JP2017101932A - 計時装置、電子機器、及び、移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な回路構成によって消費電流も殆ど増加させずに１／１０００秒単位の計時動作を可能とする計時装置を提供する。【解決手段】この計時装置は、１／１００秒単位の計時動作を行うために、クロック信号のパルスに同期してカウント動作を行うことにより、各々のカウントサイクルにおいて、十進数の「０」から「３９」までを表す６ビットのカウント値を生成するカウンター４１ａと、カウンターによって生成されるカウント値の上位４ビットを、１／１０００秒単位の時刻を表す４ビットの計時データとして出力する出力制御回路４１ｂとを備える。【選択図】図４

Description

本発明は、クロック信号に同期して計時動作を行うことにより計時データを生成する計時装置に関する。さらに、本発明は、そのような計時装置を用いた電子機器及び移動体等に関する。

ストップウォッチ等において用いられる計時装置は、１／１００秒単位の計時動作を行う機能を有している。例えば、非特許文献１に記載されているように、４０９６Ｈｚのクロック信号に同期して４１カウントのサイクルを９６回及び４０カウントのサイクルを４回繰り返すと、カウントサイクルの合計が１００回となる間に１秒が経過する。従って、４１カウントの期間又は４０カウントの期間は、ある程度の誤差を含むものの、長期的には１／１００秒の期間に正確に対応している。

Low-Voltage SPI/3-Wire RTCs with Trickle Charger（トリクルチャージャ付き低電圧ＳＰＩ／３線式ＲＴＣ）のデータシート（マキシム・インテグレーテッド、第１５ページ）

しかしながら、上記のような計時方式を１／１０００秒単位の計時動作にそのまま適用しようとすると、４０９６Ｈｚよりも高い周波数のクロック信号が必要になったり、又は、複雑なカウント条件のために複雑な回路構成が必要になったりして、消費電流も増加してしまう。

そこで、上記の点に鑑み、本発明の第１の目的は、簡単な回路構成によって消費電流も殆ど増加させずに１／１０００秒単位の計時動作を可能とする計時装置を提供することである。また、本発明の第２の目的は、イベントが検出された時刻を表すタイムスタンプデータを高精度化することである。さらに、本発明の第３の目的は、そのような計時装置を用いた電子機器及び移動体等を提供することである。

本発明は、以上の課題の少なくとも一部を解決するためになされた。本発明の第１の観点に係る計時装置は、１／１００秒単位の計時動作を行うために、クロック信号のパルスに同期してカウント動作を行うことにより、各々のカウントサイクルにおいて、十進数の「０」から「３９」までを表す６ビットのカウント値を生成するカウンターと、カウンターによって生成されるカウント値の上位４ビットを、１／１０００秒単位の時刻を表す４ビットの計時データとして出力する出力制御回路とを備える。

本発明の第１の観点によれば、１／１００秒単位の計時動作を行うために生成される６ビットのカウント値「００００００」〜「１００１１１」の上位４ビット「００００」〜「１００１」を下位方向に２ビット分シフトすることにより、簡単な回路構成によって消費電流も殆ど増加させずに、１／１０００秒単位の時刻として十進数の「０」〜「９」を表す４ビットの計時データを生成することができる。

ここで、カウンターによって生成されるカウント値が十進数の「３９」を表す値に等しくなると、（ｉ）クロック信号の次のパルスが到来しても該カウント値を維持し、クロック信号のさらに次のパルスに同期して該カウント値を「０」にリセットする第１の状態遷移と、（ii）クロック信号の次のパルスに同期して該カウント値を「０」にリセットする第２の状態遷移との内の一方を設定するカウント制御回路を、計時装置がさらに備えるようにしても良い。それにより、カウンターによって生成されるカウント値を「１００１１１」以内としながら、カウントサイクルの期間を調節することができる。

また、クロック信号が、２^１２Ｈｚの周波数を有し、カウント制御回路が、連続する１００回のカウントサイクルの内で、第１の状態遷移を９６回設定すると共に、第２の状態遷移を４回設定して、各々のカウントサイクルが終了するときにキャリー信号を出力するようにしても良い。それにより、カウント制御回路から出力されるキャリー信号を、１／１００秒単位の計時動作に用いることができる。

以上において、カウント制御回路から出力されるキャリー信号に同期してカウント動作を行うことにより、１／１００秒単位の時刻を表すカウント値を生成し、該カウント値が「０」に移行するときに第２のキャリー信号を出力する第２のカウンターと、第２のキャリー信号に同期してカウント動作を行うことにより、秒単位以上の時刻を表す複数のカウント値をそれぞれ生成する複数の上位カウンターとを、計時装置がさらに備えるようにしても良い。

その場合には、カウンター及び第２のカウンターのカウント動作のサイクルと、上位カウンターのカウント動作のサイクルとが必ず整合する。従って、秒単位の時刻が「０」に移行する際には、１／１００秒単位の時刻も１／１０００秒単位の時刻も「０」に移行するので、カウンター及び第２のカウンターと上位カウンターとの間でカウント動作のタイミングを調停する必要がない。

あるいは、カウント制御回路から出力されるキャリー信号に同期してカウント動作を行うことにより、１／１００秒単位の時刻を表すカウント値を生成する第２のカウンターと、クロック信号を分周することにより、分周クロック信号を生成する分周回路と、分周クロック信号に同期してカウント動作を行うことにより、秒単位以上の時刻を表す複数のカウント値をそれぞれ生成する複数の上位カウンターと、分周クロック信号に同期してカウンター及び第２のカウンターをリセットする調停回路とを、計時装置がさらに備えるようにしても良い。

