JP6220050B2 - 電子回路によるシリアル通信のためのシステムおよび方法 - Google Patents

Description

[0001]本開示は、シリアル通信のための回路、システム、およびプロセスに関し、詳しくは、Ｉ^２Ｃ通信に関する。

[0002]Ｉ^２Ｃは２線式のシリアルデータ通信プロトコルである。Ｉ^２Ｃは、限定はされないが、ＥＥＰＲＯＭメモリなどのメモリの読取りおよび書込み、ＰＣＩカード管理、低速ＤＡＣおよびＡＤＣへのアクセス、モニタまたはＬＣＤ設定の管理、スピーカおよびオーディオシステムの制御、自動車通信ネットワークを介する通信などを含む幅広い適用例に使用される。

[0003]Ｉ^２Ｃインターフェースを提供する集積回路（ＩＣ）は、Ｉ^２Ｃデータ信号専用の２つのピンを必要とする。Ｉ^２Ｃプロトコルは、Ｉ^２Ｃクロック信号を提供するＳＣＬ信号と、Ｉ^２Ｃデータ信号を提供するＳＤＡ信号とを必要とする。したがって、Ｉ^２ＣはＳＣＬ信号に１つとＳＤＡ信号に１つの２つのピンを必要とする。

[0004]集積回路によっては、Ｉ^２Ｃと、別の（例えば、パラレル）通信モードとを、またはＩ^２Ｃと、集積回路に関連付けられた他の機能とを切り替えることによって他の機能に通常使用されるピンを用いてＩ^２Ｃ通信を実現するものもある。

しかし、Ｉ^２Ｃモードと非Ｉ^２Ｃモードとを切り替える回路は、しばしば、Ｉ^２Ｃモードをオンおよびオフにするために、追加のピン、または何らかの他の機構を必要とする。

[0005]本開示は、シリアル通信リンクを通じて通信するためのシステムおよび方法を説明する。

[0006]一実施形態において、モータドライバが、モータコントローラに結合されるのに適した、およびモータドライバがモータを制御しているとき、モータコマンド信号を受信し、モータ状態信号を送信するための、少なくとも２つの端子を備える。モータドライバは、少なくとも２つの端子が使われていないとき、少なくとも２つの端子を介して、シリアルデータを送り、受信するように構成されたシリアルデータ通信回路も含むこともできる。

[0007]一実施形態において、少なくとも２つの端子のうちの１つが、モータを起動することができる信号を受信するための起動ピンであり、少なくとも２つの端子のうちの１つが、モータの速度が周波数基準に固定されているかどうかを示す信号が提供される固定ピンである。端子を介して送られるシリアルデータは、Ｉ^２Ｃ信号を含むことができる。特徴は以下のうちの１つまたは複数を含むことができる。端子のうちの少なくとも一方はＳＣＬ入力信号として構成することができ、端子のうちの他方はＳＤＡ共有バス信号として構成することができる。シリアルデータ通信回路は、モータドライバ、モータ、もしくは両方の試験を制御するために、および／またはモータドライバのプログラミングを制御するために、シリアルデータを送り、受信するように構成することができる。シリアルデータ通信回路は、モータが動作していないとき、および／またはＩ^２Ｃ起動状態が受信されるとき、端子を介して通信するように構成することができ、および／または回路はシリアルデータを受信しまたは送信するために常にアクティブであり得る。

[0008]別の実施形態において、方法は、モータドライバがモータを制御しているとき、モータドライバの少なくとも２つの端子上でモータコマンド信号を受信し、モータ状態信号を送信するステップを含む。方法は、少なくとも２つの端子が使用されていないとき、少なくとも２つの端子を介してシリアルデータ通信信号を駆動するステップを含むこともできる。

[0009]一実施形態において、モータコマンド信号を受信するステップは、少なくとも２つの端子のうちの１つの上でモータを起動するかどうかを示す信号を受信するステップを含み、状態信号を送信するステップは、モータの速度が少なくとも２つの端子のうちの１つの上で基準周波数に固定されているかどうかを示す信号を送信するステップを含む。シリアルデータを駆動するステップは、少なくとも２つの端子のうちの一方または両方上でＩ^２Ｃ信号を駆動するステップを含むことができる。特徴は、以下のうちの１つまたは複数を含むことができる。シリアルデータ通信信号を駆動するステップは、第１の端子上でＳＣＬ信号を駆動するステップと、第２の端子上でＳＤＡ信号を駆動するステップとを含み、試験信号および／またはプログラミング信号を送り、および／または受信することができる。シリアルデータ通信信号は、Ｉ^２Ｃ起動状態が受信された後、駆動することができる。シリアルデータ通信信号を駆動するステップは、シリアルデータ通信信号を送り、または受信するために常にアクティブである、端子に結合された、送受信機を提供するステップを含むことができる。

[0010]回路が動作であるとき、第１の端子上でコマンド信号を受信し、第２の端子上で状態信号を送信するために、制御回路に結合されるのに適した少なくとも２つの端子を備えた回路も説明される。シリアルデータ通信モジュールは、第１および第２の端子が使用されていないとき、第１および第２の端子を介して、シリアルデータを送り、受信するように構成することができる。

[0011]シリアルデータ通信を提供するモータドライバの構成図である。 [0012]シリアル通信モジュールを含むモータコントローラの一部分の構成図である。 [0013]シリアル通信を提供するモータドライバの構成図である。 [0014]シリアル通信の流れ図（ｆｌｏｗ ｄｉａｇｒａｍ）である。

