JP5069826B2 - システム通信バス上に一体化されたエネルギ・システムの通信プロトコル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に、常駐エネルギ・システムを含むコンピュータ・システムに関する。更に特定すれば、本発明は、システム通信バス上に一体化され、特定の通信プロトコルによってバス上の他のエネルギ装置と通信するエネルギ供給システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
セルラ電話機のような携帯電子機器のエネルギ・システムは、電子的に非常に精巧化されつつある。再充電可能バッテリのような既存のエネルギ装置は、多くの場合電子メモリおよび処理機能を有する。メモリを有する再充電可能バッテリの一例が米国特許番号第５，５３４，７６５号に例示されている。この特許は、１９９６年７月９日にKreisinger, et al.に特許され、"Battery with Memory for Storing Charge Procedure"と題する。Kreisingerは、充電電流および電圧を供給する充電器，および特定の充電パラメータを格納するメモリを有する再充電可能バッテリを含む、バッテリ充電システムを開示する。充電パラメータは、典型的に、バッテリの充電を司るバッテリ関連情報である。バッテリのメモリに格納されているバッテリ関連情報は、充電器に対する充電命令またはバッテリを充電するための特定の手順も含む。したがって、バッテリは、充電命令または手順を充電器に伝達するためには、システム通信バスにアクセスできなければならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来技術の携帯電子機器用エネルギ・システムでは、２つのエネルギ・システム装置だけが、電子機器のシステム通信バスを共有できればよかった。しかしながら、近年のエネルギ・システムは、５つ以上のエネルギ装置を含み、これらが全てシステム通信バスに相互接続され、これを介して通信する場合もある。種々のエネルギ装置間の通信が複雑になるに連れて、セルラ電話機の通信データのような、バスを通過する他のデータを破壊し、電子機器の機能性を著しく妨害する虞れがある。
【０００４】
つまり、システム通信バス上に一体化されるエネルギ装置を数個用いる場合、適当な通信プロトコルを備えることによって、測定(gauging)，充電，通信等のような、電子機器の他の機能を妨害することなく、他のエネルギ装置の通信を可能とする必要がある。したがって、本発明の主な目的は、システム通信バス上に常駐するエネルギ装置間に相応しい通信プロトコルを有する、改良されたエネルギ・システムを提供することにある。
【０００５】
【発明の実施の形態】
これより本発明の好適実施例を詳細に説明する。図面を参照する場合、同様の番号は図面全体を通じて同様の部分を示すこととする。
【０００６】
図１は、システム通信バス１４上に一体化エネルギ・システム１２を有するコンピュータ・システム１０を示す。コンピュータ・システム１０は、セルラ電話機のような携帯電子機器内にあり、バッテリの再充電のような、能動的エネルギ管理システムの必要性を有する。ここでは、コンピュータ・システム１０は、エネルギ・システム１２を含むものとして示すが、代わりに、個別のコンピュータ・システム１０およびエネルギ・システム１２、またはエネルギ・システム１２のみを有する装置を具体化することも可能である。エネルギ・システム１２は、バッテリ・パック１６のような複数のエネルギ装置，分析器１８，無線機２０，デスクトップ充電器２２，デスクトップ充電ディスプレイ２４，またはその他のエネルギ・システム装置２６を含み、その各々はシステム通信バス１４上に一体化され、バス１４を通じて通信可能となっている。システム通信バス１４は、半二重または全二重モードのいずれかでエネルギ装置間のマルチポイント通信を可能とし、これによって各装置は通信バス１４を通じて他の装置との通信ダイアログに加入することができる。
【０００７】