その場合には、分周クロック信号を生成して秒単位以上の時刻を表す複数のカウント値を生成するための回路構成が、秒単位以上の計時動作を行う従来の機種と同様のシンプルな構成を保つので、回路レイアウト等に関して従来の機種との互換性を高めることができる。

また、計時装置が、イベント検出信号に応答して、少なくとも１／１０００秒単位の時刻を表す計時データを計時データ格納部に格納するタイムスタンプ回路をさらに備えるようにしても良い。それにより、計時装置は、イベントが検出された時刻を１／１０００秒単位で記録することができる。

本発明の第２の観点に係る電子機器は、上記いずれかの計時装置を備える。また、本発明の第３の観点に係る移動体は、上記いずれかの計時装置を備える。本発明の第２又は第３の観点によれば、簡単な回路構成によって消費電流も殆ど増加させずに１／１０００秒単位の時刻を表す計時データを生成する計時装置を用いて、１／１０００秒単位の時刻を表示したり、又は、１／１０００秒単位でイベント検出時刻を記録したりすることが可能な電子機器又は移動体を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る計時装置の構成例を示すブロック図。 図１に示す発振回路の構成例を示す回路図。 図１に示す分周回路の構成例を示す回路図。 図１に示す下位計時部の構成例をホストインターフェースと共に示す図。 図１に示す上位計時部の構成例をホストインターフェースと共に示す図。 本発明の第２の実施形態に係る計時装置の構成例を示すブロック図。 本発明の一実施形態に係る電子機器の構成例を示すブロック図。 本発明の一実施形態に係る移動体の構成例を示すブロック図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る計時装置の構成例を示すブロック図である。この計時装置は、クロック信号に同期して計時動作を行うことにより計時データを生成するリアルタイムクロック（ＲＴＣ）の機能を有している。

図１に示すように、この計時装置は、発振回路１０と、分周回路２０及び２１と、調停回路３０と、下位計時部４０と、上位計時部５０と、ホストインターフェース６０とを含み、タイムスタンプ回路７０と、計時データ格納部８０とをさらに含んでも良い。なお、計時装置の主要部は、半導体装置（ＩＣ）に内蔵されても良い。

発振回路１０は、発振動作を行うことにより、例えば、３２７６８Ｈｚ（２^１５Ｈｚ）の周波数を有する原振クロック信号ＣＬ０を生成する。このように、２のべき乗の周波数を有する原振クロック信号ＣＬ０を生成することにより、後で説明するように、原振クロック信号ＣＬ０を分周して１Ｈｚの分周クロック信号を生成することも可能である。発振回路１０としては、例えば、水晶振動子を用いた水晶発振回路が用いられる。

図２は、図１に示す発振回路の構成例を示す回路図である。図２に示すように、発振回路１０は、水晶振動体１００と、インバーター１０１と、制御回路１０２と、キャパシターＣＰ１及びＣＰ２と、抵抗Ｒ１とを含んでいる。キャパシターＣＰ１及びＣＰ２は、インバーター１０１の入力端子及び出力端子と基準電位ＶＳＳの配線との間にそれぞれ接続されている。抵抗Ｒ１は、インバーター１０１の出力端子と入力端子との間に接続されている。

インバーター１０１は反転増幅動作を行い、出力端子に生成される原振クロック信号ＣＬ０が、水晶振動体１００等を介して入力端子にフィードバックされる。その際に、水晶振動体１００は、インバーター１０１によって印加される交流電圧によって振動する。その振動は固有の共振周波数において大きく励起されて、水晶振動体１００が負性抵抗として動作する。その結果、発振回路１０は、主に水晶振動体１００の共振周波数によって決定される発振周波数で発振する。

ただし、キャパシターＣＰ１又はＣＰ２の容量値を変更することによって、発振回路１０の発振周波数を微調整することができる。そこで、図２に示す例においては、キャパシターＣＰ１が、例えば、複数のキャパシターと、それらのキャパシターにそれぞれ接続された複数の電子スイッチを含むスイッチ回路とで構成される。

制御回路１０２には、発振回路１０の発振周波数を制御する制御信号が入力される。制御回路１０２は、例えば、不揮発性メモリー等のメモリーを含んでおり、入力される制御信号に従って、発振回路１０の発振周波数を制御するデータをメモリーに格納する。また、制御回路１０２は、メモリーに格納されているデータに基づいて、複数の電子スイッチをオン又はオフするようにスイッチ回路を制御する。それにより、発振回路１０の発振周波数を外部から制御することができる。

図１に示す発振回路１０としては、水晶発振回路以外にも、圧電素子、ＳＡＷ（表面弾性波）共振子、又は、静電容量タイプのレゾネーター等を用いた発振回路を使用することができる。あるいは、発振回路１０を省略して、外部の回路から分周回路２０に原振クロック信号ＣＬ０が供給されるようにしても良い。

分周回路２０は、原振クロック信号ＣＬ０を分周することにより、４０９６Ｈｚ（２^１２Ｈｚ）の周波数を有する分周クロック信号ＣＬ１を生成する。分周クロック信号ＣＬ１は、分周回路２１に供給されると共に、調停回路３０を介して下位計時部４０に供給される。分周回路２１は、分周クロック信号ＣＬ１を分周することにより、任意の周波数を有する分周クロック信号ＣＬ２を生成する。分周クロック信号ＣＬ２は、クロック信号を必要とする他の回路に供給される。

図３は、図１に示す分周回路の構成例を示す回路図である。図３に示すように、分周回路２０は、例えば、複数のＴ（トグル）型フリップフロップ２０１〜２０３を直列に接続して構成される。各々のＴ型フリップフロップは、入力端子Ｔに入力される信号が１周期変化する毎に出力信号を反転することにより、入力端子Ｔに入力される信号を１／２分周する。