[0015]図面における同様の番号は同様の要素を表す。フローチャート（ｆｌｏｗｃｈａｒｔ）および構成図を含めて図は、例示のために提供され、本開示の範囲を限定することが意図されていない。図は特定の構成またはシーケンスで接続された特定の数のブロックを有する図表およびフローチャートを示すが、これらは例示だけである。他の配列およびシーケンスは本開示の範囲内にある。

[0016]本発明を説明する前に、導入概念および用語を多少説明する。

[0017]当技術分野で知られているように、回転するモータは、発電機のように働くことがある。回転するモータによって生じた起電力は、逆起電力と呼ばれることがある。この逆起電力によって生じた信号は、モータの位置および速度を決定するために測定することができる。例えば、逆起電力信号の大きさは、モータの速度に正比例することがある。場合によっては、これらの信号は、外部センサを必要とせずに測定することができる。これらの、いわゆる「センサレスシステム」において、逆起電力信号は、モータから直接、モータ駆動回路の入力に帰還させることができる。

[0018]本明細書で使用される場合、「モータドライバ」という用語は、外部モータを駆動する回路または複数の回路を言い表すのに用いられる。モータドライバは、ＩＣまたは他のタイプのシリコンチップを含むことができ、個別構成要素を含むことができ、またはＩＣと個別要素との組合せを含むことができる。

[0019]本明細書で使用される場合、「磁界感知素子」という用語は、磁界を感知することができる様々な電子素子を言い表すのに用いられる。磁界感知素子は、限定はされないが、例えば、ホール効果素子、磁気抵抗素子、磁気トランジスタ、またはレゾルバであり得る。

[0020]異なるタイプのホール効果素子は、モータの位置および速度を測定するのに使用することもできる。これらのホール効果素子は、例えば、平面ホール素子、縦型ホール素子、および円形縦型ホール（ＣＶＨ）素子を含む。知られてもいるように、異なるタイプの磁気抵抗素子、例えば、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）などの半導体磁気抵抗素子、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子、異方性磁気抵抗素子（ＡＭＲ）、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）素子、および磁気トンネル接合（ＭＴＪ）がある。磁界感知素子は、単一の素子または、あるいは、様々な構成、例えば、ハーフブリッジまたはフル（ホイートストン）ブリッジで配列された２つ以上の磁界感知素子を含むことができる。デバイスタイプおよび他の適用要件により、磁界感知素子は、シリコン（ＳＩ）もしくはゲルマニウム（Ｇｅ）などのＩＶ族半導体材料、またはガリウムヒ素（ＧａＡｓ）もしくはインジウム化合物、例えば、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）などのＩＩＩ−Ｖ族半導体材料、または別の化合物半導体材料ＩｎＧａＡｓＰ、または高移動度材料、例えばＧａＮで製作されたデバイスであり得る。

[0021]本明細書で使用される場合、「信号」という用語は、時間とともに変化し得る、アナログまたはデジタルの電子的特性を言い表すのに用いられる。対照的に、本明細書で使用される場合、「値」という用語は、静的となる傾向がある、または、ときによって変化する傾向があるデジタル電子値を言い表すのに用いられる。しかし、信号および値という用語は互換可能に用いることもできる。

[0022]本明細書で使用される場合、「ソフトウェア」および「ファームウェア」という用語は、揮発性または不揮発性コンピュータ可読記憶媒体（ハードドライブまたはメモリなど）に記憶されたコンピュータ可読命令を指すことができる。コンピュータ可読命令は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、または他のタイプのメモリに記憶することができる。命令は、プロセッサによって読み取られたとき、プロセッサまたはプロセッサの周辺の他の回路にある一定の機能または動作を実行させることができる。「コンピュータ可読」として説明されるが、命令は、従来のラップトップまたはデスクトップコンピュータによってアクセスまたは実行されなくてよい。むしろ、コンピュータ可読命令は、命令を読み取り、実行することができる任意のタイプのプロセッサまたは回路によってアクセスまたは実行され得る。

[0023]「ソフトウェア」および「ファームウェア」という用語は、コンピュータ可読記憶媒体に記憶させることができ、プロセッサまたは回路によって実行することができる、マイクロコード、マシンコード、スクリプト、または任意のタイプのコンピュータ可読命令セットなど、他のタイプの命令を指すこともできる。

[0024]図１を参照すると、モータドライバ１０がモータ１２に結合されて示される。モータドライバ１０は、モータ１２に電力供給しモータ１２を制御するように構成された回路または回路の群であり得る。一実施形態においては、モータ１２は、ブラシ付きモータ、ブラシレスモータ、ステッピングモータなどの電気モータであり得る。別の実施形態においては、モータ１２は、モータドライバ１０によって制御され得る非電気モータ（例えば、内燃機関、油圧モータなど）であり得る。

[0025]モータドライバ１０は、モータコントローラ１４に結合され得る。モータコントローラ１４は、モータ１２をどのように制御するのかをモータドライバ１０に伝えるコマンド信号および命令をモータドライバ１０に提供する回路またはシステムであり得る。モータコントローラは、様々な実施形態において、電力、接地、周波数基準信号など、他の信号を提供することもできる。もちろん、これらの信号は、他の回路およびシステムによってモータドライバ１０に提供することもできる。

