JP3973476B2 - 周波数を使用したステータスの伝送 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報の転送に関するものであり、とりわけ、いくつかの所定の周波数の１つを伝送することによるステータス情報の転送に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子システムは、一般に、転送しなければならない、システム内部及びシステム外部に関する膨大な量の情報を発生し、処理する。情報を転送するためのバス・アーキテクチャが数多く存在する。例えば、ディジタル２進数字として符号化された情報を転送するために、並列及び直列データ・バスが用いられるが、情報を生成、伝送、及び、復号化するためにマイクロプロセッサまたは多くの電気回路を必要とする。伝送される情報がそれほど多様でなければ、それぞれが情報の特定の単一ビットの転送に割り当てられた、いくつかの専用ステータスラインを利用することも可能である。しかし、これらの解決策には、多くの電気コンポーネント及び導電体が必要とされるので、システムのコスト、複雑性が増し、信頼性が低下することになる。
【０００３】
例えば、複雑な電子システムは、比較的単純なモジュール式コンポーネントを用いて設計される場合が多い。これによって、テスト及び修理がより単純に、より低コストになり、しかも、設計プロセスが促進されることになる。電子モジュールは、互いに接続されて、システム全体に機能性または冗長性を付加する。うまく設計されたモジュール式電子システムの場合、システムの動作中に、システムの動作を妨げることなく、故障モジュールの交換が可能である場合が多い。
【０００４】
システムの単一部分で収集して、ユーザに提示することが可能なステータス情報のような情報は、一般に、モジュール間で転送しなければならない。できるだけ単純かつ信頼できるように設計された電源のようなモジュールは、比較的限られた量の情報を他のモジュールに対して転送する。転送される全情報は、モジュールが可能性のある少数の状態のうちどの状態にあるかの表示から構成することができる。モジュールからの情報を転送するためのマイクロプロセッサベースのメッセージ通信システムは、残りのモジュールよりも故障しやすい可能性がある。同様に、とりわけ、取り外し可能なモジュールの場合、複数の専用ステータスラインを利用して情報を転送すると、不良接続の確立が高くなり、故障を生じやすい。以上の及びその他の欠点によって、電子システムにおける情報の転送方法は、多くの目的にとって不十分なものになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、複雑なバス・アーキテクチャを必要とせずに、単一の導電体または伝送媒体を介して情報を伝送するためのシステムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明には情報の転送方法も含まれる。本発明の方法には、情報を一定周波数に変換して、情報を一定周波数で表すようにするステップと、一定周波数を送信するステップと、一定周波数を解釈して、情報を回復するステップ、が含まれる。
【０００７】
本発明には、「情報−一定周波数変換器」に接続された情報源と、情報−一定周波数変換器に接続された送信器と、送信器にリンクされた（すなわち、電気的に直接または遠隔で結合された）受信器と、受信器に接続された一定周波数インタープリターを備える情報転送装置も含まれる。
【０００８】
本発明には、さらに他の態様の情報転送装置も含まれる。この装置には、複数のディジタル出力を備えた電子装置が含まれている。これらの複数のディジタル出力の各々は、ある所定の情報ビットを伝送するため確保されている。この情報転送装置には、また、クロック入力、複数のプリセット入力、及び、リップル桁上げ（リップルキャリー）出力を備えたプリセット可能な２進カウンタも含まれている。電子装置の複数のディジタル出力は、カウンタの複数のプリセット入力に接続される。発振器は、カウンタのクロック入力に接続される。コンピュータ・プロセッサが、２進カウンタのリップル桁上げ出力に結合される。コンピュータで実行可能なプログラム・コードが、コンピュータ・プロセッサに関連づけられており、このコードには、リップル桁上げ出力からの一定周波数を測定するためのコードと、一定周波数と複数の周波数範囲を比較して、その一定周波数が、複数の周波数範囲のどの周波数範囲内に含まれるかを識別するためのコードが含まれている。例示的、かつ現在のところ好適な本発明の実施態様を添付図面を参照して以下に説明する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
周波数を利用して情報を転送する典型的な電子システムが、図１のブロック図に示されている。情報源１０は、情報の宛先１４に転送されるべき情報１２を送り出す。転送される情報１２は、情報のビットが、１または０で表現されるディジタル形式であるのが望ましい。また、情報１２は、符号化されず、各情報ビットが単一の専用の導電体（例えば、１６、２０、２２、及び、２４）上を伝送し、ディジタルの１または０が、導電体１６〜２４における２つの異なる電圧レベルによって表されるようにするのが望ましい。
【００１０】
