JP6563229B2 - 電子機器装置及びデータ送信方法 - Google Patents
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Description
このようなエンコーダにおいて、回転位置データに別種類のデータを追加して送信したいという要求がある。
しかしながら、特許文献1の技術のように、位置データの送信後に時分割して別種類のデータを送信するような方式では、位置データ等の特定種類のデータの送信の周期が長くなっていた。このため、特定種類のデータの送信において、所望の性能が得られなくなおそれがあった。
このように構成することで、特定種類のデータの通信周期を別種類のデータで長くすることなく、所望の性能を保ったまま、別種類のデータを送信できる。
また、このように構成することで、分割データを受信した際の誤り検出が可能となる。
また、このように構成することで、通信される別種類データの区切りを明確にすることができる。
このように構成することで、通信されるデータの区切りを明確にすることができる。
このように構成することで、通信されるデータの区切りを明確にすることができる。
このように構成することで、エンコーダの精度に対応して、不要ビットに分割データを割り当てることができる。
このように構成することで、時間的変化が緩やかなデータについて不要ビットの箇所に割り当てて分割送信しても、十分な周期で送信することができる。
このように構成することで、時間的変化が緩やかなデータについて不要ビットの箇所に割り当てて分割送信しても、十分な周期で送信することができる。
このように構成することで、時間的変化が緩やかなデータについて不要ビットの箇所に割り当てて分割送信しても、十分な周期で送信することができる。
このように構成することで、不要ビットが最小単位のビットであっても、必要な別種類のデータを追加して送信できる。
このように構成することで、特定種類のデータの通信周期を別種類のデータで長くすることなく、所望の性能を保ったまま、別種類のデータを送信できる。
また、このように構成することで、分割データを受信した際の誤り検出が可能となる。
また、このように構成することで、通信される別種類データの区切りを明確にすることができる。
〔制御システムXの構成〕
図1及び図2を参照して、本発明の実施の形態に係る制御システムXの構成について説明する。制御システムXは、エンコーダ1、制御部2、モータ3、及び上位機器4を含んで構成される。
また、エンコーダ1は、この温度センサやバッテリーの電圧センサ等の信号について、位置データとは別の別種類のデータとして分割して送信する。本実施形態におけるこのエンコーダ1の詳細な制御構成についは、後述する。
制御部2は、この際、エンコーダ1から位置データを取得して、上位機器4に伝送する。また、制御部2は、位置データに含まれる、分割された別種類のデータを取得して、上位機器4からのリクエストに対応して、応答する。
制御部2は、例えば、制御アンプと、マイクロコントローラ、DSP、ASIC等を含んでいる。
モータ3は、ロータ(rotor)、ベアリング(bearing)、ステータ(stator)、ブラケット(bracket)等を備える一般的なサーボモータ等である。
上位機器4は、検出された位置データを制御部2から取得する。この際、上位機器4は、例えば、インクリメンタル信号を受信する伝送線と、位置データを取得するためのアブソリュートデータリクエスト用の伝送線とが制御部2と接続されている。この場合、インクリメンタル信号を受信する伝送線は、位相がそれぞれ90度ずれた信号のHLのエッジで送信するA、B相の二つの伝送線等で構成される。
また、上位機器4は、取得した位置データや別種類のデータに対応した制御信号を制御部2に送信する。
また、上位機器4は、別種類のデータについても取得する。また、上位機器4は、別種類のデータを取得するための、専用の伝送線を備えていてもよい。
より詳しく説明すると、エンコーダ1は、回転角度位置算出部100(回転角度位置算出手段)、別種類データ取得部110(別種類データ取得手段)、別種類データ分割部120(別種類データ分割手段)、及び送信部130(送信手段)を備えている。
また、送信部130は、送特定ビット数の単位で位置データを送信する際、位置データの不要ビットの箇所に分割データを割り当てて順次送信する。つまり、分割データは、分割データの分割数n回に分けて分割送信される。
また、送信部130は、分割データを含むデータをn回で分割送信した後、次のn回で分割データのビット反転データ(図2)を分割送信する。
