JP4207151B2 - 非同期プロセッサを備えた通信装置及びその通信方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データの送受信をする通信装置に係り、特に瞬時対応能力が高く、かつ、待機時消費電力が極めて低い通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線タグ等の微弱な無線電波を送受信する通信装置では、データ送信時にＲＦ回路で消耗される電力こそ大きいが、待機時間が動作時間に比べ極端に長いため、マイクロプロセッサにおける消費電力の多少が全体の消費電力における大きな要素となる。ここでマイクロプロセッサの消費電力は、ほぼ基本クロックの周波数に比例するといわれているが、一定の処理能力を維持しながら装置の消費電力を低下させたい場合には、クロックの周波数を下げる代わりに何らかの措置が必要である。
【０００３】
従来、待機状態における消費電力を低減される方法が種々開発されていた。例えば、特開平９―８３３３５号公報には、待機状態に同一の動作状態となる回路をブロックに分け、一部の部分回路を待機状態においてターンオフすることによりしきい値電流を低下させ消費電力を落とす技術が開示されている（特許文献１）。また、クロックの発振を停止させてしまうスリープモードを設け、全体的な消費電力を落とすようにマイクロプロセッサを設計することもあった。このような従来技術は、例えば特開平５−１１８７６号公報や特開平５−１９８９０号公報にも記載されている（特許文献２及び３）
【特許文献１】
特開平９―８３３３５号公報
【特許文献２】
特開平５−１１８７６号公報
【特許文献３】
特開平５−１９８９０号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公知技術のような方法によっても、マイクロプロセッサの消費電力を下げるには限度があった。すなわち特許文献１に開示されるような技術では、特定回路ごとに電力供給を限定することができるが、マイクロプロセッサ等の大規模集積回路を含む装置全体の消費電力を低減させることはできなかった。
【０００４】
また、スリープモードを利用するマイクロプロセッサでは、定期的にスタンバイモードにしてホストコンピュータからの通信要求に応えなければならないため、スタンバイモードに必要とされる期間の消費電力を抑えることはできなかった。特に、無線タグのような微弱電波を扱う通信装置では、瞬時応答能力が重要であるため、装置が反応できないスリープモードを余り長く取ることは好ましくなかった。
【０００５】
図７に従来の同期型プロセッサを用いた通信装置における消費電力の変化を示す。図７に示すように、時刻ｔ０までのスリープモードでは消費電力は少ないがマイクロプロセッサ、つまり通信装置が応答できない。時刻０に発振を開始させた発振器からの基本クロックが安定してからのスタンバイモードは外部からのデータに対応できるようになっているが消費電力が基本クロックの周波数に応じて消費してしまう。マイクロプロセッサが動作する処理モード（時刻ｔ１〜ｔ２）の期間が短いとしても、瞬時応答するために、スタンバイモードの期間（時刻ｔ０〜ｔ３）はある程度長く取らざるを得なかったのである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、瞬時対応能力が高く、かつ、待機時消費電力が極めて低い通信装置を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明の送信に係る通信装置は、入力された信号の状態の変化に対応して次の処理を非同期に実行するように構成された非同期プロセッサと、所定の周期を有する発振信号に基づいて非同期プロセッサに送信データを送出するタイミングを通知するための同期信号を生成する発振回路と、非同期プロセッサから送出された送信データを発振信号に対応させて変調し送信する送信回路と、待機状態において非同期プロセッサのみに電源を供給し、非同期プロセッサの制御に基づいて送信回路に対して選択的に電源を供給する電源回路と、を備え、非同期プロセッサは、外部から通知された送信コマンドに対応して電源回路に送信回路の電源を投入させることを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、当該非同期プロセッサは送信コマンドの通知による入力信号の状態変化があって初めて動作を開始する。そして受信した送信コマンドに対応して、非同期プロセッサは電源回路に送信回路用の電源を供給するように制御する。非同期プロセッサは内部では非同期に動作しながらも、送信回路に対しては発振回路からの同期信号を参照して同期信号に対応したタイミングで送信データを出力するので、正しいタイミングで送信データが変調されて出力される。本構成によれば、制御手段が非同期プロセッサなので、外部からのコマンドを受けるためのスタンバイモードが不要であり、コマンドが送信されない限り電力が消費されない。また送信回路はこの電源の供給によって初めて動作を始めるため、送信が必要な場合のみに電力を消費してデータ送信を行い、無駄な電力を消費しない。
【０００９】
本発明において、「非同期プロセッサ」は、水晶振動子からの基本クロックを必要としないで外部からの信号の変化に対応して非同期に動作するように設計されたプロセッサをいう。非同期プロセッサの構成については、非同期プロセッサに関する公知技術が利用可能である。
【００１０】