それにより、分周回路２０は、例えば、３２７６８Ｈｚ（２^１５Ｈｚ）の周波数を有する原振クロック信号ＣＬ０を１／２^３分周して、４０９６Ｈｚ（２^１２Ｈｚ）の周波数を有する分周クロック信号ＣＬ１を生成する。図３には、一例として、分周回路２０の構成例が示されているが、分周回路２１の構成も同様でも良い。ただし、直列に接続されるＴ型フリップフロップの数は任意である。

再び図１を参照すると、下位計時部４０は、分周クロック信号ＣＬ１に同期して計時動作を行うことにより、１／１０００秒単位の時刻を表す計時データＴ０、及び、１／１００秒単位の時刻を表す計時データＴ１を生成する。また、上位計時部５０は、下位計時部４０から出力されるキャリー信号ＣＡ２に同期して計時動作を行うことにより、例えば、秒単位の時刻を表す計時データＴ２〜年単位の時刻を表す計時データＴ８を生成する。

ホストインターフェース６０は、外部のホストＣＰＵとの間で通信を行うことにより、外部からコマンドを受信して計時装置の各部を制御する。ホストインターフェース６０は、例えば、デジタル回路及びアナログ回路で構成される。ホストインターフェース６０とホストＣＰＵとの間でシリアル通信が行われる場合には、ＳＰＩ規格又はＩ２Ｃ規格等のシリアルバスを用いることができる。

初期状態設定時に、ホストインターフェース６０は、アドレスを指定したライトコマンド（書き込みコマンド）をカウント初期値又は初期値データと共にホストＣＰＵから受信すると、受信したライトコマンドに従って、カウント初期値又は初期値データを下位計時部４０及び上位計時部５０に設定する。

一方、計時データ読み出し時に、ホストインターフェース６０は、アドレスを指定したリードコマンド（読み出しコマンド）をホストＣＰＵから受信すると、受信したリードコマンドに従って、リードイネーブル信号Ｅ０〜Ｅ８の内の１つを活性化する。リードイネーブル信号Ｅ０〜Ｅ８の内の１つが活性化されると、下位計時部４０又は上位計時部５０は、ホストインターフェース６０に計時データＴ０〜Ｔ８の内の１つを出力する。なお、ホストインターフェース６０は、リードイネーブル信号Ｅ０〜Ｅ８を順次活性化するようにしても良い。

このようにして、ホストインターフェース６０は、下位計時部４０及び上位計時部５０から計時データＴ０〜Ｔ８を読み出す。同様に、ホストインターフェース６０は、計時データ格納部８０から計時データＴ０〜Ｔ８を読み出すことができる。ホストインターフェース６０は、下位計時部４０及び上位計時部５０又は計時データ格納部８０から読み出された計時データをホストＣＰＵに送信する。

調停回路３０は、下位計時部４０及び上位計時部５０から計時データが読み出されている間に計時データが変化しないように、計時データが読み出されている期間において分周クロック信号ＣＬ１に含まれているパルスを遅延させる。それ以外の期間において、調停回路３０は、分周回路２０から供給される分周クロック信号ＣＬ１をそのまま出力する。調停回路３０は、例えば、組み合わせ回路又は順序回路を含む論理回路等で構成される。

図４は、図１に示す下位計時部の構成例をホストインターフェースと共に示す図である。図４に示すように、下位計時部４０は、第１のカウンター４１ａと、出力制御回路４１ｂと、カウント制御データ格納部４２と、カウント制御回路４３と、第２のカウンター４４ａと、出力制御回路４４ｂとを含んでいる。

第１のカウンター４１ａは、例えば、６ビットバイナリーカウンターで構成される。第１のカウンター４１ａは、１／１００秒単位の計時動作を行うために、４０９６Ｈｚの周波数を有する分周クロック信号ＣＬ１のパルスに同期してカウント動作を行うことにより、各々のカウントサイクルにおいて、十進数の「０」から「３９」までを表す６ビットのカウント値Ｃ５〜Ｃ０を生成する。ここで、Ｃ５は最上位ビットであり、Ｃ０は最下位ビットである。

出力制御回路４１ｂは、例えば、複数のトランスミッションゲート等で構成される。出力制御回路４１ｂは、リードイネーブル信号Ｅ０が活性化されると、第１のカウンター４１ａによって生成されるカウント値の上位４ビットＣ５〜Ｃ２を、１／１０００秒単位の時刻を表す４ビットの計時データＴ０として、リードデータバスを介してホストインターフェース６０に出力する。計時データＴ０は、カウント値の上位４ビットＣ５〜Ｃ２に対応する４ビットＤ３〜Ｄ０で構成される。

分周クロック信号ＣＬ１の１周期は約２４４μ秒であるので、第１のカウンター４１ａのカウント値の上位４ビットＣ５〜Ｃ２を下位方向に２ビット分シフトしてカウント値を４で割ることにより、１／１０００秒単位の時刻を表す計時データＴ０が生成される。ただし、分周クロック信号ＣＬ１の４周期は、１／１０００秒に対して約−２３．４μ秒の誤差を含んでいる。

本実施形態によれば、１／１００秒単位の計時動作を行うために生成される６ビットのカウント値「００００００」〜「１００１１１」の上位４ビット「００００」〜「１００１」を下位方向に２ビット分シフトすることにより、簡単な回路構成によって消費電流も殆ど増加させずに、１／１０００秒単位の時刻として十進数の「０」〜「９」を表す４ビットの計時データＴ０を生成することができる。

