JP4265432B2 - Data transmission device - Google Patents

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本発明は、データ伝送装置に関するものである。   The present invention relates to a data transmission apparatus.

一般に、マイクロコンピュータ(以下「マイコン」という。)は、ディジタル値を取り扱うため、例えば、センサ等から出力されたアナログ信号はA/D変換器を用いてディジタル信号に変換してから処理している。具体的には、車両に搭載された車両制御用のマイコンを例に挙げると、エンジンの吸入空気量を検出するエアフローセンサやラジエータの水温を検出する水温センサからはアナログ信号が出力されているため、それをディジタル信号に変換してからECU(Electronic Control Uint )のマイコンに入力している(下記、非特許文献1を参照)。
志賀拡、水谷集治 著「自動車工学シリーズ カーエレクトロニクス」、株式会社山海堂、p.78−79
In general, since a microcomputer (hereinafter referred to as “microcomputer”) handles digital values, for example, an analog signal output from a sensor or the like is converted into a digital signal using an A / D converter and then processed. . Specifically, taking a vehicle control microcomputer mounted on a vehicle as an example, an analog signal is output from an airflow sensor that detects the intake air amount of an engine or a water temperature sensor that detects the water temperature of a radiator. The digital signal is converted into a digital signal and then input to an ECU (Electronic Control Uint) microcomputer (see Non-Patent Document 1 below).
Hiroshi Shiga and Shuji Mizutani “Automotive Engineering Series Car Electronics”, Sankai-do Co., Ltd., p. 78-79

ところで、このようなマイコンを搭載した車両制御用のECUの多くはA/D変換器を備え、また一般にセンサはセンサ信号としてアナログ信号を出力する。その一方で、車両等の制御システムの場合、センサとその出力を信号処理するECUとは物理的に離れていることが多い。そのため、センサと車両制御用のECUとは、ある程度の長さのワイヤハーネスを介して電気的に接続されている構成を採るのが一般的である。このため、このようなワイヤハーネス等の、センサとECUのA/D変換器との間において、外来ノイズが混入することが原因でセンサ信号が化けたり劣化するという問題がある。特に、車両制御システムの場合、点火プラグや他の制御用マイコン等によるノイズ等々の、外来ノイズの発生原因が比較的多く存在することから、このような環境下では、センサからECUへの誤りのないセンサ信号の伝送が一層困難になっているという問題がある。   Incidentally, many vehicle control ECUs equipped with such a microcomputer include an A / D converter, and in general, a sensor outputs an analog signal as a sensor signal. On the other hand, in the case of a control system such as a vehicle, the sensor and the ECU that performs signal processing on the output are often physically separated. Therefore, the sensor and the ECU for controlling the vehicle are generally configured to be electrically connected via a wire harness having a certain length. For this reason, there is a problem that the sensor signal is garbled or deteriorated due to external noise mixed between the sensor and the A / D converter of the ECU such as the wire harness. In particular, in the case of a vehicle control system, there are relatively many causes of external noise such as noise caused by spark plugs and other control microcomputers. There is a problem that transmission of sensor signals that are not present becomes more difficult.

また、センサの検出分解能が高くなるに従ってそのセンサ信号も高精度なものとなる。ところが、センサ信号によるデータの最小分解能レベルよりも外来ノイズによるノイズレベルの方が高いことから、折角、高精度なA/D変換器を用いても高精度なデータをECUが受け取ることが難しいという問題もある。例えば、DC5Vをフルスケールとするセンサ信号から0.1mV程度の分解能のデータ信号を取り出そうとすると、原理的には16ビット程度のA/D変換器を用いることで検出可能となるが、外来ノイズのノイズレベルが数mV程度に達すると、このノイズの中にデータ信号が埋もれてしまう。そのため、センサの検出精度を高めることが、センサからECUへのセンサ信号の伝送をより一層困難にするという問題を招く。   Further, as the detection resolution of the sensor increases, the sensor signal also becomes highly accurate. However, since the noise level due to external noise is higher than the minimum resolution level of the data based on the sensor signal, it is difficult for the ECU to receive high-precision data even if a high-precision A / D converter is used. There is also a problem. For example, if a data signal having a resolution of about 0.1 mV is taken out from a sensor signal having a full scale of DC5V, it can be detected by using an A / D converter of about 16 bits in principle. When the noise level reaches about several mV, the data signal is buried in the noise. Therefore, increasing the detection accuracy of the sensor causes a problem that it becomes more difficult to transmit the sensor signal from the sensor to the ECU.

さらに、センサを駆動する電源とセンサ信号を処理するECUの電源とが異なったものであると、どちらか一方の電源電圧の変動によってセンサ信号のレベルも相対的に変動する。その一方でセンサ信号の精度が高くなるに従ってこのようなセンサ信号のレベル変動は、センサ信号の誤りを招き易い。したがって、かかる電源電圧の変動は、高精度なセンサ信号の伝送をさらに困難にしているという問題がある。   Further, if the power source for driving the sensor is different from the power source for the ECU that processes the sensor signal, the level of the sensor signal also changes relatively due to a change in one of the power supply voltages. On the other hand, as the accuracy of the sensor signal becomes higher, such a level fluctuation of the sensor signal tends to cause an error of the sensor signal. Therefore, there is a problem that such fluctuations in the power supply voltage make it difficult to transmit a highly accurate sensor signal.

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、高精度なデータ伝送を可能にするデータ伝送装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a data transmission apparatus that enables highly accurate data transmission.

上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項1記載の手段を採用する。この手段によると、送信装置として、A/D変換手段、送信データ記憶手段および送信手段を有し、受信装置として、受信手段、受信データ記憶手段およびデルタシグマ変換手段を有する。送信装置では、アナログ信号をオーバーサンプリングしてディジタル信号に変換し送信データ記憶手段に記憶する。そして、この記憶されたディジタル信号を送信データ記憶手段から取り出して伝送媒体に送出する。一方、受信装置では、送信手段から送出されたディジタル信号を伝送媒体を介して受信し受信データ記憶手段に記憶する。そして、受信データ記憶手段から取り出したディジタル信号を送信装置のA/D変換手段のオーバーサンプリング比でデルタシグマ変換する。なお、「オーバーサンプリング」とは、A/D変換においてナイキスト周波数を超える周波数(オーバーサンプリング周波数のこと)でサンプリングすることをいい、また「オーバーサンプリング比」とは、ナイキスト周波数に対するオーバーサンプリング周波数の比をいう。   In order to achieve the above object, the means described in claim 1 described in claims is adopted. According to this means, the transmission apparatus has A / D conversion means, transmission data storage means and transmission means, and the reception apparatus has reception means, reception data storage means and delta-sigma conversion means. In the transmission apparatus, the analog signal is oversampled, converted into a digital signal, and stored in the transmission data storage means. Then, the stored digital signal is taken out from the transmission data storage means and sent to the transmission medium. On the other hand, the receiving apparatus receives the digital signal sent from the transmitting means via the transmission medium and stores it in the received data storage means. Then, the digital signal taken out from the received data storage means is delta-sigma-converted with the oversampling ratio of the A / D conversion means of the transmission apparatus. “Oversampling” means sampling at a frequency exceeding the Nyquist frequency (oversampling frequency) in A / D conversion, and “oversampling ratio” means the ratio of the oversampling frequency to the Nyquist frequency. Say.