周波数変換器２６は、非符号化ディジタル情報を、システム全体に転送または伝送することが可能な特定の一定周波数に変換する。可能性のある各周波数は、異なる情報状態または内容に対応する。例えば、図１に例示した典型的なシステムの場合、４ビットの情報を４つの導電体１６、２０、２２、及び、２４で伝送することが可能である。４つのディジタル・ビットは、００００、０００１、００１０．．．１１１１によって表される、可能性のある１６の状態の任意の１つとすることが可能である。従って、周波数変換器２６は、非符号化情報１２の状態に従って、１６の周波数の１つを発生する（この意味で、以下では周波数変換器２６を周波数発生器２６とも記載する）。発生される周波数は、方形波、すなわち、規則的な時間間隔で２つの異なるレベル間で振動する電圧が望ましい。この周波数は、可能性のある情報状態のそれぞれについて一定である、すなわち、各情報状態が、単一の特定の周波数に関連していることが望ましい。しかし、さらに詳細に後述するように、周波数は、許容差が大きいことが望ましく、これによって、周波数の発生及び解釈に必要とされる電気コンポーネントのコストが下がる。この結果、周波数は、転送される情報にエラーを導入することなく、ある検出範囲またはウィンドウ内においてドリフトすることが許容される。
【００１１】
周波数という用語は、１秒間に、電圧が低から高に移行して、低に戻るサイクル回数といった、所与の時間期間内に、電圧レベルが変化する回数を表す。この例では、電圧サイクルが１秒間に８０回であれば、周波数は８０Ｈｚである。しかし、周波数を用いて情報を転送するための方法及びシステムは、周波数を発生して、情報を表すことが可能であり、その周波数を測定することが可能である限り、周波数の特定の定義に制限されるものではない。
【００１２】
一定周波数すなわち符号化情報は、導電体３０によって転送、すなわち伝送されるのが望ましい。代替的には、周波数を、無線送信のような他の任意の適合する手段によって転送することが可能である。望ましい実施態様では、単一の導電体３０が示されている点に留意されたい。これは、システム内の各種構成要素が共通アースを共用するものと仮定している。これがそうではない場合には、例えば、構成要素間に接地線を追加するとか、あるいは、差動信号また無線送信によるような、異なるタイプの伝送を利用するといった、既知の任意の方法を使用して、共通アースの欠如を補償することが可能である。周波数が宛先で測定可能である限り、任意の適合する方法によって、周波数を、任意の数のポイント間で伝送することが可能である。
【００１３】
周波数インタープリター３２は、一定周波数を受信して解釈することによって、もとの情報３４を回復する。こうして、情報３４を、４つの導電体３６、４０、４２、及び、４４によって情報の宛先１４に伝送することが可能になる。
【００１４】
周波数を用いた情報転送によって、遠隔の独立した電子システム間、または、モジュール式電子システムにおけるモジュール（例えば、４６と４８）間といった、電子システムの部分間における情報の共用が容易になる。例えば、ステータス情報を、モジュール式冗長電源４６から処理モジュール４８に転送することができる。
【００１５】
図２の、周波数を使用した情報の転送プロセスを示すフローチャートには、情報を周波数に変換するステップ（５０）と、その周波数を伝送するステップ（５２）が含まれている。周波数は、その宛先で受信され（５４）、周波数を解釈して（５６）、もとの情報が回復される。
【００１６】
周波数を用いた情報転送は、とりわけ、単純であることが必要であり、かつ、導体または伝送経路の数を最小化する必要のあるシステムに適している。図１の典型的な電子システムの場合、モジュール式冗長電源４６に複合マイクロプロセッサベースのメッセージ通信システムを追加して、処理モジュール４８にステータス情報を転送すると、故障の確率が大幅に増大するであろう。複合マイクロプロセッサベースのメッセージ通信システムの追加によって故障の確率が増すと、モジュール式電子システムに冗長電源を付加する効果が損なわれることになる。マイクロプロセッサベースのメッセージ通信システムには、設計及びデバッグが困難で、コストが高くつく可能性のあるプロトコルの問題も含まれる。
【００１７】
周波数を用いて情報転送を行うと、情報源１０と情報の宛先１４の間に必要な導電体数も大幅に減少する。図１の典型的な電子システムの場合、モジュール間の導体数を制限するのが有利である。モジュールは取り外しが可能であるため、モジュール間の各導電体は、接続及び切り離しが可能な電気的接点を必要とする。このため、接続不良による短絡の可能性が増すことになる。導電体数を制限すると、電気コネクタまたはソケットに起因するモジュールのサイズ及びコストが縮小及び低下することになる。
【００１８】
次に図３を参照して、周波数を発生して情報を転送するための典型的な電気回路について説明する。発振器６０が、ベース周波数（基本周波数）を発生し、周波数変換器６２（図２の周波数変換器２６は、図３の発振器６０と周波数変換器６２を含むものとして示されている）が、情報とベース周波数を組み合わせて、伝送される一定周波数を生成する。情報とベース周波数を組み合わせる前に、入力信号調整器６４を使用して、情報に前処理を施すことが可能である。この例の場合、２つのモジュール式冗長電源（不図示）のそれぞれが、伝送すべき２つのステータス信号を処理システム（例えば、図１の４８）に供給する。これら４つのステータス信号を周波数変換器６２に対する入力として使用することにより、一定周波数が生成される。
【００１９】