また本発明の受信に係る通信装置は、入力された信号の状態の変化に対応して次の処理を非同期に実行するように構成された非同期プロセッサと、受信信号中に所定強度の搬送波信号が含まれていることを示す搬送波検出信号を出力する搬送波検出回路と、受信信号を復調して受信データを出力する受信回路と、待機状態において非同期プロセッサのみに電源を供給し、非同期プロセッサの制御に基づいて受信回路に対して選択的に電源を供給する電源回路と、を備え、非同期プロセッサは、外部から通知された受信コマンドに対応して電源回路に受信回路の電源を投入させ、搬送波検出信号が出力されている場合に受信データを入力することを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、当該非同期プロセッサは受信コマンドの通知による入力信号の状態変化があって初めて動作を開始する。そして受信した受信コマンドに対応して、非同期プロセッサは電源回路に受信回路用の電源を供給するように制御する。次いで非同期プロセッサは搬送波検出信号を検出したら、前記受信信号を復調し受信データを入力するので、受信信号が所定の強度以上出力されている場合に正しく受信データを入力できる。本構成によれば、制御手段が非同期プロセッサなので、外部からのコマンドを受けるためのスタンバイモードが不要であり、コマンドが通信されない限り電力が消費されない。また受信回路はこの電源の供給によって初めて動作を始めるため、受信が必要な場合のみに電力を消費してデータ受信を行い、無駄な電力を消費しない。
【００１２】
例えば、非同期プロセッサは、リセット信号を外部から入力し、当該リセット信号が解除状態となった時から処理を開始するように構成されている。非同期プロセッサは、初期状態からの処理がイベント駆動式に非同期に進むので、このようなリセット信号によってコマンド受信待ちの状態にすることが可能である。
【００１３】
特に、非同期プロセッサは、コマンドに対応する処理が完了した場合に、電源回路から供給していた電源（例えば受信回路や送信回路への電源）の供給を停止させることが好ましい。このような構成によれば、非同期プロセッサの消費電力が極めて低いばかりでなく、動作が必要とされる場合にのみ送受信回路に電力が供給されるため、待ち受け電力を消費することが無く、更に消費電力を低減させることができる。
【００１４】
例えば、非同期プロセッサは、外部のホストコンピュータとハンドシェイク方式通信線を介して通信可能になっている。非同期プロセッサは内部の処理が非同期であるため、処理の開始と終了とをその都度外部と交換するハンドシェイク方式の通信とすることにより、正しくデータを通信できるようになるのである。
【００１５】
このハンドシェイク方式通信線は、例えばクロック入力信号線、データ入力信号線、及びクロック出力信号線を含む。そして、ホストコンピュータからのコマンドを入力する場合、非同期プロセッサは、クロック入力信号線の状態が変化したときにデータ入力信号線に出力されているデータをラッチし、当該データのラッチに同期してクロック出力信号線の状態を変化させるように動作する。このような構成によれば、非同期プロセッサはクロック入力信号線の状態変化により処理の開始を知り、クロック出力信号線の状態変化により、外部の装置が非同期プロセッサの処理終了を知ることができる。
【００１６】
さらに非同期プロセッサは、クロック出力信号線の状態の変化に対応して再びクロック入力信号線の状態が変化した場合に、さらにクロック出力信号線の状態を変化させるようにしてもよい。このような構成によれば、外部の装置が非同期プロセッサの処理終了を知ってクロック入力信号線の状態を変化させたことを契機に、非同期プロセッサは一旦状態を変化させたクロック出力信号線の状態を復帰させることができる。
【００１７】
または、このハンドシェイク方式通信線は、クロック出力信号線、データ出力信号線、及びクロック入力信号線を含む。そして、ホストコンピュータにデータを出力する場合、非同期プロセッサは、データ出力信号線に出力すべきデータを出力してからクロック出力信号線の状態を変化させる。このような構成によれば、データ出力をしたい場合、データ出力信号線にデータをセットしてから、データ準備完了を示すクロック出力信号線の状態を変化させれば、この状態変化を監視する外部の装置は非同期にデータを入力することができる。
【００１８】
さらに非同期プロセッサは、出力されたデータをホストコンピュータがラッチしたことに伴ってクロック入力信号線の状態が変化した場合に、クロック出力信号線の状態を変化させる。このような構成によれば、非同期プロセッサはクロック入力信号線の状態変化によってホストコンピュータの処理終了を知り、一旦状態を変化させたクロック出力信号線の状態を復帰させることができる。
【００１９】
また本発明の送信に係る通信方法は、入力された信号の状態の変化に対応して次の処理を非同期に実行する非同期プロセッサを使用する通信装置のための通信方法であって、通信装置は、非同期プロセッサと、送信回路と、待機状態において非同期プロセッサのみに電源を供給し、非同期プロセッサの制御に基づいて送信回路に対して選択的に電源を供給する電源回路と、を備えるものであり、非同期プロセッサが、外部から通知された送信コマンドに対応して送信回路の電源を投入させるステップと、非同期プロセッサが、送信データを送出するタイミングを通知するための同期信号に対応させて当該送信データを非同期プロセッサから出力させるステップと、送信回路が、非同期プロセッサから送出された送信データを変調し送信するステップと、を備えたことを特徴とする。