特許請求の範囲に記載の請求項2記載の手段を採用することによって、送信データ記憶手段から取り出されるディジタル信号は、1サンプル前のディジタル信号との差分であることから、送信データ記憶手段に記憶されたディジタル信号をすべて送出する場合に比べてデータ量を減少させることができる。   By adopting the means according to claim 2, the digital signal taken out from the transmission data storage means is a difference from the digital signal one sample before, and is stored in the transmission data storage means. The amount of data can be reduced as compared with the case where all the digital signals are transmitted.

特許請求の範囲に記載の請求項3記載の手段を採用することによって、アナログ信号は、センサから出力されるセンサ信号であることから、センサ信号は、送信装置のオーバーサンプリングにより低精度なディジタル信号として送出されるので、伝送媒体上では、外来ノイズ等が混入してもその影響を受け難く、受信装置のデルタシグマ変換により低精度なディジタル信号を高精度なディジタル信号に変換、つまり高精度なセンサ信号を得ることができる。   By adopting the means according to claim 3, the analog signal is a sensor signal output from the sensor. Therefore, the sensor signal is a low-precision digital signal due to oversampling of the transmitter. Therefore, even if external noise is mixed on the transmission medium, it is not easily affected, and a low-precision digital signal is converted into a high-precision digital signal by the delta-sigma conversion of the receiving device, that is, a high-precision digital signal is obtained. A sensor signal can be obtained.

特許請求の範囲に記載の請求項4記載の手段を採用することによって、センサは、送信装置を駆動する直流電源により駆動されていることから、当該直流電源の電圧が変動しても、送信装置を構成するA/D変換手段、送信データ記憶手段および送信手段の直流電源の電圧も同様に変動する。これにより、センサの電源電圧が変動しても、アナログ信号であるセンサ信号をディジタル信号に変換するA/D変換手段の電源電圧も同様に変動するので、このような直流電源の電圧変動は、A/D変換手段のオーバーサンプリングに影響を与えることはない。また、送信装置と受信装置とは伝送媒体を介してディジタル信号の授受をしているにすぎないので、送信装置の電源電圧が変動しても、受信装置のデルタシグマ変換には何ら影響を与えることはない。したがって、センサまたは送信装置の直流電源の電圧が変動しても、高精度なデータ伝送を可能にすることができる。
ところで、請求項1〜4に記載の伝送媒体として、特許請求の範囲に記載の請求項5記載のようにLANを採用してもよい。
By adopting the means according to claim 4, the sensor is driven by a DC power source that drives the transmission device, so that even if the voltage of the DC power source fluctuates, the transmission device Similarly, the voltage of the DC power supply of the A / D conversion means, transmission data storage means and transmission means that constitutes fluctuates. Thereby, even if the power supply voltage of the sensor fluctuates , the power supply voltage of the A / D conversion means for converting the sensor signal that is an analog signal into a digital signal also fluctuates in the same way. It does not affect the oversampling of the A / D conversion means. In addition, since the transmission device and the reception device only exchange digital signals via the transmission medium, even if the power supply voltage of the transmission device fluctuates, it has no effect on the delta-sigma conversion of the reception device. There is nothing. Therefore, even if the voltage of the DC power supply of the sensor or the transmission device fluctuates, highly accurate data transmission can be achieved.
By the way, as a transmission medium according to claims 1 to 4, a LAN may be adopted as in claim 5 according to claims.

請求項1の発明では、送信装置はアナログ信号をオーバーサンプリングしてディジタル信号に変換しているので、変換精度が高いA/D変換手段を用いて高精度なディジタル信号を送出した場合に比べ、オーバーサンプリングした分、A/D変換手段自体の変換精度を下げることができる。そのため、低精度なディジタル信号を伝送媒体に大量に送出することで、変換精度が高いA/D変換手段を用いた場合と同等の情報量を受信装置に送ることが可能となる。また、A/D変換手段の変換精度を低くすることができるため、外来ノイズに対する耐力を向上することができる。一方、受信装置では、このようなオーバーサンプリングされたディジタル信号を受信して送信装置のA/D変換手段のオーバーサンプリング比でデルタシグマ変換するので、伝送媒体では精度の低いディジタル信号を高精度なディジタル信号に変換することができる。つまり、送信装置のオーバーサンプリングにより低精度なディジタル信号を送出するので、伝送媒体上では、外来ノイズ等が混入してもその影響を受け難く、受信装置のデルタシグマ変換により低精度なディジタル信号を高精度なディジタル信号に変換する。したがって、高精度なデータ伝送を可能にすることができる。   In the first aspect of the invention, the transmitting device oversamples the analog signal and converts it into a digital signal. Therefore, as compared with the case where a high-precision digital signal is transmitted using an A / D conversion means having a high conversion accuracy, The conversion accuracy of the A / D conversion means itself can be lowered by the amount of oversampling. Therefore, by sending a large amount of low-accuracy digital signals to the transmission medium, it becomes possible to send the same amount of information to the receiving device as when using the A / D conversion means with high conversion accuracy. In addition, since the conversion accuracy of the A / D conversion means can be lowered, the immunity against external noise can be improved. On the other hand, the receiving apparatus receives such an oversampled digital signal and performs delta-sigma conversion at the oversampling ratio of the A / D conversion means of the transmitting apparatus. It can be converted into a digital signal. In other words, since a low-accuracy digital signal is transmitted by oversampling of the transmission device, even if external noise or the like is mixed on the transmission medium, it is not easily affected. Convert to a highly accurate digital signal. Therefore, highly accurate data transmission can be achieved.

請求項2の発明では、送信データ記憶手段から取り出されるディジタル信号は、1サンプル前のディジタル信号との差分であることから、送信データ記憶手段に記憶されたディジタル信号をすべて送出する場合に比べてデータ量を減少させることができる。これにより、オーバーサンプリングにより増大した低精度なディジタル信号のデータ量を削減することができる。したがって、少量のデータ量で、高精度なデータ伝送を可能にすることができる。   According to the second aspect of the present invention, since the digital signal taken out from the transmission data storage means is a difference from the digital signal one sample before, compared with the case where all the digital signals stored in the transmission data storage means are transmitted. The amount of data can be reduced. Thereby, the data amount of the low-accuracy digital signal increased by oversampling can be reduced. Therefore, highly accurate data transmission can be achieved with a small amount of data.

請求項3の発明では、センサ信号は、送信装置のオーバーサンプリングにより低精度なディジタル信号として送出されるので、伝送媒体上では、外来ノイズ等が混入してもその影響を受け難く、受信装置のデルタシグマ変換により低精度なディジタル信号を高精度なディジタル信号に変換、つまり高精度なセンサ信号を得ることができる。これにより、例えば、当該センサに送信装置を持たせることで、センサ信号は高精度なセンサ信号として受信装置に伝送することができる。したがって、センサ信号においても高精度なデータ伝送を可能にすることができる。   In the invention of claim 3, since the sensor signal is transmitted as a low-precision digital signal by oversampling of the transmission device, even if external noise or the like is mixed on the transmission medium, the sensor signal is hardly affected. A low-precision digital signal can be converted into a high-precision digital signal by delta-sigma conversion, that is, a high-precision sensor signal can be obtained. Thus, for example, by providing the sensor with a transmission device, the sensor signal can be transmitted to the reception device as a highly accurate sensor signal. Therefore, highly accurate data transmission can be performed even in the sensor signal.

