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JP2804402B2 - アナログデジタル変換装置 - Google Patents

アナログデジタル変換装置

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JP2804402B2
JP2804402B2 JP4084516A JP8451692A JP2804402B2 JP 2804402 B2 JP2804402 B2 JP 2804402B2 JP 4084516 A JP4084516 A JP 4084516A JP 8451692 A JP8451692 A JP 8451692A JP 2804402 B2 JP2804402 B2 JP 2804402B2
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豊勝 中島
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12Analogue/digital converters
    • H03M1/1205Multiplexed conversion systems
    • H03M1/122Shared using a single converter or a part thereof for multiple channels, e.g. a residue amplifier for multiple stages
    • H03M1/1225Shared using a single converter or a part thereof for multiple channels, e.g. a residue amplifier for multiple stages using time-division multiplexing
    • HELECTRICITY
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    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
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    • H03M1/34Analogue value compared with reference values
    • H03M1/38Analogue value compared with reference values sequentially only, e.g. successive approximation type
    • H03M1/46Analogue value compared with reference values sequentially only, e.g. successive approximation type with digital/analogue converter for supplying reference values to converter

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、アナログ入力信号を
デジタル信号に変換するアナログデジタル変換装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】図9は一般的に用いられている従来のア
ナログデジタル変換装置の構成を示すブロック図であ
る。図9において、6は複数のチャンネルのアナログ入
力信号10の何かを選択するチャンネルセレクタ、7は
チャンネルセレクタ6により選択されたアナログ入力信
号電圧と逐次変化する参照電圧との大小を比較するコン
パレータ、8はコンパレータ7の比較結果を逐次格納す
る逐次近似レジスタ、3は逐次近似レジスタ8のデータ
をアナログデジタル変換結果として格納する変換結果格
納レジスタ(この例の場合3ワードのレジスタ)、1は
チャンネルセレクタ6のチャンネルの何れかを選択する
ためのチャンネル選択情報を格納するチャンネル選択レ
ジスタ、2は起動要因やアナログデジタル変換速度やア
ナログデジタル変換動作モード等のモード情報を格納す
るモードレジスタ、9は逐次近似レジスタ8のデータを
アナログ信号に変換しこの変換結果を参照電圧としてコ
ンパレータ7に与えるD/A変換器、11は与えられた
起動要因12に従って本アナログデジタル変換装置に起
動をかける制御を行う起動制御回路、5はチャンネル選
択レジスタ1やモードレジスタ2や起動制御回路11の
出力によりチャンネルセレクタ6を制御する制御回路、
13は逐次近似レジスタ8から出力されCPUに変換終
了を伝達するための割り込み要求信号である。
【0003】次に動作について説明する。あらかじめ、
チャンネル選択レジスタ1にチャンネル選択情報、モー
ドレジスタ2にモード情報をそれぞれ設定する。チャン
ネル選択レジスタ1は複数のアナログ入力信号10から
任意のアナログ入力信号を選択するものである。モード