【００２０】
上記方法によれば、当該非同期プロセッサは送信コマンドの通知による入力信号の状態変化があって初めて処理を開始して、まず送信回路用の電源を供給するように制御する。次いで非同期プロセッサは送信信号の送出タイミングに対応している同期信号に参照して送信データを出力するので、正しいタイミングで送信データが変調されて出力される。本方法によれば、制御手段が非同期プロセッサなので、外部からの送信コマンドを受けるためのスタンバイモードが不要であり、コマンドが送信されない限り電力が消費されない。また送信回路はこの電源の供給によって初めて動作を始めるため、送信が必要な場合のみに電力を消費してデータ送信を行い、無駄な電力を消費しない。
【００２１】
さらに本発明の受信に係る通信方法は、入力された信号の状態の変化に対応して次の処理を非同期に実行する非同期プロセッサを使用する通信装置のための通信方法であって、通信装置は、非同期プロセッサと、受信回路と、待機状態において非同期プロセッサのみに電源を供給し、非同期プロセッサの制御に基づいて受信回路に対して選択的に電源を供給する電源回路と、を備えるものであり、非同期プロセッサが外部から通知された受信コマンドに対応して受信回路の電源を投入させるステップと、非同期プロセッサが受信信号中に所定強度の搬送波信号が含まれていることを示す搬送波検出信号が出力されていた場合に、非同期プロセッサが受信回路から出力されている受信データを入力するステップと、入力された受信データを外部に通信するステップと、を備えたことを特徴とする。
【００２２】
上記方法によれば、当該非同期プロセッサは受信コマンドの通知による入力信号の状態変化があって初めて動作を開始する。そして受信した受信コマンドに対応して、非同期プロセッサは受信回路用の電源を供給するように制御する。次いで非同期プロセッサは搬送波検出信号を検出したら、前記受信信号を復調し受信データを入力するので、受信信号が所定の強度以上出力されている場合に正しく受信データを入力できる。本構成によれば、制御手段が非同期プロセッサなので、外部からのコマンドを受けるためのスタンバイモードが不要であり、コマンドが通信されない限り電力が消費されない。また受信回路はこの電源の供給によって初めて動作を始めるため、受信が必要な場合のみに電力を消費してデータ受信を行い、無駄な電力を消費しない。
【００２３】
ここで非同期プロセッサは、各ステップを、外部から供給されるリセット信号が解除状態となった時から開始するようにしてもよい。
【００２４】
ホストコンピュータ側における本発明の送信に係る通信方法は、入力された信号の状態の変化に対応して次の処理を非同期に実行する非同期プロセッサを使用する通信装置との間で、クロック入力信号線、データ入力信号線、及びクロック出力信号線を含むハンドシェイク方式通信線を介して通信する通信方法であって、通信装置は、非同期プロセッサと、送信回路と、受信回路と、待機状態において非同期プロセッサのみに電源を供給し、非同期プロセッサの制御に基づいて送信回路または受信回路に対して選択的に電源を供給する電源回路と、を備えるものであり、通信装置に送信コマンドを送信する場に、通信装置に対するリセット信号を解除するステップと、データ入力信号線に当該送信コマンドを構成するデータを出力してから、クロック入力信号線の状態を変化させるステップと、データの入力に対応してクロック出力信号線の状態が変化した場合に、クロック入力信号線の状態を元の状態に戻すステップと、を備える。このような方法によれば、必ず処理の開始と処理の終了とを通信することができるので、非同期システムと通信可能になる。
【００２５】
またホストコンピュータ側における本発明の受信に係る通信方法は、入力された信号の状態の変化に対応して次の処理を非同期に実行する非同期プロセッサを使用する通信装置との間で、クロック出力信号線、データ出力信号線、及びクロック入力信号線を含むハンドシェイク方式通信線を介して通信する通信方法であって、通信装置は、非同期プロセッサと、送信回路と、受信回路と、待機状態において非同期プロセッサのみに電源を供給し、非同期プロセッサの制御に基づいて送信回路または受信回路に対して選択的に電源を供給する電源回路と、を備えるものであり、通信装置からのデータを受信する場合に、通信装置に対するリセット信号を解除するステップと、クロック出力信号線の状態が変化した際に、データ出力信号線に出力されているデータをラッチするステップと、データをラッチした場合にクロック入力信号線の状態を変化させるステップと、クロック入力信号線の状態の変化に対応してクロック出力信号線の状態が変化した場合に、クロック入力信号線の状態を元の状態に戻すステップと、を備える。このような方法によれば、必ず処理の開始と処理の終了とを通信することができるので、非同期システムと通信可能になる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１に、本実施形態に係る通信装置とホストコンピュータとの接続形態を示すブロック図を示す。
【００２７】
本実施形態の通信装置は、例えば無線タグやＩＣカード等との間で微弱電力の無線通信を行う送受信装置に係る。図１に示すように、本実施形態の通信装置１は、ホストコンピュータ２とハンドシェイク方式通信線で通信可能に接続されている。この通信装置１は例えばＩＣカードに搭載されるものであり、電力消費を極力低く抑える必要があるものである。
