JP2019219718A - 回路装置、電子機器及び移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】ＧＮＤシフトを原因とする不具合の発生を防止できる回路装置等の提供。【解決手段】回路装置１０は、データバスＤＢＳに接続される物理層回路１１と、物理層回路１１を制御して、データバスＤＢＳを介した通信の処理を行う処理回路２０を含む。処理回路２０は、接地ラインＬＧＮＤから供給される電圧を低電位側の電源電圧ＶＳＳとして動作し、物理層回路１１は、回路装置１０内において接地ラインＬＧＮＤに非接続である電源ラインＬＶＳＳＡから供給される低電位側の電源電圧ＶＳＳＡと、電源電圧ＶＳＳＡを基準に設定された高電位側の電源電圧ＨＶＤＤＡと、に基づいて動作する。【選択図】図１

Description

本発明は、回路装置、電子機器及び移動体等に関する。

物理層回路を用いて通信を行う回路装置においてはケーブルでの電圧降下の問題がある。例えば特許文献１には、車両ＵＳＢケーブルの抵抗値の変化に柔軟に対応して適切な電圧補償制御を行うことが可能な電圧降下補償回路が開示されている。この電圧降下補償回路では、ＵＳＢケーブルを介してホストから電源が供給されたときに、抵抗にＵＳＢケーブルを接続するようにスイッチを切り替えて、ＵＳＢケーブルの抵抗値を検出する。そして、所定時間後にＵＳＢケーブルをポータブル機器に接続するようにスイッチを切り替えて、検出した抵抗値に基づいて電圧低下の補償動作を行う。

特開２０１４−１１７０７７号公報

しかしながら特許文献１の電圧降下補償回路では、ＶＢＵＳの電圧降下の問題にのみ着目しており、接地ラインでの電圧降下や、接地ラインでの電圧降下による通信エラーなどの不具合の発生の課題については認識されていなかった。

本発明の一態様は、データバスに接続される物理層回路と、前記物理層回路を制御して、前記データバスを介した通信の処理を行う処理回路と、を含み、前記処理回路は、接地ラインから供給される電圧を低電位側の電源電圧として動作し、前記物理層回路は、回路装置内において前記接地ラインに非接続である第１の電源ラインから供給される低電位側の第１の電源電圧と、前記第１の電源電圧を基準に設定された高電位側の第２の電源電圧と、に基づいて動作する回路装置に関係する。

また本発明の一態様では、前記物理層回路と前記処理回路との間に設けられ、前記処理回路から前記物理層回路への信号及び前記物理層回路から前記処理回路への信号の信号レベルをレベルシフトするレベルシフターを含んでもよい。

また本発明の一態様では、前記データバスの電圧を測定する測定回路と、前記測定回路の測定結果に基づいて、前記第１の電源電圧を生成し、生成された前記第１の電源電圧を基準にして前記第２の電源電圧を生成する電圧生成回路と、を含んでもよい。

また本発明の一態様では、前記物理層回路は、ＵＳＢのＨＳモードの送信回路であるＨＳドライバーを含み、前記データバスは、ＵＳＢの信号ＤＰを伝達するＤＰ信号線と、ＵＳＢの信号ＤＭを伝達するＤＭ信号線を含み、前記測定回路は、前記ＨＳドライバーに接続される前記データバスの前記ＤＰ信号線及び前記ＤＭ信号線の少なくとも一方の電圧を測定してもよい。

また本発明の一態様では、前記測定回路は、ＵＳＢのパケットが非通信の期間において前記ＤＰ信号線又は前記ＤＭ信号線の電圧を測定してもよい。

また本発明の一態様では、前記接地ラインに接続される第１の端子と、前記第１の電源電圧を供給する前記第１の電源ラインに接続される第２の端子と、を含み、前記物理層回路は、回路装置の外部から前記第１の電源ラインを介して前記第２の端子に供給される前記第１の電源電圧に基づいて動作してもよい。

また本発明の一態様では、前記第２の端子に供給される前記第１の電源電圧を基準として前記第２の電源電圧を生成する電圧生成回路を含んでもよい。

また本発明の一態様では、前記第２の電源電圧を供給する第２の電源ラインに接続される第３の端子を含み、前記物理層回路は、回路装置の外部から前記第２の電源ラインを介して前記第３の端子に供給される前記第２の電源電圧に基づいて動作してもよい。

また本発明の他の態様は、上記に記載の回路装置を含む電子機器に関係する。

また本発明の他の態様は、上記に記載の回路装置を含む移動体に関係する。

本実施形態の回路装置の構成例。 物理層回路の構成例。 ＦＳモードでのＧＮＤシフトの問題についての説明図。 ＦＳモードでのＧＮＤシフトの問題についての説明図。 ＨＳモードでのＧＮＤシフトの問題についての説明図。 ＨＳモードでのＧＮＤシフトの問題についての説明図。 本実施形態の回路装置の詳細な第１の構成例。 本実施形態の動作説明図。 測定回路の測定手法の説明図。 測定回路の測定タイミングについての説明図。 測定回路及び電圧生成回路の詳細な構成例。 測定回路及び電圧生成回路の詳細な構成例。 本実施形態の回路装置の詳細な第２の構成例。 本実施形態の回路装置の詳細な第３の構成例。 本実施形態の回路装置の車載機器への適用例。 電子機器の構成例。 移動体の構成例。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

１．回路装置
図１に本実施形態の回路装置１０の構成例を示す。回路装置１０は物理層回路１１と処理回路２０を含む。また回路装置１０はレベルシフター１８を含むことができる。物理層回路１１はデータバスＤＢＳに接続される。データバスＤＢＳは、信号ＤＰ（DataPlus）の信号線である信号線ＬＤＰと、信号ＤＭ（DataMinus）の信号線である信号線ＬＤＭを含む。信号線ＬＤＰはＤＰ信号線であり、信号線ＬＤＭはＤＭ信号線である。また信号ＤＰ、信号ＤＭは差動信号を構成する第１の信号、第２の信号である。回路装置１０の端子ＴＰ、端子ＴＭは、データバスＤＢＳの信号線ＬＤＰ、ＬＤＭを介して外部デバイス９０の端子ＴＰＥ、ＴＭＥに接続されている。なお本実施形態における回路間の接続やバス又は信号線と回路との接続は、電気的な接続である。電気的な接続は、電気信号が伝達可能に接続されていることであり、電気信号による情報の伝達が可能となる接続であり、信号線や能動素子等を介した接続であってもよい。

物理層回路１１は、物理層のアナログ回路により構成される回路ブロックである。物理層のアナログ回路は、例えばデータバスＤＢＳを介してデータの送信を行う送信回路や、データバスＤＢＳを介してデータの受信を行う受信回路などである。或いは、物理層のアナログ回路は、各種の検出回路、プルアップ抵抗回路又はプルダウン抵抗回路などであってもよい。

処理回路２０は、物理層回路１１を制御して、データバスＤＢＳを介した通信の処理を行う。例えば処理回路２０は、各種の制御信号を物理層回路１１に出力して、データバスＤＢＳを介したパケットの送信処理やパケットの受信処理を行う。また処理回路２０は、データバスＤＢＳを介して受信したシリアルデータをパラレルデータに変換するシリアル／パラレル変換回路や、パラレルデータをシリアルデータに変換するパラレル／シリアル変換回路や、各種のリンク層回路を含むことができる。処理回路２０は、例えばゲートアレイなどの自動配置配線によるロジック回路などにより実現できる。なお処理回路２０をＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサーにより実現してもよい。