発振器６０は、過度の周波数ドリフトによるエラーを導入することなく、周波数を用いて情報を伝送するのに十分なほど正確である限り、任意の所望のタイプの発振器とすることが可能である。発振器６０の周波数許容範囲は、可能性のある情報状態の数及び周波数インタープリター（例えば、図１の３２）の速度といった、いくつかの要因によって決まる。例えば、可能性のある情報状態の数が極めて少ない場合には、各情報状態毎に、広い周波数範囲を割り当て、同時に、低速発振器を利用することが可能である。可能性のある情報状態の数が比較的多いが、周波数インタープリターが、高周波数に応答するのに十分なほど高速である場合には、高速発振器を用いて、各情報状態毎に広い周波数範囲を割り当てることができる。これらの例は、両方とも、周波数許容範囲の大きい安価な発振器に適合することになる。しかし、可能性のある情報状態の数が多く、周波数インタープリターが高周波数を処理することができない場合には、各情報状態を狭い周波数範囲で表すことができるように、より優れた発振器が必要になる。さらに、多くの場合、可能性のある情報状態の一部だけしか使用されないので、必要な周波数範囲が少なくなる。
【００２０】
望ましい例では、２つのモジュール式電源によって、周波数変換器６２に対する入力として全部で４つのステータスラインが得られるので、１６の可能な情報状態が生じることになる。４つのステータスラインは、電源１が現在使用されていることを示す、ライン６６の１Ｐ信号、電源１が故障していることを示す、ライン６８の１Ｆ信号、電源２が現在使用されていることを示す、ライン７０の２Ｐ信号、及び、電源２が故障していることを示す、ライン７２の２Ｆ信号である。しかし、この例の場合、可能性のある１６の情報状態のうち５つだけしか解釈されない。周波数変換器６２に対する入力６６〜７２は、入力６６〜７２が、（解釈されない状態の）周波数と５つの解釈される状態（解釈状態）の検出ウィンドウとがオーバラップするところの解釈されない状態（非解釈状態）に入らない限り、５つの解釈状態をできるだけ広く分離するように構成することが可能であり、これによって、発振器６０の周波数許容範囲要件が緩和される。これは、可能性のある各情報状態毎に、望ましい典型的な周波数変換器６２において異なる周波数が生じることになるが、入力６６〜７２を、解釈される周波数（解釈周波数）が１つ以上の解釈されない周波数（非解釈周波数）によって分離されるように構成することが可能であるということを意味する。２つ以上の解釈周波数が連続している場合には、後で説明するように、分離率を高めるため、解釈周波数は、低周波数ではなく高周波数であるほうが望ましい。この場合、解釈周波数の検出ウィンドウを、非解釈周波数とオーバラップするのに十分なほど広くして、比較的正確さの劣る発振器６０で、より可能性の高い周波数の解釈を行えるようにすることが可能である。さらに詳細に後述するように、周波数変換器６２への入力順を整え、ディジタル信号の意味（高が真値か、低が真値か）を管理することによって、解釈周波数を分離するように、入力６６〜７２を構成することが可能である。
【００２１】
望ましい例の場合、発振器６０は、約７２Ｈｚのベース周波数を発生する非安定コンパレータである。発振器６０は、許容範囲が１％の電気コンポーネントを利用する。この安価な発振器によって、全体として、約５％の周波数許容範囲が得られることになる。代替的に、水晶発振器のような、任意のタイプの発振器を使用することも可能である。発振器６０には、カリフォルニア州サンタ・クララのＮａｔｉｏｎａｌ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって市販されているＬＭ３３９４チャンネルコンパレータのような演算増幅器（オペアンプ）７４が含まれる。オペアンプ７４の非反転（＋）入力は、第１の１００ｋΩ抵抗器７６を介してアースに接続され、第２の１００ｋΩ抵抗器８０を介してＶｃｃ（５ボルト）に接続されている。オペアンプ７４の非反転入力は、第３の１００ｋΩ抵抗器８２を介してオペアンプ７４の出力にも接続されている。オペアンプ７４の反転（−）入力は、０．１μｆ（マイクロファラッド）コンデンサ８４を介してアースに接続されている。オペアンプ７４の反転入力は、第４の１００ｋΩ抵抗器８６を介してオペアンプ７４の出力にも接続されている。
【００２２】
オペアンプ７４は、非反転入力の電圧が反転入力の電圧より高い場合には常に、高電圧（５ボルト）を出力する。オペアンプ７４は、非反転入力の電圧が反転入力の電圧より低い場合には常に、低電圧（アース電位）を出力する。オペアンプ７４が、高電圧を出力する場合、非反転入力の電圧Ｖｎｉは、Ｖｎｉ＝Ｖｃｃ×Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）という式に従って、それぞれ、第１、第２、及び、第３の抵抗器７６、８０、及び、８２から構成される分圧器のために、（２／３）Ｖｃｃになる。分圧器を表したこの式に関して、Ｒ２はＶｃｃに接続され、Ｒ１はアースに接続され、Ｒ１とＲ２は互いに接続されており、ＶｎｉはＲ１とＲ２との間の接続部に生じる電圧である。この場合、Ｒ１は第１の抵抗器７６であり、Ｒ２は、組み合わせ抵抗が５０ｋΩとなる、並列に組み合わせられた第２及び第３の抵抗器８０及び８２である。従って、オペアンプ７４の出力が高の場合はＶｎｉは、Ｖｎｉ＝Ｖｃｃ×１００／（５０＋１００）すなわち（２／３）Ｖｃｃとなる。オペアンプ７４の出力が低（電圧）の場合、非反転入力の電圧は（１／３）Ｖｃｃである。この場合、Ｒ１は、組み合わせ抵抗が５０ｋΩとなる、並列に組み合わせられた第１及び第３の抵抗器７６及び８２であり、Ｒ２は第２の抵抗器８０である。従って、オペアンプ７４の出力が低の場合、Ｖｎｉは、Ｖｎｉ＝Ｖｃｃ×５０／（５０＋１００）すなわち（１／３）Ｖｃｃである。