第１のカウンター４１ａによって行われるカウント動作には、カウント値が「０」〜「３９」に順次変化した後に「０」に戻る４０カウントのサイクルと、カウント値が２回続けて「３９」になった後に「０」に戻る４１カウントのサイクルとが含まれている。そこで、下位計時部４０には、第４０カウントの情報を表す１ビットのカウント制御データ（フラグ）Ｆ１を格納するカウント制御データ格納部４２が設けられている。カウント制御データ格納部４２は、例えば、Ｄ型フリップフロップ等で構成される。

カウント制御回路４３は、初期状態設定時に、ホストインターフェース６０から供給されるカウント初期値を第１のカウンター４１ａ及び第２のカウンター４４ａに設定すると共に、カウント制御データ格納部４２に格納されているカウント制御データＦ１を「０」にリセットする。カウント制御回路４３は、例えば、順序回路を含むステートマシンで構成される。

第１のカウンター４１ａによって生成されるカウント値Ｃ５〜Ｃ０は、カウント制御回路４３にも供給される。カウントサイクルが所定の回数である場合に、カウント制御回路４３は、第１のカウンター４１ａによって生成されるカウント値が十進数の「３９」を表す値に等しくなると、カウント制御データＦ１を「１」に設定する。それにより、分周クロック信号ＣＬ１の次のパルスが到来してもカウント値を維持し、分周クロック信号ＣＬ１のさらに次のパルスに同期してカウント値を「０」にリセットする第１の状態遷移が設定される。

一方、カウントサイクルが所定の回数でない場合に、カウント制御回路４３は、第１のカウンター４１ａによって生成されるカウント値が十進数の「３９」を表す値に等しくなっても、カウント制御データＦ１を「０」に維持する。それにより、分周クロック信号ＣＬ１の次のパルスに同期してカウント値を「０」にリセットする第２の状態遷移が設定される。

上記の構成によれば、第１のカウンター４１ａによって生成されるカウント値を「１００１１１」以内としながら、カウントサイクルの期間を調節することができる。分周クロック信号ＣＬ１が４０９６Ｈｚ（２^１２Ｈｚ）の周波数を有する場合に、カウント制御回路４３は、連続する１００回のカウントサイクルの内で、第１の状態遷移を９６回設定すると共に、第２の状態遷移を４回設定して、各々のカウントサイクルが終了するときにキャリー信号ＣＡ１を出力する。それにより、カウント制御回路４３から出力されるキャリー信号ＣＡ１を、１／１００秒単位の計時動作に用いることができる。

４１カウントのサイクルにおいては、１カウントサイクルの期間が、分周クロック信号ＣＬ１の４１周期に相当し、約１０．０１ｍ秒となる。一方、４０カウントのサイクルにおいては、１カウントサイクルの期間が、分周クロック信号ＣＬ１の４０周期に相当し、約９．７７ｍ秒となる。従って、４１カウントのサイクルと４０カウントのサイクルとを適切な順序で設定することにより、計時データによって表される時刻の誤差を低減することができる。

例えば、連続する１００回のサイクルの内で、第１３回、第３８回、第６３回、及び、第８８回以外のサイクルにおいて、カウント制御回路４３は、第１のカウンター４１ａによって生成されるカウント値が十進数の「３９」を表す値に等しくなると、カウント制御データＦ１を「１」に設定することによって第１の状態遷移を設定する。

第１の状態遷移において、カウント制御回路４３は、第１のカウンター４１ａのカウント動作を停止すると共に、分周クロック信号ＣＬ１の次のパルスに同期して、カウント制御データＦ１を「０」にリセットする。また、カウント制御回路４３は、分周クロック信号ＣＬ１のさらに次のパルスに同期して、第１のカウンター４１ａのカウント動作の停止を解除してカウント値を「０」にリセットすると共に、キャリー信号ＣＡ１を出力する。それにより、４１カウントのサイクルが実現される。

一方、連続する１００回のサイクルの内で、第１３回、第３８回、第６３回、及び、第８８回のサイクルにおいて、カウント制御回路４３は、第１のカウンター４１ａによって生成されるカウント値が十進数の「３９」を表す値に等しくなると、カウント制御データＦ１を「０」に維持することによって第２の状態遷移を設定する。

第２の状態遷移において、カウント制御回路４３は、分周クロック信号ＣＬ１の次のパルスに同期して、第１のカウンター４１ａのカウント値を「０」にリセットすると共に、キャリー信号ＣＡ１を出力する。それにより、４０カウントのサイクルが実現される。このようにすれば、４１カウントのサイクルと４０カウントのサイクルとにおける誤差が緩和されて、計時データによって表される時刻の誤差を低減することができる。

カウント制御回路４３から出力されるキャリー信号ＣＡ１は、第２のカウンター４４ａに供給される。第２のカウンター４４ａは、カウント制御回路４３から出力されるキャリー信号ＣＡ１に同期してカウント動作を行うことにより、１／１００秒単位の時刻を表すカウント値を生成し、カウント値が「０」に移行するときにキャリー信号ＣＡ２を出力する。

第２のカウンター４４ａは、例えば、８ビット１０進ＢＣＤ（バイナリー・コーデッド・デシマル）カウンターで構成される。第２のカウンター４４ａによって生成されるＢＣＤカウント値は、十進数の１／１００秒の位を表す４ビットＢ０〜Ｂ３と、十進数の１／１０秒の位を表す４ビットＢ４〜Ｂ７とを含んでいる。

第２のカウンター４４ａは、キャリー信号ＣＡ１のパルスに同期して、十進数の「０」〜「９９」を表すカウント値を順次生成する。カウント値が十進数の「９９」を表す値に等しくなると、第２のカウンター４４ａは、キャリー信号ＣＡ１の次のパルスに同期して、カウント値を「０」にリセットすると共に、キャリー信号ＣＡ２を出力する。