そして本実施形態では処理回路２０は、接地ラインＬＧＮＤから供給される電圧を低電位側の電源電圧ＶＳＳとして動作する。具体的には処理回路２０は、低電位側の電源電圧ＶＳＳと、高電位側の電源電圧ＬＶＤＤＡが供給されて動作する。電源電圧ＬＶＤＤＡは電源電圧ＨＶＤＤＡよりも低い電圧であり、例えばロジック回路用の電圧である。電源電圧ＬＶＤＤＡは物理層回路１１に供給されてもよい。例えば回路装置１０の第１の端子である端子Ｔ１と、外部デバイス９０の端子Ｔ１Ｅは、接地ラインＬＧＮＤにより接続されている。そして処理回路２０は、この接地ラインＬＧＮＤから供給される電源電圧ＶＳＳにより動作する。

一方、物理層回路１１は、回路装置１０内において接地ラインＬＧＮＤに非接続である電源ラインＬＶＳＳＡから供給される低電位側の電源電圧ＶＳＳＡに基づいて動作する。また物理層回路１１は、電源電圧ＶＳＳＡを基準に設定された高電位側の電源電圧ＨＶＤＤＡに基づいて動作する。電源ラインＬＶＳＳＡは第１の電源ラインであり、電源電圧ＶＳＳＡは第１の電源電圧であり、電源電圧ＨＶＤＤＡは第２の電源電圧である。例えば電源電圧ＨＶＤＤＡは電源電圧ＶＳＳＡを基準に生成される。即ち本実施形態では、回路装置１０内において、接地ラインＬＧＮＤとは物理的に分離された電源ラインＬＶＳＳＡが、内部配線として設けられる。例えば接地ラインＬＧＮＤと電源ラインＬＶＳＳＡとは、回路装置１０内では金属配線によって接続されておらず、互いに異なる電位に設定される。そして処理回路２０については、接地ラインＬＧＮＤからの電源電圧ＶＳＳで動作させる一方で、物理層回路１１については、電源電圧ＶＳＳではなく、電源電圧ＶＳＳＡを低電位側の電源電圧として動作させる。また物理層回路１１を動作させる高電位側の電源電圧についても、電源電圧ＶＳＳＡを基準に設定された電源電圧ＨＶＤＤＡを用いる。このようにすることで、後述の図３〜図６で説明するＧＮＤシフトが発生した場合にも、回路装置１０を適正に動作させることが可能になり、ＧＮＤシフトを原因とする通信エラー等の不具合の発生を防止できるようになる。

例えば本実施形態では、アップストリーム側である回路装置１０が、ダウンストリーム側である外部デバイス９０に対して、電圧ＶＢＵＳを供給する。例えば回路装置１０の端子ＴＶＢと外部デバイス９０の端子ＴＶＢＥとが電源ラインＬＶＢＵＳにより接続されており、電源ラインＬＶＢＵＳを介して電圧ＶＢＵＳが外部デバイス９０に供給される。なお電圧ＶＢＵＳを、回路装置１０の代わりに、回路装置１０とは別に設けられた充電回路が供給するようにしてもよい。このような充電回路としては、例えばＵＳＢのＢＣ１．２の仕様（Battery Charging Specification Rev1.2）に準拠した回路などがある。

外部デバイス９０は、電圧ＶＢＵＳが供給されて動作する。例えば外部デバイス９０の各回路ブロックが、電圧ＶＢＵＳに基づく電源電圧により動作する。例えば外部デバイス９０は、回路装置１０と同様に物理層回路や処理回路を有しており、これらの物理層回路や処理回路が、電圧ＶＢＵＳに基づく電源電圧により動作する。或いは外部デバイス９０は、電圧ＶＢＵＳを用いて二次電池の充電などを行う。このため電源ラインＬＶＢＵＳには、図１のＡ１に示す電流経路で多くの電流が流れる。そして、この電流は、Ａ２に示すように接地ラインＬＧＮＤを経由して回路装置１０側に戻ってくる。そして接地ラインＬＧＮＤには寄生抵抗ＲＰが存在するため、この寄生抵抗ＲＰに対してＡ２に示すように電流が流れることで、ＧＮＤシフトの問題が発生する。即ち接地ラインＬＧＮＤは、回路装置１０の端子Ｔ１付近ではほぼ０Ｖに接地されているが、外部デバイス９０の端子Ｔ１Ｅ付近では、寄生抵抗ＲＰに流れる電流により、ＧＮＤ電位である０ＶからΔＶだけシフトしてしまう。このようなＧＮＤシフトが生じると、後述の図３〜図６で詳細に説明するように、データバスＤＢＳを介したデータ通信に通信エラーが発生したり、外部デバイス９０の最大定格を越えるなどの不具合が発生する。

この点、本実施形態では、回路装置１０内において接地ラインＬＧＮＤに非接続である電源ラインＬＶＳＳＡからの電源電圧ＶＳＳＡに基づいて物理層回路１１が動作する。また物理層回路１１は、電源電圧ＶＳＳＡを基準とする高電位側の電源電圧ＨＶＤＤＡに基づいて動作する。即ち、物理層回路１１の電源系として、ＶＳＳＡ〜ＨＶＤＤＡの電源系を別個に独立に持たせている。このように接地ラインＬＧＮＤとは分離された電源ラインＬＶＳＳＡからの電源電圧ＶＳＳＡに基づいて物理層回路１１を動作させることで、ＧＮＤシフトの影響が物理層回路１１に及んでしまうのを防止でき、ＧＮＤシフトを原因とする不具合の発生を防止できるようになる。なお接地ラインＬＧＮＤは、回路装置１０内の内部配線において電源ラインＬＶＳＳＡと非接続であれば十分であり、例えば外部デバイス９０において両者が電気的に接続されていてもよい。

また回路装置１０は、物理層回路１１と処理回路２０との間に設けられるレベルシフター１８を含む。例えばレベルシフター１８は、電気的な接続において物理層回路１１と処理回路２０との間に設けられる。例えば物理層回路１１とレベルシフター１８とが信号線を介して電気的に接続され、レベルシフター１８と処理回路２０とが信号線を介して電気的に接続される。レベルシフター１８は、処理回路２０から物理層回路１１への信号及び物理層回路１１から処理回路２０への信号の信号レベルをレベルシフトする。例えばレベルシフター１８は、高電位側の電源電圧ＨＶＤＤＡ、ＬＶＤＤＡと低電位側の電源電圧ＶＳＳＡ、ＶＳＳが供給されて、信号レベルのレベルシフトを行う。例えばレベルシフター１８は、ＶＳＳＡ〜ＨＶＤＤＡの電圧範囲の信号を、ＶＳＳ〜ＬＶＤＤＡの電圧範囲の信号にレベルシフトする。或いはレベルシフター１８は、ＶＳＳ〜ＬＶＤＤＡの電圧範囲の信号を、ＶＳＳＡ〜ＨＶＤＤＡの電圧範囲の信号にレベルシフトする。レベルシフター１８のレベルシフトの対象となる信号は、データバスＤＢＳを介して通信されるデータ信号や、物理層回路１１の制御信号などである。このようなレベルシフター１８を設ければ、物理層回路１１を電源電圧ＨＶＤＤＡ、ＶＳＳＡにより動作させた場合にも、処理回路２０からの信号を物理層回路１１に対して適切な信号レベルで伝達したり、物理層回路１１からの信号を処理回路２０に対して適切な信号レベルで伝達できるようになる。即ち、ＧＮＤシフトによるΔＶのずれをレベルシフター１８により吸収することが可能になり、安定した通信を提供することが可能になる。