各エネルギ装置は、エネルギ装置プロセッサを含み、各エネルギ装置プロセッサはシステム通信バス１４上に通信データがないか否か（idleness）選択的に監視することができる。即ち、ブロック２８に示すようなコンピュータ内の別の装置がデータ伝送のためにシステム通信バス１４を用いていないことを調べることができる。また、エネルギ装置は、好ましくは、エネルギ装置のデータを格納可能なメモリを含むことが好ましく、このデータは、通信バス１４が使用可能なときに、他の装置に伝達される。エネルギ装置プロセッサは、当技術分野で既知のいずれのプロセッサ，マイクロコントローラ，およびマイクロプロセッサでも可能である。システム通信バス１４上に通信データがない場合、各エネルギ装置１６，１８，２０，２２，２４，２６は、ここで論ずるような好適なシーケンスで、システム通信バス１０上においてエネルギ・システム１２の他のエネルギ装置１６，１８，２０，２２，２４，２６と通信しようとする。次いで、エネルギ装置は、システム通信バス１４上で他の装置にポーリングを行い、いずれかのエネルギ・システム装置のデータが転送のために存在しているか否かについて判定を行なう。
【０００８】
エネルギ装置１６，１８，２０，２２，２４，２６のプロセッサは、複数の装置の監視が同時に行われないように所定のシーケンスで通信バスを監視することにより、これらの装置がシステム通信バス１２上の通信を誤って検出するのを防止する。更に、エネルギ装置は、エネルギ装置がバス１４上で互いに通信し合うことによるデータの衝突またはその他のバス中断を発生させないような、所定のシーケンスを有するプロトコルで、不使用の（idle）システム・バス１４上で通信しようとする。このシーケンシャル・プロトコルのために、エネルギ・システム１２のエネルギ装置は、ワン・ワイヤ・ダラス（One-Wire Dallas）バスのような、ワン・ワイヤシステム（one-wire system）を多数の装置と共有することができる。しかしながら、（バッテリ・パック１６のように）バッテリ・パックの中には、エネルギ・システム１２に対して２つまでのダラス半導体ワン・ワイヤ（Dallas Semiconductor One-Wire） インターフェース装置を内蔵し、各インターフェース装置をシステム通信バス１４に接続可能なものもある。更に、デスクトップ充電器２２は、DS2502EPROM, DS2438 スマート・バッテリ・モニタ（Smart Battery Monitors）, DS2423 NVSRAM，およびコーディング抵抗の読み取りが可能であることが好ましい。
【０００９】
図２を参照すると、エネルギ装置のシーケンシャル監視およびシーケンシャル通信のために好適なプロトコルが示されている。エネルギ装置１６，１８，２０，２２，２４，２６の各々は、ステップ３４に示すように、システム通信バス１４を監視し、システム通信バス１４を通じた通信データ・フローを調べる。尚、エネルギ装置は、正または負エッジ・トリガで通信データを検出可能である。次に、判断３６に示すように、バス１４上でアクティビティ、即ち、セルラ電話機の通信データがあるか否かについて判断を行なう。通信データ（のフロー）がある場合、ステップ３８に示すように、装置は所定の期間アイドル状態で待機し、再度システム通信バス１４上の通信データを監視する。即ち、ステップ３４に戻る。しかしながら、ステップ３４の監視状態およびステップ３８のアイドル状態は、装置が常に通信バス１４を監視している場合、即ち、常に監視状態にあるか、あるいは数ミリ秒というような非常に短い期間で繰り返し通信バス１４を監視する場合、同一ステップとなる。それ以外の場合、監視ステップが繰り返している間、待機状態に入る。
【００１０】
システム通信バス１４を再度監視する前の所定のアイドル期間の例を以下に示す。
【００１１】
【表１】
無線機２０ ：１０ｍｓｅｃ＋／−４９９ｍｓｅｃ
デスクトップ充電器２２ ：１１ｍｓｅｃ＋／−４９９ｍｓｅｃ
デスクトップ充電器ディスプレイ２４：１２ｍｓｅｃ＋／−４９９ｍｓｅｃ
分析器１８ ：１３ｍｓｅｃ＋／−４９９ｍｓｅｃ