また、送信部130は、分割データを含むデータをn回で分割送信し、次のn回で分割データのビット反転データを分割送信した後、後述する区切りデータ(図2)を分割送信する。
次に、図2により、エンコーダ1から制御部2に送信されるデータの詳細について説明する。
位置データは、本実施形態に係る特定種類のデータである。位置データは、シャフトSの回転した回数を示す多回転データと、シャフトSの角度を示す一回転内データとを含んでいる。また、位置データは、多回転データと一回転内データとが連続したビット列となるデータである。このうち、多回転データは、数ビット〜数十ビット、一回転内データは数ビット〜数百ビットの解像度である。本実施形態では、具体例として、位置データが、47ビットである例について記載する。
また、位置データは、特定ビット数単位で送信されるため、本実施形態では、この位置データのビット数と特定ビット数との余りのビットが、不要ビットの箇所となる。この不要ビットの箇所には、従来は、常に0等の値が挿入されていた。これに対して、本実施形態では、下記で説明するように、不要ビットの箇所に分割データが割り当てられて分割送信される。
なお、この位置データは、一回転内データと多回転データとで23ビット程度になるよう構成してもよい。この場合、位置データには、それ以外に、地磁気のデータ、ホールセンサの「生」データ、回転位置を高精度に制御部2で補正するためのデータ、エラーが発生したことを示すデータとその種類等を示すID(Identification)のその他の重要なデータが含まれていてもよい。また、位置データ以外のデータを特定種類のデータに含ませることも可能である。
図2の例では、不要ビットが1ビットであるので、8ビットの別種類データが8つの分割データに分割されている(n=8)。このため、図2の例では、47ビット分の位置データが8回送信される際、1回分の不要データが送信される。
具体的に説明すると、たとえば、別種類データが8ビットであった場合、「0b00000000」(以下、「0b〜」は、2進表記のビット列を示す。)のビット反転データは「0b11111111」となる。このため、区切りデータとして、「0b0000000000000000」(0x00)のような8×2=16ビット分の0のビット列は、生成されない。このため、このようなビット列を区切りデータとして使用することが可能である。つまり、別種類データが8ビットである場合、8ビットのビット反転データが送信されるため、16回連続で0が送信されることはないからである。同様に、16ビット分の1のビット列である「0b1111111111111111」(0xFF)についても、区切りデータとして使用可能である。
また、区切りデータとして、別種類データとビット反転データとを組み合わせても生成されないビット列であれば、任意のビット列を使用することが可能である。例えば、「0b1111111100000001」「0b1111111111111110」「0b1010101010101010」のようなビット列を用いることも可能である。
なお、上述の各データのビット列の表記方法は、ビッグエンディアンでもスモールエンディアンでもよい。
次に、図3〜図4により、本発明の実施の形態に係る位置データ及び別種類データ送信処理の説明を行う。
本実施形態の位置データ及び別種類データ送信処理は、図示しないインターバルタイマー等により、位置データの送信周期に対応して、位置データが取得され、送信完了されるまでの処理である。この処理では、まず、別種類データが、不要ビットのビット数を単位とする分割データに分割される。そして、分割された分割データ、分割データのビット反転データ、区切りデータのいずれかが、順次、特定種類データの不要ビットの箇所に割り当てられ、送信される。
本実施形態の位置データ送信処理は、主にエンコーダ1の制御演算手段が、記憶媒体に記憶された制御プログラム(図示せず)を、各部と協働し、ハードウェア資源を用いて実行する。
以下で、図3のフローチャートにより、本実施形態に係る位置データ及び別種類データ送信処理をステップ毎に説明する。
まず、回転角度位置算出部100が、位置データ算出処理を行う。
回転角度位置算出部100は、角度検出機構が検出した値を取得して、位置データを算出する。上述したように、この位置データには、多回転データと一回転内データが含まれ、その他の重要なデータを含ませることが可能である。また、回転角度位置算出部100は、この際、エラーの発生を検出することも可能である。