図２に物理層回路１１の構成例を示す。なお以下では、本実施形態の手法をＵＳＢに適用した場合について主に説明する。この場合には図１のデータバスＤＢＳ、電源ラインＬＶＢＵＳ、接地ラインＬＧＮＤは、ＵＳＢのケーブルが有するラインになる。なお本実施形態の手法は、ＵＳＢの規格を発展させた規格や、ＵＳＢと同様の思想に基づく規格や、ＵＳＢ以外の規格にも適用可能である。

物理層回路１１は、プルアップ抵抗ＲＰＵ、スイッチ素子ＳＷ＿ＲＰＵ、ＳＷ＿ＤＭ、プルダウン抵抗ＲＰＤ１、ＲＰＤ２を含む。スイッチ素子ＳＷ＿ＲＰＵは制御信号ＲＰＵ＿Ｅｎａｂｌｅに基づいてオン又はオフにされる。これによりプルアップ動作が実現される。また物理層回路１１は、ＨＳ（High Speed）用の送信回路であるＨＳドライバーＨＳＤと、ＦＳ（Full Speed）用の送信回路であるＦＳドライバーＦＳＤと、抵抗ＲＳ１、ＲＳ２を含む。ＨＳドライバーＨＳＤは、電流駆動を行うカレントドライバーであり、ＦＳドライバーＦＳＤは、電圧駆動を行う電圧ドライバーである。なおＦＳドライバーＦＳＤはＬＳ（Low Speed）用にも使用され、ＦＳとＬＳの兼用のドライバーである。ＨＳターミネーションの際には、ＦＳドライバーＦＳＤがＬレベルを出力することで、抵抗ＲＳ１、ＲＳ２が４５Ωの終端抵抗として機能するようになる。ＨＳターミネーションを無効にする場合には、ＦＳドライバーＦＳＤの出力がハイインピーダンス状態になる。

また物理層回路１１は、ＨＳ用の差動の受信回路であるＨＳレシーバーＨＳＲと、スケルチの検出回路であるトランスミッションエンベロープディテクターＳＱＬと、ＦＳ用の差動の受信回路であるＦＳレシーバーＦＳＲと、切断検出回路であるディスコネクションエンベロープディテクターＤＩＳと、シングルエンドの受信回路であるシングルエンドレシーバーＤＰ＿ＳＥＲ、ＤＭ＿ＳＥＲを含む。なおＦＳレシーバーＦＳＲはＬＳ用にも使用され、ＦＳとＬＳの兼用のレシーバーである。レベルシフター１８は、図２に示す各種の制御信号やデータ信号のレベルシフトを行うことになる。

なお物理層回路１１が、ＵＳＢに準拠した回路である場合には、処理回路２０は、ＵＳＢを介して受信したシリアルデータをパラレルデータに変換するシリアル／パラレル変換回路や、パラレルデータをシリアルデータに変換するパラレル／シリアル変換回路や、エラスティックバッファーや、ＮＲＺＩ回路などのリンク層に相当する回路を含むことになる。例えばＵＳＢのトランシーバマクロセルのうちのリンク層等に相当する回路は処理回路２０に含まれ、送信回路、受信回路、検出回路等のアナログ回路が物理層回路１１に含まれる。

次にＧＮＤシフトの問題について図３〜図６を用いて詳細に説明する。図３、図４はＦＳモードでのＧＮＤシフトの問題についての説明図である。図３ではアップストリーム側のＦＳドライバーＦＳＤＡが信号を送信し、ダウンストリーム側のＦＳレシーバーＦＳＲＢが信号を受信している。図４ではダウンストリーム側のＦＳドライバーＦＳＤＢが信号を送信し、アップストリーム側のＦＳレシーバーＦＳＲＡが信号を受信している。アップストリーム側は図１の回路装置１０であり、例えばＵＳＢのホストである。ダウンストリーム側は図１の外部デバイス９０であり、例えばＵＳＢのデバイスである。アップストリーム側では、接地ラインＬＧＮＤの電位はＧＮＤレベルである０Ｖになる。これに対して、図１の寄生抵抗ＲＰにＡ２に示す電流が流れることで、ダウンストリーム側では、接地ラインＬＧＮＤの電位が０ＶからΔＶだけ上昇するＧＮＤシフトが発生する。このようなＧＮＤシフトが発生すると、ＦＳレシーバーＦＳＲＢの受信感度が低下してしまう。そしてＦＳドライバーＦＳＤＡの送信信号の電圧範囲が、ＦＳレシーバーＦＳＲＢの受信可能電圧範囲から大きく外れてしまうと、ＦＳレシーバーＦＳＲＢが送信信号を適正に受信できなくなる事態が生じる。またΔＶのＧＮＤシフトが発生することで、外部デバイス９０の電源電圧の最大定格を越えてしまう問題が発生する。例えばΔＶが０．４Ｖ程度になると、外部デバイス９０でのＰＮ接合のダイオードがオンして電流が流れるようになり、ΔＶが例えば０．６Ｖを越えると、大電流が流れてしまい、保証範囲を超える事態が生じる。図４のようにアップストリーム側のＦＳドライバーＦＳＤＢがダウンストリーム側のＦＳレシーバーＦＳＲＡに信号を送信する際にも同様の問題が発生する。

図５、図６はＨＳモードでのＧＮＤシフトの問題についての説明図である。図５ではアップストリーム側のＨＳドライバーＨＳＤＡが信号を送信し、ダウンストリーム側のＨＳレシーバーＨＳＲＢが信号を受信している。図６ではダウンストリーム側のＨＳドライバーＨＳＤＢが信号を送信し、アップストリーム側のＨＳレシーバーＨＳＲＡが信号を受信している。この場合にＧＮＤシフトが発生すると、ＨＳレシーバーＨＳＲＡの受信感度が大幅に低下して、信号を適正に受信できない通信エラーが発生したり、最大定格を越えてしまう不具合が発生する。例えば図５では、ＨＳドライバーＨＳＤＡが、ＧＮＤから４００ｍＶの電圧を基準として、４００ｍＶの信号振幅のＨＳパケットの信号を送信している。そして図５では、ΔＶ＝８００ｍＶのＧＮＤシフトが発生しているため、ＨＳドライバーＨＳＤＡからのＨＳパケットの信号の電圧範囲は、ＨＳレシーバーＨＳＲＢの受信可能電圧範囲に入らなくなる。このためＨＳレシーバーＨＳＲＢは、ＨＳパケットの信号を適正に受信できなくなり、通信エラーが発生してしまう。

特にＵＳＢでは、バッテリーの充電の際のＶＢＵＳの給電電力が上昇しており、ＢＣ１．２では例えば１．５Ａというような大電流での充電が可能になっている。従って、ＶＢＵＳにこのような大電流が流れると、ＧＮＤシフトでのΔＶが大きくなってしまう。また車載機器などでは、後述の図１５のケーブル１３０が長くなるため、図１の寄生抵抗ＲＰが大きくなり、これによってもΔＶが増加する。そしてΔＶが増加すると、図３〜図６で説明したように、通信エラーが発生したり、最大定格を越えてしまうなどの不具合が発生する。

この点、本実施形態では、接地ラインＬＧＮＤによる電源系とは独立したＶＳＳＡ〜ＨＶＤＤＡの電源系により物理層回路１１が動作する。例えば電源ラインＬＶＳＳＡには、ＵＳＢのケーブルを介した充電用の電流などの大電流は流れず、物理層回路１１での消費電流だけが流れるようになる。従って、図３〜図６で説明したようなＧＮＤシフトを原因とする不具合の発生を効果的に防止できるようになる。