[0026]一実施形態においては、モータコントローラ１４は、モータ１２の制御および動作を指示する外部回路またはプロセッサであり得る。モータコントローラ１４は、起動、停止、方向、および速度など、モータ１２の態様を制御するためのコマンドをモータドライバ１０に送ることができる。モータドライバ１０は、次いで、モータ１２がコマンドに従って実施するように、モータ１２を付勢し、モータ１２に電力を提供することができる。例えば、モータコントローラ１４は、モータドライバ１０にモータ１２を起動するように、またはモータ１２の速度を特定の周波数に設定するように命令するコマンドを送ることができる。受信されるとき、モータドライバ１０は、次いで、モータ１２を起動し、モータ１２の速度を特定の周波数に設定することができる。モータコントローラ１４は、モータがコマンド信号に従って動作しているかどうか決定するために、およびそれに応じてコマンド信号を調整するために、モータコントローラ１４または他のシステム構成要素によって使用され得る帰還信号をモータドライバ１０から受信することもできる。

[0027]モータドライバ１０は、モータコントローラ１４との通信のためのインターフェース１６を提供することができる。インターフェース１６は、１つまたは複数のピンまたは端子、バスなどを含むことができる。図示するように、インターフェース１６は、起動ビン１０ａと固定ピン１０ｂとを含むことができる。

[0028]起動ピン１０ａはモータコントローラ１４から起動信号２４を受信する入力であり得る。一実施形態においては、起動信号は、モータ１２をオンにしオフにするために使用することができるＤＣ信号であり得る。例えば、モータ起動信号が高レベルであるとき、モータドライバ１０は、モータ１２がオフになるようにモータ１２から電力を取り除くことができる。起動信号が低レベルである間、モータドライバ１０は、モータ１２が動作するようにモータ１２を付勢することができる。別の実施形態においては、高レベルの起動信号がモータをオンにし、低レベルの起動信号がモータをオフにするように論理レベルを切り替えることができる。ＤＣ信号として説明するが、起動信号はＡＣ信号、デジタル信号などでもよい。

[0029]固定ピン１０ｂは、モータドライバ１０によって駆動される出力ピンであり得る。モータドライバ１０は、モータの速度が基準周波数に固定されているかどうかを示すために固定信号３０を提供することができる。一実施形態においては、モータドライバ１０は、モータ１２が動作すべき速度を示す基準周波数信号を受信することができる。モータドライバ１０は、モータ１２の速度を受信基準周波数に「固定する」ために位相ロックループ（ＰＬＬ）を含むことができる、帰還回路４０を含むことができる。モータ１２が指定周波数で動作していると、モータドライバ１０は、モータコントローラ１４に所望のモータ速度が達成され、速度が固定されていることを知らせる固定信号をアサートすることができる。

[0030]一実施形態において、モータ１２の速度が固定されているとき、モータドライバ１０は、固定信号を低レベルに駆動し、モータ１２が固定されていないとき、モータドライバ１０は固定信号を高レベルに駆動し、またはその逆にすることができる。ＤＣ信号として説明したが、固定信号はＡＣ信号、デジタル信号などでもよい。

[0031]固定信号および起動信号は、プルアップまたはプルダウン抵抗（または他のプルアップもしくはプルダウン機構）によって高レベルにプルアップまたは低レベルにプルダウンすることもでき、したがって、モータコントローラ１４およびモータドライバ１０は、信号を１つの方向に（高レベルまたは低レベルに、ただし両方ではなく）駆動さえすればよい。

[0032]インターフェース１６は、Ｉ／Ｏバンドル１０ｃによって示される追加のピンを有することもできる。Ｉ／Ｏバンドル１０ｃは、追加の制御信号、電力信号、接地信号、バス、またはモータ１２もしくはモータドライバ１０を制御する、またはモータ１２もしくはモータドライバ１０と通信するのに使用することができる任意の他のタイプの信号を含むことができる。一実施形態においては、インターフェース１６は、５線式のモータインターフェースであり得る。この実施形態においては、バンドル１０ｃは、電力信号、接地信号、および基準周波数信号を含むことができる。

[0033]周波数基準ピン１０ｆは、周波数基準（ＦＲＥＦ）信号２２をモータコントローラ１４から受信することができる。ＦＲＥＦ信号２２は、モータ１２の周波数、または速度を設定するのに使用することができる。例えば、モータ１２の速度を変更するために、モータコントローラ１４は、ＦＲＥＦ信号２２の周波数を変更することができる。モータドライバ１２は、次いで、それに応じてモータ１２の速度を調整することができる。一実施形態においては、帰還回路４０は、上記のように、モータ１２の速度をＦＲＥＦ信号２０の周波数に固定することができる。

[0034]一実施形態において、インターフェース１６は、ＢＬＤＣタイプ１インターフェースを実現することができる。ＢＬＤＣタイプ１インターフェースは、（限定はされないが）、電力ピン（例えば２４Ｖ）と、接地ピンと、モータ１２をオンおよびオフにするためにモータコントローラ１４によって使用されるデジタルＳＴＡＲＴピンと、目標速度または周波数をモータに提供するためにモータコントローラ１４によって使用されるＦＲＥＦ（周波数基準）ピンと、モータの速度が目標速度または周波数にいつ固定されるのかを示すためにモータドライバ１０によって使用されるデジタルＬＯＣＫピンとを含むことができる。