レジスタ2は本アナログデジタル変換装置の動作モード
を決める為のものであり、一般的には、起動後1回だけ
アナログデジタル変換(以下A/D変換という)するモ
ード、同一チャンネルのアナログ入力信号を繰り返しA
/D変更するモード、複数のチャンネルのアナログ入力
信号を順番にA/D変換するモード等がある。また、図
9の様に、起動要因12が複数ある場合は起動要因を指
定するビットがモードレジスタ2に設けられる。
【0004】起動要因とは、ソフトウエア的に起動レジ
スタ(図示せず)に書き込む場合と、外部イベントを直
接入力する場合が一般的である。図9では2つの起動要
因をモードレジスタ2で選択出来る例を示している。
【0005】従って、チャンネル選択レジスタ1及びモ
ードレジスタ2の値を設定後、起動をかけると、A/D
変換を開始する。A/D変換はチャンネルセレクタ6で
選択されたチャンネルのアナログ入力信号の最上位ビッ
トより1ビットずつ、アナログ入力信号電圧とD/A変
換器9の出力(参照電圧)をコンパレータ7で比較する
ことで行われ比較結果が逐次近似レジスタ8に格納され
る。そして全ビットのA/D変換が終わった段階で変換
結果格納レジスタ3に変換結果が図示しないCPUに転
送される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来のアナログデジタ
ル変換装置では、チャンネル選択レジスタ、モードレジ
スタ、変換結果格納レジスタを1組しか持っていない
為、システム設計する段階で、起動要因は、どれか1つ
を選択し、それを固定的に使用する必要があった。従っ
て、複数の起動要因が必要な場合、CPUが起動要因を
受け付け、アナログデジタル変換装置にはすべてソフト
ウェア的に起動をかける等の対策が必要であった。この
ように従来装置ではCPUの処理が間に入る為、リアル
タイム性が著しく失われていた。例えば、このような従
来のアナログデジタル変換装置を自動車のエンジンの制
御系に用いた場合、エンジンのクランク角度(ガソリン
の噴射量に関係)や速度等のリアルタイムの情報を必要
とするアナログ情報(第1の起動要因)と、エンジンの
冷却水の水温等の一定時間ごとに必要なアナログ情報
(第2の起動要因)とがあるが、これらのアナログ情報
はCPUを介してA/D変換が行なわれるため、特に第
1の起動要因に対するリアルタイム性が低下するという
問題があった。
【0007】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、複数の起動要因をCPUを介在
しないで受け付けることを可能にし、A/D変換のリア
ルタイム性の向上を図れるアナログデジタル変換装置を
提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係るア
ナログデジタル変換装置は、起動要因が複数個ある場
合、起動要因の個数と同じ個数のチャンネル選択レジス
タ1A,2Aとモードレジスタ1B,2Bと変換結果格
納レジスタ3A,3Bを設け、上記起動要因の種類に応
じて各起動要因に対応するようにチャンネル選択レジス
タとモードレジスタと変換結果格納レジスタからなるレ
ジスタ群をグループ分けした構成とし、さらに、レジス
タ群を選択するレジスタ群セレクタ44と、起動要因発
生時に起動要因の優先レベルを判断して、優先レベルの
高い起動要因に対応するレジスタ群を優先して選択する
よう上記レジスタ群セレクタ44を制御する制御回路5
2とを備えたものである。請求項2の発明に係るアナロ
グデジタル変換装置は、さらに、アナログデジタル変換
の終了後を示す割り込み要求信号を各起動要因毎に発生
する割り込み要求信号発生回路113を備えたものであ
る。
【0009】
【0010】
【0011】
【作用】請求項1の発明において、制御回路52は、起
動要因発生時に起動要因の優先レベルを判断する。すな
わち、ある起動要因のA/D変換を行っている途中でこ
のA/D変換中の起動要因よりも優先レベルの高い起動
要因が入力されたり、複数の起動要因が同時に入力され
たりした場合において、各起動要因の優先レベルを判断
して、優先レベルの高い起動要因に対応するレジスタ群
を優先して選択するようレジスタ群セレクタ44を制御
する。これにより指定されたチャンネル選択レジスタと
モードレジスタと変換結果格納レジスタが用いられる。
したがって、優先レベルの高い起動要因が入力されると
この起動要因がリアルタイムにA/D変換される。すな
わち、リアルタイム性が要求される起動要因に対してリ
アルタイム性を損なうことなくA/D変換が行なえる。
請求項2の発明において、割り込み要求信号発生回路1
13は、各起動要因毎にA/D変換の終了を示す割り込
み要求信号を発生する。
【0012】
【0013】
【0014】
【実施例】実施例1. 図1はこの発明の一実施例に係るアナログデジタル変換
装置の構成を示すブロック図である。図1において、図
9に示す構成要素に対応するものには同一の符号を付
し、その説明を省略する。この実施例は、起動要因の個
数(この例の場合2個)と同じ個数のチャンネル選択レ