２．詳細な構成例
図７に本実施形態の回路装置１０の詳細な第１の構成例を示す。図７では回路装置１０が、測定回路５０と電圧生成回路６０を含む。測定回路５０はデータバスＤＢＳの電圧を測定する。例えばＤＰ信号線である信号線ＬＤＰ又はＤＭ信号線である信号線ＬＤＭの電圧を測定する。なお信号線ＬＤＰ及び信号線ＬＤＭの両方の電圧を測定してもよい。この場合には測定された２つの電圧の例えば平均値を、測定結果である測定電圧とすればよい。このように測定回路５０は、信号線ＬＤＰ及び信号線ＬＤＭの少なくとも一方の電圧を測定する。なおＤＰ信号線は、ＵＳＢのＤＰ信号を伝達する信号線であり、ＤＭ信号線は、ＵＳＢのＤＭ信号を伝達する信号線である。

電圧生成回路６０は、測定回路５０の測定結果に基づいて第１の電源電圧である電源電圧ＶＳＳＡを生成する。また電圧生成回路６０は、生成された電源電圧ＶＳＳＡを基準にして、第２の電源電圧である電源電圧ＨＶＤＤＡを生成する。そして物理層回路１１は、電源電圧ＶＳＳＡ、ＨＶＤＤＡが供給されて動作し、ＨＳモード、ＦＳモード又はＬＳモードでの信号の送信や信号の受信を行う。

図８は本実施形態の動作説明図である。外部デバイス９０側ではΔＶのＧＮＤシフトが発生している。この場合に回路装置１０は、接地ラインＬＧＮＤの電源電圧ＶＳＳに対してΔＶシフトした電圧を、電源電圧ＶＳＳＡとして生成する。具体的には測定回路５０がデータバスＤＢＳの電圧を測定することで、ΔＶを測定する。そして電圧生成回路６０が、測定されたΔＶに基づいて、電源電圧ＶＳＳＡを生成する。例えばＶＳＳＡ＝ＶＳＳ＋ΔＶとなるような電源電圧ＶＳＳＡを生成する。そして電圧生成回路６０は、電源電圧ＶＳＳＡに基づいて電源電圧ＨＶＤＤＡを生成する。例えば図８に示すように、ＨＶＤＤＡ＝ＶＳＳＡ＋（ＨＶＤＤ−ＶＳＳ）の関係が成り立つように、電源電圧ＶＳＳＡを基準にして電源電圧ＨＶＤＤＡを生成する。即ち、電源電圧ＶＳＳＡに対して、（ＨＶＤＤ−ＶＳＳ）の電圧をアナログ的に加算して、電源電圧ＨＶＤＤＡを生成する。ＨＶＤＤ−ＶＳＳは例えば外部デバイス９０の物理層回路での電源電圧範囲であり、例えば３．３Ｖの電圧範囲である。本実施形態ではＨＶＤＤＡ−ＶＳＳＡ＝ＨＶＤＤ−ＶＳＳが成り立つようにする。

このようにすれば、データバスＤＢＳの電圧を測定することで、ＧＮＤシフトにより発生するシフト電圧であるΔＶを測定して、電源電圧ＶＳＳＡ、ＨＶＤＤＡを生成できるようになる。そして、生成された電源電圧ＶＳＳＡ、ＨＶＤＤＡに基づいて物理層回路１１を動作させることで、図３〜図６で説明したＧＮＤシフトによる不具合の発生を防止できるようになる。

図９はＨＳモードでの測定回路５０の測定手法の説明図である。例えば本実施形態では、回路装置１０の物理層回路１１は、ＵＳＢのＨＳモードの送信回路であるＨＳドライバーＨＳＤＡを含む。そして測定回路５０は、ＨＳドライバーＨＳＤＡに接続されるデータバスＤＢＳの信号線ＬＤＰ又は信号線ＬＤＭの電圧を測定する。

ＨＳドライバーＨＳＤＡは、電流源を用いてＩ０＝１７．７８ｍＡの電流を流す。この電流は、回路装置１０側の終端抵抗である抵抗ＲＳＡと、外部デバイス９０側の終端抵抗である抵抗ＲＳＢに流れる。ここで抵抗ＲＳＡ、ＲＳＢの抵抗値をＲＳ＝４５Ωとし、ＧＮＤシフトによりΔＶの電圧シフトが生じたとする。この場合に、抵抗ＲＳＡに流れる電流はＩＡ＝（Ｉ０＋ΔＶ／ＲＳ）／２となり、抵抗ＲＳＡに流れる電流はＩＢ＝（Ｉ０−ΔＶ／ＲＳ）／２となる。

ＧＮＤシフトが発生していない場合には、ＨＳドライバーＨＳＤＡと抵抗ＲＳＡ、ＲＳＢとの接続ノードである信号ＤＰ、ＤＭの出力ノードＮＱの電圧ＶＮＱは、ＶＮＱ＝１７．７８ｍＡ×２２．５Ω＝４００ｍＶになる。これに対してＧＮＤシフトが生じると、抵抗ＲＳＡに流れる電流がＩＡ＝（Ｉ０＋ΔＶ／ＲＳ）／２になるため、出力ノードＮＱの電圧は、ＶＮＱ＝４００ｍＶからＶＮＱ＝４００ｍＶ＋ΔＶ／２に上昇する。従って、信号ＤＰ、ＤＭが出力されるデータバスＤＢＳの電圧を測定することで、ΔＶ／２を測定することができ、ＧＮＤシフトによるシフト電圧であるΔＶを求めることができる。即ち、ＨＳモードにおいて信号線ＬＤＰ又は信号線ＬＤＭの電圧を測定することで、ΔＶ／２を測定でき、ΔＶを測定できる。そして、このように測定回路５０がΔＶを測定することで、図８に示すように電圧生成回路６０は、電源電圧ＶＳＳＡ＝ＶＳＳ＋ΔＶを生成することが可能になり、電源電圧ＶＳＳＡ、ＨＶＤＤＡを物理層回路１１に供給できるようになる。

この場合に測定回路５０は、ＵＳＢのパケットが非通信の期間において信号線ＬＤＰ又は信号線ＬＤＭの電圧を測定する。例えば図１０に示すようにＨＳのアイドル時にはＳＯＦ（Start of Frame）のパケットが１２５μｓ毎に、アップストリーム側であるホストからアップストリーム側であるデバイスに送信される。従って、この場合には図１０に示すように、ＵＳＢのパケットであるＳＯＦのパケットが通信されていない期間において、信号線ＬＤＰ又は信号線ＬＤＭの電圧を測定して、ＧＮＤシフトのシフト電圧であるΔＶを測定する。このようにすることで、ＵＳＢのパケットの非通信期間を有効利用して、ΔＶを測定できるようになり、測定回路５０による測定がＵＳＢのパケット通信に影響を及ぼす事態を防止できる。

図１１に測定回路５０及び電圧生成回路６０の詳細な構成例を示す。図１１はＨＳモードの際の測定例であり、具体的にはＨＳのアイドル時での測定例である。アップストリーム側のＦＳドライバーＦＳＤＡはＬレベルを出力しており、これにより抵抗ＲＳＡ１、ＲＳＡ２が終端抵抗として機能する。同様にダウンストリーム側のＦＳドライバーＦＳＤＢもＬレベルを出力しており、これにより抵抗ＲＳＢ１、ＲＳＢ２が終端抵抗として機能する。なおプルアップ抵抗ＲＰＵＢによるプルアップはオフになっている。プルアップ抵抗ＲＰＵＢによるプルアップのオン、オフは、例えばプルアップ抵抗ＲＰＵＢの一端を信号線ＬＤＰに接続するスイッチをオン、オフすることで実現できる。プルダウン抵抗によるプルダウンのオン、オフも同様である。そしてアップストリーム側のＨＳドライバーＨＳＤＡがオンになっており、ＨＳドライバーＨＳＤＡの電流源からの電流が、アップストリーム側の抵抗ＲＳＡ１及びダウンストリーム側の抵抗ＲＳＢ１に流れ、前述したようなΔＶの測定が可能になる。