他のエネルギ・システム装置 ：１４ｍｓｅｃ＋／−４９９ｍｓｅｃ
前述の前進シーケンスの重要性は、各装置が他の装置の監視アクティビティを検出せず、ライン上での通信アクティビティの監視を誤らないように、通信バス１４の監視を順次行なうことにある。したがって、エネルギ装置が通信バス１４の監視を順次行なっている限り、通信バス１４を監視している装置間の実際の遅延期間は、他の装置の監視と干渉しないように十分な期間以上とするだけでよい。したがって、バッテリ・パック１６のような他のエネルギ装置をシーケンシャル・プロトコルに容易に加入することができ、監視のためのアイドル期間は、エネルギ・システム１２内の既存の装置の最短または最長時間よりも１ミリ秒早いかまたは遅いことがわかる。
【００１２】
再度判断３６を参照すると、システム通信バス１４が不使用である場合、エネルギ装置は、ステップ４０に示すように、所定のシーケンスでエネルギ・システム１２上の別の装置との通信を行なおうとする。好適な送信プロトコルは、エネルギ・システム１２の外部データ装置全てのリセットを実行するパルスから開始する。各エネルギ装置が通信バス１４上にリセット・パルスを発生するタイミング・シーケンスの一例を以下に示す。
【００１３】
【表２】
無線機２０ ：５７４ｍｓｅｃ＋／−１０ｍｓｅｃ
デスクトップ充電器２２ ：５５３ｍｓｅｃ＋／−１０ｍｓｅｃ
デスクトップ充電器ディスプレイ２４：５３２ｍｓｅｃ＋／−１０ｍｓｅｃ
分析器１８ ：５１１ｍｓｅｃ＋／−１０ｍｓｅｃ
他のエネルギ・システム装置 ：４９０ｍｓｅｃ＋／−１０ｍｓｅｃ
通信バス１４のシーケンシャル監視に関して、リセット・パルスのシーケンスが必要なのは、装置が同時に通信バス１４を通じてアクセスしようとしてデータ衝突を発生することがないようにするためである。しがたって、前述のシーケンスは、データ衝突を回避するためのシーケンスの単なる一例に過ぎず、代わりに、リセット・パルスまたは通信の間に他の期間を用いることも可能である。
【００１４】
通信バス１４の制御の一例として、デスクトップ充電器２２内部にバッテリ・パックを配置したときに、充電器２２は、バス１４を、ハイ・アイドル状態のような、特定の状態に変化させる。ハイ状態が通信バス１４の不使用を示す場合、アイドル・ロー状態の検出は、充電器２２がないか、または通信が行われていないことを示し、したがって、充電器以外のシステム装置は、通信する必要があるなら、バス１４を取得(seize)することができる。しかしながら、かかるプル・アップ(pull-up)は、バス１４を通じたエネルギ装置による通信の完了時に、ディゼーブルしなければならない。当技術分野では既知のその他の通信バス１４の制御方法を、本発明において代わりに用いることも可能である。
【００１５】
リセット・パルスに続いて、判断４２に示すように、エネルギ装置は、システム通信バス１４がアクティビティを有するか否かについて判定を行なう。即ち、システム通信バス１４を監視して、システム通信バス１４を通じてデータが流れているか否かについて判定を行なう。システム通信バス１４を通じた通信がある場合、エネルギ装置は、システム通信バス１４のデータ・ライン上に通信データがあると想定し、所定期間再度アイドル状態で待機する（ステップ３８）か、あるいは所定のアイドル期間の後、ステップ３４においてバス１４上の通信データを監視しなければならない。リセット・パルスの後システム通信バス１４上に通信データがない場合、エネルギ・システム装置は、ステップ４４に示すように、システム通信バス１４を通じてデータを送ることができる。本質的に、システム通信バス１４を通じた通信における、本発明によるエネルギ装置１６，１８，２０，２２，２４のシーケンシャル監視および送信プロトコルのために、エネルギ・システム装置は、データ衝突の可能性を抑えて、システム通信バス１４を取得することができる。一旦エネルギ・システム装置によって通信データをシステム通信バス１４を通じて送ったならば、装置はシステム通信バス１４上における通信データまたは他のエネルギ・システム装置からのデータの監視に戻る。即ち、ステップ３４に戻る。