次に、送信部130が、別種類データを送信済みであるか否かを判定する。送信部130は、別種類データを分割した分割データ、ビット反転データ、区切りデータの一セットのデータが送信済みの場合に、Yesと判定する。また、送信部130は、リセット等で最初に別種類データを送信する必要がある場合にもYesと判定する。送信部130は、まだこれらの一セットのデータが送信途中である場合には、Noと判定する。
Yesの場合、送信部130は、処理をステップS103に進める。
Noの場合、送信部130は、処理をステップS105に進める。
分割データ等の一セットが送信済みである場合、別種類データ取得部110が、別種類データ取得処理を行う。
別種類データ取得部110は、温度センサ、バッテリーの電圧センサ等の値として、別種類データを取得する。
また、別種類データ取得部110は、何らかのエラーが発生している場合、このエラーの詳細を判別し、記録媒体からエラーの詳細データを読み出し、別種類データとして取得することも可能である。
また、別種類データ取得部110は、回転角度位置算出部100から多回転データを別種類データとして取得することも可能である。
次に、別種類データ分割部120が、別種類データ分割処理を行う。
別種類データ分割部120は、別種類データを不要ビットのビット数を単位として、分割データに分割する。
図4の例では、不要ビットが1ビットなので、1ビット単位に分割する。
ここで、送信部130が、特定ビット数の単位で位置データを送信する際に、不要ビットが含まれているか否かを判定する。送信部130は、不要ビットが含まれる場合に、Yesと判定する。図4に示す例では、位置データが8ビット単位で6回に分けて送信される最後の回に、不要ビットが含まれているため、Yesとなる。送信部130は、それ以外の場合には、Noと判定する。
Yesの場合、送信部130は、処理をステップS106に進める。
Noの場合、送信部130は、処理をステップS111に進める。
不要ビットが含まれている場合、送信部130が、分割データを送信するか否かを判定する。送信部130は、一セットのデータ中の最初のデータであるに、分割データの送信を行う場合に、Yesと判定する。送信部130は、それ以外の場合には、Noと判定する。
Yesの場合、送信部130は、処理をステップS107に進める。
Noの場合、送信部130は、処理をステップS108に進める。
分割データを送信する場合、送信部130が、分割データ割り当て処理を行う。
送信部130は、位置データの特定ビット数のデータのうち、不要ビットの箇所に、分割データを順次、割り当てる。図4の例では、別種類データが8ビットであり、不要ビットが1ビットである。このため、送信部130は、分割データを1ビット分ずつ不要ビットに割り当てて送信する。
つまり、送信部130は、47ビット分の位置データを8回送信すると、分割データを8ビット分送信することになる。
不要ビットが含まれているものの分割データを送信しない場合、送信部130が、ビット反転データ送信を行うか否かを判定する。送信部130は、上述の一セットのデータのうち、分割データが送信され、次に、ビット反転データを送信する場合に、Yesと判定する。送信部130は、それ以外の場合には、Noと判定する。
Yesの場合、送信部130は、処理をステップS109に進める。
Noの場合、送信部130は、処理をステップS110に進める。
ビット反転データを送信する場合、送信部130が、ビット反転データ割り当て処理を行う。
送信部130は、位置データの特定ビット数のデータのうち、不要ビットの箇所に、分割データのビット反転データを順次、割り当てる。送信部130は、この割り当てを、分割データ割り当て処理と同様に行う。
不要ビットが含まれているものの分割データもビット反転データも送信しない場合、送信部130が、区切りデータ割り当て処理を行う。
つまり、送信部130は、分割データを送信し、ビット反転データを送信した後に、区切りデータを割り当てて送信する。
送信部130は、位置データの特定ビット数のデータのうち、不要ビットの箇所に、区切りデータを割り当てる。送信部130は、この割り当てについても、分割データ割り当て処理やビット反転データ割り当て処理と同様に行う。
ここで、送信部130が、特定ビット数単位データ送信処理を行う。
送信部130は、特定ビット数単位のデータを制御部2に送信する。この特定ビット数単位のデータに不要ビットの箇所が含まれる場合、上述のように、分割データ、ビット反転データ、区切りデータのいずれかが割り当てられている。