【００２３】
オペアンプ７４の出力が高の場合、コンデンサ８４は、反転入力の電圧が非反転入力の（２／３）Ｖｃｃより高くなるまで、第４の抵抗器８６を介して充電され、これによって、オペアンプ７４の出力が低にスイッチされて、非反転入力の電圧が（１／３）Ｖｃｃにセットされる。コンデンサ８４は、次に、オペアンプ７４の反転入力の電圧が、非反転入力の（１／３）Ｖｃｃより低くなるまで放電し、これによって、オペアンプ７４の出力がスイッチされて高に戻り、非反転入力の電圧が（２／３）Ｖｃｃに戻される。オペアンプ７４の出力における電圧のこの振動が、周波数変換器６２のベース周波数として使用される。
【００２４】
ベース周波数は、発振器６０の時定数（ＲＣ）によって決まるが、この時定数は、コンデンサ８４の値に第４の抵抗器８６の値を掛けた値である、０．１μｆ×１００ｋΩ、すなわち、０．０２に等しい。ベース周波数は、次のように計算される。コンデンサ８４及びオペアンプ７４の反転入力の電圧（Ｖｃ）は、ＲＣの時定数ｔで、Ｖｃｃの値に向かって指数関数的に充電される。オペアンプ７４の出力における低から高への遷移時のこの電圧は、（１／３）Ｖｃｃであり、充電段階が開始される。従って、Ｖｃ（ｔ）＝Ｖｃｃ−（Ｖｃｃ−（１／３）Ｖｃｃ）ｅ＾（−ｔ／ＲＣ）＝Ｖｃｃ（１−（２／３）ｅ＾（−ｔ／ＲＣ））である。発振器６０は、Ｖｃ（ｔ）が（２／３）Ｖｃｃに達した時点Ｔ１において状態を変化させる。すなわち、（２／３）Ｖｃｃ＝Ｖｃｃ（１−（２／３）ｅ＾（−Ｔ１／ＲＣ））である。Ｔ１について解くと、Ｔ１＝ＲＣ×ｌｎ（２）が得られる。Ｖｃは、次に、０ボルトの値に向かって指数関数的に放電する。この場合、Ｖｃ（ｔ´）＝（２／３）Ｖｃｃ×ｅ＾（−ｔ´／ＲＣ）である。発振器６０は、Ｖｃ（ｔ´）が（１／３）Ｖｃｃに達した時点Ｔ２において状態を再び変化させる。すなわち、（１／３）Ｖｃｃ＝（２／３）Ｖｃｃ×ｅ＾（−Ｔ２／ＲＣ）である。Ｔ２について解くと、Ｔ２＝ＲＣ×ｌｎ（２）が得られる。電圧がオペアンプ７４の出力において１サイクルを完了するのに要する総時間は、従って、Ｔ１＋Ｔ２、すなわち、２ＲＣ×ｌｎ（２）＝２×０．０２×０．６９３＝１３．８ｍｓ／サイクルになる。従って、ベース周波数は、約（１／１３．８）、すなわち、約７２Ｈｚになる。
【００２５】
この場合も、周波数許容範囲が、周波数変換器６２によって発生される周波数の解釈におけるエラーを回避するのに十分である限り、任意のタイプの発振器を用いて、周波数変換器６２に対するベース周波数を発生することが可能である。しかし、上述の発振器６０は、本明細書で説明する典型的な電子システムの要件を満たす安価な発振器である。
【００２６】
上述のように、発振器６０内のオペアンプ７４の出力に発生したベース周波数は、周波数変換器６２によって、入力６６、６８、７０、及び、７２に現れる、符号化すべき情報と組み合わせられることになる。周波数変換器６２は、符号化すべき情報とベース周波数を組み合わせて、情報を表す一定周波数を発生する。
【００２７】
好適で典型的な実施態様の場合、周波数変換器６２は、カウンタ９０への入力９４に現れる２進数でベース周波数を割る、２進カウンタ９０または周波数分割器から構成される（この意味で周波数変換器６２は、周波数分割器でもある）。２進カウンタ９０は、テキサス州ダラスのＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社から市販されている７４Ｆ１６１同期式４ビット２進カウンタとすることが可能である（５つ以上のディジタル入力を一定周波数に変換しなければならない場合には、よりビット幅の広いカウンタまたは複数のグループ化されたカウンタを使用することができる）。２進カウンタ９０は、発振器６０のオペアンプ７４の出力に接続されたクロック入力９２を有している。カウンタ９０は、連続的に０から１５までカウントし、１５に達する毎に、次は０に戻る。カウンタ９０は、そのクロック入力９２においてパルスを受信する毎にインクリメントする。その４つのプリセット入力９４に生じる数によって、カウンタ９０をプリセットし、そのプリセット数から１５までカウント・アップさせることが可能であり、カウンタは、１５に達すると、プリセット数まで戻されて、カウントを続行する。
【００２８】
カウンタ９０の４つのプリセット入力９４と４つのステータスライン６６〜７２を直接接続することもできるし、あるいは、カウンタ９０に入る前に、ステータスライン６６〜７２に処理を加えることも可能である。図３に示す典型的な周波数変換器６２の場合、ステータスライン６６〜７２は、カウンタ９０に入る前に、信号調整器６４を通過する。ライン６６の１Ｐ信号及びライン７０の２Ｐ信号は、それぞれ、カウンタ９０に入る前に、インバータ１２０及び１２２によって反転される。ライン６８の１Ｆ信号及びライン７２の２Ｆ信号は、下記のように、アースとＶｃｃの間の任意のレベルとすることが可能な電圧から、適正なディジタル信号に変換される。ライン６８の１Ｆ信号は、冗長電源１が故障したか否かを表し、故障の場合には、低またはフローティング状態になる。ライン６８の１Ｆ信号は、１ｋΩ抵抗器１３０を介してアース電位に向かってプル・ダウンされるので、冗長電源１が故障すると、ライン６８の１Ｆ信号は、２．５ボルト未満になる。冗長電源１が正しく動作している場合、ライン６８の１Ｆ信号は、２．５ボルトを超えることになる。ライン６８の１Ｆ信号は、オペアンプ１３２の反転入力に接続される。２．５ボルトの基準電圧は、Ｖｃｃとアースの間に接続された２つの１ｋΩ抵抗器１３４及び１３６から構成される分圧器によって生じて、オペアンプ１３２の非反転入力に供給される。従って、抵抗器１３０によってプル・ダウンされた後、ライン６８の１Ｆ信号の電圧が２．５ボルト未満になると、オペアンプ１３２の出力１４０が高になり、冗長電源１が故障したことを示す。抵抗器１３０によってプル・ダウンされた後、ライン６８の１Ｆ信号の電圧が２．５ボルトを超えると、オペアンプ１３２の出力１４０が低になり、冗長電源１が正しく動作していることを示す。オペアンプ１３２の出力１４０は、カウンタ９０の４つのプリセット入力９４の１つに接続されている。