第２のカウンター４４ａの１００カウントの期間は、次式で示すように１秒となる。
４０９６^−１×（４１×９６＋４０×４）＝１
従って、キャリー信号ＣＡ２は、１Ｈｚの周波数を有している。また、第２のカウンター４４ａの１カウントの期間は、最大で約±１１７μ秒の誤差を含むものの、長期的には１／１００秒の期間に正確に対応している。

第２のカウンター４４ａによって生成されるカウント値は、１／１００秒単位の時刻を表す計時データＴ１として用いられる。出力制御回路４４ｂは、例えば、複数のトランスミッションゲート等で構成され、リードイネーブル信号Ｅ１が活性化されると、第２のカウンター４４ａによって生成される計時データＴ１を、リードデータバスを介してホストインターフェース６０に出力する。

図５は、図１に示す上位計時部の構成例をホストインターフェースと共に示す図である。第１の実施形態において、上位計時部５０は、キャリー信号ＣＡ２に同期してカウント動作を行うことにより、秒単位以上の時刻を表す複数のカウント値をそれぞれ生成する複数の上位カウンター５１ａ等を含んでいる。

例えば、図５に示すように、上位計時部５０は、第３のカウンター５１ａ〜第６のカウンター５４ａと、曜日データ生成部５５ａと、第７のカウンター５６ａ及び第８のカウンター５７ａと、出力制御回路５１ｂ〜５７ｂとを含んでいる。出力制御回路５１ｂ〜５７ｂの各々は、例えば、複数のトランスミッションゲート等で構成される。

第３のカウンター５１ａは、キャリー信号ＣＡ２に同期してカウント動作を行うことにより、秒単位の時刻を表すカウント値を生成する。例えば、第３のカウンター５１ａは、６０進ＢＣＤカウンターで構成され、キャリー信号ＣＡ２のパルスに同期して、十進数の「０」〜「５９」を表すＢＣＤカウント値を順次生成する。カウント値が十進数の「５９」を表す値に等しくなると、第３のカウンター５１ａは、キャリー信号ＣＡ２の次のパルスに同期して、カウント値を「０」にリセットすると共に、キャリー信号ＣＡ３を出力する。

第３のカウンター５１ａによって生成されるカウント値は、秒単位の時刻を表す計時データＴ２として用いられる。出力制御回路５１ｂは、リードイネーブル信号Ｅ２が活性化されると、第３のカウンター５１ａによって生成される計時データＴ２を、リードデータバスを介してホストインターフェース６０に出力する。

第４のカウンター５２ａは、キャリー信号ＣＡ３に同期してカウント動作を行うことにより、分単位の時刻を表すカウント値を生成する。例えば、第４のカウンター５２ａは、６０進ＢＣＤカウンターで構成され、キャリー信号ＣＡ３のパルスに同期して、十進数の「０」〜「５９」を表すＢＣＤカウント値を順次生成する。カウント値が十進数の「５９」を表す値に等しくなると、第４のカウンター５２ａは、キャリー信号ＣＡ３の次のパルスに同期して、カウント値を「０」にリセットすると共に、キャリー信号ＣＡ４を出力する。

第４のカウンター５２ａによって生成されるカウント値は、分単位の時刻を表す計時データＴ３として用いられる。出力制御回路５２ｂは、リードイネーブル信号Ｅ３が活性化されると、第４のカウンター５２ａによって生成される計時データＴ３を、リードデータバスを介してホストインターフェース６０に出力する。

第５のカウンター５３ａは、キャリー信号ＣＡ４に同期してカウント動作を行うことにより、時単位の時刻を表すカウント値を生成する。例えば、第５のカウンター５３ａは、２４進ＢＣＤカウンターで構成され、キャリー信号ＣＡ４のパルスに同期して、十進数の「０」〜「２３」を表すＢＣＤカウント値を順次生成する。カウント値が十進数の「２３」を表す値に等しくなると、第５のカウンター５３ａは、キャリー信号ＣＡ４の次のパルスに同期して、カウント値を「０」にリセットすると共に、キャリー信号ＣＡ５を出力する。

第５のカウンター５３ａによって生成されるカウント値は、時単位の時刻を表す計時データＴ４として用いられる。出力制御回路５３ｂは、リードイネーブル信号Ｅ４が活性化されると、第５のカウンター５３ａによって生成される計時データＴ４を、リードデータバスを介してホストインターフェース６０に出力する。

第６のカウンター５４ａは、キャリー信号ＣＡ５に同期してカウント動作を行うことにより、日単位の時刻を表すカウント値を生成する。例えば、第６のカウンター５４ａは、１０進ＢＣＤカウンターで構成され、キャリー信号ＣＡ５のパルスに同期して、十進数の「１」〜「３１」を表すＢＣＤカウント値を順次生成する。

ただし、月によっては、月の最後の日を「２８」又は「３０」とする必要があり、うるう年の２月の場合には、月の最後の日を「２９」とする必要がある。そこで、第６のカウンター５４ａは、日単位の時刻を表すカウント値を、月単位の時刻を表すカウント値及び年単位の時刻を表すカウント値に基づいて設定されたカウント上限値と比較する。カウント値がカウント上限値に等しくなると、第６のカウンター５４ａは、キャリー信号ＣＡ５の次のパルスに同期して、カウント値を「１」にリセットすると共に、キャリー信号ＣＡ６を出力する。

第６のカウンター５４ａによって生成されるカウント値は、日単位の時刻を表す計時データＴ５として用いられる。出力制御回路５４ｂは、リードイネーブル信号Ｅ５が活性化されると、第６のカウンター５４ａによって生成される計時データＴ５を、リードデータバスを介してホストインターフェース６０に出力する。