【００２８】
通信装置１は、本発明に係る構成を備え、アンテナ３を通して、ホストコンピュータ２から送付された送信データを電磁波として射出したり、アンテナ３によって受信された受信データをホストコンピュータ２に送付したりすることが可能になっている。この通信のために、通信装置１からホストコンピュータ２に対する出力線としてクロック出力信号線ＳＣＬＫ＿ＯＵＴ、及びデータ出力信号線ＳＤＡＴＡ＿ＯＵＴが、ホストコンピュータ２から通信装置１に対する入力線としてクロック入力信号線ＳＣＬＫ＿ＩＮ、データ入力信号線ＳＤＡＴＡ＿ＩＮ，及びリセット信号線ＲＥＳＥＴが相互に接続されている。アンテナ３は、本実施形態では送受信兼用アンテナにしてあるが、無論別個独立してアンテナを備えるようにしてもよい。当該通信装置１は、例えば３２２ＭＨｚ以下の周波数帯の無線通信を行い、半径３ｍの距離で５００μＶ／ｍ以下の電界強度を送信するような極めて弱い電磁波を出力する装置である。
【００２９】
クロック出力信号線ＳＣＬＫ＿ＯＵＴは、ホストコンピュータ２とのシリアルインターフェースの通信装置からの同期クロック出力線である。データ出力信号線ＳＤＡＴＡ＿ＯＵＴはシリアルインターフェースの通信装置からのデータ出力線である。クロック入力信号線ＳＣＬＫ＿ＩＮは、シリアルインターフェースのホストコンピュータからの同期クロック入力線である。データ入力信号線ＳＤＡＴＡ＿ＩＮはシリアルインターフェースのホストコンピュータからのデータ入力線である。リセット信号線ＲＥＳＥＴは、ホストコンピュータから通信装置をリセットするためのものである。
【００３０】
ホストコンピュータ２は、コンピュータシステム等であって、通信装置１に送出させたい送信データを送信コマンドに含ませて通信したり、受信したい場合に受信コマンドを通信したりすることが可能に構成されている。ホストコンピュータ２自体は非同期プロセッサにより制御される必要はない。
【００３１】
図２に、本実施形態に係る本通信装置の詳細な回路ブロック図を示す。図２に示すように、通信装置１は、本発明に係る非同期プロセッサ１０、送信回路１１、受信回路１２、電源装置１３、発振器１４、分周回路１５、スイッチ回路１６を備えている。
【００３２】
非同期プロセッサ１０は、非同期ＣＰＵ（中央演算装置）、周辺回路であるメモリ、Ｉ／Ｏ回路を含めたワンチップ型ＣＰＵとなっている。特に本発明における非同期プロセッサ１０は、同期型ＣＰＵと異なり、水晶振動子からの基本クロックを必要とせず外部からの信号の変化に対応して非同期に動作するように設計されている。非同期ＣＰＵは、基本的には同期型ＣＰＵと同様のブロック構造、例えば、プログラムカウンタ、次に実行すべき命令のアドレスを格納するメモリアドレスレジスタ、アクセスしようとするメモリ内から読み出したデータを保持するメモリデータレジスタ、現在実行中の命令を保持する命令レジスタ、演算・処理に必要とされるワークエリアである汎用レジスタ、演算回路、全体の制御回路等を備えている。但し、非同期ＣＰＵは、基本クロックによって各ブロックが動作するものではないため、一つのブロックにおける処理が終わりデータが総て揃ったら次のブロックの処理が始まるように互いの動作順序を規定する特別の回路として、局所的な協調をとるためのランデブー回路やアービター回路が必要である。ランデブー回路は、非同期システムの動作を協調させ中央制御のクロックが無くてもデータが順序立てて流れるようにイベント駆動式に制御する回路であり、例えばマラーＣ素子を用いる。アービター回路は、二つのブロックがほぼ同時にあるブロックにアクセスしようとした場合にどちらか一方の処理を優先させる調停処理を行う回路である。非同期プロセッサについては、昔から研究されている種々の公知技術を利用できる。例えば、「非同期チップで限界を破れ」、Ｉ．Ｅ．サザーランド等、日経サイエンス ２００２ １１月号、ｐ６８〜７６にはその概略が開示されている。
【００３３】
非同期プロセッサ１０は、ホストコンピュータ２に通知を行うためのハンドシェイク方式通信データとして、クロック出力信号線ＳＣＬＫ＿ＯＵＴに同期クロック信号を出力し、データ出力信号線ＳＤＡＴＡ＿ＯＵＴにシリアルデータを出力する。またホストコンピュータ２からのコマンドを受信するため、クロック入力信号線ＳＣＬＫ＿ＩＮから同期クロック信号を入力し、データ入力信号線ＳＤＡＴＡ＿ＩＮからシリアルデータを入力する。さらにホストコンピュータ２からのリセット信号を受けるためのリセット端子ＲＥＳＥＴを備えている。
【００３４】
また非同期プロセッサ１０は、送信に係るものとして、送信データを送出するタイミングを規定する同期信号ＩＮＴを入力し、送信データＴｘＤを送信回路１１に出力するようになっている。非同期プロセッサ１０は、当該同期信号Ｉを割り込み要求として受け付ける。当該同期信号の周期はシステム仕様で定まり、例えば送信データの転送ビットレートに対応するものである。送信データＴｘＤは、例えばプリアンブルを含むデータである。
【００３５】
また受信に係るものとして、非同期プロセッサ１０は搬送波が検出されていることを示す搬送波検出信号ＣＤ及び復調された受信データＲｘＤを入力するようになっている。搬送波検出信号ＣＤは、受信している信号（例えば搬送波）の強度が一定レベル以上であることを示すものであればよい。受信データＲｘＤはシリアルデータとなっており、非同期プロセッサ１０は当該受信データをビット検出してからワード検出する。
