブロックは、集積回路装置８を構成している。また、集積回路装置８は、スレーブ選択信号ＳＳを受け取る第１の端子Ｐ１と、クロック信号ＳＣＬＫを受け取る第２の端子Ｐ２と、入力データＭＯＳＩを受け取る第３の端子Ｐ３と、応答データＭＩＳＯをシリアル出力する第４の端子Ｐ４を含む。なお、この例では集積回路装置８における第１〜第４の端子は物理量測定装置１の端子でもあり、以下の物理量測定装置１についての説明をもって集積回路装置８についての説明とする。

センサー素子４は、例えば一体である振動子２、３を含み、角速度を検出する。つまり、この例のセンサー素子４が検出する物理量は角速度である。図２において、差動信号９０、９２が角速度の大きさに応じた信号であってセンサー素子４が出力する信号である。なお、本実施形態ではノイズ耐性のために、振動子３から差動信号９０、９２が出力されるが、差動でない１つの信号が出力されてもよい。

駆動回路５は、駆動信号８２を生成して振動子２に供給し、振動子２からの励振電流８０を受け取って発振ループを形成する。差動信号９０、９２の大きさは励振電流８０に比例する。そのため、駆動回路５は、測定環境の変化に関わらず励振電流８０の振幅を一定にするように駆動信号８２を制御する。

検出回路６は、差動信号９０、９２に基づいて検出信号４０を生成する。検出信号４０は、センサー素子４が検出した角速度の大きさに応じた信号であって検出回路６が出力する信号である。

検出信号４０は、シリアル通信回路１０を介してマスターにシリアル送信され得る。検出回路６は、差動信号９０、９２を受け取り、例えばマスターが要求する形式への変換等を行って検出信号４０を生成する。

動作設定回路７は、駆動回路５、検出回路６に対して最適な動作設定を行う。動作設定回路７は、例えば基準電圧回路、メモリー回路等を含んでおり、駆動回路５、検出回路６の電圧設定、パラメーター設定等によって最適化を行う。

故障診断部２０は、駆動回路５および検出回路６の少なくとも１つについての故障診断を行う。故障診断部２０は、故障診断を行うのに必要な情報を、駆動回路５、検出回路６からの内部信号４２、４４として受け取る。

故障診断部２０は、実行した故障診断の結果を表す信号であるステータス信号３０を出力する。ステータス信号３０は、例えば故障診断部２０が実行した故障診断のそれぞれの結果を表すビット（例えば、エラー時にハイレベル‘１’）を含んでいてもよい。

シリアル通信回路１０は、検出信号４０、ステータス信号３０を受け取り、コマンドが要求するデータを選択して、応答データＭＩＳＯを生成する。なお、本実施形態では、応答データは、検出信号４０、ステータス信号３０のみで構成されるわけではない。例えば、応答データＭＩＳＯは、判定部１３（図１参照）によって設定される、コマンドにエラーが含まれているかどうかを表すコマンドエラーフラグ（ＣＥＦ）を含んでいる。

ここで、本実施形態のシリアル通信回路１０を含む物理量測定装置１は、角速度を検出するセンサー素子４を含むが、代わりにまたは加えて、温度を検出するセンサー素子、加
速度を検出するセンサー素子等を含んでいてもよい。また、集積回路装置８は、図２に示される機能ブロックの一部だけを含んで構成されてもよいし、センサー素子４を含んで構成されてもよい。

なお、駆動回路５と検出回路６は例えば以下のような構成により実現される。図１３は駆動回路５の構成例を表す。なお、図１〜図２と同じ要素には同じ符号を付しており説明は省略する。駆動回路５は、例えば電流電圧変換回路５２、全波整流回路５３、比較調整回路５４、駆動信号生成回路５５を含む。

電流電圧変換回路５２は、振動子２からの励振電流８０を電圧に変換して信号２０２を出力する。全波整流回路５３は、電流電圧変換回路５２からの信号２０２を全波整流して直流に近い電圧を得て信号２０４を出力する。

比較調整回路５４は、全波整流回路５３からの信号２０４を比較電圧供給回路５６からの電圧と比較し、比較結果を反映した信号である信号２０６を駆動信号生成回路５５に出力する。

そして、駆動信号生成回路５５は、電流電圧変換回路５２からの信号２０２に基づいて駆動信号８２を生成するが、信号２０６に基づいて駆動信号８２の振幅を調整する。

差動信号９０、９２の大きさは励振電流８０に比例する。そのため、駆動回路５は、環境の変化に関わらず正確に角速度が測定されるように、励振電流８０の振幅を一定にするように駆動信号８２を制御して出力する。

図１４は、検出回路６の１つの構成例を表す。なお、図１〜図２と同じ要素には同じ符号を付しており説明は省略する。検出回路６は、センサー素子４から差動信号９０、９２を受け取る。そして、差動信号９０、９２に必要な処理を行い、センサー素子４が検出した角速度に応じた検出信号４０を生成する。