[0035]別の実施形態において、インターフェース１６は、ＢＬＤＣタイプ２インターフェースを実現することができる。ＢＬＤＣタイプ２インターフェースは、（限定はされないが）以下のピンを含むことができる。すなわち、電力ピン（例えば２４Ｖ）と、接地ピンと、モータ１２をオンおよびオフにするためにモータコントローラ１４によって使用されるデジタルＳＴＡＲＴピンと、目標速度または周波数をモータに提供するためにモータコントローラ１４によって使用されるＦＲＥＦ（周波数基準）ピンと、モータの速度が目標速度または周波数にいつ固定されるのかを示すためにモータドライバ１０によって使用されるデジタルＲＥＡＤＹピンと、モータ１２の回転の方向を指定するためにモータコントローラ１４によって使用されるデジタルＤＩＲピンと、モータドライバ１０が能動的にモータを停止すべきなのか、受動的にモータ自体で減速し停止することを可能にすべきなのかを指定するためにモータコントローラ１４によって使用されるデジタルＢＲＡＫＥピンと、モータ１２の現在の速度を示すためにモータドライバ１０によって使用されるＦＧＯピンとを含むことができる。

[0036]バンドル１０ｄはモータ１２を駆動するために使用される出力部を備えることができる。これらの出力部は、モータコイルドライバモジュール１８によって駆動されるが、モータ１２をオンおよびオフにし、モータ１２の速度を制御するためにモータ１２のコイルを付勢することができる。一実施形態においては、バンドル１０ｄは、一方の出力部がモータ１２の各コイルの各端部に結合された出力部の対を含むことができる。例えば、モータ１２が３つのコイルを有する場合、バンドル１０ｄは、各対がそれぞれのコイルの端部に接続された、３対の出力部を含むことができる。バンドル１０ｄの出力部は、電流がモータ１２のコイル中を流れているとき、電流を吸い込む、すなわち、電流リターンパスとして働くこともできる。

[0037]ピン１０ｅは、モータ１２の現在の速度を決定するのに使用される１つまたは複数の入力信号を受信することができる。受信信号は、帰還信号２８を提供して、モータの速度を制御するために、ＰＬＬでモータの速度を固定するために、モータが回転しているのか、または使用されていないのかなどを決定するために、帰還機構または回路４０によって使用され得る。帰還回路４０は、ホール効果素子、磁気抵抗素子（巨大磁気抵抗素子を含む）、逆起電力モジュール、またはモータ１２の速度もしくは位置を決定することができる任意の他のセンサもしくは回路など、１つまたは複数の磁界感知素子を内蔵する磁界センサを含むことができる。そのような帰還回路およびシステムの例は、本願の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に組み込まれている、２０１２年１２月１８日に出願された米国特許出願第１３／７１８，５４８号に説明されている。

[0038]モータドライバ１０は、モータ制御論理モジュール２０を含むこともできる。モーセ制御論理モジュール２０は、モータ１２を制御するために論理回路および／またはソフトウェアを備えることができる。例えば、モータ制御論理は、周波数基準信号２２と起動信号２４とをモータコントローラ１４から受信することができる。モータ制御論理モジュール２０は、次いで、モータ１２を駆動することができるモータコイルドライバ１８に制御信号２６を送ることができる。帰還信号２８は、モータ制御論理モジュール２０に帰還され得る。モータの速度が固定されているとき、モータ制御論理モジュールは固定信号３０をアサートすることができる。

[0039]モータドライバ１０は、シリアル通信モジュール３２を含むこともできる。一実施形態においては、シリアル通信モジュール３２は、Ｉ^２Ｃ送受信機または任意の他のタイプのシリアルデータ通信モジュールであり得る。シリアル通信モジュール３２は、ピン１０ａとピン１０ｂとに結合され、したがって、ピン１０ａとピン１０ｂとを通じてシリアル通信信号を送り、受信することができる。シリアル通信モジュール３２がＩ^２Ｃ送受信機である一実施形態においては、ピン１０ａは、Ｉ^２Ｃクロック信号（すなわちＳＣＬ信号）を送り、受信するのに使用することができ、ピン１０ｂは、Ｉ^２Ｃデータ信号（すなわちＳＤＡ信号）を送り、受信するのに使用することができる。

[0040]ピン１０ｂが固定信号３０およびＳＤＡ信号の両方に使用されるので、モータドライバ１０は、マルチプレクサ３４と決定回路３６とを含むことができる。決定回路３６は、どの信号、すなわち固定信号３０またはＩ^２Ｃ ＳＤＡ信号３８を出力信号としてピン１０ｂに送るべきかを決定することができる。

[0041]一実施形態において、シリアル通信モジュール３２は、モータドライバ１０が電源投入されているときはいつでも、アクティブであり得る。言い換えれば、シリアル通信モジュール３２は、常に、ピン１０ａ、１０ｂにおける起動状態の受信に応答することができる。これにより、シリアル通信モジュール３２は、特別なシリアル通信モードに入る必要なくおよびモード制御のために余分なピンおよび／または回路をモータドライバ１０に追加する必要なく、モータコントローラ１４または他の回路と通信することが可能になり得る。