【００３６】
電源装置１３は、本発明に係り、送信回路１１を動作させるための電源ＴＸＰ及び受信回路１２を動作させるための電源ＲＸＰを選択的に供給することが可能に構成されている。当該電源装置１３は、非同期プロセッサ１０の出力する電源制御信号ＰＣに基づいて送信回路用電源ＴＸＰと受信回路用電源ＲＸＰとを独立してオンオフさせるようになっている。
【００３７】
発振器１４は、送受信に係る搬送波に対応した周波数の発振信号を出力するもので、公知の発振手段、例えば表面弾性波フィルタ（ＳＡＷ）を利用可能である。本実施形態では当該発振器について電源供給の有無を制御していないが、送信または受信に先立って当該発振器の発振を開始させ、送信または受信処理が終了したら当該発振器の発振を終了させてもよい。
【００３８】
分周器１５は、発振器１４と併せて本発明の発振回路に係り、送信データを送出すべきタイミングに対応した同期信号ＩＮＴを非同期プロセッサ１０に出力するようになっている。
【００３９】
送信回路１１は、変調器１１１、コンバータ１１２、及びアッテネータ１１３を備える。変調器１１１は、非同期プロセッサ１０からの送信データＴｘＤに基づいて所定の変調方式、例えば周波数偏移変調（ＦＳＫ）で変調し、偏移させる周波数を含む信号に変換するものである。コンバータ１１２は、アップコンバータであって発振信号である搬送波を周波数変位変調された信号でさらに変調するものである。アッテネータ１１３は、送信に適する空中線電力に適合させるための減衰器である。
【００４０】
スイッチ１６は、アンテナ３を送受信兼用とするための切り替えスイッチであり、非同期プロセッサ１０が送信時に出力する切り替え信号ＴＸ＿ＯＮが有効である場合に送信回路１１とアンテナ３とを接続し、それ以外の場合に受信回路１２とアンテナ３とを接続する。
【００４１】
受信回路１２は、高周波増幅器１２１、混合器１２２、局部発振器１２３、バンドパスフィルタ１２４、中間周波増幅器１２５、復調回路１２６、信号強度検出器１２７、及びコンパレータ１２８を備える。高周波増幅器１２１は、受信信号のうち低周波成分を除去し所定の信号レベルまで増幅するものである。局部発振器１２３は発振器１４からの発振信号に基づいて中間周波を生成するための周波数を有する局部発振信号を生成するものである。混合器１２２は、局部発振信号と受信信号とを合成し、差分となる中間周波信号を生成するものである。バンドパスフィルタ１２４は、所望の中間周波信号の周波数成分のみを通過させるものである。復調回路１２６は、中間周波信号を復調、すなわち低周波成分を通過させコンパレータにより基準値と比較してシリアルデータである受信データＲｘＤを生成するものである。信号強度検出器１２７は、中間周波信号のうち信号強度に対応するアナログデータ、例えば中間周波の搬送波成分の振幅に対応するデータを生成するものである。コンパレータ１２８は、受信データありと判断できる信号強度に対応する参照電圧値Ｖｒｅｆと信号強度検出器１２７の出力とを比較し、参照電圧値以上の出力が出ていることを示す搬送波検出信号ＣＤを出力するものである。
【００４２】
次に本実施形態に係る通信装置の動作を、図３のフローチャートを参照して説明する。特にステップＳ１０〜２０が送信処理に関し、ステップ２１〜２６が受信処理に関する。当該通信方法は、通信手順の例示であり、これらの手順に限定されることはない。
【００４３】
初期状態として、送信回路１１及び受信回路１２には電源が供給されていないものとし、切り替え信号ＴＸ＿ＯＮはアンテナ３と受信回路１２とを接続するように出力されているものとする。
【００４４】
まず非同期プロセッサ１０は、ホストコンピュータ２からのリセット信号によるリセットが解除されると、ホストコンピュータ２から送信されるコマンドの待機状態になる（Ｓ０１：Ｎ）。そしてコマンドが送信されると（Ｓ０１：Ｙ）、コマンドを順次受信していく（Ｓ０２）。
【００４５】
具体的には、図４のタイミングチャートに示すように、ホストコンピュータ２は、時刻ｔ１０でコマンド通信時にまずデータ入力信号線ＳＤＡＴＡ＿ＩＮにデータを送出してからクロック入力信号線ＳＣＬＫ＿ＩＮの論理をＬ（Ｌｏｗ：低レベル）状態に保持する。非同期プロセッサ１０は、クロック入力信号線ＳＣＬＫ＿ＩＮが一定期間Ｌ状態になったことを検出すると、データ入力信号線ＳＤＡＴＡ＿ＩＮに送出されているデータを入力し、同時にクロック出力信号線ＳＣＬＫ＿ＯＵＴの状態をＬ状態に変化させる（時刻ｔ１１）。ホストコンピュータ２はこの状態変化を受けて、クロック入力信号線ＳＣＬＫ＿ＩＮの論理を元の状態に復帰させる（時刻ｔ１２）。非同期プロセッサ１０は、クロック入力信号線ＳＣＬＫ＿ＩＮの論理状態が変化したことを検出し、自らのクロック出力信号線ＳＣＬＫ＿ＯＵＴの状態も元の状態に復帰させる（時刻ｔ１３）。以上でシリアルデータ１ビットの非同期プロセッサ１０への入力が完了する。この処理を、コマンドを構成するビット分（ワード分等）繰り返す。
【００４６】