ここで、同期検波回路６６によって直流信号への変換がおこなわれるが、説明の都合上、その変換までの処理を行う回路を前段回路７０と表現し、それ以降の回路を後段回路７２と表現する。

図１４のように、前段回路７０は、例えば電流電圧変換回路６２−１、６２−２、差動増幅回路（差動アンプ）６３、ハイパスフィルター（ＨＰＦ）６４、増幅回路（ＡＣアンプ）６５、同期検波回路６６の一部を含む。

また、後段回路７２は、例えば同期検波回路６６の一部、信号出力部６７、オフセット調整回路６９を含む。

電流電圧変換回路６２−１、６２−２は、それぞれ差動信号９０、９２の電流を電圧へと変換する。差動信号９０、９２は、センサー素子４が検出した角速度に応じた電流値を有している。なお、電流電圧変換回路６２−１と電流電圧変換回路６２−２とは同一の構成である。

差動増幅回路６３は、電流電圧変換回路６２−１、６２−２から出力される信号２１０、２１２の両方を受け取り、これらの信号の差分を増幅して信号２１４として出力する。

ハイパスフィルター６４は、信号２１４の高周波成分を透過させて、信号２１６として出力する。

そして、増幅回路６５は、信号２１６を増幅して信号２１８を出力する。

同期検波回路６６は、信号２１８を受け取り、同期検波を行う。このとき、角速度の正確な測定のために、オフセット調整回路６９からオフセット信号２２６が同期検波回路６６に入力される。

信号出力部６７は、同期検波回路６６から出力される信号２２０を受け取り、例えばローパスフィルター等によるフィルタリングを行ったり増幅を行ったりする。そして、センサー素子が検出した角速度に応じた検出信号４０を生成する。

図１５は、別の構成例である検出回路６Ａを表す。前記の検出回路６に代えて、検出回路６Ａを用いてもよい。なお、図１〜図２、図１４と同じ要素には同じ符号を付しており説明は省略する。

検出回路６Ａは、前段回路７０として、例えば差動入出力の電流電圧変換回路６２と、ＡＤコンバーター（ＡＤＣ）６８とを含む。また、後段回路７２は、例えば信号出力部６７Ａ、オフセット調整回路６９を含む。

検出回路６Ａは、検出回路６とは異なり、電流電圧変換回路６２で差動信号９０、９２の電流を電圧へと変換した後、直ちにＡＤコンバーター６８によって、検出回路６の直流信号に対応する信号２２２への変換を行う。

なお、後段回路７２の信号出力部６７Ａは、検出回路６の信号出力部６７と同じようにフィルタリングや増幅を行うとともに、オフセット信号２２６に基づいてオフセット調整も行う。検出回路６Ａは、検出回路６に比べて、回路規模を小さくすることが可能である。

３．マスターとの接続
図３（Ａ）〜図３（Ｂ）は、本実施形態のシリアル通信回路１０を含む物理量測定装置１（スレーブ）と、マスターであるマスター装置１００Ａ、１００Ｂとの接続を示す図である。なお、図１〜図２と同じ要素には同じ符号を付しており説明を省略する。また、マスター装置１００Ａ、１００Ｂは例えばＣＰＵである。

図３（Ａ）は、物理量測定装置１がシリアル通信用に４端子を備えるマスター装置１００Ａと接続されている様子を示す。また、図３（Ｂ）は、物理量測定装置１がシリアル通信用に３端子だけを備えるマスター装置１００Ｂと接続されている様子を示す。本実施形態のシリアル通信回路１０を含む物理量測定装置１は、端子の構成を変えることなく、シリアル通信用の端子数が異なるＣＰＵと接続してＳＰＩ方式のシリアル通信を実行することができる。

前記のように、シリアル通信回路１０は、通常はスレーブ選択信号ＳＳによって知ることができる「マスターによる選択」と「応答処理の開始タイミング」を、判定部１３（図１参照）における同期識別コードの比較処理によって知ることが可能である。そのため、図３（Ｂ）のように、スレーブ選択信号ＳＳが利用できない場合でも、ＳＰＩ方式のシリアル通信を実行することができる。

ここで、図３（Ｂ）では、物理量測定装置１の外部でスレーブ選択信号ＳＳを‘０’に固定する処理が行われている。これは、シリアル通信回路１０が、スレーブ選択信号ＳＳが‘１’であるとクロック信号ＳＣＬＫおよび入力データＭＯＳＩの少なくとも一方を無
視するためである。ここで、物理量測定装置１の内部（例えば集積回路装置８の第１の端子Ｐ１）でスレーブ選択信号ＳＳがプルダウンされていることが好ましい。万一、物理量測定装置１の外部での‘０’とする固定が外れても継続してシリアル通信を実行できるからである。