ジスタ1A,1Bとモードレジスタ2A,2Bと変換結
果格納レジスタ3A,3Bが設けられ、起動要因の種類
に応じて各起動要因に対応するようにレジスタ群をグル
ープ分けしている。即ち、第1の起動要因に対応するチ
ャンネル選択レジスタ1Aとモードレジスタ2Aと変換
結果格納レジスタ3Aから成る第1のレジスタ群と、第
2の起動要因に対応するチャンネル選択レジスタ1Bと
モードレジスタ2Bと変換結果格納レジスタ3Bから成
る第2のレジスタ群とに分けられている。44はグルー
プ分けされたレジスタ群を選択する複数のセレクタ4を
有するレジスタ群セレクタである。51は起動要因発生
時に該起動要因に対応したレジスタ群を指定する制御を
行なう制御回路で、詳しくは該起動要因に対応するチャ
ンネル選択レジスタからの指示を受けチャンネルセレク
タ6を制御しアナログ入力信号のチャンネルを切り換え
るものである。
【0015】図2は本アナログデジタル変換装置を用い
た制御システムの構成を示すブロック図である。図2に
おいて、21は図1で示したアナログデジタル変換装
置、22は時間を計時するタイマ、23は変換終了信号
等の割り込み要求信号13を受けてCPU24に割り込
みをかける割り込みコントローラ、25はCPU24の
動作を行うためのプログラム等のデータが記憶されたR
OM、26はCPU24の動作に必要なデータを一時的
に記憶するRAMである。
【0016】図3は図1中のモードレジスタの内容を示
す図である。このモードレジスタは、起動要因毎のレジ
スタ群のグループ番号、チャンネルに対応したグループ
数、(同一の処理を何回繰返したかを示す数)、グルー
プ番号及びグループ数に関連して設定されたチャンネル
に対するA/D変換を何回繰り返すかを示す繰り返し数
等の内容を含んでいる。
【0017】図4は図1中のレジスタ群セレクタ44に
備えられるセレクタ4の一回路構成図である。セレクタ
4は、第1の起動要因を受けるNORゲート4a、第2
に起動要因を受けるNORゲート4b、このNORゲー
ト4bの出力を反転するNOTゲート4c、チャンネル
選択レジスタ1Bの出力を伝達するトランスファーゲー
ト4d、およびチャンネル選択レジスタ1Aの出力を伝
達するトランスファーゲート4eを含み構成される。
【0018】図4において、例えば第1の起動要因とし
てはエンジンのクランク角センサの出力等を外部トリガ
としてセレクタ4のNORゲート4aに与え、第2に起
動要因としてはエンジンの冷却水の水温等の情報を検出
するタイミングを与えるタイマのオーバーフロー出力を
セレクタ4のNORゲート4bに与えるものとする。こ
こで、ローレベル外部トリガがNORゲート4aに入力
されると、NORゲート4bの出力信号はローレベルと
なり、これがNOTゲート4cで反転されてハイレベル
となる。これにより、トランスファーゲート4eはオン
し、チャンネル選択レジスタ1Aの内容が制御回路51
へ伝達される。
【0019】次に図1及び図2を参照してこの実施例の
動作について説明する。例えば本アナログデジタル変換
装置を自動車のエンジン制御用システムに用いた場合を
説明する。このシステムでは、エンジンの冷却水の水温
等の急激な変化のない項目に関しては、msecオーダ
ー間隔で一定時間毎にサンプリングすればよい。しか
し、アクセル等は、噴射する毎にサンプリングする必要
がある。従ってエンジンの冷却水の水温等は、タイマを
用い、タイマのオーバーフロー毎にA/D変換してやれ
ば良いし、アクセル等のリアルタイム性の要求される部
分は外部トリガでA/D変換することが必要となる。
【0020】従来、このような制御はすべてCPUが介
在する必要があったが、本実施例を用いれば、例えば水
温のような遅い変化を検出するセンサの出力を例えば図
2中のアナログ入力a1〜a3に接続し、アクセルの変
化を検出するセンサの出力をアナログ入力a4に接続す
る。そして第1の起動要因としてはエンジンのクランク
角センサの出力等を示す外部トリガを、第2の起動要因
としてはエンジンの冷却水の水温等を検出するタイミン
グを与えるタイマ22のオーバーフロー出力を、アナロ
グデジタル変換装置21内の起動制御回路11にそれぞ
れ接続する。第1の起動要因に対応する第1のレジスタ
群、即ち、チャンネル選択レジスタ1Aはアナログ入力
a4を選択し、モードレジスタ1Bは単一変換モード
(アナログ入力端子a4のアナログ入力信号のみのA/
D変換)を選択する。第2の起動要因に対応する第2の
レジスタ群、即ちチャンネル選択レジスタ1Bはアナロ
グ入力a1〜a3を選択し、モードレジスタ2Bはスキ
ャンモード(アナログ入力a1〜a3までを連続でA/
D変換)を選択する。
【0021】次に図5のタイミングチャートも参照して
動作を説明する。図5中のCH1〜CH4は第1のチャ
ンネル〜第4のチャンネルに対応するアナログ入力a1
〜a4のA/D変換が行われる期間を示す。まず、第1
の起動要因としての外部トリガが起動制御回路51に入
力されると、制御回路51及びレジスタ群セレクタ44
の制御により第1のレジスタ群が選択される。そして、
コンパレータなどによりCH4に対応するアナログ入力