一方、通信装置１側からもホストコンピュータに所定のアクノリッジを通知する必要があるが、そのような場合にはクロック出力信号線ＳＣＬＫ＿ＯＵＴ及びデータ出力信号線ＳＤＡＴＡ＿ＯＵＴを利用してアクノリッジが通知される。具体的には、図５のタイミングチャートに示すように、同期プロセッサ１０は予めデータ出力信号線ＳＤＡＴＡ＿ＯＵＴに送信すべきデータを出力してから、時刻ｔ２０において非クロック出力信号線ＳＣＬＫ＿ＯＵＴの論理をＬ状態に変化させる。ホストコンピュータ２はこの状態変化を受けてデータを取り込み（時刻ｔ２１）、同時にクロック入力信号線ＳＣＬＫ＿ＩＮの論理をＬ状態にする。非同期プロセッサ１０はクロック入力信号線ＳＣＬＫ＿ＩＮの論理状態が変化したことを検出し、自らのクロック出力信号線ＳＣＬＫ＿ＯＵＴの状態も元の状態に復帰させる（時刻ｔ２２）。ホストコンピュータ２はクロック出力信号線ＳＣＬＫ＿ＯＵＴの論理が変化したことを検出し、自らのクロック入力信号線ＳＣＬＫ＿ＩＮの論理を元の状態に復帰させる。以上でシリアルデータ１ビットの非同期プロセッサ１０からの出力が完了する。この処理を、アクノリッジを構成するビット分（ワード分等）繰り返す。
【００４７】
さてホストコンピュータ２から供給されたコマンドが送信コマンドであった場合（Ｓ０３：Ｙ）、当該通信装置１は送信モードの処理（Ｓ１０〜Ｓ２０）に入る。まず、送信に先立って、非同期プロセッサ１０は電源装置１３に送信回路１１及び受信回路１２の電源を供給させる電源制御信号ＰＣを出力する（Ｓ１０）。これに対応して電源装置１３は、送信回路用電源ＴＸＰ及び受信回路用電源ＲＸＰを送信回路１１及び受信回路１２に出力する。受信回路１２の動作が安定するまでの若干期間をランダムウェイトにより待ってから（Ｓ１１：Ｙ）、非同期プロセッサ１０は搬送波検出信号ＣＤを参照し、一定レベル以上の信号強度で搬送波、すなわち他の電波が送出されているか否かをチェックする（Ｓ１２）。その結果、他の電波が送出されておらず妨害が生じないと判断できる場合には（Ｓ１３：Ｎ）、送信データの送信ルーチン（Ｓ１８）に移行する。
【００４８】
搬送波強度が高く他の電波が送信されていると判断される場合には（Ｓ１３：Ｙ）、搬送波が検出され他の電波が送信されている旨を所定のコマンドでホストコンピュータ２に通知する（Ｓ１４）。さらに送信が終わると思われる若干期間Ｔだけ待ってから（Ｓ１５）、再び搬送波検出信号ＣＤを参照し、他の電波送出が終了したか否かを検査する（Ｓ１７）。ここで他の電波が無くなっていると判断された場合には（Ｓ１７：Ｎ）、送信ルーチンに移行する（Ｓ１８）。
【００４９】
すなわち非同期プロセッサ１０は、まず切り替え信号ＴＸ＿ＯＮを出力してスイッチ回路１６を切り替え、送信回路１１とアンテナ３とを接続する。次いで非同期プロセッサ１０は同期信号ＩＮＴに従って１ビットずつ送信データを送信回路１１に供給する。送信回路１１はそのシリアルデータを順次変調し、アンテナ３経由で電磁波として出力する。送出すべきデータの送信が完了したら、送信完了を示すコマンドをホストコンピュータ２に通知する（Ｓ１９）。
【００５０】
一方、他の電波が相変わらず送出されている場合には（Ｓ１７：Ｙ）、送信を中止することとし、その旨をホストコンピュータ２に通知する（Ｓ２０）。これらの処理が終了したら、送信回路１１及び受信回路１２の電源ＴＸＰ，ＲＸＰを遮断させ（Ｓ０４）、非同期プロセッサ１０は送信モードの処理を終了する。
【００５１】
ステップＳ０３において、ホストコンピュータ２からのコマンドが受信モードであることを示している場合（Ｓ０３：Ｎ）、通信装置１は受信モードの処理（Ｓ２１〜Ｓ２６）に入る。
【００５２】
まず非同期プロセッサ１０は受信回路１２の電源を供給させる電源制御信号ＰＣを電源装置１３に出力し、受信回路１２に電源を供給させる（Ｓ２１）。次いで搬送波検出信号ＣＤを参照し、受信すべき電磁波が存在するか否かを検査する（Ｓ２２）。電磁波が存在しなかった場合（Ｓ２２：Ｎ）、受信すべきデータは存在しないので、その旨をホストコンピュータ２に通知して受信装置の電源を停止させる電源制御信号ＰＣを電源装置１３に出力する（Ｓ０４）。
【００５３】
一方、電磁波が存在している場合には（Ｓ２２：Ｙ）、受信回路１２の復調するビットデータを参照してプリアンブル同期を行い（Ｓ２３）、次いでフレーム同期（Ｓ２４）を行って、受信ルーチン（Ｓ２５）に移行する。そして受信すべきデータが存在する限り受信を行ってその受信データを逐一ホストコンピュータ２に送出する（Ｓ２５）。受信データの受信が完了したら受信完了通知をホストコンピュータ２に送出し（Ｓ２６）、非同期プロセッサ１０は受信モードの処理を終了する。
【００５４】
以上、本実施形態の処理に従えば、通信装置１全体の消費電力の推移は、例えば図６で示すような変化を示すと考えられる。すなわち、ホストコンピュータ２が送信をするための送信コマンドを通知したり受信をするための受信コマンドを通知したりするまではスタンバイモードであり（〜ｔ１、ｔ２〜）、非同期プロセッサ１０自体は一切の内部動作が停止しているので、殆ど内部電力を消費しない。送信回路１１も受信回路１２も電源が供給されていないので、全く電力を消費しない。唯一、発振器１４の発振に係る電力及び電源装置１３の動作電力が消費されるのみである。
【００５５】
ホストコンピュータ２が送信コマンドや受信コマンドを送出しそれに対応する一連の処理（図３参照）が終了するまでの処理モード（時刻ｔ１〜ｔ２）では、非同期プロセッサ１０が非同期に動作を逐次処理し、必要に応じて送信回路１１や受信回路１２の電源が投入されるので、それに応じた電力が消費される。しかしこの処理も非同期処理により極めて迅速に処理が完了し、クロック動作のために流れる電流が存在しないので、非同期プロセッサ１０内における電力消費も送信回路１１や受信回路１２における電力消費も従来に比べ大幅に低減させることができる。
【００５６】