[0042]モータ１２が動作している間、ピン１０ｂは固定信号を通信するのに使用することができ、ピン１０ａは起動信号２４を通信するのに使用することができる。モータ速度が基準周波数に固定されているとき、固定信号３０を低レベルに駆動できることを思い出されたい。このプルダウンされた状態により、Ｉ^２Ｃ信号は伝達されることが可能にならないので、固定信号３０および起動信号２４は、Ｉ^２Ｃ起動状態、続いて、首尾よく通信されるべき他のＩ^２Ｃデータ信号のためにプルダウンされてはならない。したがって、モータ１２は、Ｉ^２Ｃ転送を開始し実行しているとき、固定信号３０および起動信号２４が低レベルにプルダウンまたは高レベルにプルアップされずに停止されるか動作するかのいずれかでならなければならない。例えば、起動信号２４および固定信号３０が高レベルにプルアップまたは低レベルにプルダウンされない試験モードで、または別の動作モードで、モータが動作している可能性がある。したがって、シリアル通信モジュールは、これらのピンが使用されていない、またはアサートされていないとき（すなわち、固定信号３０および起動信号２４が低レベルにプルダウンまたは高レベルにプルアップされずにモータが停止され、または動作しているとき）起動ピン１０ａおよび固定ピン１０ｂを介してシリアルデータを送り、受信することができる。シリアル通信モジュール３２は、例えば、データをＳＤＯ信号３２に書き込むことによりなど、シリアル通信に応答することができる。

[0043]一実施形態において、ピン１０ａおよび１０ｂがＩ^２Ｃ通信に使用されているとき、モータコントローラ１４（または別の外部回路）はＳＣＬ信号を駆動することができる。言い換えれば、モータコントローラ１４は、Ｉ^２Ｃマスタとして働くことができ、シリアル通信モジュール３２は、Ｉ^２Ｃスレーブとして働くことができる。他の実施形態においては、シリアル通信モジュール３２は、ＳＣＬ信号を駆動することができ、Ｉ^２Ｃマスタとして働くことができる。

[0044]モータコントローラ１４がＩ^２Ｃマスタとして働いている場合、モータコントローラ１４は、Ｉ^２Ｃプロトコルに従って起動を提供することによってＩ^２Ｃ通信を開始することができる。一実施形態において、起動状態は、起動信号が高レベルであり、固定信号が低レベルにプルダウンされることによってもたらされ得る。これは、ピン１０ａおよび１０ｂがＩ^２Ｃ通信に使用されているということをシリアル通信モジュール３２に警告することができる。シリアル通信モード３２は、次いで、Ｉ^２Ｃプロトコルに従ってコントローラ１４から起動ビット、制御バイト、データバイト、停止ビットなどを含めて、Ｉ^２Ｃ通信を受信することができる。モータコントローラ１４およびシリアル通信モジュール３２は、次いで、Ｉ^２Ｃプロトコルに従って、転送される各バイトが相手側によって応答される通信を開始することができる。例えば、モータコントローラ１４は、書込みの間マスタであるとき、データバイトを送ることができ、ドライバ１０は各バイトに応答することができ、読み取る間、ドライバ１０はデータバイトを送ることができ、コントローラ１４は各バイトに応答することができる。

[0045]図２はシリアル通信モジュール３２およびモータコントローラ１４の代替図を示す。この図において、シリアル通信モジュール３２は、ＥＥＰＲＯＭ２００または他のメモリ、およびＥＥＰＲＯＭ２００から読み取り、書き込むことをサポートする他の回路を含むことができる。しかし、代替実施形態においては、ＥＥＰＲＯＭ２００および任意のサポート回路は、シリアル通信モジュール３２から分離することができる。

[0046]図２は、それぞれ起動信号と固定信号とを搬送するピン１０ａと１０ｂとがＩ^２Ｃ通信を用いてＥＥＰＲＯＭ２００または他のレジスタから読み取り、書き込むのにどのように使用され得るのかという一例を示す。

[0047]ＥＥＰＲＯＭ２００は、様々な適用例関連機能のために様々なタイプのデータを記憶することができる。ある適用例において、第１の群のＥＥＰＲＯＭレジスタは、ドライバ１０を評価しまたは構成するのに使用することができるような、構成可能なシステムパラメータを含むことができる。第２の群の書込み可能なレジスタは、モータの起動および停止ならびにモータの方向の変更など、モータ制御機能をサポートする。第３の群のＥＥＰＲＯＭレジスタは、モータ帰還機能をサポートするために読取り可能なレジスタであることができ、したがって、例えば、モータ速度関連情報を記憶するのに使用することができる。

[0048]書込み動作の間、モータコントローラ１４は、ピン１０ａおよび１０ｂにおける起動状態をアサートし、Ｉ^２Ｃ通信をモータドライバ１０に転送することにより、Ｉ^２Ｃ通信を開始することができる。モータコントローラ１４は、次いで、書き込むべきＥＥＰＲＯＭアドレスをモータドライバ１０に送ることができる。Ｉ^２Ｃ受信機２０２は、アドレスを受信し、それをシリアル入力／パラレル出力モジュール（ＳＩＰＯ）２０４に送ることができ、シリアル入力／パラレル出力モジュール（ＳＩＰＯ）２０４は、アドレスをシリアルデータからパラレルデータに変換することができる。ＳＩＰＯ２０４は、次いで、アドレスをロード可能アドレス可能レジスタ（ＬＯＡＤ）２０６に送ることができ、ロード可能アドレス可能レジスタ（ＬＯＡＤ）２０６は、アドレスをＥＥＰＲＯＭ２００に提供することができる。モータコントローラ１４は、次いで、書き込むべきデータをＥＥＰＲＯＭに送り、データはＩ^２Ｃ受信機によって受信され、ＳＩＰＯ２０４に送り、次いでＬＯＡＤ２０６に送り、次いでＥＥＰＲＯＭに書き込まれ得る。