また、ノイズ等によってスレーブ選択信号ＳＳが瞬間的に‘１’となっても、その区間だけで例えば入力データＭＯＳＩが無視されるのであって、シリアル通信は継続して実行される。このとき、後述するコマンドエラー、同期識別コードエラーが生じたと扱われるだけである。そして、マスターは、応答データによってエラーの発生を認識し、コマンドと同期識別コードの再送といった適切な対応を行うことができる。

よって、シリアル通信回路１０を含む物理量測定装置１は、シリアル通信用の端子数が異なるＣＰＵ（マスター装置１００Ａ、１００Ｂ）と接続でき、信頼性の高いシリアル通信が可能であるため、高い安全性が求められる自動車等の用途に用いることができる。

４．シリアル通信回路の詳細
図４は、本実施形態のシリアル通信回路１０の構成例を示す図である。なお、図１〜図３と同じ要素には同じ符号を付しており説明を省略する。

図４のように、受信部１１は４バイト（３２ビット）のシフトレジスター１１１を含み、入力データＭＯＳＩをシリアルに受け取る。入力データＭＯＳＩはＬＳＢファーストであってもよいが、以下の説明ではＭＳＢファーストであるとする。

判定部１３は、コマンド１〜コマンド３を受け取るバッファー１１２−１〜１１２−３、同期識別コードを受け取るバッファー１１３、これらのバッファーに保持された同期識別コード、コマンドが正しい値であるかを判定するコマンド／同期識別コード判定回路１１４を含む。

シフトレジスター１１１の値である信号１０１は、そのビットに応じて判定部１３のバッファー１１２−１〜１１２−３、およびバッファー１１３に割り振られる。ここでは、３バイトのコマンドを１バイトごとに分割したものを、それぞれコマンド１、コマンド２、コマンド３という（図１１参照）。また、同期識別コードのサイズは１バイトであり、バッファー１１２−１〜１１２−３、およびバッファー１１３のサイズはそれぞれ１バイトである。

コマンド／同期識別コード判定回路１１４は、これらのバッファーの値である信号１０２−１、信号１０２−２、信号１０２−３、信号１０３をそれぞれ受け取る。そして、同期識別コード、コマンドが正しい値であるかを判定するため、１バイト単位で期待値との比較判定を実行する。このとき、４バイトの入力データＭＯＳＩで比較判定をする場合に比べて、処理時間を短縮することができ、回路規模の増大も抑制することができる。

本実施形態では、同期識別コードの期待値は‘０１０１１０００’の固定値であるが、これに限るものではない。また、コマンドは複数存在するが、あらかじめコードが決まっている。従って、コマンド１〜コマンド３の期待値は、いずれかのコマンドのコードの一部である。例えば、図１１の例では、コマンド１の期待値は‘０１０００１００’、‘０１１０００００’、‘００１１００００’、‘００１００１００’等である。

判定部１３は、シフトレジスター１１１が１セットの入力データＭＯＳＩ（４バイト）を受け取ったにもかかわらず、同期識別コードが期待値と一致しない場合には、送信制御部１５に応答データとして固定値（全ビットが‘１’）をシリアル出力させる（図４のＳ
ＥＲ）。また、判定部１３は、コマンド１〜コマンド３のいずれかが期待値と一致しない場合には、送信制御部１５に応答データのコマンドエラーフラグをセットさせる（図４のＣＥＦ）。コマンドエラーが生じた場合、応答データは更新されないため、コマンドエラーフラグ以外は直前にシリアル出力されたものと同じになる。

判定部１３は、同期識別コードエラーもコマンドエラーも生じていない場合には、送信制御部１５に制御信号を出力する。制御信号とは、例えば、コマンドに基づいて必要なデータを検出信号４０、ステータス信号３０から選択させるための信号１０４、応答データの更新変更やシリアル出力タイミングを指示する信号１０５である。

送信制御部１５は、一時記憶／選択回路１１５、応答データをバイト単位に分割した応答１、応答２、応答３、応答４をそれぞれ保持するレジスター１１７−１、１１７−２、１１７−３、１１７−４、チェックサム回路１１６、セレクター１１８、１１９、シフトレジスター１２９を含む。

送信制御部１５は、判定部１３からの信号１０４、１０５に従って、検出信号４０、ステータス信号３０から必要なデータを選択して、一時記憶／選択回路１１５に保持する。一時記憶されたデータ１０６は、適宜レジスター１１７−１〜１１７−４に振り分けられ、チェックサム回路１１６にも入力される。チェックサム回路１１６は、マスターが通信中にエラーが生じたかを判断できるようにチェックサムを計算して、レジスター１１７−２に出力する。

送信制御部１５は、判定部１３から応答データのコマンドエラーフラグをセットするように指示がある場合には、レジスター１１７−１のＣＥＦビットを‘１’にセットする。セレクター１１８は、応答データとなるレジスター１１７−１〜１１７−４の値を、それぞれ１バイトの信号１０８−１〜１０８−４として受け取る。そして、判定部１３からの信号１０５に基づく選択信号（不図示）によって、信号１０８−１〜１０８−４を順に選択する。