【００２９】
同様に、ライン７２の２Ｆ信号は、１ｋΩ抵抗器１４２を介して接地電位に向かってプル・ダウンされ、オペアンプ１４４の反転入力に接続される。抵抗器１３４及び１３６から構成される分圧器によって生じる２．５ボルトの基準電圧が、オペアンプ１４４の非反転入力に供給される。オペアンプ１４４の出力１４６は、カウンタ９０の４つのプリセット入力９４の１つに接続されている。
【００３０】
必要に応じて、回路全体にプル・アップ抵抗器を含めることが可能である。例えば、インバータ１１４、１２０、及び、１２２や、コンパレータ７４、１３２、及び、１４４のような、オープンコレクタ出力を備えるコンポーネントの出力をプル・アップするために、１ｋΩ抵抗器１５０、１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、及び、１５７が必要とされる。
【００３１】
この例の場合、４つのステータス信号６６〜７２は、アクティブ低（アクティブロー）信号である。これらのアクティブ低信号は、インバータ１２０及び１２２、及び、コンパレータ１３２及び１４４によって反転されるので、カウンタ９０への入力９４は、アクティブ高（アクティブハイ）になる。
【００３２】
カウンタ９０の現在のカウントを示す４つのカウンタ出力９６は、不要であり、切り離されたままにされる。カウンタ９０のＣＬＲ＿１００、ＥＮＴ１０２、及び、ＥＮＰ１０４制御入力は、１ｋΩ抵抗器１０６を介してＶｃｃに結合されている。カウントが１５になる毎に、リップル桁上げ出力１１０は高レベルパルスを生成する。ＬＯＡＤ＿１１２制御入力は、カリフォルニア州ＳｕｎｎｙｖａｌｅのＰｈｉｌｉｐｓ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓから市販されている７４Ｆ０６ Ｈｅｘインバータのような、インバータ１１４を介してリップル桁上げ出力１１０に接続されている。カウントが１５になる毎に、リップル桁上げ出力１１０は、高レベルパルスを生じ、これがインバータ１１４によって反転されて、ＬＯＡＤ＿１１２制御入力を低にプル・ダウンする。従って、カウントが１５になる毎に、ＬＯＡＤ＿１１２制御入力が、低にプル・ダウンされ、カウンタ９０は、４つのプリセット入力９４における値でプリセットされる。カウンタ９０が新しいプリセット値になると、リップル桁上げ出力１１０は、再び、低になり、カウントが続行される。
【００３３】
インバータ１１４は、また、カウンタ９０のリップル桁上げ出力１１０によって生じる一定周波数をバッファリングする。従って、インバータ１１４の出力１１６は、所望に応じて電子システム全体に転送される一定周波数信号源として使用される。
【００３４】
カウンタ９０は、４つのプリセット入力９４に生じる数（プリセット値）に基づいて、発振器６０からのベース周波数を分割する。カウンタ９０のリップル桁上げ出力１１０に生じる一定周波数Ｆｃは、次のように、１６からプリセット入力９４における数を引いた値でベース周波数を割ったものに等しい。すなわち、Ｆｃ＝７２Ｈｚ／（１６−プリセット値）である。例えば、プリセット値が１４の場合、一定周波数は、７２Ｈｚ／（１６−１４）、すなわち、３６．１Ｈｚということになる。下記の表に、周波数発生器２６によって発生された、解釈されることになる一定周波数を示す。
【００３５】
【表１】

【００３６】
オプションの回路要素（不図示）を周波数変換器６２に追加して、一定周波数が転送されないように、インバータ１１４の出力１１６を接地し、これによって、上記表における「冗長電源なし」状態の場合のように、別の一定周波数を追加することなく、情報状態を追加することが可能である点に留意されたい。
【００３７】
カウンタ９０に対する４つのプリセット入力９４が、各一定周波数がそれに最も近い近傍周波数から少なくとも１０％だけ隔離するように構成されている点にも留意されたい。この場合、最も近い周波数は、１９．８％離れた、１２．１Ｈｚと１４．５Ｈｚである。プリセット入力９４に関して解釈される２つの数が４及び５である場合、結果生じる一定周波数は、９．１％だけしか離れていない、６．０３Ｈｚ及び６．５７Ｈｚになる。上述のように、周波数の分離は、プリセット入力９４に接続される信号の順序を整理し、必要に応じて信号を反転し、どの状態が解釈されることになり、どの状態が決して生じないかを慎重に選択することによって、及び、低い周波数ではなくより高い周波数に連続した数を配置することによって管理することが可能である。
【００３８】
周波数発生器２６及び周波数インタープリター（例えば、図１の３２）の動作については、図４のフローチャートで要約されている。ベース周波数を発生し（１６０）、これを、プリセット可能な２進カウンタのクロック信号として使用する（１６２）。情報搬送ディジタル信号は、カウンタのプリセット入力として使用され（１６４）、カウンタのリップル桁上げ出力に生じる一定周波数は、所望に応じて伝送される（１６６）。伝送した周波数が受信され（１６８）、その一定周波数を解釈して（１７０）、もとの情報が回復される。