[0049]起動ピン１０ａおよび固定ピン１０ｂは、それぞれ、Ｉ^２Ｃ通信の間、起動／停止入力および位相ロック出力としてまだアクティブであるので、これらの機能を無効にし、およびこれらのピンがただＩ^２Ｃバスだけとして動作することを可能にするのに制御ビットを使用することができる。ビットが設定された後、モータ動作はＩ^２Ｃバスを通じて制御することができる。

[0050]読取り動作の間、アドレスは、上記のように、ＥＥＰＲＯＭ２００に送られ得る。アドレスが受信されると、ＥＥＰＲＯＭ２００は、そのアドレスで記憶されたデータをパラレル入力シリアル出力モジュール（ＰＩＳＯ）２０８に書き込むことができる。ＰＩＳＯ２０８は、データをシリアルデータに変換することができ、次いでデータはＩ^２Ｃバスを介してモータコントローラ１４に送出され得る。

[0051]一実施形態において、モータドライバ１０は、Ｉ^２ＣデータをＳＤＯ線２１２を介して送出することができる。図示するように、ＰＩＳＯ２１４は、パラレルデータを、ＳＤＯ線２１２に結合され得る（例えばマルチプレクサ２１６を通じて）シリアルデータに変換することができる。データがＳＤＯ線２１２上に駆動されるとき、論理ゲート２１８および２２０は、バッファ２２２を有効および無効にすることができ、したがって、バッファ２２２はデータを固定ピン１０ｂ上に駆動し、そこで、データはモータコントローラ１４によって受信され得る。

[0052]モータドライバ１０との読取りおよび書込みによって、モータコントローラ１４は、Ｉ^２Ｃコマンドを使用して、様々なモータおよび／またはモータドライバパラメータを構成し、試験データを読み取り、書き込み、モータ１２を制御するために制御データを読み取り、書き込むなどをするようにＥＥＰＲＯＭ２００をプログラムすることができる。

[0053]モータコントローラ１４は、Ｉ^２Ｃコマンドを使用して、モータドライバ１０を試験モードに設定し、試験コマンドをモータドライバ１０に送り、試験データをモータドライバ１０から受信することもできる。例えば、モータコントローラ１４（または製造試験装置などの別の外部回路）は、Ｉ^２Ｃコマンドを送って、モータをオンにし、モータをオフにし、モータを１つの方向に駆動し、モータを別の方向に駆動し、モータを特定の速度で駆動することなどができる。一実施形態において、これらのようなコマンドは、製造試験シーケンスの間、使用され得る。

[0054]図３は、例示的なモータドライバ１０の詳細をさらに示す。図示するように、モータドライバ１０は、限定はされないが、ゲートドライバ３００、温度モニタ３０２、電圧レギュレータ、チャージポンプなどを含む、追加の回路およびモジュールを含むことができる。一実施形態において、モータコントローラ１４は、ピン１０ａおよび１０ｂを介してＩ^２Ｃコマンドを送って、ＥＥＰＲＯＭ２００からデータにアクセスし、またはＥＥＰＲＯＭ２００に対して上記と同様にこれらの追加の回路およびモジュールを制御することができる。また、図３において、ＥＥＰＲＯＭ２００およびシリアル通信モジュール３２は、別々のブロックとして示される。

[0055]図４は、モータドライバ１０の動作を示すフローチャートである。ブロック４００において、モータドライバ１０はリセットされ、動作を開始する。ブロック４０２において、モータドライバ１０は起動信号が低レベルであるか、また周波数基準信号が所定の周波数より大きいかを決定する。そうである場合、Ｉ^２Ｃ起動状態は何も検出されず、モータドライバ１０はブロック４０４に進んで、モータの制御または調節を開始する。

[0056]ブロック４０４および４０６において、モータコントローラ１０は、モータ１２の速度が基準周波数を固定するまで（例えば、ＰＬＬがモータの速度を所望の速度に固定するまで）モータを駆動する。速度が基準周波数に達すると、モータドライバ１０は、ブロック４０８においてモータを回転させ続けることができ、固定信号を低レベルにプルダウンすることによって固定信号をアサートすることができる。モータコントローラ１４が起動信号を低レベルに駆動することによって起動信号をアサートし続ける限り、モータドライバ１０は、モータ１２を動作させ続ける。ブロック４０９において、起動信号がディアサートされ、高レベルにプルアップされると、モータドライバ１０は、ブロック４１０に進み、ブレーキ信号に従ってモータを減速し（例えば図３のブレーキピン参照）、固定信号をディアサートすることができる。モータドライバ１０は、次いで、ブロック４０２に進むことができる。

[0057]ブロック４０２において、起動信号がアサートされない、または基準周波数が１ｋＨｚ未満である場合、ブロック４１２において、モータドライバ１０は、固定信号をディアサートすることができる。モータドライバ１０は、ブロック４１４において、起動ピン（すなわちＳＣＬ信号）が高レベルであり、固定ピン（すなわちＳＤＡ信号）が低レベルであるまでブロック４１２にとどまることができ、それによってＩ^２Ｃ起動状態を示すことができる。モータドライバ１０は、ブロック４１６においてＩ^２Ｃ起動状態を検出し、ピン１０ａおよび１０ｂ上のＩ^２Ｃ信号を使用してシリアル通信を開始することができる（図１参照）。

[0058]ブロック４１８から４４０までは、ピン１０ａおよび１０ｂを介してＩ^２Ｃを通じてモータドライバ１０と通信することによって実施され得る例示的な試験シーケンスを示す。ブロック４１８から４４０までは、例示的なためだけのものである。他の実施形態において、モータドライバ１０は、他の試験シーケンスを採用することができ、または試験シーケンスを含まなくてもよい。