次に、送信部130が、位置データの送信を完了したか否かを判定する。
送信部130は、取得した位置データを特定ビット数単位ですべて送信した場合に、Yesと判定する。図4の例では、送信部130は、一つの位置データについて、6回、特定ビット数単位のデータを送信した場合に、Yesと判定する。送信部130は、まだ位置データの送信を完了していない場合には、Noと判定する。
Yesの場合、送信部130は、位置データ及び別種類データ送信処理を終了する。
Noの場合、送信部130は、処理をステップS102に戻して、取得した位置データの送信を続ける。
なお、制御部2は、この特定ビット数単位のデータを受信して、位置データを取得する。この際、制御部2は、位置データの不要ビットに含まれる分割データ、ビット反転データ、区切りデータを取得する。制御部2は、その後、分割データから別種類データを復号する。また、制御部2は、ビット反転データにより、分割データの整合性をチェックする。これにより、制御部2は、1ビット〜数ビット単位の分割送信で送信された別種類データを、確実に取得することができる。
以上のように構成することで、以下のような効果を得ることができる。
本発明の実施の形態に係るエンコーダ1は、特定種類のデータを特定ビット数の単位で複数回送信する送信部130を備えた電子機器装置であって、特定種類のデータとは別種類のデータを、特定種類のデータが特定ビット数で送信される際に必要とされない不要ビットのビット数を単位とする分割データに分割する別種類データ分割部120を備え、送信部130は、別種類データ分割部120により分割された分割データを、特定種類のデータの不要ビットの箇所に割り当てて順次送信することを特徴とする。
このように構成することで、特定種類のデータの通信周期を別種類のデータで長くすることなく、別種類のデータを送信できる。このため、特定種類のデータの所望の通信性能を維持したまま、別種類データを送信できる。
また、不要ビットのビット数を単位とする分割されたデータを使用するので、特定ビット数単位の通信量を増やさずに、帯域あたりの送信する情報量を増やすことができる。
このように構成することで、制御部2において、不要ビットのビット数を単位とする分割データを受信した際の誤り検出が可能となる。すなわち、制御部2において、分割データとビット反転データとにXORをかける等で比較することで、分割データを正しく受信したか否かを容易に判定できる。
このように構成することで、通信される別種類データ、ビット反転データ、区切りデータの一セット分のデータの区切りを明確にすることができる。これにより、確実に別種類データを取得することが可能となる。
また、不要ビットに0等を割り当てて区切りとしていたような構成であっても、特定種類のデータのデータ送信の区切りを明確にすることができる。
このように構成することで、エンコーダ1の精度に対応して、不要ビットに分割データを割り当てることができる。つまり、エンコーダ1の位置データは、上述の例である47ビット、23ビット以外にも、17ビット等の複数種類があるので、その種類に対応した不要ビットの箇所に割り当てて、分割データを送信することが可能である。また、不要ビットが複数ビットある場合には、それぞれの不要ビットの箇所に分割データを割り当てて送信できるため、不要ビットの箇所を通信に有効活用できる。
このように構成することで、温度データは、位置データよりも時間的変化が緩やかなので、不要ビットのビット数の単位の分割データを分割送信しても、十分な帯域で情報を送信することができる。
このように構成することで、バッテリーの電圧データは、時間的変化が緩やかなので、不要ビットのビット数の単位の分割データを分割送信しても、十分な周期で情報を送信することができる。
このように構成することで、エラーの詳細データは、時間的変化が緩やかなので、不要ビットのビット数の単位の分割データを分割送信しても、十分な帯域で情報を送信することができる。また、エラーの詳細データを文字情報のような形式で取得することで、制御部2や上位機器4において、エラーの原因を把握しやすくなり、安定した制御が可能となる。
このように構成することで、最小単位の1ビットで、必要な別種類データを追加して送信できる。つまり、不要データのビット数が1ビットしかなくても、別種類データを分割送信可能となる。また、このように1ビットで送信する場合であっても、ビット反転データと区切りデータとを送信することで、制御部2は、確実に分割データを受信することができる。