【００３９】
上述のように、一定周波数を、単一電子システム内であろうと、遠隔システム間であろうと、任意の数のポイント間で伝送することが可能である。同様に、本明細書において説明した単方向情報転送システムを二重にして、２つのポイント間で情報のやり取りを行うことも可能である。一定周波数を、例えば、１つ以上の導電体または無線接続を介するような、任意の適合するやり方で伝送することが可能である。従って、一定周波数を、任意の適合する受信器で受信することが可能である。
【００４０】
一定周波数を受信すると、その測定を行い、次に、一群の一定周波数と比較して、その一定周波数を生じさせた情報の状態または内容が何であるかを判定することによって、一定周波数を解釈して、もとの情報を回復する。周波数インタープリター（例えば、図１の３２）は、一定周波数を測定し、可能性のある一定周波数と比較するか、あるいは、伝送された一定周波数からもとの情報を取り出すことが可能な、任意の装置とすることが可能である。例えば、周波数インタープリターは、周波数計、及び、ゲート・アレイ、または、測定された一定周波数と可能性のある一定周波数を比較する他のプログラマム可能な論理装置から構成することが可能である。代替的には、数学的アルゴリズムを使用して、測定周波数に基づいて情報を取り出すことも可能である。
【００４１】
好適で典型的な実施態様では、周波数インタープリター（例えば、図１の３２）は、一定周波数をカウントして、もとの情報を取り出すのに十分迅速に動作することが可能な任意のマイクロコントローラまたはマイクロプロセッサなどのプロセッサである。プロセッサは、一定周波数を搬送する信号の状態を周期的にサンプリングすることによって、一定周波数を測定する。プロセッサは、所与の時間期間中に一定周波数に生じる、エッジ遷移の数すなわち電圧変化の数をカウントすることによって、一定周波数を測定する。プロセッサは、次に、一定周波数と可能性のある一定周波数（複数）を比較して、一定周波数を発生させるために使用されたもとの情報を取り出す（または、復元する）。プロセッサは、一定周波数と１組の周波数範囲またはウィンドウを比較して、一定周波数のわずかな変動によってエラーが導入されないようにするのが望ましい。
【００４２】
下記の例示的なプログラム・コードをコンピュータ・プロセッサによって実行することにより、上述の周波数発生器２６によって発生された一定周波数を測定して、その一定周波数から情報を取り出すことができる。一定周波数は、ディジタル入力／出力ポートのような任意の適合する入力によってコンピュータ・プロセッサに供給される。この場合、ソフトウェアは、下記の関数における「frequency_ input」ポインタのようなポインタにアクセスすることによって、一定周波数信号の状態を読み取ることができる。
【００４３】
プログラムコード１：

【００４４】
Ｃコンピュータ・プログラミング言語で書かれた上述の関数は、プロセッサによって、１０ミリ秒毎に１回、すなわち、毎秒１００回実行される。それは、タイマー割り込みルーチンによって呼び出されるのが望ましく、プロセッサのタイマーは、１０ミリ秒毎にプロセッサに割り込みをかけて、この関数を実行するように構成されている。この関数は、「frequency_ input」ポインタによって参照される一定周波数を測定する。プロセッサが、さまざまなソース（情報源または周波数源）からの２つ以上の一定周波数を解釈する場合、同様の関数を実行して、受信した一定周波数のそれぞれを解釈することになるが、代替的に、関数を修正して、複数の一定周波数を処理するようにすることも可能である。
【００４５】
この関数は、変数「psu _ signal _ was _ high」及び「psu _ edges」を用いて、立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの両方をカウントすることにより、一定周波数を測定する。１秒間に検出されるエッジの総数は、一定周波数の２倍にほぼ等しくなる。
【００４６】
１秒の測定期間を確保するために、まず、「psu _ signal _ timer」が値９９に初期設定される。次に、この変数が、関数の実行毎にデクリメントされる、すなわち、この変数は、９９から０までカウント・ダウンされる。関数は、毎秒１００回実行されるので、変数「psu _ signal _ timer」が、９９から０までカウント・ダウンされた時点で、変数を初期設定してから１秒が経過していることになる。
【００４７】
変数「psu _ signal _ timer」が０に達すると、検出されたエッジの総数と、一定周波数について可能性のある周波数範囲を比較して、一定周波数を発生するために使用された情報が取り出される（回復される）。上記コード内のコメントが示すように、可能性のある各周波数間の中点値が求められる。各周波数範囲すなわちウィンドウは、連続する中点値間の周波数に及ぶ。例えば、９．１Ｈｚの一定周波数を検出するには、１９または２０のエッジをカウントする。その次に低い周波数は５．２Ｈｚであり、この周波数に対しては、１０または１１のエッジをカウントする。従って、５．２Ｈｚと９．１Ｈｚの周波数間の中点値は、１５のエッジのところにある。９．１Ｈｚの次に高い周波数は、１２．１Ｈｚであり、この周波数に対しては、２４または２５のエッジをカウントする。従って、９．１Ｈｚと１２．１Ｈｚの周波数間の中点値は、２２のエッジのところにある。ゆえに、カウントされたエッジ数が１５と２１の間である場合、一定周波数は、９．１Ｈｚと判定される。Ｉｆ−Ｔｈｅｎ−Ｅｌｓｅ連鎖が、カウントされたエッジ数（「psu _ edges」）とさまざまなエッジ・カウント範囲を比較する上記コード内で実施される。次に、変数「psu _ state」に、一定周波数を発生するために用いられた情報に従って、ある値が割り当てられる。例えば、上述のように、冗長電源２が欠落している場合は、周波数発生器２６によって、９．１Ｈｚの一定周波数が発生される。１秒間にプロセッサによってカウントされたエッジ数が、９．１Ｈｚの一定周波数を表す１５と２１の間である場合、変数「psu _ state」に「PSU_PS2_MISSING」値が割り当てられる。