測定回路５０はＡ／Ｄ変換器５２とサンプリング回路５４を含む。Ａ／Ｄ変換器５２は例えば信号線ＬＤＰの電圧をＡ／Ｄ変換し、例えばΔＶに対応するデジタルデータを出力する。なお図１１では測定回路５０が信号線ＬＤＰの電圧を測定する場合の例を示しているが、測定回路５０が信号線ＬＤＭの電圧を測定するようにしてもよい。この場合にはＡ／Ｄ変換器５２は信号線ＬＤＭの電圧をＡ／Ｄ変換する。或いは測定回路５０が信号線ＬＤＰ及び信号線ＬＤＭの両方の信号線の電圧をＡ／Ｄ変換して測定してもよい。この場合には、測定された電圧のデジタルデータの平均値を測定結果とすればよい。

サンプリング回路５４は、Ａ／Ｄ変換器５２の信号のサンプリング動作を制御する。具体的にはサンプリング回路５４はサンプリング用のクロック信号をＡ／Ｄ変換器５２に出力してサンプリング動作を制御する。例えばサンプリング回路５４は、ＨＳのパケットの非通信時において信号線ＬＤＰの信号のサンプリング動作を行ってＡ／Ｄ変換を行うように、Ａ／Ｄ変換器５２を制御する。このようにすることで図１０で説明したようにＨＳパケットの非通信の期間において信号線ＬＤＰ等の電圧を測定回路５０により測定できるようになる。

電圧生成回路６０は、Ｄ／Ａ変換器６２とＨＶＤＤＡ生成回路６４を含む。Ｄ／Ａ変換器６２は、測定回路５０のＡ／Ｄ変換器５２から、ＧＮＤシフトのΔＶに対応するデジタルデータを受信する。そして、受信したデジタルデータのＤ／Ａ変換を行って、ＶＳＳＡ＝ＶＳＳ＋ΔＶとなる電源電圧ＶＳＳＡを生成して出力する。ＨＶＤＤＡ生成回路６４は、Ｄ／Ａ変換器６２からの低電位側の電源電圧ＶＳＳＡに基づいて、電源電圧ＶＳＳＡを基準とした高電位側の電源電圧ＨＶＤＤＡを生成して出力する。ＨＶＤＤＡ生成回路６４は、電源電圧ＶＳＳＡに基づいて電源電圧ＨＶＤＤＡを出力する演算増幅器や抵抗素子などにより実現できる。

図１１の測定回路５０及び電圧生成回路６０によれば、ＨＳのアイドル時においてデータバスＤＢＳの電圧を測定することで、ＧＮＤシフトのシフト電圧であるΔＶを求めて、図８に示すような電位関係の電源電圧ＶＳＳＡ、ＨＶＤＤＡを生成して、物理層回路１１に供給できるようになる。

なおＧＮＤシフトのシフト電圧であるΔＶは、ＦＳモードやＬＳモードにおいて測定することも可能である。例えば図１２ではＦＳドライバーＦＳＤＡ及びＦＳドライバーＦＳＤＢがオフになっていると共にＨＳドライバーＨＳＤＡ及びＨＳドライバーＨＳＤＢもオフになっている。そしてダウンストリーム側のプルアップ抵抗ＲＰＵＢによるプルアップがオンになっている。具体的にはプルアップ抵抗ＲＰＵＢの一端を信号線ＬＤＰに接続するスイッチがオンになっている。そしてアップストリーム側では、信号線ＬＤＰはプルダウン抵抗ＲＰＤＡ１によりプルダウンされている。なお信号線ＬＤＭの電圧を測定する場合には、ダウンストリーム側において信号線ＬＤＭ用のプルアップ抵抗によるプルアップをオンにすると共にアップストリーム側において信号線ＬＤＭ用のプルダウン抵抗によるプルダウンをオンにすればよい。プルダウン抵抗によるプルダウンのオン、オフは、例えばプルダウン抵抗の一端を信号線ＬＤＭに接続するスイッチをオン、オフすることにより実現できる。

例えばプルアップ抵抗ＲＰＵＢの他端は３．３Ｖの電源ノードに接続されており、プルアップ抵抗ＲＰＵＢは抵抗値は１．５ＫΩであり、プルダウン抵抗ＲＰＤＡ１の抵抗値は１５ＫΩである。従って、ΔＶのＧＮＤシフトが発生していた場合には、信号線ＬＤＰの電圧ＶＬＤＰは、ＶＬＤＰ＝（３．３Ｖ＋ΔＶ）×{１５ＫΩ／（１５ＫΩ＋１．５ＫΩ）}となる。従って、測定回路５０により電圧ＶＬＤＰを測定することで、ＧＮＤシフトによるΔＶを逆算して測定できる。例えば測定回路５０が、Ａ／Ｄ変換器５２のＡ／Ｄ変換結果に対して演算処理を行うことでΔＶを求める。そして電圧生成回路６０は、求められたΔＶに基づいて、電源電圧ＶＳＳＡ、ＨＶＤＤＡを生成して、物理層回路１１に供給する。なお測定回路５０及び電圧生成回路６０の構成は図１１と同様であるため詳細な説明は省略する。

図１３に本実施形態の回路装置１０の詳細な第２の構成例を示す。図１３では、回路装置１０が、接地ラインＬＧＮＤに接続される端子Ｔ１と、電源電圧ＶＳＳＡを供給する電源ラインＬＶＳＳＡに接続される端子Ｔ２を含む。電源電圧ＶＳＳＡは第１の電源電圧であり、電源ラインＬＶＳＳＡは第１の電源ラインであり、端子Ｔ１は第１の端子であり、端子Ｔ２は第２の端子である。そして物理層回路１１は、回路装置１０の外部から電源ラインＬＶＳＳＡを介して端子Ｔ２に供給される電源電圧ＶＳＳＡに基づいて動作する。例えば電源ラインＬＶＳＳＡは、外部デバイス９０の内部配線によって接地ラインＬＧＮＤに電気的に接続されている。例えば電源ラインＬＶＳＳＡに接続される外部デバイス９０の端子Ｔ２Ｅと、接地ラインＬＧＮＤに接続される外部デバイス９０の端子Ｔ１Ｅとは、外部デバイス９０の内部配線により接続されている。従って、外部デバイス９０側においてＧＮＤシフトが発生すると、ＶＳＳＡ＝ＶＳＳ＋ΔＶとなる電源電圧ＶＳＳＡが、電源ラインＬＶＳＳＡを介して回路装置１０に伝達されるようになる。即ち、外部デバイス９０において、ＧＮＤシフトにより接地ラインＬＧＮＤの電位が０ＶからΔＶに上昇すると、この電位上昇が、外部デバイス９０の内部配線により接地ラインＬＧＮＤに接続される電源ラインＬＶＳＳＡに伝達され、回路装置１０にも伝達されるようになる。これにより物理層回路１１は、図８のようにＶＳＳＡ＝ＶＳＳ＋ΔＶとなる電源電圧ＶＳＳＡが低電位側電源電圧として供給されて動作するようになる。この結果、図３〜図６で説明したＧＮＤシフトに起因する通信エラーなどの不具合の発生を防止できるようになる。