セレクター１１９は、同期識別コードエラーの場合には固定値（全ビットが‘１’）を、同期識別コードエラーが無い場合にはセレクター１１８からの信号１０９を選択する。そして、シフトレジスター１２９は、パラレルデータ信号１１０を変換してシリアル出力する。

５．データ転送タイミング
図５（Ａ）〜図７（Ｂ）は、本実施形態のシリアル通信回路１０による４線式および３線式のＳＰＩ通信でのデータ転送のタイミングを示す図である。なお、図１〜図４と同じ要素には同じ符号を付しており説明を省略する。

図５（Ａ）は４線式のＳＰＩ通信でのデータ転送のタイミングを示している。前記のように１セットの入力データ、および応答データは４バイトであるが、通信されるデータは１バイト単位で区切られている。つまり、スレーブ選択信号ＳＳは１バイトのデータが通信される毎に‘１’となり（期間ｔ_１〜ｔ_２、ｔ_３〜ｔ_４、…、およびｔ_２９〜ｔ_３０）、その期間のクロック信号ＳＣＬＫは、シリアル通信回路１０によって有効でないと扱われる、すなわち無視される。

図５（Ｂ）は、シリアル通信回路１０を用いた３線式のＳＰＩ通信でのデータ転送のタイミングを示している。このとき、３線式のＳＰＩ通信であっても、マスターがクロック信号ＳＣＬＫのパルスを期間ｔ_１〜ｔ_２、ｔ_３〜ｔ_４、…、およびｔ_２９〜ｔ_３０においてマスクするだけで、全く同じタイミングでのＳＰＩ通信が可能になる。

なお、図５（Ａ）〜図５（Ｂ）において、入力データのＣ１、Ｃ２、Ｃ３は、３バイトのコマンドを１バイトごとに分割したコマンド１、コマンド２、コマンド３をそれぞれ意味する。また、「同期」は１バイトの同期識別コードを意味する。括弧を付したｎ、ｎ＋１等は、セットを時系列に表すための符号である。例えば期間ｔ_０〜ｔ_７に含まれるＣ１（ｎ）、Ｃ２（ｎ）、Ｃ３（ｎ）、同期（ｎ）は１セットの入力データである。

そして、図５（Ａ）〜図５（Ｂ）において、応答データのＲ１〜Ｒ４は、応答データをバイト単位に分割した応答１、応答２、応答３、応答４をそれぞれ意味する。また、括弧を付したｎ、ｎ＋１等は、応答データが基づくコマンドに対応して付されている。すなわち、応答データＲ１（ｎ）〜Ｒ４（ｎ）は、コマンドＣ１（ｎ）〜Ｃ３（ｎ）に基づいて生成されたことを表す。これらの表記は、以下の図６（Ａ）〜図７（Ｂ）、図９（Ａ）〜図１０（Ｂ）においても同じである。

また、この例ではシリアル通信回路１０が受信する１セットの入力データ（コマンドと同期識別コード）は４バイトであり、シリアル通信回路１０がマスターへと送信する応答データも同じ４バイトである。そのため、受信または送信の一方だけが通信する区間が生じることはなく、転送効率のよい全二重通信を実現している。

図６（Ａ）は４線式のＳＰＩ通信で、１セットの入力データおよび応答データ（４バイト）を連続転送する場合のタイミングを示している。一方、図６（Ｂ）は、シリアル通信回路１０を用いた３線式のＳＰＩ通信でのデータ転送のタイミングを示している。４バイトの連続転送の３線式のＳＰＩ通信であっても、マスターがクロック信号ＳＣＬＫのパルスを期間ｔ_１〜ｔ_２、ｔ_３〜ｔ_４、ｔ_５〜ｔ_６においてマスクするだけで、４線式と全く同じタイミングでのＳＰＩ通信が可能になる。

そして、シリアル通信回路１０を用いたＳＰＩ方式のシリアル通信では、２バイト単位で区切ることも可能である。図７（Ａ）は、４線式のＳＰＩ通信でのタイミングを示している。このときも、図７（Ｂ）に示すように、全く同じタイミングで３線式のＳＰＩ通信が可能である。

６．同期識別コード判定の詳細
本実施形態のシリアル通信回路１０では、同期識別コードが所定の値と一致することで「マスターによる選択」と「応答処理の開始タイミング」を知ることができる。そのため、同期識別コードを受け取ったことを正しく判断することが重要である。以下に、コマンド／同期識別コード判定回路１１４の処理の詳細について説明する。

図８（Ａ）は、判定部１３のコマンド／同期識別コード判定回路１１４と、受信部１１のシフトレジスター１１１との対応関係を説明する図である。シフトレジスター１１１はＭＳＢファーストの入力データＭＯＳＩを受け取るが、クロック信号ＳＣＬＫに同期して１ビットずつシフトする。このとき、シフトレジスター１１１の値は、直ちにバッファー１１２−１〜１１２−３、１１３に取り込まれて、コマンド／同期識別コード判定回路１１４が比較判定を実行する。