【００４８】
従って、プロセッサは、モニタのような情報の宛先（例えば、図１の１４）に非符号化情報を転送するといったように、任意の所望のやり方で取り出した（または回復した）情報を使用することができる。例えば、下記の関数を使用して、周波数を用いて伝送された２つの冗長電源のステータスを表示することができる。
【００４９】
プログラムコード２：

【００５０】
ここでも、上記２つの関数が、単一のソースからの１つの一定周波数に含まれる情報を解釈して表示する。これらの関数を、当該技術分野において既知のように、複製するか、あるいは、変更することによって、複数のソースからの（複数の）一定周波数に含まれる情報を解釈して、使用することも可能である。
【００５１】
図５のフローチャートには、典型的な周波数インタープリター（例えば、図１の３２）の動作が要約されている。周波数インタープリター３２は、一定周波数信号のある所与の時間期間中に生じるエッジ遷移の数をカウントする（１８０）。結果得られるエッジ遷移数と１組の範囲を比較して、そのエッジ数が含まれる範囲を識別する（１８２）。次に、識別された範囲に対応する情報を取り出す（または回復する）（１８４）。
【００５２】
上述のような周波数を使用した情報の転送では、単純な周波数発生及び解釈装置と最少数の導体によって情報を配信することができるので、多くの電子システムに多大な利益をもたらすであろう。
【００５３】
例示的、かつ、現在のところ望ましい本発明の実施態様について詳述したが、本発明の概念を別様にさまざまに具現化し、利用することが可能であることは言うまでもない。特許請求の範囲に記載された発明には、先行技術による制限を除き、かかる変更も含まれるものと解釈されるべきである。
【００５４】
以下においては、本発明の種々の構成要件の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。
１．情報を伝達する方法において、
前記情報を一定周波数に変換するステップであって、前記情報は、前記一定周波数によって表されることからなる、ステップ（５０）と、
前記一定周波数を送信するステップ（５２）と、
前記一定周波数を解釈して、前記情報を回復するステップ（５６）
を含む、方法。
２．前記情報を変換するステップ（５０）が、複数の一定周波数のうちの１つの周波数を発生するステップを含み、前記情報が所与の数の状態を有しており、前記複数の一定周波数の各々が、前記所与の数の状態のうちの唯一の状態に関連付けられることからなる、上項１に記載の方法。
３．前記一定周波数を解釈するステップ（５２）が、
前記一定周波数を識別するステップ（１８０）と、
前記一定周波数と複数の周波数範囲を比較するステップ（１８２）であって、
前記周波数範囲の各々が特定の情報内容に関連付けられており、前記特定の情報内容のどれが前記一定周波数に対応するかを判定することからなる、ステップを含む、上項１に記載の方法。
４．情報転送装置であって、
情報源（１０）と、
前記情報源に接続された情報−一定周波数変換器（２６）と、
前記情報−一定周波数変換器に接続された送信器と、
前記送信器にリンクされた受信器と、
前記受信器に接続された一定周波数インタープリター（３２）
を備える、情報転送装置。
５．前記情報−一定周波数変換器（２６）が、発振器（６０）と、周波数分割器（６２）を備える、上項４に記載の情報転送装置。
６．前記周波数分割器（６２）が、２進カウンタ（９０）を備える、上項５に記載の情報転送装置。
７．前記２進カウンタ（９０）が、前記送信器（例えば、１１４）に接続されたリップル桁上げ出力（１１０）を有する、上項６に記載の情報転送装置。
８．前記一定周波数インタープリター（３２）にコンピュータで実行可能なプログラム・コードが含まれており、
前記コードに、
前記情報−一定周波数変換器によって生成される一定周波数を測定する（１８０）ためのコードと、
前記一定周波数と複数の周波数範囲を比較して（１８２）、前記一定周波数が、前記複数の周波数範囲のどの周波数範囲内に含まれるかを識別するためのコードが含まれることからなる、上項４に記載の情報転送装置。
９．情報転送装置において、
複数のディジタル出力（６６、６８、７０、及び、７２）を有する電子装置であって、各々のディジタル出力が、特定の予め決められた情報ビットを伝送するために確保されていることからなる、電子装置と、
発振器（６０）と、
クロック入力（９２）、複数のプリセット入力（９４）、及び、リップル桁上げ出力（１１０）を有するプリセット可能な２進カウンタ（９０）であって、前記電子装置の前記複数のディジタル出力が、前記複数のプリセット入力に接続され、前記発振器が、前記クロック入力に接続されることからなる、プリセット可能な２進カウンタと、