請求項4の発明では、センサの直流電源の電圧が変動しても、アナログ信号であるセンサ信号をディジタル信号に変換するA/D変換手段の電源電圧も同様に変動するので、このような直流電源の電圧変動は、A/D変換手段のオーバーサンプリングに影響を与えることはない。また、送信装置と受信装置とは伝送媒体を介してディジタル信号の授受をしているにすぎないので、送信装置の電源電圧が変動しても、受信装置のデルタシグマ変換には何ら影響を与えることはない。したがって、センサまたは送信装置の直流電源の電圧が変動しても、高精度なデータ伝送を可能にすることができる。
請求項5の発明では、請求項1〜4に記載の伝送媒体としてLANに適用している。
そのため、例えば、請求項5の発明を、車両等の制御システムに利用した場合、アナログ信号としてセンサ信号を出力するセンサと、そのセンサ信号を信号処理する受信装置としてのECUとは物理的に離れていることが多いため、ある程度の長さのワイヤハーネスを使用する車載LANを伝送媒体として用いるのが一般的である。車両等の制御システムでは、点火プラグや他の制御用マイコン等によるノイズが、車載LANのワイヤハーネスを構成するケーブルやコネクタに混入する可能性が高く、混入したノイズはいわゆる外来ノイズとして車載LANによるデータ通信の妨げとなる。しかし、請求項5の発明によれば、点火プラグや他の制御用マイコン等によるノイズが車載LANのケーブルやコネクタに混入したとしても、その影響を受けることなく高精度なデータ伝送が可能である。
なお、請求項5の発明では、送信装置と受信装置をピアツーピア(1対1)の形態で接続してもよく、複数の送信装置と複数の受信装置をバス状またはスター状に接続するネットワーク形態を採ってもよい。ちなみに、ネットワーク形態を採る場合には、LANを介して送られてくるディジタル信号のヘッダ情報に、送信装置ごとに割り振られた識別コードやMACアドレス等を付加することにより、受信装置は複数の送信装置を識別することができる。
また、LANには、有線LAN(例えば、CAN(Controller Area Network )と称される車両制御用の有線LAN等)または無線LAN(例えば、IEEE802.11シリーズやブルートゥース(Bluetooth )等)のいずれを用いてもよい。
In the invention of claim 4, even if the voltage of the DC power supply of the sensor fluctuates, the power supply voltage of the A / D conversion means for converting the sensor signal that is an analog signal into a digital signal also fluctuates in the same way. The power supply voltage fluctuation does not affect the oversampling of the A / D conversion means. In addition, since the transmission device and the reception device only exchange digital signals via the transmission medium, even if the power supply voltage of the transmission device fluctuates, it has no effect on the delta-sigma conversion of the reception device. There is nothing. Therefore, even if the voltage of the DC power supply of the sensor or the transmission device fluctuates, highly accurate data transmission can be achieved.
In the invention of claim 5, the transmission medium according to claims 1 to 4 is applied to a LAN.
Therefore, for example, when the invention of claim 5 is used in a control system for a vehicle or the like, a sensor that outputs a sensor signal as an analog signal and an ECU as a receiving device that processes the sensor signal are physically separated. In many cases, an in-vehicle LAN using a wire harness having a certain length is generally used as a transmission medium. In a control system for a vehicle or the like, there is a high possibility that noise caused by a spark plug or other control microcomputer or the like is mixed into a cable or a connector constituting a wire harness of the in-vehicle LAN. This hinders data communication. However, according to the invention of claim 5, even if noise from a spark plug or other control microcomputer is mixed in the cable or connector of the in-vehicle LAN, high-accuracy data transmission is possible without being influenced by the noise. .
In the invention of claim 5, the transmission apparatus and the reception apparatus may be connected in a peer-to-peer (one-to-one) form, and a network form in which a plurality of transmission apparatuses and a plurality of reception apparatuses are connected in a bus shape or a star shape. May be taken. Incidentally, in the case of adopting a network form, the receiving apparatus adds a plurality of transmission codes by adding an identification code, a MAC address, etc. assigned to each transmitting apparatus to the header information of the digital signal transmitted via the LAN. The device can be identified.
The LAN is either a wired LAN (for example, a wired LAN for vehicle control called CAN (Controller Area Network)) or a wireless LAN (for example, IEEE802.11 series or Bluetooth). May be.

以下、本発明のデータ伝送装置の実施形態について図を参照して説明する。なお、本実施形態では、本発明のデータ伝送装置の送信装置をセンサユニット20(20A、20B、20C)に、また本発明のデータ伝送装置の受信装置をECU30にそれぞれ適用している。そのため、センサユニット20(送信装置)とECU30(受信装置)との組合せたものが、本実施形態に係るデータ伝送装置(以下「本データ伝送装置」という。)に相当する。まず図1を参照してセンサユニット20とECU30とにより構成される本データ伝送装置の概要を説明する。   Embodiments of a data transmission apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, the transmission device of the data transmission device of the present invention is applied to the sensor unit 20 (20A, 20B, 20C), and the reception device of the data transmission device of the present invention is applied to the ECU 30, respectively. Therefore, a combination of the sensor unit 20 (transmission device) and the ECU 30 (reception device) corresponds to the data transmission device according to the present embodiment (hereinafter referred to as “the present data transmission device”). First, an outline of the data transmission apparatus constituted by the sensor unit 20 and the ECU 30 will be described with reference to FIG.

図1に示すように、本データ伝送装置のセンサユニット20は、主に、センサ素子21、センシング回路22、高速ADC25、データバッファ26、通信ドライバ/レシーバ29等により構成されている。このセンサユニット20は、センサとして構成されるセンサ素子21およびセンシング回路22から出力されるセンサ信号(アナログ信号)を変換精度の低い高速ADC25によりオーバーサンプリングしてディジタル信号に変換する機能、この変換されたディジタル信号をデータバッファ26に記憶する機能、データバッファ26に記憶されたディジタル信号を通信ドライバ/レシーバ29により車載LAN(Local Area Network)50に送出する機能、等を備えている。   As shown in FIG. 1, the sensor unit 20 of the present data transmission apparatus mainly includes a sensor element 21, a sensing circuit 22, a high-speed ADC 25, a data buffer 26, a communication driver / receiver 29, and the like. The sensor unit 20 has a function of oversampling a sensor signal (analog signal) output from the sensor element 21 configured as a sensor and the sensing circuit 22 by a high-speed ADC 25 with low conversion accuracy and converting the signal into a digital signal. A function of storing the digital signal in the data buffer 26, a function of transmitting the digital signal stored in the data buffer 26 to an in-vehicle LAN (Local Area Network) 50 by the communication driver / receiver 29, and the like.