つまり、シフトレジスター１１１の値がクロック信号ＳＣＬＫに同期してシフトする度に、コマンド／同期識別コード判定回路１１４は、少なくとも同期識別コードについて期待値との比較判定を行う。図８（Ｂ）は、コマンド／同期識別コード判定回路１１４の同期識別コードについての比較判定を表す図である。コマンド／同期識別コード判定回路１１４は、バッファー１１３のデータが１ビット左にシフトする度に、期待値‘０１０１１０００’と比較する。

ここで、コマンド１〜３についても、同期識別コードと同様に比較してもよいが、最終的に同期識別コードが不一致の場合（例えば、マスターが他のスレーブを選択した場合）にはコマンド１〜３の比較処理は無駄になる。従って、本実施形態では、効率的な処理のために、同期識別コードの一致を待ってから、コマンド１〜３の期待値との比較処理を実行する。図８（Ｂ）の例では、ｔ＝Ｔ_ｊ〜Ｔ_ｊ＋３において、コマンド／同期識別コード判定回路１１４は同期識別コードについてのみ比較処理を実行し、同期識別コードが一致したｔ＝Ｔ_ｊ＋３以降にコマンド１〜３について比較処理を実行する。

７．エラー発生時のデータ転送タイミング
図９（Ａ）〜図１０（Ｂ）は、エラー発生時の４線式および３線式のＳＰＩ通信でのデータ転送について説明する図である。なお、図１〜図８（Ｂ）と同じ要素には同じ符号を付しており説明を省略する。

図９（Ａ）は、４線式のＳＰＩ通信で、入力データのうち同期（ｎ）が期待値‘０１０１１０００’と一致せず、応答データとして全ビットが‘１’である固定値（ａｌｌ−１）がシリアル出力される様子を示している（同期識別コードエラー対応、図４のＳＥＲ参照）。

ここで、通常動作時に応答データに含まれるフラグはエラー時に‘１’に変化する。マスターとの間で同期が取れている場合には、特定のビットのフラグ（例えばＣＥＦビット）を‘１’にすることでマスター側にエラーの発生を伝えることが可能である。しかし、同期識別コードエラーの場合には、マスターが受け取る応答データのタイミングにずれが生じている可能性がある。そのため、３２ビットの全てが‘１’である応答データをシリアル出力することで、マスターが通常とはずれたビット位置から受信したとしても、エラーフラグが‘１’となっていることを認識できるようにする。

なお、シリアル通信回路１０は、１セットの入力データ（すなわちコマンドおよび同期識別コード）の全てを識別できるまで応答データを固定値（ａｌｌ−１）にする。図９（Ａ）の例では、Ｃ１（ｎ＋２）〜Ｃ３（ｎ＋２）および同期（ｎ＋２）を識別してから、通常の応答データＲ１（ｎ＋２）〜Ｒ４（ｎ＋２）をシリアル出力する。

図９（Ｂ）は３線式のＳＰＩ通信でのタイミング図であるが、図９（Ａ）の場合、すなわち４線式のＳＰＩ通信と同じであり説明を省略する。

図１０（Ａ）は、４線式のＳＰＩ通信で、入力データのうちＣ２（ｎ＋１）が期待値と一致せずにエラーとなり、直前にシリアル出力された応答データのコマンドエラーフラグ（ＣＥＦ）を‘１’として再送している様子を示している（コマンドエラー対応、図４のＣＥＦ参照）。

このとき、マスターとシリアル通信の同期はとれているため、コマンドエラーフラグ（ＣＥＦ）を‘１’とし、マスターがコマンドエラーの発生を容易に認識することを可能にする。なお、シリアル通信回路１０は、エラーを含むコマンドＣ１（ｎ＋１）〜Ｃ３（ｎ＋１）については無視することになる。

図１０（Ｂ）は３線式のＳＰＩ通信でのタイミング図であるが、図１０（Ａ）の場合と比べてＣ１（ｎ＋１）にエラーが発生したことだけが異なるが、それ以外については４線式のＳＰＩ通信と同じであり説明を省略する。

なお、図９（Ａ）〜図１０（Ｂ）では、４バイトの連続転送の例を用いて説明したが、
１バイト単位でデータの送受信が行われる場合でも、２バイト単位でデータの送受信が行われる場合でも、エラー対応については同じである。

８．入力データ、応答データ
図１１、図１２は、シリアル通信回路１０が用いる入力データ（コマンド、同期識別コード）、応答データの具体例をそれぞれ示す図である。

図１１のように、入力データは４バイト（３２ビット）であり、上位の３バイトがコマンドで、下位の１バイトが同期識別コードである。コマンドは１バイト毎に分割して、上位側からコマンド１、コマンド２、コマンド３のように呼ぶ。