前記２進カウンタの前記リップル桁上げ出力にリンクされたコンピュータ・プロセッサと、
前記コンピュータ・プロセッサに関連付けられたコンピュータで実行可能なプログラム・コード
を有し、
前記コードに、
前記リップル桁上げ出力からの一定周波数を測定する（１８０）ためのコードと、
前記一定周波数と複数の周波数範囲を比較して（１８２）、前記一定周波数が、前記複数の周波数範囲のどの周波数範囲内に含まれるかを識別するためのコードが含まれることからなる、情報転送装置。
１０．情報を転送するための装置において、
前記情報を一定周波数に変換する（５０）ための手段であって、前記情報は、前記一定周波数によって表されることからなる、手段と、
前記一定周波数を送信する（５２）ための手段と、
前記一定周波数を解釈して、前記情報を回復する（５６）ための手段
を備える、装置。
【００５５】
本発明の情報伝送装置は、情報−一定周波数変換器(26)に接続された情報源(10)、情報−一定周波数変換器に接続された送信器、送信器にリンクされた受信器、及び、受信器に接続された一定周波数インタープリター(32)を備える。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、従来技術によるものよりも、複雑なバス・アーキテクチャを必要とせず、かつ、伝送媒体の数を少なくして、情報を伝送することが可能なシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】周波数を使用して情報を情報の宛先に伝送するための情報源の典型的なブロック図である。
【図２】周波数を使用して情報を転送する典型的なプロセスを示すフローチャートである。
【図３】情報を表す一定周波数を発生するための典型的な電気回路の概略図である。
【図４】図３の典型的な電気回路の動作を示すフローチャートである。
【図５】周波数から情報を取り出す典型的な方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 情報源
１４ 情報の宛先
２６ 周波数変換器（周波数発生器）
３２ 一定周波数インタープリター
６０ 発振器
９０ ２進カウンタ

Claims (8)

1. 複数の状態を有する電子装置の状態を伝達する方法において、
   前記状態を複数の一定周波数のうちの各１つの周波数に変換するステップであって、前記状態は、前記各１つの一定周波数によって表されることからなる、ステップと、
   前記一定周波数を送信するステップと、
   前記一定周波数を測定し、及び、前記一定周波数と複数の周波数範囲を比較して、前記一定周波数が、前記複数の周波数範囲のどの周波数範囲内に含まれるかを識別するためのコンピュータで実行可能なプログラム・コードを用いることによって、前記一定周波数を解釈して、前記状態を回復するステップ
   を含む、方法。
2. 前記状態を変換するステップが、複数の一定周波数のうちの１つの周波数を発生するステップを含み、前記電子装置が所与の数の状態を有しており、前記複数の一定周波数の各々が、前記所与の数の状態のうちの固有の１つの状態に関連付けられることからなる、請求項１に記載の方法。
3. 状態転送装置であって、
   複数の状態を有する状態源と、
   前記状態を複数の一定周波数のうちの各１つの周波数に変換するために前記状態源に接続された状態−一定周波数変換器であって、前記状態は、前記各１つの周波数によって表されることからなる、状態−一定周波数変換器と、
   前記状態−一定周波数変換器に接続された送信器と、
   前記送信器にリンクされた受信器と、
   前記状態を回復するために前記受信器に接続された一定周波数インタープリター
   を備え、
   前記一定周波数インタープリターは、前記一定周波数を測定するための、及び、前記一定周波数と複数の周波数範囲を比較して、前記一定周波数が、前記複数の周波数範囲のどの周波数範囲内に含まれるかを識別するためのコンピュータで実行可能なプログラム・コードを備えることからなる、状態転送装置。
4. 前記状態−一定周波数変換器が、発振器と、周波数分割器を備える、請求項３に記載の状態転送装置。
5. 前記周波数分割器が、２進カウンタを備える、請求項４に記載の状態転送装置。
6. 前記２進カウンタが、前記送信器に接続されたリップル桁上げ出力を有する、請求項５に記載の状態転送装置。
7. 前記状態源が、複数のディジタル出力を有する電子装置を備え、前記複数のディジタル出力の各々が、特定の予め決められた状態情報のビットを伝送するために確保されていることからなる、請求項３に記載の状態転送装置。
8. 発振器と、
   クロック入力、前記状態源に接続された複数のプリセット入力、及び、リップル桁上げ出力を有するプリセット可能な２進カウンタであって、前記発振器が、前記クロック入力に接続されることからなる、プリセット可能な２進カウンタと、
   前記２進カウンタの前記リップル桁上げ出力にリンクされたコンピュータ・プロセッサと、
   前記コンピュータ・プロセッサに関連付けられたコンピュータで実行可能なプログラム・コード
   を有し、
   前記コードに、
   前記リップル桁上げ出力から一定周波数を測定するためのコードと、
   前記一定周波数と複数の周波数範囲を比較して、前記一定周波数が、前記複数の周波数範囲のどの周波数範囲内に含まれるかを識別するためのコード
   が含まれることからなる、請求項３に記載の状態転送装置。

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