一方、本データ伝送装置のECU30は、主に、通信ドライバ/レシーバ31、CPUα等に構成されている。このECU30は、センサユニット20から送出されたディジタル信号を車載LAN50を介して受信しCPUαのデータバッファ33に記憶する機能、データバッファ33から取り出したディジタル信号をCPUαのデルタシグマ変換器35によりデルタシグマ変換する機能、デルタシグマ変換されたディジタル信号をデータレジスタ37に記憶する機能、等を備えている。
On the other hand, the ECU 30 of the data transmission apparatus is mainly configured by a communication driver / receiver 31, a CPU α, and the like. The ECU 30 receives the digital signal sent from the sensor unit 20 via the in-vehicle LAN 50 and stores it in the data buffer 33 of the CPU α. The ECU 30 uses the delta sigma converter 35 of the CPU α to convert the digital signal extracted from the data buffer 33 to the delta sigma. A conversion function, a function of storing a digital signal subjected to delta-sigma conversion in the data register 37 , and the like.

このような各機能を備えることにより、本データ伝送装置では、センサユニット20によって、センシング回路22のセンサ信号をオーバーサンプリングにより変換した低精度なディジタル信号として車載LAN50に送出する一方で、ECU30によって、これを受信してデルタシグマ変換により高精度なディジタル信号に変換している。これにより、後述するように、車載LAN50に混入する外来ノイズ等の影響を受け難くするため、高精度なデータ伝送を可能にしている。   By providing each of such functions, in the present data transmission device, the sensor unit 20 sends the sensor signal of the sensing circuit 22 to the in-vehicle LAN 50 as a low-accuracy digital signal converted by oversampling. This is received and converted into a highly accurate digital signal by delta-sigma conversion. Thereby, as will be described later, in order to make it less susceptible to the influence of external noise or the like mixed in the in-vehicle LAN 50, highly accurate data transmission is enabled.

なお、図1では、対向するセンサユニット20とECU30が、車載LAN50によりピアツーピア(1対1)の形態で接続されているように図示されているが、これは本データ伝送装置の概念を明確にするためのものである。そのため、図1のようにセンサユニット20とECU30とをピアツーピア接続しても良いが、本実施形態では、例えば図2に示すように、複数のセンサユニット20A、20B、20CやECU30、また図略の他のECU等をバス状またはスター状に接続するネットワーク形態を採っている。   In FIG. 1, the opposing sensor unit 20 and the ECU 30 are illustrated as being connected in a peer-to-peer (one-to-one) form by the in-vehicle LAN 50, but this clearly defines the concept of the data transmission apparatus. Is to do. Therefore, the sensor unit 20 and the ECU 30 may be connected peer-to-peer as shown in FIG. 1, but in this embodiment, for example, as shown in FIG. 2, a plurality of sensor units 20A, 20B, 20C, the ECU 30, and the illustration are omitted. A network configuration in which other ECUs or the like are connected in a bus shape or a star shape is adopted.

次に、センサユニット20およびECU30の構成の詳細を図2に基づいて説明する。なお、図2では、車載LAN50に複数のセンサユニット20と1つのECU30を接続するネットワーク形態を採っている。そのため、それぞれのセンサユニットに対し便宜的に「20A」、「20B」、「20C」の符号を付しているが、これらは、いずれも図1を参照して説明したセンサユニット20と同様に構成されている。そのため、ここではセンサユニット20Aを代表して説明する。   Next, details of the configuration of the sensor unit 20 and the ECU 30 will be described with reference to FIG. In FIG. 2, a network configuration in which a plurality of sensor units 20 and one ECU 30 are connected to the in-vehicle LAN 50 is employed. Therefore, for convenience, “20A”, “20B”, and “20C” are assigned to the respective sensor units, and these are all the same as the sensor unit 20 described with reference to FIG. It is configured. Therefore, here, the sensor unit 20A will be described as a representative.

図1を参照して説明したように、センサユニット20Aは、センサ素子21、センシング回路22、高速ADC25、データバッファ26、通信ドライバ/レシーバ29を中心に、ノイズ発生器23、加算回路24、差分抽出器27、通信コントローラ28、バッテリBatt等も備えている。   As described with reference to FIG. 1, the sensor unit 20A includes the sensor element 21, the sensing circuit 22, the high-speed ADC 25, the data buffer 26, the communication driver / receiver 29, the noise generator 23, the addition circuit 24, and the difference. An extractor 27, a communication controller 28, a battery Batt, and the like are also provided.

センサ素子21は、センシング回路22とともにセンサを構成するもので、物理量を検出し得るものである。具体的には、例えば、圧力ゲージと称される圧力検出器がこれに相当する。圧力ゲージの場合、一般に、等価回路として抵抗によるホイーストンブリッジ回路が構成されるので、これに外部からバッテリBattによる直流電圧を印加することによって電圧信号を出力し得るように構成されている。なお、このバッテリBattは、後述するように、センシング回路22や高速ADC25にも直流電力を供給している。これにより、センサ素子21やセンシング回路22に印加される直流電圧が変動しても、高速ADC25に印加される直流電圧も同様に変動するので、この電圧変動が、高速ADC25によるオーバーサンプリングに対して影響を与えることを防止している。なお、センサ素子21としては、外部から直流電圧を印加するタイプのもの以外に、熱電対やピエゾ素子のように、外部から直流電圧を印加しなくても電圧信号を出力し得るものであっても良い。   The sensor element 21 constitutes a sensor together with the sensing circuit 22 and can detect a physical quantity. Specifically, for example, a pressure detector called a pressure gauge corresponds to this. In the case of a pressure gauge, a Wheatstone bridge circuit using a resistor is generally formed as an equivalent circuit, and a voltage signal can be output by applying a DC voltage from a battery Batt to the outside. The battery Batt also supplies DC power to the sensing circuit 22 and the high-speed ADC 25 as will be described later. As a result, even if the DC voltage applied to the sensor element 21 and the sensing circuit 22 fluctuates, the DC voltage applied to the high-speed ADC 25 also fluctuates in the same manner. Preventing the impact. The sensor element 21 can output a voltage signal without applying a DC voltage from the outside, such as a thermocouple or a piezo element, in addition to a type that applies a DC voltage from the outside. Also good.

センシング回路22は、センサ素子21から出力された電圧信号を入力することにより、この入力電圧信号を所定のゲインで増幅してセンサ信号として出力する機能を有するもので、センサ素子21とともに、特許請求の範囲に記載の「センサ」に相当し得るものである。このセンシング回路22から出力されたセンサ信号は、次段の加算回路24に入力される。   The sensing circuit 22 has a function of amplifying the input voltage signal with a predetermined gain and outputting it as a sensor signal by inputting the voltage signal output from the sensor element 21. It can correspond to the “sensor” described in the range. The sensor signal output from the sensing circuit 22 is input to an adder circuit 24 at the next stage.