実施例として非同期ＣＰＵを８ビット構成で試作し、同様の仕様を同期型ＣＰＵで構成した比較例との間で消費電流を比較した。その結果、以下のようになった。
【００５７】
実効値消費電流 平均消費電流
実施例 ４１２．５μＡ １７８．６μＡ
比較例 ２．４７ｍＡ ６８１．５μＡ
上記比較からも明らかなように、本実施形態に係る非同期プロセッサを用いた通信装置によれば、従来品に比べ大幅に消費電力を減少させることができる。
【００５８】
しかも非同期プロセッサによれば、同期型プロセッサにおけるスリープモードは不要でありスタンバイモードに移るための基本クロック安定期間も不要であるため、極めて瞬時応答特性の良い通信装置を提供可能である。
【００５９】
すなわち本実施形態の通信装置によれば、消費電力の低減と瞬時応答特性の向上という、従来相反するとされていた要求を共に満たすことができるため、微弱無線モジュール等に使用する通信装置として極めて有利である。
【００６０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、その趣旨の範囲で適宜変更して適用することが可能である。例えば、上記実施形態では微弱無線を取り扱う通信装置を例示したが、無線であるか有線であるか、また送信装置か受信装置か送受信装置であるかを問わず、変調・復調装置を公知技術に基づき変更することにより、適宜本発明を適用することが可能である。
【００６１】
また上記実施形態では、４相ハンドシェイク方式によってホストコンピュータ２と通信していたが、データの入出力タイミングとデータそのものとを送受信可能な通信方式であれば他の通信方式も利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る通信装置とホストコンピュータとの接続を示すブロック図である。
【図２】 本発明の実施の形態に係る通信装置の回路ブロック図である。
【図３】 本実施の形態に通信装置における送信方法及び受信方法を示すフローチャート。
【図４】 ホストコンピュータから通信装置へデータ通信する場合のハンドシェイク方式のタイミングチャート。
【図５】 通信装置からホストコンピュータへデータ通信する場合のハンドシェイク方式のタイミングチャート。
【図６】 本実施の形態に係る通信装置における消費電力の変化を示すチャート。
【図７】 従来の通信装置における消費電力の変化を示すチャート。
【符号の説明】
１…通信装置、２…ホストコンピュータ、３…アンテナ、１０…非同期プロセッサ、１１…送信回路、１２…受信回路、１３…電源装置、１４…発振器、１５…分周器、１６…スイッチ回路、１１１…変調器、１１２…コンバータ、１１３…アッテネータ、１２１…高周波増幅器、１２２…混合器、１２３…局部発振器、１２４…バンドバスフィルタ、１２５…中間周波増幅器、１２６…復調回路、１２７…信号強度検出器、１２８…コンパレータ

Claims (15)

1. 入力された信号の状態の変化に対応して次の処理を非同期に実行するように構成された非同期プロセッサと、
   所定の周期を有する発振信号に基づいて前記非同期プロセッサに送信データを送出するタイミングを通知するための同期信号を生成する発振回路と、
   前記非同期プロセッサから送出された前記送信データを前記発振信号に対応させて変調し送信する送信回路と、
   待機状態において前記非同期プロセッサのみに電源を供給し、前記非同期プロセッサの制御に基づいて前記送信回路に対して選択的に電源を供給する電源回路と、を備え、
   前記非同期プロセッサは、外部から通知された送信コマンドに対応して前記電源回路に前記送信回路の電源を投入させることを特徴とする通信装置。
2. 入力された信号の状態の変化に対応して次の処理を非同期に実行するように構成された非同期プロセッサと、
   受信信号中に所定強度の搬送波信号が含まれていることを示す搬送波検出信号を出力する搬送波検出回路と、
   前記受信信号を復調して受信データを出力する受信回路と、
   待機状態において前記非同期プロセッサのみに電源を供給し、前記非同期プロセッサの制御に基づいて前記受信回路に対して選択的に電源を供給する電源回路と、を備え、
   前記非同期プロセッサは、外部から通知された受信コマンドに対応して前記電源回路に前記受信回路の電源を投入させ、前記搬送波検出信号が出力されている場合に前記受信データを入力することを特徴とする通信装置。
3. 前記非同期プロセッサは、
   リセット信号を外部から入力し、当該リセット信号が解除状態となった時から処理を開始するように構成されている、請求項１または２に記載の通信装置。
4. 前記非同期プロセッサは、
   前記コマンドに対応する処理が完了した場合に、前記電源回路から供給していた電源の供給を停止させる、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の通信装置。
5. 前記非同期プロセッサは、
   外部のホストコンピュータとハンドシェイク方式通信線を介して通信可能になっている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の通信装置。
6. 前記ハンドシェイク方式通信線は、
   クロック入力信号線、データ入力信号線、及びクロック出力信号線を含み、
   前記非同期プロセッサは、
   前記ホストコンピュータからのコマンドを入力する場合、前記クロック入力信号線の状態が変化したときに前記データ入力信号線に出力されているデータをラッチし、当該データのラッチに同期して前記クロック出力信号線の状態を変化させる、請求項５に記載の通信装置。