[0059]ブロック４１８において、モータドライバ１０は、ピン交換のためのメッセージを送ることができる。これは、モータドライバ１０および／またはモータコントローラ１４を、ピン機能が様々なレジスタまたはメモリ位置に再割り当てされている試験モードに設定することができる。例えば、ＳＴＡＲＴｎピン、ＤＩＲピン、およびＢＲＡＫＥｎピン（図３参照）は、内部レジスタ内の値で置き換えることができる。これらのレジスタ値は、ＳＴＡＲＴｎ、ＤＩＲ、およびＢＲＡＫＥｎレジスタ値と呼ぶこともできる。したがって、ＳＴＡＲＴｎピン、ＤＩＲピン、およびＢＲＡＫＥｎピンによって実施される機能は、これらのレジスタ値で置き換えることができ、それらはこれらのレジスタ値にアクセスし、これらのレジスタ値を修正するＩ^２Ｃコマンドによって操作され得る。

[0060]ブロック４２０において、モータドライバ１０は、制御ビットの使用によるなど、固定信号を無効にすることができ、したがって、ピン１０ｂ（図１）は、試験シーケンスの残りに対するＳＤＡ信号として使用され得る。

[0061]周波数基準信号が所定の量より大きく、Ｉ^２ＣメッセージがＳＴＡＲＴｎレジスタ値を設定するコマンドまたは値を含む場合は、モータドライバはブロック４２４に進むことができる。Ｉ^２ＣメッセージがＤＩＲ＝１となるようにＤＩＲレジスタ値を設定するコマンドをアサートする場合、モータドライバ１０は、ブロック４２６において時計回りに回転させることができる。それ以外の場合、モータドライバ１０は、ブロック４２８においてモータ１２を反時計回りに回転させることができる。

[0062]モータを回転させた後、モータドライバは、ブロック４３０においてモータ速度が周波数基準信号に固定されていることを確認することができる。そうである場合、モータドライバは、ブロック４３２において、位相ロックが確立されたことを示すＩ^２Ｃメッセージをモータコントローラ１４に送ることができる。

[0063]ブロック４３４において、モータを停止させるためのＩ^２Ｃメッセージが受信される場合、モータドライバ１０はブロック４３６においてモータを減速させることができる。Ｉ^２Ｃメッセージがブロック４４０において試験を停止させるために受信される場合、モータドライバ１０は、試験シーケンスを出て、ブロック４０２に進むことができる。それ以外の場合、モータドライバ１０は、ブロック４１２に進んで、試験シーケンスを続けることができる。

[0064]ある一定の信号がデジタル信号またはアナログ信号として上記に説明されているが、これは限定であることが意図されてないことを当業者は認識されよう。様々な実施形態において、上記に説明したデジタル信号は等価のアナログ信号で置き換えることができ、逆も同様である。同様に、デジタル信号またはアナログ信号を受信するまたは生じるとして上記に説明した構成要素は、アナログ信号、デジタル信号、または他のタイプの信号を受信するまたは生じる等価の構成要素で置き換えることができる。

[0065]本特許の主題である、様々な概念、構造および技法を示す働きをする、様々な実施形態を説明してきたが、これらの概念、構造および技法を組み込んだ他の実施形態が使用され得ることがここで当業者には明らかになろう。Ｉ^２Ｃプロトコルを用いるなど、シリアル通信を可能にするための、他の適用例機能に他の方法で使用される接続を介して、例示的なモータドライバ１０に関連して上記に説明した回路および技法は、他のタイプの回路に適用され得ることが当業者には理解されよう。一例として、「有効な」入力ピンおよび「調節範囲内の」ピンを使用する電圧レギュレータなど、電圧レギュレータ接続部。そのようなレギュレータにおいて、シリアル通信モジュール（図１のシリアル通信モジュール３２と同様の、または同じ）は、「有効な」および「調節範囲内の」ピンに結合して、それらのピンを介してシリアル通信を送り、受信することができる。もちろん、シリアル通信モジュールは、シリアルデータ通信を送り、受信するのに使用することができる任意の他のピンに結合することもできる。したがって、特許の範囲は、説明した実施形態に限定されるべきでないが、むしろ、以下の特許請求の範囲の趣旨および範囲によってのみ限定されるべきである。

Claims (19)