ノイズ発生器23は、例えば、ホワイトノイズ等を発生させてノイズ値を出力する機能を有するもので、具体的には、ロジック回路により疑似的に発生させたり、また半導体等により熱ノイズを発生させたりしてノイズ値を得ている。このノイズ発生器23により出力されるノイズ値は、次段の加算回路24によって前述したセンサ信号に加算される。これにより、ノイズ値による交流成分がセンサ信号に加算されるため、センサ信号に比較的多く含まれる直流成分を交流成分に変換することができ、後述するECU30によるデルタシグマ変換を可能にしている。なお、センシング回路22を構成する電子部品により熱ノイズ等が発生しており、そのノイズ値がセンサ信号に重畳されている場合には、ノイズ発生器23や加算回路24は不要となる。   The noise generator 23 has a function of generating, for example, white noise and outputting a noise value. Specifically, the noise generator 23 generates pseudo noise by a logic circuit or generates thermal noise by a semiconductor or the like. The noise value is obtained. The noise value output from the noise generator 23 is added to the sensor signal described above by the addition circuit 24 in the next stage. As a result, the AC component due to the noise value is added to the sensor signal, so that a relatively large DC component contained in the sensor signal can be converted into an AC component, enabling delta-sigma conversion by the ECU 30 described later. In addition, when the thermal noise etc. have generate | occur | produced with the electronic component which comprises the sensing circuit 22, and the noise value is superimposed on the sensor signal, the noise generator 23 and the addition circuit 24 become unnecessary.

高速ADC25は、アナログ信号をオーバーサンプリングして、例えば8ビットにより量子化されたディジタル信号に変換する、いわゆるA/D変換器で、特許請求の範囲に記載の「A/D変換手段」に相当し得るものである。この高速ADC25の変換精度は、8ビット程度であるため、12ビット、16ビットや24ビット等のディジタル信号に変換するA/D変換器に比べると変換精度は低いものの、そのサンプリング周波数は、例えば50kHz(サンプリング間隔20μS)に設定されている。そのため、車両制御用のECUに搭載されるA/D変換器の一般的なサンプリング周波数200Hz(サンプリング間隔5mS)に比べて高速なサンプリング、つまりオーバーサンプリングを可能にしている。例えば、ナイキスト周波数を200Hz、サンプリング周波数を50kHzとすると、この高速ADC25のオーバーサンプリング比は250(=50000Hz/200Hz)となり、ナイキスト周波数でサンプリングした場合に比べ、変換されたディジタル信号は250倍のデータ量となる。このように高速ADC25によりオーバーサンプリングされると、低精度のディジタルデータが大量に出力される。なお、この高速ADC25は、センサ素子21やセンシング回路22を駆動しているバッテリBattにより駆動されている。これにより、上述したように、センサ素子21等に印加される直流電圧が変動しても、高速ADC25に印加される直流電圧も同様に変動するので、サンプリングの基準電圧もこの変動とともに変化するため、オーバーサンプリングに対する影響を抑えている。   The high-speed ADC 25 is a so-called A / D converter that oversamples an analog signal and converts it into, for example, a digital signal quantized by 8 bits, and corresponds to the “A / D conversion means” recited in the claims. It is possible. Since the conversion accuracy of the high-speed ADC 25 is about 8 bits, the conversion accuracy is lower than that of an A / D converter that converts a digital signal such as 12 bits, 16 bits, or 24 bits, but the sampling frequency is, for example, It is set to 50 kHz (sampling interval 20 μS). Therefore, it is possible to perform high-speed sampling, that is, oversampling as compared with a general sampling frequency of 200 Hz (sampling interval 5 mS) of an A / D converter mounted on the vehicle control ECU. For example, if the Nyquist frequency is 200 Hz and the sampling frequency is 50 kHz, the oversampling ratio of the high-speed ADC 25 is 250 (= 50000 Hz / 200 Hz), and the converted digital signal is 250 times the data compared to the case of sampling at the Nyquist frequency. Amount. When oversampling is performed by the high-speed ADC 25 in this way, a large amount of low-precision digital data is output. The high-speed ADC 25 is driven by a battery Batt that drives the sensor element 21 and the sensing circuit 22. Accordingly, as described above, even if the DC voltage applied to the sensor element 21 or the like fluctuates, the DC voltage applied to the high-speed ADC 25 also fluctuates in the same manner, so that the sampling reference voltage also varies with this fluctuation. , Suppresses the influence on oversampling.

データバッファ26は、高速ADC25により変換されたディジタル信号を一時的に記憶するとともに、後段の差分抽出器27や通信コントローラ28の要求に応じて記憶したディジタル信号を出力する機能を有するもので、特許請求の範囲に記載の「送信データ記憶手段」に相当し得るものである。具体的には、例えばDRAM、SRAM等の半導体メモリ装置により構成されている。このデータバッファ26は、高速ADC25と差分抽出器27あるいは通信コントローラ28との間に介在することによって、高速ADC25による出力速度と差分抽出器27または通信コントローラ28による処理速度との差を吸収する緩衝器の役割を果たしている。また、高速ADC25により変換されたディジタル信号のデータ(8ビット構成)を256個単位で取り出し可能にデータ管理を行う。これにより、差分抽出器27や通信コントローラ28に対して、8ビット×256個のデータを8倍オーバーサンプリングされたデータをみなして出力することが可能となる。   The data buffer 26 has a function of temporarily storing the digital signal converted by the high-speed ADC 25 and outputting the stored digital signal in response to a request from the subsequent difference extractor 27 or the communication controller 28. This can correspond to the “transmission data storage means” described in the claims. Specifically, for example, it is configured by a semiconductor memory device such as DRAM or SRAM. The data buffer 26 is interposed between the high-speed ADC 25 and the difference extractor 27 or the communication controller 28, thereby absorbing a difference between the output speed of the high-speed ADC 25 and the processing speed of the difference extractor 27 or the communication controller 28. It plays the role of a vessel. Further, data management is performed so that data (8-bit configuration) of the digital signal converted by the high-speed ADC 25 can be extracted in units of 256. As a result, it is possible to output the difference extractor 27 and the communication controller 28 by regarding 8 bits × 256 pieces of data as 8 times oversampled data.

差分抽出器27は、データバッファ26からディジタル信号を取り出すとともに、高速ADC25による1サンプル前のディジタル信号との差分を抽出する機能を有するものである。センシング回路22から加算回路24を介して高速ADC25に入力されるセンサ信号は連続したアナログ信号であり、高速ADC25のサンプリング間隔に対して緩やかな変化をする。そのため、サンプリング時刻tで変換されたディジタル信号Dn と、その1サンプル前の時刻t−Δtに変換されたディジタル信号D(n-1) と、は大きく異なることはなく、また1サンプル後の時刻t+Δtに変換されたディジタル信号D(n+1) についても同様である。例えば、高速ADC25により変換されたディジタル信号を、8ビットのビット列で表現すると、ディジタル信号D(n-1) ;11011001からディジタル信号Dn ;11001001に変化し、さらにディジタル信号D(n-1) ;10111001に変化するというように、下位4ビット(1001)は変化することなく、上位4ビットだけ(1101)→(1100)→(1011)に変化する。したがって、この上位4ビットの変化分を差分として抽出することによってこの例の場合では、8ビット×3=24ビットから4ビット×3=12ビットにデータ量を半減させることが可能となる。   The difference extractor 27 has a function of extracting a digital signal from the data buffer 26 and extracting a difference from the digital signal one sample before by the high-speed ADC 25. The sensor signal input from the sensing circuit 22 to the high speed ADC 25 via the adder circuit 24 is a continuous analog signal, and changes gradually with respect to the sampling interval of the high speed ADC 25. Therefore, the digital signal Dn converted at the sampling time t is not significantly different from the digital signal D (n-1) converted at the time t-Δt one sample before, and the time after one sample is also obtained. The same applies to the digital signal D (n + 1) converted to t + Δt. For example, when a digital signal converted by the high-speed ADC 25 is expressed by an 8-bit bit string, the digital signal D (n-1); 11011001 changes to a digital signal Dn; 11001001, and the digital signal D (n-1); As in the case of 10111001, the lower 4 bits (1001) do not change, and only the upper 4 bits change from (1101) to (1100) to (1011). Therefore, by extracting the change of the upper 4 bits as a difference, in this example, the data amount can be halved from 8 bits × 3 = 24 bits to 4 bits × 3 = 12 bits.