曜日データ生成部５５ａは、キャリー信号ＣＡ５に同期して、曜日を表す計時データＴ６を生成する。例えば、曜日データ生成部５５ａは、リング状に接続された７つのＤ型フリップフロップを含む７ビットのシフトレジスターで構成される。７つのフリップフロップは、日曜〜土曜の７つの曜日に対応している。

初期状態設定時に、ホストインターフェース６０は、ホストＣＰＵから供給される７ビットの初期値データに従って、１つのフリップフロップのデータを「１」にセットすると共に、他のフリップフロップのデータを「０」にリセットする。その後、シフトレジスターは、キャリー信号ＣＡ５に同期して曜日データを一方向にシフトする。従って、シフトレジスターの７つのフリップフロップにおけるデータ「１」の位置によって、現在の曜日が表される。

曜日データ生成部５５ａによって生成される曜日データは、曜日を表す計時データＴ６として用いられる。出力制御回路５５ｂは、リードイネーブル信号Ｅ６が活性化されると、曜日データ生成部５５ａによって生成される計時データＴ６を、リードデータバスを介してホストインターフェース６０に出力する。

第７のカウンター５６ａは、キャリー信号ＣＡ６に同期してカウント動作を行うことにより、月単位の時刻を表すカウント値を生成する。例えば、第７のカウンター５６ａは、１２進ＢＣＤカウンターで構成され、キャリー信号ＣＡ６のパルスに同期して、十進数の「１」〜「１２」を表すＢＣＤカウント値を順次生成する。カウント値が十進数の「１２」を表す値に等しくなると、第７のカウンター５６ａは、キャリー信号ＣＡ６の次のパルスに同期して、カウント値を「１」にリセットすると共に、キャリー信号ＣＡ７を出力する。

第７のカウンター５６ａによって生成されるカウント値は、月単位の時刻を表す計時データＴ７として用いられる。出力制御回路５６ｂは、リードイネーブル信号Ｅ７が活性化されると、第７のカウンター５６ａによって生成される計時データＴ７を、リードデータバスを介してホストインターフェース６０に出力する。

第８のカウンター５７ａは、キャリー信号ＣＡ７に同期してカウント動作を行うことにより、年単位の時刻を表すカウント値を生成する。例えば、第８のカウンター５７ａは、１０進ＢＣＤカウンターで構成され、キャリー信号ＣＡ７のパルスに同期して、西暦年号の場合に、十進数の「２０１５」、「２０１６」、「２０１７」・・・の下２桁を表すＢＣＤカウント値を順次生成する。

第８のカウンター５７ａによって生成されるカウント値は、年単位の時刻を表す計時データＴ８として用いられる。出力制御回路５７ｂは、リードイネーブル信号Ｅ８が活性化されると、第８のカウンター５７ａによって生成される計時データＴ８を、リードデータバスを介してホストインターフェース６０に出力する。

再び図１を参照すると、入力端子Ｐ１には、イベントが検出されたときに活性化されるイベント検出信号が外部から供給される。イベントとは、例えば、ストップウォッチのストップボタンが押されたり、電力メーターが操作されたり、電気錠が開錠されたりした場合が該当する。

タイムスタンプ回路７０は、入力端子Ｐ１に供給されるイベント検出信号に応答して、少なくとも１／１０００秒単位の時刻を表す計時データＴ０を、１／１００秒単位の時刻を表す計時データＴ１〜年単位の時刻を表す計時データＴ８の内の必要なものと共に、計時データ格納部８０に格納する。それにより、計時装置は、イベントが検出された時刻を１／１０００秒単位で記録することができる。例えば、タイムスタンプ回路７０は、組み合わせ回路又は順序回路を含む論理回路等で構成され、計時データ格納部８０は、各種のメモリー又はレジスター等で構成される。

第１の実施形態によれば、図４に示す第１のカウンター４１ａ及び第２のカウンター４４ａのカウント動作のサイクルと、図５に示す上位カウンター５１ａ等のカウント動作のサイクルとが必ず整合する。従って、秒単位の時刻が「０」に移行する際には、１／１００秒単位の時刻も１／１０００秒単位の時刻も「０」に移行するので、第１のカウンター４１ａ及び第２のカウンター４４ａと上位カウンター５１ａ等との間でカウント動作のタイミングを調停する必要がない。

＜第２の実施形態＞
図６は、本発明の第２の実施形態に係る計時装置の構成例を示すブロック図である。第２の実施形態においては、分周回路２１が、調停回路３０から出力される分周クロック信号ＣＬ１を分周して１Ｈｚの分周クロック信号ＣＬ２を生成し、上位計時部５０が、分周クロック信号ＣＬ２に同期して計時動作を行う。また、図６に示すように、第１の実施形態に対して調停回路３１が追加されている。その他の点に関しては、第２の実施形態は、第１の実施形態と同様でも良い。

発振回路１０は、発振動作を行うことにより、例えば、３２７６８Ｈｚの周波数を有する原振クロック信号ＣＬ０を生成する。分周回路２０は、原振クロック信号ＣＬ０を分周することにより、４０９６Ｈｚの周波数を有する分周クロック信号ＣＬ１を生成する。分周回路２１は、分周クロック信号ＣＬ１を分周することにより、１Ｈｚの周波数を有する分周クロック信号ＣＬ２を生成する。分周回路２１は、例えば、図３に示すようなＴ型フリップフロップを直列に１２個接続して構成される。

第２の実施形態において、上位計時部５０は、分周クロック信号ＣＬ２に同期してカウント動作を行うことにより、秒単位以上の時刻を表す複数のカウント値をそれぞれ生成する複数の上位カウンター５１ａ等（図５）を含んでいる。即ち、第３のカウンター５１ａは、分周クロック信号ＣＬ２に同期してカウント動作を行うことにより、秒単位の時刻を表すカウント値を生成する。