このように図１３の第２の構成例では、外部デバイス９０からの電源電圧ＶＳＳＡ＝ＶＳＳ＋ΔＶを伝達するための電源ラインＬＶＳＳＡ用の端子Ｔ２を設けるという簡素な構成で、ＧＮＤシフトによる不具合の発生を防止できるという利点がある。例えば電源ラインＬＶＢＵＳや接地ラインＬＧＮＤには、充電電流等の大電流が流れ、当該大電流が寄生抵抗ＲＰに流れることで、ＧＮＤシフトによるΔＶが大きくなってしまい、図３〜図６で説明した不具合が発生する。これに対して図１３の構成では、電源ラインＬＶＳＳＡには、物理層回路１１での消費電流が流れるだけであり、この消費電流は、充電電流等の大電流に比べて非常に少ないため、ＧＮＤシフトの問題が殆ど起こらず無視できるようになる。

また図１３では回路装置１０は、端子Ｔ２に供給される電源電圧ＶＳＳＡを基準として電源電圧ＨＶＤＤＡを生成する電圧生成回路６０を含む。電圧生成回路６０は、図８に示すような電位関係の電源電圧ＨＶＤＤＡを生成する。即ち電圧生成回路６０は、ＨＶＤＤＡ＝ＶＳＳＡ＋（ＨＶＤＤ−ＶＳＳ）というように、電源電圧ＶＳＳＡに対して（ＨＶＤＤ−ＶＳＳ）の電圧をアナログ的に加算して、電源電圧ＨＶＤＤＡを生成する。この電圧生成回路６０は、例えば電源電圧ＶＳＳＡが入力されて電源電圧ＨＶＤＤＡを出力する演算増幅器や抵抗素子などにより実現できる。このようにすれば、電源電圧ＶＳＳＡを基準として、ＨＶＤＤ〜ＶＳＳに対応するＨＶＤＤＡ〜ＶＳＳＡの電源電圧範囲の電源電圧を物理層回路１１に供給して、物理層回路１１を適正に動作させることが可能になる。

図１４に本実施形態の回路装置１０の詳細な第３の構成例を示す。図１４では回路装置１０は、電源電圧ＨＶＤＤＡを供給する電源ラインＬＨＶＤＤＡに接続される端子Ｔ３を含む。電源電圧ＨＶＤＤＡは第２の電源電圧であり、電源ラインＬＨＶＤＤＡは第２の電源ラインであり、端子Ｔ３は第３の端子である。そして物理層回路１１は、回路装置１０の外部から電源ラインＬＨＶＤＤＡを介して端子Ｔ３に供給される電源電圧ＨＶＤＤＡに基づいて動作する。例えば電源ラインＬＨＶＤＤＡは、回路装置１０の端子Ｔ３と外部デバイス９０の端子ＴＥ３を接続する。そして外部デバイス９０は端子ＴＥ３及び電源ラインＬＨＶＤＤＡを介して、電源電圧ＨＶＤＤＡを回路装置１０に供給する。これにより物理層回路１１は、外部デバイス９０から電源ラインＬＶＳＳＡ及び端子Ｔ２を介して供給される低電位側の電源電圧ＶＳＳＡと、外部デバイス９０から電源ラインＬＨＶＤＤＡ及び端子Ｔ３を介して供給される高電位側の電源電圧ＨＶＤＤＡとに基づき動作することが可能になる。従って、ＧＮＤシフトによりシフト電圧であるΔＶが大きくなっても、物理層回路１１は、外部デバイス９０の物理層回路が適正に受信できる電圧範囲の信号を、出力できるようになり、ＧＮＤシフトに起因する不具合の発生を防止できるようになる。また図１４の第３の構成例では、図１３の第２の構成例のような電圧生成回路６０を回路装置１０に持たせる必要がないという利点がある。

なお図１３、図１４において、電源ラインＬＶＢＵＳ、データバスＤＢＳ、接地ラインＬＧＮＤはＵＳＢのケーブルに含まれるが、電源ラインＬＶＳＳＡや電源ラインＬＨＶＤＤＡは、ＵＳＢの仕様では定義されておらず、ＵＳＢのケーブルに含まれない電源ラインである。従って、図１３、図１４の第２、第３の構成例では、電源ラインＬＶＳＳＡや電源ラインＬＨＶＤＤＡを有するような特別なケーブルを別途に用意する必要があるという不利点がある。この点、図７の第１の構成例では、このような特別なケーブルを用意する必要はなく、通常のＵＳＢのケーブルを用いて回路装置１０と外部デバイス９０を接続できるという利点がある。一方、図１３、図１４の第２、第３の構成例では、回路装置１０に対して端子Ｔ２や端子Ｔ３を設けるだけでよく、図７の測定回路５０等を設ける必要がないという利点がある。

図１５に車載機器への本実施形態の回路装置１０の適用例を示す。メインコントローラー１１０は、アップストリーム側であるホストであり、例えばＳＯＣ（System-On-a-Chip）により実現される。メインコントローラー１１０には、ケーブル１３０、ＵＳＢレセプタクル１４０を介して、ダウンストリーム側であるスマートフォン等の携帯型端末装置１５０が接続される。またメインコントローラー１１０のダウンストリーム側には、ブルートゥース（登録商標）の機器やＳＤカードの機器が接続される。そして図１５では回路装置１０は、ケーブル１３０及びＵＳＢレセプタクル１４０とメインコントローラー１１０との間に設けられる。本実施形態の回路装置１０とケーブル１３０等によりケーブルハーネス１２０を構成できる。なお、メインコントローラー１１０とＵＳＢレセプタクル１４０の間には不図示の充電回路や静電気保護回路などを設けることができる。

車載機器では、ケーブル１３０が非常に長くなり、例えば５ｍ〜１０ｍというような長さになる場合がある。ケーブル長が長くなると、図１の寄生抵抗ＲＰが大きくなり、ＧＮＤシフトによるΔＶが大きくなってしまい、図３〜図６で説明した不具合が発生する。この点、本実施形態では、ケーブル長が長いケーブル１３０の一端に回路装置１０が接続され、ケーブル１３０の他端にＵＳＢレセプタクル１４０が接続される。そして、ユーザーは携帯型端末装置１５０を通常のＵＳＢケーブルによりＵＳＢレセプタクル１４０に接続する。

そして本実施形態の回路装置１０では、図１、図７、図１３、図１４で説明したように、接地ラインＬＧＮＤの電源電圧ＶＳＳとは異なる低電位側の電源電圧ＶＳＳＡと、電源電圧ＶＳＳＡを基準とした高電位側の電源電圧ＨＶＤＤＡとに基づいて、物理層回路１１が動作する。従って、回路装置１０の物理層回路１１の信号の電圧範囲と、外部デバイス９０である携帯型端末装置１５０の物理層回路の信号の受信可能電圧範囲とを、略一致させることが可能になる。これにより、ＧＮＤシフトによりΔＶが大きくなった場合にも、通信エラーの発生を防止したり、最大定格を越えてしまう事態の発生を防止できるようになる。