このように差分抽出器27では、データバッファ26から取り出したディジタル信号に対して1サンプル前のディジタル信号との差分データを抽出する機能を有するので、データバッファ26に記憶されたディジタル信号をそのまますべて送出する場合に比べてデータ量を減少させることができる。これにより、高速ADC25によるオーバーサンプリングによって増大傾向にある低精度なディジタル信号のデータ量を削減することができる。したがって、少量のデータ量で高精度なデータ伝送を可能にする。なお、図2に示す破線矢印によるルートのように、差分抽出器27を経由することなく、つまり差分データを抽出することなく、データバッファ26から直接、通信コントローラ28にディジタル信号が出力しても良い。これにより、高速ADC25で変換されたディジタル信号はそのまま通信コントローラ28に受け渡される。   As described above, the difference extractor 27 has a function of extracting difference data from the digital signal one sample before the digital signal extracted from the data buffer 26. Therefore, all the digital signals stored in the data buffer 26 are directly used. The amount of data can be reduced compared to the case of sending. Thereby, it is possible to reduce the amount of data of a low-precision digital signal that tends to increase due to oversampling by the high-speed ADC 25. Therefore, highly accurate data transmission is possible with a small amount of data. Note that even if a digital signal is output directly from the data buffer 26 to the communication controller 28 without passing through the difference extractor 27, that is, without extracting the difference data, as in the route indicated by the broken-line arrow shown in FIG. good. Thereby, the digital signal converted by the high-speed ADC 25 is transferred to the communication controller 28 as it is.

通信コントローラ28は、通信ドライバ/レシーバ29を制御し得るもので、通信ドライバ/レシーバ29とともに特許請求の範囲に記載の「送信手段」に相当し得るものである。そのため、概念的には、通信ドライバ/レシーバ29とともに、差分抽出器27またはデータバッファ26から取り出したディジタル信号を車載LAN50に送出する機能を有する。本実施形態では、伝送媒体として車載LAN50を利用しているので、例えば、CAN(Controller Area Network )と称される有線によるネットワークの通信プロトコルに従った通信制御を通信ドライバ/レシーバ29に対して行っている。   The communication controller 28 can control the communication driver / receiver 29 and can correspond to the “transmission means” described in the claims together with the communication driver / receiver 29. Therefore, conceptually, the communication driver / receiver 29 and the function of sending the digital signal extracted from the difference extractor 27 or the data buffer 26 to the in-vehicle LAN 50 are provided. In this embodiment, since the in-vehicle LAN 50 is used as a transmission medium, for example, communication control according to a wired network communication protocol called CAN (Controller Area Network) is performed on the communication driver / receiver 29. ing.

通信ドライバ/レシーバ29は、通信コントローラ28の制御により、差分抽出器27またはデータバッファ26から取り出したディジタル信号を車載LAN50に送出する機能を有するもので、通信コントローラ28とともに特許請求の範囲に記載の「送信手段」に相当し得るものである。具体的には、単に、ディジタル信号を車載LAN50に送出するだけでなく、ECU30や他のセンサユニット20B、20Cとの間で、例えばCANの通信プロトコルに則って相互に制御情報のやり取り等を行う必要上、受信装置の機能も備えている。そのため、「通信ドライバ/レシーバ」と称されている。   The communication driver / receiver 29 has a function of sending a digital signal extracted from the difference extractor 27 or the data buffer 26 to the in-vehicle LAN 50 under the control of the communication controller 28. This can correspond to “transmission means”. Specifically, not only simply sending a digital signal to the in-vehicle LAN 50, but also exchanging control information with the ECU 30 and other sensor units 20B and 20C according to, for example, the CAN communication protocol. If necessary, it also has the function of a receiving device. Therefore, it is called “communication driver / receiver”.

車載LAN50は、例えば、CANと称される車両制御用の有線LANで、例えば、数10kbps 〜500kbps の通信速度に設定されている。本実施形態では、高速ADC25によりオーバーサンプリングして大量のディジタルデータを流すため、例えば、500kbps 〜10Mbps 程度のより高速なLAN(例えば FlexRay等)である方が望ましい。また、有線によるLANに限られることはなく、例えば、IEEE802.11シリーズやブルートゥース(Bluetooth )等による無線LANを伝送媒体としても良い。この場合、通信ドライバ/レシーバ29や通信コントローラ28も当該無線LANに対応したものに変更する必要がある。   The in-vehicle LAN 50 is a wired LAN for vehicle control called CAN, for example, and is set to a communication speed of several tens of kbps to 500 kbps, for example. In the present embodiment, since a large amount of digital data is flowed by oversampling with the high-speed ADC 25, it is desirable to use a higher-speed LAN (for example, FlexRay or the like) of about 500 kbps to 10 Mbps. Further, the present invention is not limited to a wired LAN. For example, a wireless LAN such as IEEE802.11 series or Bluetooth may be used as a transmission medium. In this case, it is necessary to change the communication driver / receiver 29 and the communication controller 28 to be compatible with the wireless LAN.

ここで、車載LAN50は、ツイストペアケーブルや同軸ケーブル等により車両内に布線されている。そのため、点火プラグや他の制御用マイコン等によるノイズが、当該車載LAN50のケーブルやコネクタに混入する可能性が高く、混入したノイズはいわゆる外来ノイズとして車載LAN50によるデータ通信の妨げとなる。具体的は、[発明が解決しようとする課題]の欄で述べたように、DC5Vをフルスケールとするセンサ信号から0.1mV程度の分解能のデータ信号を取り出そうとした場合、外来ノイズのノイズレベルが数mV程度に達すると、このノイズの中にデータ信号が埋もれてしまう。そのため、原理的には可能な16ビット程度のA/D変換器の利用を困難にしている実状がある。   Here, the in-vehicle LAN 50 is wired in the vehicle by a twisted pair cable, a coaxial cable, or the like. Therefore, there is a high possibility that noise from the ignition plug or other control microcomputer or the like is mixed into the cable or connector of the in-vehicle LAN 50, and the mixed noise becomes a so-called external noise and hinders data communication by the in-vehicle LAN 50. Specifically, as described in the section “Problems to be Solved by the Invention”, when a data signal having a resolution of about 0.1 mV is extracted from a sensor signal having a DC5V full scale, the noise level of external noise When the voltage reaches about several mV, the data signal is buried in this noise. For this reason, there is a situation where it is difficult to use an A / D converter of about 16 bits which is possible in principle.