マスターは、シリアル通信回路１０を含む物理量測定装置１に、例えば物理量（本実施形態では角速度）の出力を要求する場合には、３バイトの命令コード（コマンド１〜コマンド３）と１バイトの同期識別コードを含む、計４バイトの第１のコマンドを送る。なお、本実施形態では、同期識別コードは全てのコマンドで共通である。具体例を示すと、マスターがＮＯＰを要求する場合に送るコマンド（第３のコマンド）は、‘００１１００００＿０００１１０１０＿００００１１１１＿０１０１１０００’である。

ここで、信頼性の高い通信を行うためには、シリアル通信回路１０が、同期識別コードを受け取ったことを正しく判断することが重要である。そのため、同期識別コードとコマンド１〜コマンド３とがコードとして大きく異なり、混同されることが無いことが好ましい。

本実施形態では、同期識別コード‘０１０１１０００’は、コマンド１〜コマンド３のうちの任意の１つと比べて２ビット以上異なっている。そのため、コマンドの受信中に偶然にノイズ等の影響で１ビットのエラー（ビットの反転）が生じても、シリアル通信回路１０が、誤って同期識別コードであると認識することはない。そして、このときコマンドエラーとして処理されるので、マスターは適切な対応をとることができる。また、コマンド１〜コマンド３からなるコマンド（命令コード）についても、ある命令コードと、他の命令コードとは２ビット以上異なっている。そのため、コマンドの受信中に偶然にノイズ等の影響で１ビットのエラー（ビットの反転）が生じても、シリアル通信回路１０が、誤って別のコマンドとして処理することはない。

図１２は応答データの具体例である。全てのコマンドに対する応答データに共通に、コマンドエラーフラグ（ＣＥＦ）が含まれている。そのため、マスターはコマンドエラーの発生を容易に把握することが可能である。

また、前記のように、同期識別コードエラーの場合には、応答データとして全ビットが‘１’である固定値がシリアル出力される。なお、本実施形態では、全てのコマンドに対する応答データは、コマンド固有ＩＤを含む。そのため、コマンドエラーの場合に再送が行われた時に、マスターは、コマンドエラーフラグ（ＣＥＦ）が‘１’であることに加えて、コマンド固有ＩＤが前回の応答データと同じであることにより、コマンドエラーの発生を容易に把握することができる。

９．フローチャート
図１６は、シリアル通信回路１０が行う通信制御（シリアル通信方法）を示すフローチャートである。シリアル通信回路１０は、４線式のＳＰＩ通信の場合であっても、３線式のＳＰＩ通信の場合であっても、スレーブ選択信号ＳＳがアクティブ（‘０’）であるかを確認する（Ｓ１０）。もし、スレーブ選択信号ＳＳが非アクティブ（‘１’）であれば（Ｓ１０Ｎ）、クロック信号ＳＣＬＫおよび入力データＭＯＳＩの少なくとも一方を無視
して、Ｓ１０のステップに戻る。

シリアル通信回路１０は、スレーブ選択信号ＳＳがアクティブ（‘０’）であれば（Ｓ１０Ｙ）、１セットの入力データ（コマンドと同期識別コード）を受け取る（Ｓ２０）。そして、シリアル通信回路１０は、同期識別コードが期待値‘０１０１１０００’であるか比較する（Ｓ３０）。同期識別コードが最終的に‘０１０１１０００’とならず、同期識別コードエラーが生じた場合には（Ｓ３０Ｎ）、シリアル通信回路１０は、全てのビットが‘１’である応答データをシリアル出力してＳ１０のステップに戻る（Ｓ８０）。

シリアル通信回路１０は、同期識別コードが期待値‘０１０１１０００’である場合（Ｓ３０Ｙ）、コマンド１〜コマンド３について期待値と比較して正しいコードであるか判断する（Ｓ４０）。コマンド１〜コマンド３が最終的に正しいコードでなく、コマンドエラーが生じた場合には（Ｓ４０Ｎ）、シリアル通信回路１０は、直前にシリアル出力した応答データを、エラーフラグ（ＣＥＦ）を‘１’にした上で再送して（Ｓ７０）、Ｓ１０のステップに戻る。

シリアル通信回路１０は、コマンド１〜コマンド３が正しいコードである場合（Ｓ４０Ｙ）、コマンド１〜コマンド３からなるコマンドに基づいて、応答データを生成してシリアル出力を開始して（Ｓ６０）、Ｓ１０のステップに戻る。なお、コマンドで他の応答処理（例えばＮＯＰ）が要求されている場合には、その応答処理を実行する。

１０．電子機器
本実施形態のシリアル通信回路１０を含む物理量測定装置１は、電子機器２００の一部であってもよい。電子機器２００について、図１７〜図１８を用いて説明する。なお、図１〜図１６と同じ要素については同じ符号を付しており説明を省略する。