なお図１５の回路装置１０では、ダウンストリーム側に物理層回路１１が設けられると共に、アップストリーム側にも物理層回路１２が設けられている。そして物理層回路１１と物理層回路１２の間に処理回路２０が設けられる。回路装置１０は、物理層回路１１が接続される第１のバスを介して携帯型端末装置１５０に接続され、物理層回路１２が接続される第２のバスを介してメインコントローラー１１０に接続される。なお物理層回路１１と処理回路２０の間には図１に示すようなレベルシフター１８が設けられる。また物理層回路１２と処理回路２０の間にレベルシフターを設けてもよい。そして処理回路２０は、ＵＳＢのハブの処理回路と同様にパケットのリピート動作を行う。例えば処理回路２０は、メインコントローラー１１０から物理層回路１２が受信したパケットのリピートパケットを、物理層回路１１により携帯型端末装置１５０に対して送信する処理を行う。また処理回路２０は、携帯型端末装置１５０から物理層回路１１が受信したパケットのリピートパケットを、物理層回路１２によりメインコントローラー１１０に対して送信する処理を行う。このようにすることで、ケーブル１３０のケーブル長が長い場合にも、ＧＮＤシフトの影響を最小限に抑えたパケットの送受信処理を実現できるようになる。

なお図１５では、メインコントローラー１１０に代わってＶＢＵＳの給電を行う不図示の充電回路を設けることができる。具体的には、例えばＵＳＢのＢＣ１．２の仕様に準拠した動作を行う充電回路を設けることができる。ＢＣ１．２では、例えば５００ｍＡ以下というＶＢＵＳの電源制限が例えば２Ａ以下というように拡張されている。充電回路はレギュレーター回路等を有し、外部電源が供給されてＶＢＵＳの給電を行う。ＢＣ１．２においては、充電回路は、バスリセット後の充電調停期間において、携帯型端末装置１５０等のペリフェラルデバイスとの間で、信号ＤＰ、ＤＭを用いた信号転送を行い、ＢＣ１．２のプロトコルを実行して、充電の調停処理を行う。そして調停処理の後に、バスリセット後の通常のＵＳＢの信号シーケンスが実行される。このような充電回路が設けられる場合には、ＶＢＵＳの給電は、メインコントローラー１１０や回路装置１０が行うのではなく、充電回路が行うことになる。

３．電子機器、移動体
図１６に、本実施形態の回路装置１０を含む電子機器３００の構成例を示す。この電子機器３００は、本実施形態の回路装置１０と、処理装置であるメインコントローラー１１０を含む。回路装置１０は、携帯型端末装置１５０等のペリフェラルデバイス３５０に第１のバスを介して接続され、メインコントローラー１１０に第２のバスを介して接続される。

メインコントローラー１１０は、電子機器３００の制御処理や、種々の信号処理等を行う。メインコントローラー１１０は、例えばＭＰＵ又はＣＰＵ等のプロセッサーにより実現できる。或いはメインコントローラー１１０をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）により実現してもよい。またメインコントローラー１１０を、複数のＩＣ（Integrated Circuit）や回路部品が実装された回路基板により実現してもよい。ペリフェラルデバイス３５０としては、例えば図１５に示すような携帯型端末装置１５０などを想定できるが、これには限定されない。ペリフェラルデバイス３５０はウェアラブル機器などであってもよい。

電子機器３００は、メモリー３２０、操作インターフェース３３０、通信インターフェース３４０を更に含むことができる。メモリー３２０は、例えば操作インターフェース３３０や通信インターフェース３４０からのデータを記憶したり、或いは、メインコントローラー１１０のワークメモリーとして機能する。メモリー３２０は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）などの半導体メモリー、或いはハードディスクドライブ等の磁気記憶装置により実現できる。操作インターフェース３３０は、ユーザーからの種々の操作を受け付けるユーザーインターフェースである。例えば操作インターフェース３３０は、各種のボタンやタッチパネル等により実現できる。通信インターフェース３４０は、制御データや画像データなどの各種データの通信を行うインターフェースである。通信インターフェース３４０の通信処理は、有線の通信処理であってもよいし、無線の通信処理であってもよい。

電子機器３００の具体例としては、カーナビゲーション機器や車載オーディオ機器やメーターパネルなどの車載機器、プロジェクター、ヘッドマウントディスプレイ、印刷装置、携帯情報端末、携帯型ゲーム端末、ロボット、或いは情報処理装置などの種々の電子機器がある。或いは電子機器３００は、生体情報測定機器、距離、時間、流速又は流量等の物理量を計測する計測機器、基地局又はルーター等のネットワーク関連機器、コンテンツを配信するコンテンツ提供機器、或いはデジタルカメラ又はビデオカメラ等の映像機器などであってもよい。

図１７に、本実施形態の回路装置１０を含む移動体の構成例を示す。移動体は、例えばエンジンやモーター等の駆動機構、ハンドルや舵等の操舵機構、各種の電子機器を備えて、地上や空や海上を移動する機器又は装置である。本実施形態の移動体として、例えば、車、飛行機、バイク、船舶、或いはロボット等を想定できる。図１７は移動体の具体例としての自動車２０６を概略的に示している。自動車２０６は、車体２０７や車輪２０９を有する。自動車２０６には、回路装置１０を有する車載機器２２０と、自動車２０６の各部を制御する制御装置２１０が組み込まれている。制御装置２１０は例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit）などを含むことができる。本実施形態の回路装置１０は制御装置２１０に設けられるものであってもよい。車載機器２２０は、例えばカーナビゲーション機器、車載オーディオ機器、或いはメーターパネル等のパネル機器である。

以上に説明したように本実施形態の回路装置は、データバスに接続される物理層回路と、物理層回路を制御して、データバスを介した通信の処理を行う処理回路と、を含む。そして処理回路は、接地ラインから供給される電圧を低電位側の電源電圧として動作し、物理層回路は、回路装置内において接地ラインに非接続である第１の電源ラインから供給される低電位側の第１の電源電圧と、第１の電源電圧を基準に設定された高電位側の第２の電源電圧と、に基づいて動作する。

本実施形態によれば、データバスに接続される物理層回路が、処理回路により制御されることで、データバスを介した通信が行われる。処理回路は、接地ラインから供給される電圧を低電位側の電源電圧として動作する。一方、物理層回路は、第１の電源ラインから供給される低電位側の第１の電源電圧と、第１の電源電圧を基準に設定された高電位側の第２の電源電圧とに基づいて動作する。そして物理層回路に第１の電源電圧を供給する第１の電源ラインと、処理回路に電源電圧を供給する接地ラインとは、回路装置内において非接続となっている。このようにすれば、接地ラインにおいてＧＮＤシフトが発生した場合にも、このＧＮＤシフトの影響が、物理層回路を動作させる電源電圧に及ぶのを防止できるようになる。従って、ＧＮＤシフトが発生した場合にも、物理層回路を適正に動作させることが可能になり、ＧＮＤシフトを原因とする不具合の発生を防止できるようになる。

また本実施形態の回路装置は、物理層回路と処理回路との間に設けられ、処理回路から物理層回路への信号及び物理層回路から処理回路への信号の信号レベルをレベルシフトするレベルシフターを含んでもよい。

このようにすれば、物理層回路を第１、第２の電源電圧により動作させた場合にも、処理回路からの信号を物理層回路に対して適切な信号レベルで伝達したり、物理層回路からの信号を処理回路に対して適切な信号レベルで伝達できるようになる。

また本実施形態の回路装置は、データバスの電圧を測定する測定回路と、測定回路の測定結果に基づいて、第１の電源電圧を生成し、生成された第１の電源電圧を基準にして第２の電源電圧を生成する電圧生成回路と、を含んでもよい。

このようにすれば、ＧＮＤシフトにより発生するシフト電圧を測定回路により測定して、第１、第２の電源電圧を電圧生成回路により生成できるようになる。そして、生成された第１、第２の電源電圧に基づいて物理層回路を動作させることで、ＧＮＤシフトによる不具合の発生を防止できるようになる。