そこで、実施形態では、前述したようにセンサユニット20(20A)では、高速ADC25によるA/D変換を低精度な8ビット程度のものにする代わりに、サンプリング周波数を高くしてオーバーサンプリングを行う。これにより、精度が低下した分をオーバーサンプリングにより増加させたディジタル信号のデータ量(例えば8ビット×256)によって補い、それをこれから説明するECU30によりデルタシグマ変換することで、高精度なデータ伝送を可能にしている。   Therefore, in the embodiment, as described above, the sensor unit 20 (20A) performs oversampling by increasing the sampling frequency instead of making the A / D conversion by the high-speed ADC 25 about 8 bits with low accuracy. As a result, the amount of reduced accuracy is compensated by the amount of data of the digital signal (for example, 8 bits × 256) increased by oversampling, and this is subjected to delta-sigma conversion by the ECU 30 to be described so that highly accurate data transmission can be performed. It is possible.

図2に示すように、ECU30は、通信ドライバ/レシーバ31、通信コントローラ32、データバッファ33、デルタシグマ変換器35、データレジスタ37等により構成されている。なお、通信コントローラ32、データバッファ33、デルタシグマ変換器35、データレジスタ37は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit )化されたCPUαに内蔵されている。   As shown in FIG. 2, the ECU 30 includes a communication driver / receiver 31, a communication controller 32, a data buffer 33, a delta-sigma converter 35, a data register 37, and the like. The communication controller 32, the data buffer 33, the delta-sigma converter 35, and the data register 37 are incorporated in a CPU α that is an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).

通信ドライバ/レシーバ31は、前述したセンサユニット20Aの通信ドライバ/レシーバ29とほぼ同様の機能を有するもので、特に、センサユニット20Aの通信ドライバ/レシーバ29から送出されたディジタル信号を車載LAN50を介して受信する機能から、特許請求の範囲に記載の「受信手段」に相当し得るものである。本実施形態では、例えば、受信したディジタル信号をnビットのパラレル出力としてCPUαの通信コントローラ32に出力する。   The communication driver / receiver 31 has substantially the same function as the communication driver / receiver 29 of the sensor unit 20A described above. In particular, a digital signal sent from the communication driver / receiver 29 of the sensor unit 20A is transmitted via the in-vehicle LAN 50. Therefore, it can correspond to the “reception means” described in the claims. In the present embodiment, for example, the received digital signal is output to the communication controller 32 of the CPU α as an n-bit parallel output.

通信コントローラ32も、前述したセンサユニット20Aの通信コントローラ28をほぼ同様の機能を有するもので、前述した通信ドライバ/レシーバ31とともに、特許請求の範囲に記載の「受信手段」に相当し得るものである。本実施形態では、伝送媒体としてCANによる車載LAN50を利用しているので、当該CANの通信プロトコルに従った通信制御を通信コントローラ32に対して行っている。   The communication controller 32 has substantially the same function as the communication controller 28 of the above-described sensor unit 20A, and together with the above-described communication driver / receiver 31, can correspond to the “receiving means” described in the claims. is there. In this embodiment, since the in-vehicle LAN 50 by CAN is used as a transmission medium, communication control according to the CAN communication protocol is performed on the communication controller 32.

データバッファ33も、前述したセンサユニット20Aの通信コントローラ28をほぼ同様の機能を有するもので、通信ドライバ/レシーバ31および通信コントローラ32により受信されたディジタル信号を一時的に記憶するとともに、後段のデルタシグマ変換器35の要求に応じて記憶したディジタル信号を出力する機能を有するもので、特許請求の範囲に記載の「受信データ記憶手段」に相当し得るものである。具体的には、例えばDRAM、SRAM等の半導体メモリ装置により構成されている。このデータバッファ33は、通信コントローラ32とデルタシグマ変換器35との間に介在することによって、通信コントローラ32による出力速度とデルタシグマ変換器35による変換速度との差を吸収する緩衝器の役割を果たしている。また、通信ドライバ/レシーバ31、通信コントローラ32により受信されたディジタル信号のデータ(8ビット構成)を256個単位で取り出し可能にデータ管理を行う。これにより、デルタシグマ変換器35に対して、8ビット×256個のデータを8倍オーバーサンプリングされたデータとみなして出力することが可能となる。
The data buffer 33 also has substantially the same function as the communication controller 28 of the above-described sensor unit 20A, temporarily stores the digital signals received by the communication driver / receiver 31 and the communication controller 32, and at the subsequent delta. It has a function of outputting a stored digital signal in response to a request from the sigma converter 35, and can correspond to "reception data storage means" described in the claims. Specifically, for example, it is configured by a semiconductor memory device such as DRAM or SRAM. The data buffer 33 is interposed between the communication controller 32 and the delta sigma converter 35, thereby acting as a buffer that absorbs the difference between the output speed of the communication controller 32 and the conversion speed of the delta sigma converter 35. Plays. In addition, data management is performed so that data (8-bit configuration) of digital signals received by the communication driver / receiver 31 and the communication controller 32 can be extracted in units of 256. As a result, it is possible to output 8 bits × 256 pieces of data as 8 times oversampled data to the delta sigma converter 35.

デルタシグマ変換器35は、データバッファ33から取り出したディジタル信号をセンサユニット20Aの高速ADC25のオーバーサンプリング比でデルタシグマ変換する機能を有するもので、特許請求の範囲に記載の「デルタシグマ変換手段」に相当し得るものである。具体的には、例えば、データバッファ33に記憶されたディジタル信号のデータ(8ビット構成)を前述した256個単位で取り出すことによって、8ビット×256個のデータを8倍オーバーサンプリングされたデータをみなしてデルタシグマ変換を行う。これにより、16ビット相当の分解能を得ることが可能となり、変換されたセンサ信号のデータ(16ビット構成)はデータレジスタ37に格納される。データレジスタ37は、例えば、CPUαの汎用レジスタで、デルタシグマ変換器35により変換されたセンサ信号のデータを格納し、CPUαの制御ユニットや演算ユニット等の要求に応じて当該データの受渡しを可能にしている。   The delta-sigma converter 35 has a function of performing delta-sigma conversion on the digital signal extracted from the data buffer 33 at the oversampling ratio of the high-speed ADC 25 of the sensor unit 20A. It can correspond to. Specifically, for example, by extracting the digital signal data (8-bit configuration) stored in the data buffer 33 in units of 256 as described above, 8 bits × 256 data is oversampled by 8 times. Consider delta-sigma conversion. As a result, a resolution equivalent to 16 bits can be obtained, and the converted sensor signal data (16-bit configuration) is stored in the data register 37. The data register 37 is, for example, a general-purpose register of the CPU α and stores the sensor signal data converted by the delta-sigma converter 35, and enables the data to be transferred in response to a request from the control unit or arithmetic unit of the CPU α. ing.

なお、このECU30は、例えば、車載LAN50を介して送られてくるディジタル信号のヘッダ情報に、センサユニット20A〜20Cごとに割り振られた識別コードやMACアドレス等を付加することによって、センサユニット20A以外に、センサユニット20Bやセンサユニット20Cからも、センサユニット20Aと同様に16ビット相当の分解能をもつセンサ信号を受信することができる。   In addition, this ECU30 adds the identification code, MAC address, etc. which were allocated for every sensor unit 20A-20C to the header information of the digital signal sent via in-vehicle LAN50, for example, and other than sensor unit 20A In addition, sensor signals having a resolution equivalent to 16 bits can be received from the sensor unit 20B and the sensor unit 20C as well as the sensor unit 20A.