図１７は、電子機器２００の機能ブロック図である。電子機器２００は、物理量測定装置１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３２０、操作部３３０、ＲＯＭ（Read Only Memory）３４０、ＲＡＭ（Random Access Memory）３５０、通信部３６０、表示部３７０、音出力部３８０を含んで構成されている。なお、電子機器２００は、図１７の構成要素（各部）の一部を省略または変更してもよいし、他の構成要素を付加した構成としてもよい。

物理量測定装置１は、ＣＰＵ３２０からのコマンドに応じて、例えば角速度などの物理量を検出して出力する。物理量測定装置１とＣＰＵ３２０とは、４線式のＳＰＩ通信または３線式のＳＰＩ通信を行う。ここで、ＣＰＵ３２０は、図３（Ａ）〜図３（Ｂ）のマスター装置１００Ａ、１００Ｂに対応する。

ＣＰＵ３２０は、ＲＯＭ３４０等に記憶されているプログラムに従い、物理量測定装置１からのデータ等を用いて各種の計算処理を行う。また、ＣＰＵ３２０は、各種の制御処理を行う。例えばＣＰＵ３２０は、操作部３３０からの操作信号に応じた各種の処理、外部とデータ通信を行うために通信部３６０を制御する処理、表示部３７０に各種の情報を表示させるための表示信号を送信する処理、音出力部３８０に各種の音を出力させる処理等を行う。

操作部３３０は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、ユーザーによる操作に応じた操作信号をＣＰＵ３２０に出力する。

ＲＯＭ３４０は、ＣＰＵ３２０が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。

ＲＡＭ３５０は、ＣＰＵ３２０の作業領域として用いられ、ＲＯＭ３４０から読み出されたプログラムやデータ、操作部３３０から入力されたデータ、ＣＰＵ３２０が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する。

通信部３６０は、ＣＰＵ３２０と外部装置との間のデータ通信を成立させるための各種制御を行う。

表示部３７０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成される表示装置であり、ＣＰＵ３２０から入力される表示信号に基づいて各種の情報を表示する。

そして、音出力部３８０は、スピーカー等の音を出力する装置である。

電子機器２００は、前記のシリアル通信回路１０を含む物理量測定装置１を用いる。そのため、マスターであるＣＰＵ３２０とのシリアル通信の信頼性は高い。また、ＣＰＵ３２０がＳＰＩ方式の通信用の端子を４つ備える場合でも、３つしかない場合でも物理量測定装置１と問題なく接続できる。よって、ＣＰＵ３２０に合わせて物理量測定装置１を複数種類用意することによるコスト上、製品管理上の問題は生じない。従って、信頼性が高く、コスト面でも優れた電子機器２００を提供できる。

電子機器２００としては種々の電子機器が考えられる。例えば、パーソナルコンピューター（例えば、モバイル型パーソナルコンピューター、ラップトップ型パーソナルコンピューター、タブレット型パーソナルコンピューター）、携帯電話機などの移動端末、ディジタルスチールカメラ、インクジェット式吐出装置（例えば、インクジェットプリンター）、ルーターやスイッチなどのストレージエリアネットワーク機器、ローカルエリアネットワーク機器、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ゲーム用コントローラー、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレーター、ヘッドマウントディスプレイ、モーショントレース、モーショントラッキング、モーションコントローラー、ＰＤＲ（歩行者位置方位計測）等が挙げられる。

図１８は、移動体の一例としての自動車を概略的に示す図である。自動車４００には電子機器２００の一例であるドライブレコーダー（車両用の計器の一例）が搭載されている。ドライブレコーダーは、例えば自動車４００に取り付けられた前方カメラ２０１や後方カメラ２０３の映像を処理して必要な情報を記憶する装置である。このとき、前方カメラ２０１や後方カメラ２０３からの映像に加えて、ＣＰＵ３２０は物理量測定装置１から自動車の走行状態を表す角速度といった物理量をシリアル通信によって取得して記録することができる。

また、電子機器２００は、他にもキーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、安置ロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring
System）、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体制御システム、等の電子機器制御ユニット（ＥＣＵ：Electonic Control Unit）に広く応用できる。