【００１６】
また、デスクトップ充電器２２は、判断４２においてシステム通信バス１４をポーリングし通信データを検出した際、バッテリ・パック１６に流れ込む充電電流またはバッテリ・パック１６から流れ出す放電電流のいずれをも捕えることが好ましい。かかるアクションは、コンピュータ・システム１０の他の構成装置に充電電流を流すことによって、望ましくない電磁干渉（ＥＭＦ：electromagnetic interference）を最小に止める。しかしながら、充電電流によるＥＭＦおよびその他の干渉が些細なものである場合、デスクトップ充電器２２は、通信バス１４上における通信データの検出時に、充電電流をディゼーブルする必要はない。
【００１７】
以上、本発明の好適実施例について示したが、本発明の基礎となる精神および範囲から逸脱することなく、要素の形態および構成において、種々の変更が可能であることは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】エネルギ・システム内部に複数のエネルギ装置を有する一体化エネルギ・システムを備えたコンピュータ・システムのブロック図を示す。
【図２】各エネルギ装置がシステム通信バスを監視し、他のエネルギ装置と選択的に通信するために用いる好適なプロトコルを示すフローチャートを示す。
【符号の説明】
１０ コンピュータ・システム
１２ 一体化エネルギ・システム
１４ システム通信バス
１６ バッテリ・パック
１８ 分析器
２０ 無線機
２２ デスクトップ充電器
２４ デスクトップ充電ディスプレイ
２６ その他のエネルギ・システム装置
２８ コンピュータの別の装置

Claims (6)

1. システム通信バス上に一体化されたエネルギ・システムを有するコンピュータ・システムであって：
   前記システム通信バス上に一体化されたエネルギ・システムであって、前記エネルギ・システムは複数のエネルギ装置を含み、各エネルギ装置が、前記システム通信バス上に一体化され、メモリおよびエネルギ装置プロセッサを含む、エネルギ・システム；を備え、
   各エネルギ装置プロセッサは、前進連続的シーケンシャルな所定のアイドル期間を備え、前記アイドル期間が各エネルギ装置プロセッサに関して異なり、エネルギ装置プロセッサの数が増えるに従い増加し、
   各エネルギ装置プロセッサは、他のエネルギ装置が行なう、システム通信バス上に通信データがあるか否かの監視活動を、通信活動と取り違えることが無いように、前進連続的シーケンシャルな所定のアイドル期間毎にシーケンシャルに前記システム通信バス上に通信データがあるか否か監視し、通信データがない場合、各エネルギ装置が前記システム通信バス上で前記エネルギ・システムの別のエネルギ装置と通信しようとすることを特徴とするコンピュータ・システム。
2. 前記エネルギ装置プロセッサの各々は、所定のシーケンスで、前記システム通信バス上に通信データがあるか否か監視することを特徴とする請求項１記載のシステム。
3. 前記エネルギ装置プロセッサの各々は、所定のシーケンスで、不使用のシステム通信バス上で通信しようとすることを特徴とする請求項２記載のシステム。
4. 前記複数のエネルギ装置の少なくとも一つが、卓上充電器であることを特徴とする請求項１記載のシステム。
5. 前記卓上充電器は、前記システム通信バス上に通信データがある場合、充電および放電電流をディゼーブルすることを特徴とする請求項４記載のシステム。
6. 各エネルギ装置プロセッサは、エネルギ装置のすべての外部データ装置のリセットを有効にするような、シーケンシャルなリセット・パルスを有し、
   データの転送前に、各エネルギ装置プロセッサは、エネルギ装置が、データの衝突をさせないように、通信バスにわたって同時に通信しようとしないように、システム通信バスをシーケンシャルに動かすことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。

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