このように構成することで、通信周期を長くすることなく、別種類のデータを送信でき、制御の性能を維持できる。また、特定ビット数単位の通信量を増やさずに、帯域あたりの情報量を増やすことができる。
なお、上述の実施の形態においては、特定種類のデータがエンコーダ1の位置データである例について記載した。
しかしながら、特定種類のデータとして、位置データ以外の周期的に送信するデータを用いることも可能である。この位置データ以外のデータの具体例としては、通信パケットのデータ、音声データ、画像のフレームのデータ、その他の一般的な通信方式に用いられるデータを用いることができる。
このように構成することで、特定ビット数の単位で送信される際に不要ビットが生じるデータを送信する場合、容易に別種類のデータを含めて送信することが可能となる。つまり、特定種類のデータを送信する場合、不要ビットにおいて別種類のデータを十分な周期で送信可能である様々な電子機器の通信に応用可能である。
しかしながら、制御部2と上位機器4との間の通信に本実施形態の送信方式を用いてもよい。このように構成することで、上位機器4においても、位置データに含まれる別種類データを容易に取得可能となる。
しかしながら、図5に示すように、複数の種類の別種類データを組み合わせて送信することも可能である。たとえば、図5(a)のように、温度データ、温度データのビット反転データ(以下、図5において、ビット反転データをチルダ「〜」と()とで示す。)、区切りデータA、電圧データ、電圧データのビット反転データ、区切りデータBの順に、上述の分割データに分割して送信することも可能である。
このように構成することで、特定種類データの通信周期を保持したまま、特定種類データよりも通信周期が長くてもよい複数種類の別種類データを、不要ビットの箇所に割り当てて順次送信することが可能となる。これにより、特別な信号線等を使用しなくても、複数種類の別種類データを送信することができ、コストを削減することができる。
また、上述の実施の形態においては、別種類データとビット反転データとを送信した後に区切りデータを「フッタ」として送信する例について説明した。これに対して、図5(c)に示すように、区切りデータは、「ヘッダ」として、別種類データとビット反転データの前に送信するような構成とすることも可能である。
また、「ヘッダ」と「フッタ」の両方の区切りデータを使用することも可能である。
このように構成することで、複数種類の別種類データを送信する際に、柔軟にデータの区切りを設定することができる。また、複数種類の別種類データを送信する組み合わせを変更した際でも、容易に対応することができる。
ここで、図5(b)、図5(c)のように、複数の種類の別種類データを組み合わせた場合において、区切りデータを一つ送信する構成では、一つの別種類データと当該別種類データのビット反転データとの組み合わせでは生成されないビット列が生成される可能性がある。
具体例を図6により説明すると、図6(a)に示すように、前の別種類データのビット反転データとの並びの関係で、上述の例で示したような「0b1111111111111111」(0xFFFF)のような、上述の図2の例のようなビット列が生じることがある。つまり、別種類データのビット数を単に二倍にしただけのビット列を用いる場合には、上述のようなケースが想定される。
また、このような場合、区切りデータのビット列において、当該別種類データのビット数の二倍のビット数から1ビット分長い箇所のビットは、当該別種類データのビット数から1ビット先のビットと同じであることが更に好適である。
ここで、この例において、ビット列B1とビット列B2とは、別種類データと当該別種類データのビット反転データとを組み合わせても生成され得ない。また、この例において、別種類データのビット数から1ビット先のビットは、ビット列B2の先頭ビットであるビットC1である。このビットC1は、ビットB3と同じ「1」である。このため、ビットB3以降のビット列を8ビット取得したとしても、ビット列B2の反転データとはなり得ない。
つまり、このような上述の条件に適合するビット列であれば、複数の種類の別種類データを組み合わせて送信する場合においても、区切りデータとして好適に用いることができる。
このように構成することで、データの区切りを柔軟に設定することができる。また、区切りデータの送信回数を減らして、より短い周期で別種類データを送信することが可能となる。
この場合、上述の例のように、別種類データのビット数が8ビットであれば、区切りデータのビット列は、「0b00000000000000001」、「0x7FFFF」となる。