これらの例示に限らず、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例
えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１…物理量測定装置、２…振動子、３…振動子、４…センサー素子、５…駆動回路、６…検出回路、６Ａ…検出回路、７…動作設定回路、８…集積回路装置、１０…シリアル通信回路、１１…受信部、１３…判定部、１５…送信制御部、２０…故障診断部、３０…ステータス信号、４０…検出信号、４２…内部信号、５２…電流電圧変換回路、５３…全波整流回路、５４…比較調整回路、５５…駆動信号生成回路、５６…比較電圧供給回路、６２…電流電圧変換回路、６３…差動増幅回路、６４…ハイパスフィルター（ＨＰＦ）、６５…増幅回路、６６…同期検波回路、６７、６７Ａ…信号出力部、６８…ＡＤコンバーター（ＡＤＣ）、６９…オフセット調整回路、７０…前段回路、７２…後段回路、８０…励振電流、８２…駆動信号、９０、９２…差動信号、１００Ａ、１００Ｂ…マスター装置、１０１、１０３、１０４、１０５…信号、１０６…データ、１０９…信号、１１０…パラレルデータ信号、１１１…シフトレジスター、１１２−１〜１１２−３…バッファー、１１３…バッファー、１１４…コマンド／同期識別コード判定回路、１１５…一時記憶／選択回路、１１６…チェックサム回路、１１７−１〜１１７−４…レジスター、１１８、１１９…セレクター、１２９…シフトレジスター、２００…電子機器、２０１…前方カメラ、２０２…信号、２０３…後方カメラ、２０４、２０６、２１０、２１４、２１６、２１８、２２０、２２２…信号、２２６…オフセット信号、３３０…操作部、３６０…通信部、３７０…表示部、３８０…音出力部、４００…自動車、ＳＳ…スレーブ選択信号、ＳＣＬＫ…クロック信号、ＭＯＳＩ…入力データ、ＭＩＳＯ…応答データ、Ｐ１…第１の端子（ＳＳ端子）、Ｐ２…第２の端子、Ｐ３…第３の端子、Ｐ４…第４の端子

Claims (12)

1. コマンドと前記コマンドとは異なる同期識別コードとを１セットの入力データとしてシリアルに受け取る受信部と、
   前記受信部から前記同期識別コードを受け取り、前記同期識別コードが所定の値と一致する場合に、前記コマンドに基づく応答処理の実行開始を指示する判定部と、
   を含むシリアル通信回路。
2. 請求項１に記載のシリアル通信回路において、
   前記応答処理である応答データのシリアル出力、を制御する送信制御部、
   を含み、
   前記判定部は、
   前記受信部から前記コマンドを受け取り、前記コマンドに基づいて、前記応答データの生成、前記応答データのシリアル出力を、前記送信制御部に指示するシリアル通信回路。
3. 請求項２に記載のシリアル通信回路において、
   前記判定部は、
   前記同期識別コードが前記所定の値と一致しない場合に、前記応答データとして固定値をシリアル出力することを前記送信制御部に指示するシリアル通信回路。
4. 請求項２乃至３のいずれか１項に記載のシリアル通信回路において、
   前記判定部は、
   前記コマンドにエラーが含まれる場合に、直前にシリアル出力された前記応答データを、前記応答データに含まれるエラーフラグを所定の値とした上で再送することを前記送信制御部に指示するシリアル通信回路。
5. 請求項２乃至４のいずれか１項に記載のシリアル通信回路において、
   前記送信制御部は、
   Ｍ（Ｍは２以上の整数）バイトの前記応答データを生成し、
   前記受信部は、
   ともにバイト単位のデータサイズを有し、合計すると前記Ｍバイトである、前記コマンドと前記同期識別コードとを受け取るシリアル通信回路。
6. コマンドと、前記コマンドとは異なるコードであって所定の値と一致する場合に前記コマンドに基づく応答処理が実行される同期識別コードと、を１セットの入力データとしてシリアルに受け取る受信部を含み、
   前記同期識別コードと同じビット数を有する前記コマンドの一部または全部と比較して、少なくとも２ビット以上値が異なっている前記同期識別コードを用いるシリアル通信回路。
7. 請求項６に記載のシリアル通信回路において、
   前記コマンドは複数であり、
   第１のコマンドと前記第１のコマンドと異なる第２のコマンドとは、少なくとも２ビット以上値が異なっている前記コマンドを用いるシリアル通信回路。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載のシリアル通信回路と、
   前記シリアル通信回路が選択されたかを示すスレーブ選択信号を受け取る第１の端子と、
   クロック信号を受け取る第２の端子と、
   前記入力データを受け取る第３の端子と、
   前記コマンドに基づくデータをシリアル出力する第４の端子と、
   を含み、
   前記シリアル通信回路は、
   前記第１の端子が所定の値に固定される場合でも、
   前記第２の端子からの前記クロック信号に基づいて、前記第３の端子からの前記入力データをシリアルに受け取り、
   前記応答処理として、前記コマンドに基づくデータを前記第４の端子からシリアル出力する集積回路装置。
9. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載のシリアル通信回路と、
   所定の物理量を検出する少なくとも１つのセンサーを含むセンサー部と、
   を含み、
   前記シリアル通信回路は、
   前記センサー部から前記コマンドが要求する検出データを受け取り、前記検出データを用いて前記応答処理を実行する物理量測定装置。
10. 請求項９に記載の物理量測定装置を含む電子機器。
11. 請求項１０に記載の電子機器を含む移動体。
12. コマンドと前記コマンドとは異なる同期識別コードとを１セットの入力データとしてシリアルに受け取るステップと、
    受け取った前記同期識別コードが所定の値と一致する場合に、前記コマンドに基づく応答処理の実行開始を指示するステップと、
    を含むシリアル通信方法。