1. モータドライバであって、
   モータを制御するためにモータコマンド信号に応答するモータコイルドライバと、
   前記モータの状態を表すフィードバック信号を提供するためのフィードバック回路と、
   前記モータドライバがモータを制御しているときに前記モータコマンド信号を受信するように結合された第１の端子と、
   前記モータドライバが前記モータを制御しているときに前記フィードバック信号を送信するように結合された第２の端子と、
   前記モータコマンド信号を前記第１の端子からの入力として受信し、前記コマンド信号に応答して前記モータを駆動するために制御信号を前記モータコイルドライバに送り、前記フィードバック信号を前記フィードバック回路から受信し、前記フィードバック信号に応答して、前記モータの状態を表すモータ状態信号を前記第２の端子への出力として生成する、モータ制御論理モジュールと、
   前記モータが停止されるときまたは前記第１の端子および／もしくは前記第２の端子上の電圧が高レベルにプルアップもしくは低レベルにプルダウンされないとき、前記第１の端子および前記第２の端子を介して、シリアル通信プロトコルに従って、シリアルデータ信号を送受信するように構成されたシリアルデータ通信回路と、
   前記モータ制御論理モジュールおよび前記シリアルデータ通信回路に結合され、前記モータが停止されているかまたは前記第１の端子および／もしくは前記第２の端子上の電圧が高レベルにプルアップもしくは低レベルにプルダウンされていないとの決定に応答して、前記第２の端子のフィードバック信号を、前記モータ制御論理モジュールおよび前記シリアル通信モジュールに選択的に結合するための、マルチプレクサと
   を備える、モータドライバ。
2. 前記第１の端子が、前記モータを起動することができる信号を受信するための起動ピンである、請求項１に記載のモータドライバ。
3. 前記第２の端子が、前記モータの速度が周波数基準に固定されているかどうかを示す信号が提供される固定ピンである、請求項１に記載のモータドライバ。
4. 前記シリアル通信プロトコルが、Ｉ^２Ｃプロトコルである、請求項１に記載のモータドライバ。
5. 前記第１の端子および前記第２の端子のうちの一方が、ＳＣＬ入力信号として構成され、前記第１の端子および前記第２の端子のうちの他方がＳＤＡ共有バス信号として構成される、請求項４に記載のモータドライバ。
6. 前記シリアルデータ通信回路が、前記モータドライバ、前記モータ、または両方の試験を制御するためにデータを送受信するように構成される、請求項１に記載のモータドライバ。
7. 前記シリアルデータ通信回路が、前記モータドライバのプログラミングを制御するためにデータを送受信するように構成される、請求項１に記載のモータドライバ。
8. 前記シリアルデータ通信回路が、前記モータドライバが前記モータを制御していないとき、前記第１の端子および前記第２の端子を介して通信するように構成される、請求項１に記載のモータドライバ。
9. 前記シリアルデータ通信回路が、Ｉ^２Ｃ起動状態が受信されるとき、前記第１の端子および前記第２の端子を介して通信するように構成される、請求項１に記載のモータドライバ。
10. 前記シリアルデータ通信回路が、前記第１の端子および前記第２の端子上でシリアルデータを受信または送信するために常にアクティブである、請求項１に記載のモータドライバ。
11. モータコイルドライバ回路が、モータを制御するためにモータコマンド信号を受信するステップと、
    フィードバック回路が、前記モータの状態を表すフィードバック信号を提供するステップと、
    前記モータコイルドライバ回路がモータを制御しているとき、モータドライバ回路が、第１の端子上でモータコマンド信号を受信するステップと、
    前記モータコイルドライバ回路が前記モータを制御しているとき、モータ制御回路が、第２の端子上でモータ状態信号を送信するステップと、
    モータ制御論理モジュールが、前記モータコマンド信号を前記第１の端子からの入力として受信するステップと、
    前記コマンド信号に応答して前記モータを駆動するために、前記モータ制御論理モジュールが、制御信号を前記モータコイルドライバに送るステップと、
    前記モータ制御論理モジュールが、前記フィードバック信号を前記フィードバック回路から受信するステップと、
    前記モータコイルドライバが前記モータを制御しているとき、前記モータ制御論理モジュールが、前記フィードバック信号に応答して、前記モータの状態を表すモータ状態信号を、第２の端子の出力として送信するステップと、
    前記モータが停止されるときまたは前記第１の端子および／もしくは前記第２の端子上の電圧が高レベルにプルアップもしくは低レベルにプルダウンされないとき、シリアルデータ通信回路が、前記第１の端子および前記第２の端子を介して、シリアルデータ通信プロトコルに従って、シリアルデータ通信信号を送受信するステップと、
    前記モータが停止されているかまたは前記第１の端子および／もしくは前記第２の端子上の電圧が高レベルにプルアップもしくは低レベルにプルダウンされていないとの決定に応答して、前記第２の端子のフィードバック信号を、前記モータ制御論理モジュールおよび前記シリアル通信モジュールに選択的に結合するステップと
    を含む、方法。
12. 前記モータコマンド信号を受信するステップが、前記第１の端子および前記第２の端子のうちの１つの上で前記モータを起動させるかどうかを示す信号を受信するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記状態信号を送信するステップが、前記第１の端子および前記第２の端子のうちの１つの上で前記モータの速度が基準周波数に固定されているかどうかを示す信号を送信するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
14. 前記シリアル通信プロトコルが、Ｉ ^２Ｃプロトコルである、請求項１１に記載の方法。
15. シリアルデータ通信信号を送受信するステップが、前記第１の端子および前記第２の端子のうちの一方の上でＳＣＬ信号を駆動するステップと、前記第１の端子および前記第２の端子のうちの他方の上でＳＤＡ信号を駆動するステップとを含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記データ通信信号を送受信するステップが、試験信号を送るステップおよび／または受信するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
17. 前記データ通信信号を送受信するステップが、プログラミング信号を送るステップおよび／または受信するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
18. 前記第１の端子および前記第２の端子を介して前記データ通信信号を送受信するステップが、Ｉ ^２ Ｃ起動状態が前記第１の端子および／または前記第２の端子上で受信された後、前記データ通信信号を送るステップおよび／または受信するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
19. 前記第１の端子および前記第２の端子を介して前記データ通信信号を送受信するステップが、前記第１の端子および前記第２の端子に結合された、前記シリアルデータ通信信号を送りまたは受信するために常にアクティブである、送受信機を提供するステップを含む、請求項１１に記載の方法。

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