調停回路３１は、上位計時部５０が計時データを更新する際に秒単位以上の計時データＴ２〜Ｔ８と１／１００秒単位の計時データＴ１及び１／１０００秒単位の計時データＴ０との間で矛盾が生じないように、分周クロック信号ＣＬ２に同期して下位計時部４０の第１のカウンター４１ａ及び第２のカウンター４４ａ（図４）を強制的にリセットする。調停回路３１は、例えば、組み合わせ回路又は順序回路を含む論理回路等で構成される。

第２の実施形態によれば、分周クロック信号ＣＬ２を生成して秒単位以上の時刻を表す複数のカウント値を生成するための回路構成が、秒単位以上の計時動作を行う従来の機種と同様のシンプルな構成を保つので、回路レイアウト等に関して従来の機種との互換性を高めることができる。

＜電子機器＞
次に、本発明のいずれかの実施形態に係る計時装置を用いた電子機器の実施形態について説明する。
図７は、本発明の一実施形態に係る電子機器の構成例を示すブロック図である。図７に示すように、この電子機器は、本発明のいずれかの実施形態に係る計時装置１１０と、制御部１２０と、操作部１３０と、通信部１４０と、表示部１５０と、音声出力部１６０とを含んでいる。なお、図７に示す構成要素の一部を省略又は変更しても良いし、あるいは、図７に示す構成要素に他の構成要素を付加しても良い。

制御部１２０は、ホストＣＰＵ（中央演算装置）１２１と、格納部１２２とを含んでいる。ホストＣＰＵ１２１は、格納部１２２の記録媒体に記録されているソフトウェア（計時プログラム等）に基づいて動作する。記録媒体としては、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、各種のメモリー、ＣＤ−ＲＯＭ、又は、ＤＶＤ−ＲＯＭ等を用いることができる。

ホストＣＰＵ１２１は、初期状態設定時に、ライトコマンド及びカウント初期値又は初期値データを計時装置１１０に送信することにより、計時装置１１０に初期状態を設定する。また、ホストＣＰＵ１２１は、リードコマンドを計時装置１１０に送信することにより、現在時刻やイベント検出時刻を計時装置１１０から読み出す。

制御部１２０は、計時装置１１０から送信される計時データに基づいて、現在時刻やイベント検出時刻を表す表示信号を生成したり、イベントが検出された場合に、メッセージを発生するための音声信号を生成する。また、制御部１２０は、例えば、電気錠が開錠された時刻を表すタイムスタンプデータを含むログファイルを出力したり、電気錠が開錠された時刻を表示部１５０に表示させる。

操作部１３０は、例えば、操作キーやボタンスイッチ等を含む入力装置であり、ユーザーによる操作に応じた操作信号をホストＣＰＵ１２１に出力する。ユーザーが操作部１３０を操作することにより、現在時刻、アラーム時刻、又は、タイマー時刻を設定することができる。通信部１４０は、例えば、アナログ回路及びデジタル回路で構成され、ホストＣＰＵ１２１と外部装置との間のデータ通信を行う。

表示部１５０は、例えば、ＬＣＤ（液晶表示装置）等を含み、ホストＣＰＵ１２１から供給される表示信号に基づいて、現在時刻やイベント検出時刻を表示する。音声出力部１６０は、例えば、スピーカー等を含み、ホストＣＰＵ１２１から供給される音声信号に基づいてメッセージを発生する。

上記の電子機器としては、例えば、ストップウォッチや腕時計や置時計等の時計、タイマー、シーケンサー、電力メーター、電気錠、携帯電話機等の移動端末、デジタルスチルカメラ、デジタルムービー、テレビ、テレビ電話、防犯用テレビモニター、ヘッドマウント・ディスプレイ、パーソナルコンピューター、プリンター、ネットワーク機器、複合機、車載装置（ナビゲーション装置等）、電卓、電子辞書、電子ゲーム機器、ロボット、測定機器、及び、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、及び、電子内視鏡）等が該当する。

本実施形態によれば、簡単な回路構成によって消費電流も殆ど増加させずに１／１０００秒単位の時刻を表す計時データを生成する計時装置１１０を用いて、１／１０００秒単位の時刻を表示したり、又は、１／１０００秒単位でイベント検出時刻を記録したりすることが可能な電子機器を提供することができる。

＜移動体＞
次に、本発明のいずれかの実施形態に係る計時装置を用いた移動体の実施形態について説明する。移動体としては、例えば、自動車、自走式ロボット、自走式搬送機器、列車、船舶、飛行機、又は、人工衛星等が該当する。

図８は、本発明の一実施形態に係る移動体の構成例を示すブロック図である。図８に示すように、この移動体は、本発明のいずれかの実施形態に係る計時装置１１０と、制御部１２０と、操作部１３０と、表示部１５０と、音声出力部１６０とを含み、さらに、電子制御式燃料噴射装置２１０、電子制御式ＡＢＳ装置２２０、又は、電子制御式一定速度走行装置２３０等の各種の電子制御式装置を搭載している。なお、図８に示す構成要素の一部を省略又は変更しても良いし、あるいは、図８に示す構成要素に他の構成要素を付加しても良い。

例えば、計時装置１１０は、制御部１２０のホストＣＰＵ１２１からのリードコマンドに応じて、計時データをホストＣＰＵ１２１に送信する。制御部１２０は、計時装置１１０から送信される計時データに基づいて、現在時刻やイベント検出時刻を表す表示信号を生成したり、イベントが検出された場合に、メッセージを発生するための音声信号を生成する。それにより、表示部１５０が、表示信号に基づいて現在時刻やイベント検出時刻を表示し、音声出力部１６０が、音声信号に基づいてメッセージを発生する。