また本実施形態の回路装置では、物理層回路は、ＵＳＢのＨＳモードの送信回路であるＨＳドライバーを含み、データバスは、ＵＳＢの信号ＤＰを伝達するＤＰ信号線と、ＵＳＢの信号ＤＭを伝達するＤＭ信号線を含み、測定回路は、ＨＳドライバーに接続されるデータバスのＤＰ信号線及びＤＭ信号線の少なくとも一方の電圧を測定してもよい。

このようにすれば、ＨＳドライバーに接続されるＤＰ信号線及びＤＭ信号線のうちの少なくとも一方の電圧を、ＨＳモードにおいて測定することで、ＧＮＤシフトにより発生するシフト電圧を測定回路により測定できるようになる。

また本実施形態の回路装置では、測定回路は、ＵＳＢのパケットが非通信の期間においてＤＰ信号線又はＤＭ信号線の電圧を測定してもよい。

このようにすることで、ＵＳＢのパケットの非通信期間を有効利用して、ＧＮＤシフトによるシフト電圧を測定できるようになり、測定回路による測定がＵＳＢのパケット通信に影響を及ぼす事態を防止できる。

また本実施形態の回路装置は、接地ラインに接続される第１の端子と、第１の電源電圧を供給する前記第１の電源ラインに接続される第２の端子と、を含み、物理層回路は、回路装置の外部から第１の電源ラインを介して第２の端子に供給される第１の電源電圧に基づいて動作してもよい。

このようにすれば、回路装置の外部から第２の端子を介して第１の電源電圧を回路装置に供給し、当該第１の電源電圧に基づいて物理層回路を動作させることが可能になり、ＧＮＤシフトに起因する不具合の発生を防止できるようになる。

また本実施形態の回路装置は、第２の端子に供給される前記第１の電源電圧を基準として第２の電源電圧を生成する電圧生成回路を含んでもよい。

このようにすれば、第２の端子に供給される第１の電源電圧を基準として第２の電源電圧を生成して、物理層回路に供給できるようになる。

また本実施形態の回路装置は、第２の電源電圧を供給する第２の電源ラインに接続される第３の端子を含み、物理層回路は、回路装置の外部から第２の電源ラインを介して第３の端子に供給される第２の電源電圧に基づいて動作してもよい。

このようにすれば、第１の電源電圧に加えて、回路装置の外部から第３の端子を介して第２の電源電圧を回路装置に供給し、第１、第２の電源電圧に基づいて物理層回路を動作させることが可能になり、ＧＮＤシフトに起因する不具合の発生を防止できるようになる。

また本実施形態の電子機器は上記に記載の回路装置を含む。また本実施形態の移動体は上記に記載の回路装置を含む。

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態及び変形例の全ての組み合わせも、本発明の範囲に含まれる。また回路装置、電子機器、移動体の構成・動作等も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。

ＬＧＮＤ…接地ライン、ＤＢＳ…データバス、ＬＤＰ、ＬＤＭ…信号線、
ＬＶＳＳＡ…電源ライン、ＬＶＢＵＳ…電源ライン、
ＶＳＳ、ＶＳＳＡ、ＨＶＤＤＡ、ＬＶＤＤＡ…電源電圧、
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、ＴＰ、ＴＭ、ＴＶＢ…端子、
Ｔ１Ｅ、Ｔ２Ｅ、Ｔ３Ｅ、ＴＰＥ、ＴＭＥ、ＴＶＢＥ…端子、
ＨＳＤ、ＨＳＤＡ、ＨＳＤＢ…ＨＳドライバー、
ＦＳＤ、ＦＳＤＡ、ＦＳＤＢ…ＦＳドライバー、
ＨＳＲ、ＨＳＲＡ、ＨＳＲＢ…ＨＳレシーバー、
ＦＳＲ、ＦＳＲＡ、ＦＳＲＢ…ＦＳレシーバー、
ＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳＡ、ＲＳＢ、ＲＳＡ１、ＲＳＡ２、ＲＳＢ１、ＲＳＢ２…抵抗、
１０…回路装置、１１…物理層回路、１２…物理層回路、１８…レベルシフター、
２０…処理回路、５０…測定回路、５２…Ａ／Ｄ変換器、５４…サンプリング回路、
６０…電圧生成回路、６２…Ｄ／Ａ変換器、６４…ＨＶＤＤＡ生成回路、
９０…外部デバイス、１１０…メインコントローラー、１２０…ケーブルハーネス、
１３０…ケーブル、１４０…ＵＳＢレセプタクル、１５０…携帯型端末装置、
２０６…自動車、２０７…車体、２０９…車輪、２１０…制御装置、２２０…車載機器、
３００…電子機器、３２０…メモリー、３３０…操作インターフェース、
３４０…通信インターフェース、

Claims (10)

1. データバスに接続される物理層回路と、
   前記物理層回路を制御して、前記データバスを介した通信の処理を行う処理回路と、
   を含み、
   前記処理回路は、
   接地ラインから供給される電圧を低電位側の電源電圧として動作し、
   前記物理層回路は、
   回路装置内において前記接地ラインに非接続である第１の電源ラインから供給される低電位側の第１の電源電圧と、前記第１の電源電圧を基準に設定された高電位側の第２の電源電圧と、に基づいて動作することを特徴とする回路装置。
2. 請求項１に記載の回路装置において、
   前記物理層回路と前記処理回路との間に設けられ、前記処理回路から前記物理層回路への信号及び前記物理層回路から前記処理回路への信号の信号レベルをレベルシフトするレベルシフターを含むことを特徴とする回路装置。
3. 請求項１又は２に記載の回路装置において、
   前記データバスの電圧を測定する測定回路と、
   前記測定回路の測定結果に基づいて、前記第１の電源電圧を生成し、生成された前記第１の電源電圧を基準にして前記第２の電源電圧を生成する電圧生成回路と、
   を含むことを特徴とする回路装置。
4. 請求項３に記載の回路装置において、
   前記物理層回路は、ＵＳＢのＨＳモードの送信回路であるＨＳドライバーを含み、
   前記データバスは、ＵＳＢの信号ＤＰを伝達するＤＰ信号線と、ＵＳＢの信号ＤＭを伝達するＤＭ信号線を含み、
   前記測定回路は、
   前記ＨＳドライバーに接続される前記データバスの前記ＤＰ信号線及び前記ＤＭ信号線の少なくとも一方の電圧を測定することを特徴とする回路装置。
5. 請求項４に記載の回路装置において、
   前記測定回路は、
   ＵＳＢのパケットが非通信の期間において前記ＤＰ信号線又は前記ＤＭ信号線の電圧を測定することを特徴とする回路装置。
6. 請求項１又は２に記載の回路装置において、
   前記接地ラインに接続される第１の端子と、
   前記第１の電源電圧を供給する前記第１の電源ラインに接続される第２の端子と、
   を含み、
   前記物理層回路は、
   回路装置の外部から前記第１の電源ラインを介して前記第２の端子に供給される前記第１の電源電圧に基づいて動作することを特徴とする回路装置。
7. 請求項６に記載の回路装置において、
   前記第２の端子に供給される前記第１の電源電圧を基準として前記第２の電源電圧を生成する電圧生成回路を含むことを特徴とする回路装置。
8. 請求項６に記載の回路装置において、
   前記第２の電源電圧を供給する第２の電源ラインに接続される第３の端子を含み、
   前記物理層回路は、
   回路装置の外部から前記第２の電源ラインを介して前記第３の端子に供給される前記第２の電源電圧に基づいて動作することを特徴とする回路装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の回路装置を含むことを特徴とする電子機器。
10. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の回路装置を含むことを特徴とする移動体。

Images