このように構成することで、区切りデータの構成を柔軟に設定することができる。また、同一のビットを長く送信することで、送信エラーを発見しやすくなる。また、制御部2において、別種類データの0の長さから、容易に特定種類のデータの通信の周期等を認識可能となる。
しかしながらこれに限られず、上述の条件を満たす区切りデータであれば、様々なビット列を使用することができる。
このように構成することで、通信されるデータの区切りを明確にすることができる。
たとえば、図5(a)の例では、区切りデータAと区切りデータBとで異なるビット列の区切りデータを用いることが可能である。
このように構成することで、制御部2は、温度データや電圧データや多回転データといった、別種類データの種類を、受信後に容易に判別可能となる。また、ビット列を毎回変更することで、区切りデータのデータ列の信号劣化や放射や反射等による通信エラーを減少させることができる。
2 制御部
3 モータ
4 上位機器
100 回転角度位置算出部
110 別種類データ取得部
120 別種類データ分割部
130 送信部
A 回転軸
S シャフト
X 制御システム
Claims (9)
- 特定種類のデータを特定ビット数の単位で複数回送信する送信手段を備えた電子機器装置であって、
前記特定種類のデータとは別種類のデータを、前記特定種類のデータが前記特定ビット数で送信される際に必要とされない不要ビットのビット数を単位とする分割データに分割する別種類データ分割手段を備え、
前記送信手段は、前記別種類データ分割手段により分割された前記分割データを、前記特定種類のデータの前記不要ビットの箇所に割り当てて順次送信し、
前記送信手段は、前記分割データを含むデータを送信した後、次に、前記分割データのビット反転データを送信し、
前記分割データのビット反転データを送信した後、次に、前記別種類のデータと前記ビット反転データとを組み合わせても生成されないビット列を含む区切りデータを送信する
ことを特徴とする電子機器装置。 - 前記送信手段は、複数の種類の前記別種類のデータを組み合わせて送信し、
前記区切りデータは、
前記別種類のデータのビット数の二倍のビット数より1ビット以上長いビット列である
ことを特徴とする請求項1に記載の電子機器装置。 - 前記区切りデータは、
前記別種類のデータのビット数の二倍のビット数の1と1ビット以上の1とを組み合わせたビット列、又は、前記別種類のデータのビット数の二倍のビット数の0と1ビット以上の0とを組み合わせたビット列である
ことを特徴とする請求項2に記載の電子機器装置。 - 前記特定種類のデータは、エンコーダの位置データであり、
前記送信手段は、前記位置データに含まれる空きビットを前記不要ビットとして、前記分割データを割り当てて通信を行う
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の電子機器装置。 - 前記分割データは、前記エンコーダの温度を測定する温度センサにより取得された温度データを含む
ことを特徴とする請求項4に記載の電子機器装置。 - 前記分割データは、前記エンコーダに設けられたバックアップ用バッテリーの電圧データを含む
ことを特徴とする請求項4又は5に記載の電子機器装置。 - 前記分割データは、前記エンコーダのエラーの詳細データを含む
ことを特徴とする請求項4乃至6のいずれか1項に記載の電子機器装置。 - 前記分割データは、1ビット単位で分割されたデータである
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の電子機器装置。 - 特定種類のデータを特定ビット数の単位で複数回送信する電子機器装置により実行されるデータ送信方法であって、
前記特定種類のデータとは別種類のデータを、前記特定種類のデータが前記特定ビット数で送信される際に必要とされない不要ビットのビット数を単位とする分割データに分割し、
分割された前記分割データを、前記特定種類のデータの前記不要ビットの箇所に割り当てて送信し、
前記分割データを含むデータを送信した後、次に、前記分割データのビット反転データを送信し、
前記分割データのビット反転データを送信した後、次に、前記別種類のデータと前記ビット反転データとを組み合わせても生成されないビット列を含む区切りデータを送信する
ことを特徴とするデータ送信方法。
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