7. 前記非同期プロセッサは、
   前記クロック出力信号線の状態の変化に対応して再び前記クロック入力信号線の状態が変化した場合に、さらに前記クロック出力信号線の状態を変化させる、請求項６に記載の通信装置。
8. 前記ハンドシェイク方式通信線は、
   クロック出力信号線、データ出力信号線、及びクロック入力信号線を含み、
   前記非同期プロセッサは、
   前記ホストコンピュータにデータを出力する場合、前記データ出力信号線に出力すべきデータを出力してから前記クロック出力信号線の状態を変化させる、請求項５に記載の通信装置。
9. 前記非同期プロセッサは、
   出力された前記データを前記ホストコンピュータがラッチしたことに伴って前記クロック入力信号線の状態が変化した場合に、前記クロック出力信号線の状態を変化させる、請求項８に記載の通信装置。
10. 入力された信号の状態の変化に対応して次の処理を非同期に実行する非同期プロセッサを使用する通信装置のための通信方法であって、
    前記通信装置は、前記非同期プロセッサと、送信回路と、待機状態において前記非同期プロセッサのみに電源を供給し、前記非同期プロセッサの制御に基づいて前記送信回路に対して選択的に電源を供給する電源回路と、を備えるものであり、
    前記非同期プロセッサが、外部から通知された送信コマンドに対応して送信回路の電源を投入させるステップと、
    前記非同期プロセッサが、送信データを送出するタイミングを通知するための同期信号に対応させて当該送信データを出力するステップと、
    前記送信回路が、前記非同期プロセッサから送出された前記送信データを変調し送信するステップと、を備えたことを特徴とする通信方法。
11. 入力された信号の状態の変化に対応して次の処理を非同期に実行する非同期プロセッサを使用する通信装置のための通信方法であって、
    前記通信装置は、前記非同期プロセッサと、受信回路と、待機状態において前記非同期プロセッサのみに電源を供給し、前記非同期プロセッサの制御に基づいて前記受信回路に対して選択的に電源を供給する電源回路と、を備えるものであり、
    前記非同期プロセッサが、外部から通知された受信コマンドに対応して前記受信回路の電源を投入させるステップと、
    前記非同期プロセッサが、受信信号中に所定強度の搬送波信号が含まれていることを示す搬送波検出信号が出力されていた場合に、前記受信回路から出力されている受信データを入力するステップと、
    前記非同期プロセッサが、前記入力された受信データを外部に通信するステップと、
    を備えたことを特徴とする通信方法。
12. 各ステップを、外部から供給されるリセット信号が解除状態となった時から開始する、請求項１０または１１に記載の通信方法。
13. 前記コマンドに対応する処理が完了した場合に、前記電源回路に投入されていた電源の供給を停止させるステップをさらに備える、請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の通信方法。
14. 入力された信号の状態の変化に対応して次の処理を非同期に実行する非同期プロセッサを使用する通信装置との間で、クロック入力信号線、データ入力信号線、及びクロック出力信号線を含むハンドシェイク方式通信線を介して通信する通信方法であって、
    前記通信装置は、前記非同期プロセッサと、送信回路と、受信回路と、待機状態において前記非同期プロセッサのみに電源を供給し、前記非同期プロセッサの制御に基づいて前記送信回路または前記受信回路に対して選択的に電源を供給する電源回路と、を備えるものであり、
    前記通信装置に送信コマンドを送信する場合に、前記通信装置に対するリセット信号を解除するステップと、
    前記データ入力信号線に当該送信コマンドを構成するデータを出力してから、前記クロック入力信号線の状態を変化させるステップと、
    前記データの入力に対応して前記クロック出力信号線の状態が変化した場合に、前記クロック入力信号線の状態を元の状態に戻すステップと、
    を備えることを特徴とする通信方法。
15. 入力された信号の状態の変化に対応して次の処理を非同期に実行する非同期プロセッサを使用する通信装置との間で、クロック出力信号線、データ出力信号線、及びクロック入力信号線を含むハンドシェイク方式通信線を介して通信する通信方法であって、
    前記通信装置は、前記非同期プロセッサと、送信回路と、受信回路と、待機状態において前記非同期プロセッサのみに電源を供給し、前記非同期プロセッサの制御に基づいて前記送信回路または前記受信回路に対して選択的に電源を供給する電源回路と、を備えるものであり、
    前記通信装置からのデータを受信する場合に、前記通信装置に対するリセット信号を解除するステップと、
    前記クロック出力信号線の状態が変化した際に、前記データ出力信号線に出力されているデータをラッチするステップと、
    前記データをラッチした場合に前記クロック入力信号線の状態を変化させるステップと、
    前記クロック入力信号線の状態の変化に対応して前記クロック出力信号線の状態が変化した場合に、前記クロック入力信号線の状態を元の状態に戻すステップと、
    を備えることを特徴とする通信方法。

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