また、計時装置１１０は、図１又は図６に示す発振回路１０、分周回路２０、又は、分周回路２１によって生成されるクロック信号を、制御部１２０を介して、電子制御式燃料噴射装置２１０、電子制御式ＡＢＳ装置２２０、又は、電子制御式一定速度走行装置２３０等に供給する。

例えば、電子制御式燃料噴射装置２１０は、計時装置１１０から供給されるクロック信号に同期して動作し、ガソリンエンジン等の予混合燃焼機関において、所定のタイミングで液体の燃料を吸入空気に霧状に噴射する。電子制御式ＡＢＳ（アンチロック・ブレーキ・システム）装置２２０は、計時装置１１０から供給されるクロック信号に同期して動作し、ブレーキをかけるように操作が行われた際に、ブレーキを徐々に強力に駆動して、移動体が滑り始めたらブレーキを一旦緩めてから再び駆動することを繰り返す。電子制御式一定速度走行装置２３０は、計時装置１１０から供給されるクロック信号に同期して動作し、移動体の速度を監視しながら、移動体の速度が一定となるようにアクセル又はブレーキ等を制御する。

本実施形態によれば、簡単な回路構成によって消費電流も殆ど増加させずに１／１０００秒単位の時刻を表す計時データを生成する計時装置１１０を用いて、１／１０００秒単位の時刻を表示したり、又は、１／１０００秒単位でイベント検出時刻を記録したりすることが可能な移動体を提供することができる。本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、当該技術分野において通常の知識を有する者によって、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。

１０…発振回路、１００…水晶振動体、１０１…インバーター、１０２…制御回路、２０、２１…分周回路、２０１〜２０３…Ｔ型フリップフロップ、３０、３１…調停回路、４０…下位計時部、４１ａ…第１のカウンター、４１ｂ、４４ｂ、５１ｂ〜５７ｂ…出力制御回路、４２…カウント制御データ格納部、４３…カウント制御回路、４４ａ…第２のカウンター、５０…上位計時部、５１ａ…第３のカウンター、５２ａ…第４のカウンター、５３ａ…第５のカウンター、５４ａ…第６のカウンター、５５ａ…曜日データ生成部、５６ａ…第７のカウンター、５７ａ…第８のカウンター、６０…ホストインターフェース、７０…タイムスタンプ回路、８０…計時データ格納部、１１０…計時装置、１２０…制御部、１２１…ホストＣＰＵ、１２２…格納部、１３０…操作部、１４０…通信部、１５０…表示部、１６０…音声出力部、２１０…電子制御式燃料噴射装置、２２０…電子制御式ＡＢＳ装置、２３０…電子制御式一定速度走行装置、Ｐ１…入力端子、ＣＰ１、ＣＰ２…キャパシター、Ｒ１…抵抗

Claims (8)

1. １／１００秒単位の計時動作を行うために、クロック信号のパルスに同期してカウント動作を行うことにより、各々のカウントサイクルにおいて、十進数の「０」から「３９」までを表す６ビットのカウント値を生成するカウンターと、
   前記カウンターによって生成されるカウント値の上位４ビットを、１／１０００秒単位の時刻を表す４ビットの計時データとして出力する出力制御回路と、
   を備える計時装置。
2. 前記カウンターによって生成されるカウント値が十進数の「３９」を表す値に等しくなると、（ｉ）クロック信号の次のパルスが到来しても該カウント値を維持し、クロック信号のさらに次のパルスに同期して該カウント値を「０」にリセットする第１の状態遷移と、（ii）クロック信号の次のパルスに同期して該カウント値を「０」にリセットする第２の状態遷移との内の一方を設定するカウント制御回路をさらに備える、請求項１記載の計時装置。
3. 前記クロック信号が、２^１２Ｈｚの周波数を有し、前記カウント制御回路が、連続する１００回のカウントサイクルの内で、前記第１の状態遷移を９６回設定すると共に、前記第２の状態遷移を４回設定して、各々のカウントサイクルが終了するときにキャリー信号を出力する、請求項２記載の計時装置。
4. 前記カウント制御回路から出力されるキャリー信号に同期してカウント動作を行うことにより、１／１００秒単位の時刻を表すカウント値を生成し、該カウント値が「０」に移行するときに第２のキャリー信号を出力する第２のカウンターと、
   前記第２のキャリー信号に同期してカウント動作を行うことにより、秒単位以上の時刻を表す複数のカウント値をそれぞれ生成する複数の上位カウンターと、
   をさらに備える、請求項２又は３記載の計時装置。
5. 前記カウント制御回路から出力されるキャリー信号に同期してカウント動作を行うことにより、１／１００秒単位の時刻を表すカウント値を生成する第２のカウンターと、
   前記クロック信号を分周することにより、分周クロック信号を生成する分周回路と、
   前記分周クロック信号に同期してカウント動作を行うことにより、秒単位以上の時刻を表す複数のカウント値をそれぞれ生成する複数の上位カウンターと、
   前記分周クロック信号に同期して前記カウンター及び前記第２のカウンターをリセットする調停回路と、
   をさらに備える、請求項２又は３記載の計時装置。
6. イベント検出信号に応答して、少なくとも１／１０００秒単位の時刻を表す計時データを計時データ格納部に格納するタイムスタンプ回路をさらに備える、請求項１〜５のいずれか１項記載の計時装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項記載の計時装置を備える電子機器。
8. 請求項１〜６のいずれか１項記載の計時装置を備える移動体。

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