以上説明したように、本データ伝送装置によると、センサユニット20は、センサ素子21およびセンシング回路22から出力されるセンサ信号(アナログ信号)をオーバーサンプリングしてディジタル信号に変換しているので、変換精度が高いA/D変換器(例えば16ビット)を用いて高精度なディジタル信号を送出した場合に比べ、オーバーサンプリングした分、高速ADC25の変換精度を下げる(例えば8ビット)ことができる。そのため、低精度なディジタル信号を伝送媒体に大量に送出することで(8ビット×256)、変換精度が高いA/D変換器を用いた場合と同等の情報量をECU30に送ることが可能となる。また、A/D変換器の変換精度を例えば8ビット程度に低くすることができるため、外来ノイズに対する耐力を向上することができる。   As described above, according to this data transmission apparatus, the sensor unit 20 oversamples the sensor signal (analog signal) output from the sensor element 21 and the sensing circuit 22 and converts it into a digital signal. Compared with the case where a high-precision digital signal is transmitted using an A / D converter (for example, 16 bits) with high accuracy, the conversion accuracy of the high-speed ADC 25 can be lowered (for example, 8 bits) by the amount of oversampling. Therefore, by sending a large amount of low-precision digital signals to the transmission medium (8 bits × 256), it is possible to send the same amount of information to the ECU 30 as when using an A / D converter with high conversion accuracy. Become. Moreover, since the conversion accuracy of the A / D converter can be lowered to, for example, about 8 bits, the immunity against external noise can be improved.

一方、ECU30では、このようなオーバーサンプリングされたディジタル信号(8ビット×256)を受信してセンサユニット20の高速ADC25のオーバーサンプリング比でデルタシグマ変換器35によりデルタシグマ変換する。これにより、車載LAN50では精度の低いディジタル信号(8ビット×256)を高精度なディジタル信号(16ビット相当)に変換することができる。つまり、センサユニット20のオーバーサンプリングにより低精度なディジタル信号を大量に送出するので、車載LAN50上では、外来ノイズ等が混入してもその影響を受け難く、ECU30のデルタシグマ変換器35によるデルタシグマ変換により低精度なディジタル信号を高精度なディジタル信号に変換する。したがって、高精度なデータ伝送を可能にすることができる。   On the other hand, the ECU 30 receives such oversampled digital signal (8 bits × 256) and performs delta sigma conversion by the delta sigma converter 35 at the oversampling ratio of the high-speed ADC 25 of the sensor unit 20. As a result, the in-vehicle LAN 50 can convert a low-precision digital signal (8 bits × 256) into a high-precision digital signal (equivalent to 16 bits). That is, since a large amount of low-accuracy digital signals are transmitted by oversampling of the sensor unit 20, even if external noise or the like is mixed on the in-vehicle LAN 50, it is difficult to be affected by the delta-sigma converter 35 of the ECU 30. The conversion converts a low-precision digital signal into a high-precision digital signal. Therefore, highly accurate data transmission can be achieved.

本発明の一実施形態に係るデータ伝送装置の構成概要を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure outline | summary of the data transmission apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本実施形態に係るデータ伝送装置のセンサユニットおよびECUの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the sensor unit and ECU of the data transmission apparatus which concern on this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

20、20A、20B、20C…センサユニット(送信装置)
21…センサ素子(センサ)
22…センシング回路(センサ)
23…ノイズ発生器
24…加算回路
25…高速ADC(A/D変換手段)
26…データバッファ(送信データ記憶手段)
27…差分抽出器
28…通信コントローラ(送信手段)
29…通信ドライバ/レシーバ(送信手段)
30…ECU(受信装置)
31…通信ドライバ/レシーバ(受信手段)
32…通信コントローラ(受信手段)
33…データバッファ(受信データ記憶手段)
35…デルタシグマ変換器(デルタシグマ変換手段)
37…データレジスタ
50…車載LAN(伝送媒体)
α…CPU
Batt…バッテリ(直流電源)
20, 20A, 20B, 20C ... sensor unit (transmitting device)
21 ... Sensor element (sensor)
22 ... Sensing circuit (sensor)
23 ... Noise generator 24 ... Adder circuit 25 ... High-speed ADC (A / D conversion means)
26: Data buffer (transmission data storage means)
27 ... Difference extractor 28 ... Communication controller (transmission means)
29 ... Communication driver / receiver (transmission means)
30 ... ECU (receiving device)
31. Communication driver / receiver (reception means)
32. Communication controller (reception means)
33. Data buffer (received data storage means)
35 ... Delta sigma converter (delta sigma conversion means)
37 ... Data register 50 ... In-vehicle LAN (transmission medium)
α ... CPU
Batt ... Battery (DC power supply)

Claims (5)

アナログ信号をオーバーサンプリングしてディジタル信号に変換するA/D変換手段、前記変換されたディジタル信号を記憶する送信データ記憶手段および前記送信データ記憶手段から前記記憶されたディジタル信号を取り出して伝送媒体に送出する送信手段、を有する送信装置と、
前記送信手段から送出されたディジタル信号を前記伝送媒体を介して受信する受信手段、前記受信されたディジタル信号を記憶する受信データ記憶手段および前記受信データ記憶手段から取り出した前記ディジタル信号を前記A/D変換手段のオーバーサンプリング比でデルタシグマ変換するデルタシグマ変換手段を有する受信装置と、
を備えることを特徴とするデータ伝送装置。
A / D conversion means for oversampling an analog signal to convert it to a digital signal, transmission data storage means for storing the converted digital signal, and taking out the stored digital signal from the transmission data storage means to a transmission medium A transmission device having a transmission means for transmitting;
Receiving means for receiving the digital signal transmitted from the transmitting means via the transmission medium, received data storing means for storing the received digital signal, and the digital signal taken out from the received data storing means for the A / A receiver having delta-sigma conversion means for performing delta-sigma conversion at an oversampling ratio of the D conversion means;
A data transmission device comprising:
前記送信データ記憶手段から取り出される前記ディジタル信号は、1サンプル前のディジタル信号との差分であることを特徴とする請求項1記載のデータ伝送装置。   2. The data transmission apparatus according to claim 1, wherein the digital signal extracted from the transmission data storage means is a difference from the digital signal one sample before. 前記アナログ信号は、センサから出力されるセンサ信号であることを特徴とする請求項1または2記載のデータ伝送装置。   3. The data transmission apparatus according to claim 1, wherein the analog signal is a sensor signal output from a sensor. 前記センサは、前記送信装置を駆動する直流電源により駆動されていることを特徴とする請求項3記載のデータ伝送装置。   The data transmission device according to claim 3, wherein the sensor is driven by a DC power source that drives the transmission device. 前記伝送媒体はLAN(Local Area Network)であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のデータ伝送装置。The data transmission apparatus according to claim 1, wherein the transmission medium is a LAN (Local Area Network).
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