a4のA/D変換が行なわれ、変換が終了すると、変換
結果が変換結果格納レジスタ3Aに格納される。
【0022】次に第2の起動要因としてタイマ22のオ
ーバーフロー出力が発生したとき、制御回路51及びレ
ジスタ群セレクタ44の制御により第2のレジスタ群が
選択される。そしてモードレジスタ1Bの内容に基づき
CH1からCH3を順に変換、即ちアナログ入力a1か
らa3を順にA/D変換し、それぞれの変換結果が変換
結果格納レジスタ3Bに格納される。このように変換結
果格納レジスタに関しても2重化することで、CPU2
4がCH4のアナログ入力a4のA/D変換結果を読み
出す前にCH〜CH3のアナログ入力a1〜a3のA/
D変換が開始されても問題ない。次に再び第1の起動要
因としての外部トリガが入力される。レジスタ群は第2
のレジスタ群から第1のレジスタ群に切り換わり、CH
4のアナログ入力a4のA/D変換を開始する。
【0023】実施例2. 上記実施例では外部トリガとタイマオーバーフロー出力
とにタイミング的に重なりがない状態を説明したが、実
際にはCH1〜CH3のアナログ入力a1〜a3のA/
D変換中に外部トリガが入力される場合もある。このよ
うな場合、どちらか一方に優先権を持たせ、優先レベル
の高い方の変換を先に行ない、それが終了してから他方
の変換を開始、もしくは再開するようにする。このよう
な制御を行なう制御回路を含むアナログデジタル変換装
置の構成を示すブロック図を図6に示す。
【0024】図6において、図1に示す構成要素に対応
するものには同一の符号を付し、その説明を省略する。
図6において、制御回路52は、与えられた各起動要因
の重み付けを判断し、当該レジスタ群を選択するレジス
タ群セレクタ44を判断結果に従って制御するものであ
る。制御回路52は、例えば第1の起動要因としてリア
ルタイム性が高いエンジンのクランク角センサの出力等
を示す外部トリガと、第2の起動要因としてエンジンの
冷却水の水温等を検出するタイミングを与えるタイマオ
ーバーフロー出力とが同時に入力された場合やオーバー
フロー出力に従うA/D変換中に外部トリガが入力され
た場合等に外部トリガに対する処理を優先して実行させ
るように制御する。
【0025】この制御回路52の特徴とする動作を図7
のフローチャートを参照して説明する。まず、入力され
た信号が外部トリガであるか、タイマオーバーフロー出
力であるかを判断し(ステップS1)、外部トリガであ
れば他の起動要因(この場合タイマオーバーフロー出
力)によるA/D変換中であるかどうかを判断し(ステ
ップS2)、他の起動要因によるA/D変換中であれば
この変換を停止し(ステップS3)、外部トリガ(ステ
ップS4)を受け付ける。他の起動要因によるA/D変
換中でなければ、ステップS3は実行せずステップS4
に進む。ステップS4では外部トリガに対応するレジス
タ群、即ち第1起動要因に対応するレジスタ群をレジス
タ群セレクタ44により選択させ、この選択されたレジ
スタ群を用い、コンパレータ等によりA/D変換を行な
わせる(ステップS8)。
【0026】一方、入力された信号がタイマオーバーフ
ロー出力であれば(ステップS1)、ステップS5へ移
り、A/D変換中であるかどうかを判断し、A/D変換
中であれば、変換が終了するまで待機する(S5→S6
→S5→S6・・・を繰り返す)。そして変換終了後、
タイマオーバーフロー出力に対応するレジスタ群をレジ
スタ群セレクタ44により選択させ、この選択されたレ
ジスタ群を用い、コンパレータ等によりA/D変換を行
なわせる(ステップS8)。
【0027】このように制御回路52に外部トリガとタ
イマオーバーフロー出力とが同時に入力された場合、あ
るいはタイマオーバーフロー出力によるA/D変換中に
外部トリガが入力された場合、外部トリガによるA/D
変換を優先して行なうように制御する。
【0028】実施例3.上記実施例1及び実施例2では
アナログデジタル変換装置から出力される割り込み要求
信号が1本の場合を示したが、これでは第1の起動要因
のA/D変換が終了したのか、第2の起動要因のA/D
変換が終了したのかを区別することができない。即ち、
起動要因によってリアルタイム性が要求される場合と、
されない場合とがあるが、割り込み出力が1系統ではこ
のような区別をすることができない。
【0029】そこで、図8に示すような割り込み要求信
号発生回路113を設けることで、割り込み要求信号を
区別することができる。図8中の13Aは第1の起動要
因のA/D変換の終了を示す第1の割り込み要求信号、
13Bは第2の起動要因のA/D変換の終了を示す第2
の割り込み要求信号である。
【0030】実施例4.なお、上記各実施例では起動要
因が2系統ある場合を例にとって説明したが、2系統以
上であればいくつあってもよい。また、A/D変換モー
ドの種類、レジスタの数なども一例を示したにすぎない
ので、これに限定する必要はない。また、チャンネル選
択レジスタとモードレジスタを別々に、設けたが、モー
ドレジスタにチャンネル選択機能を持たせ、両レジスタ
を一緒に構成してもよい。
【0031】
【発明の効果】以上のように本発明の請求項1によれ
ば、起動要因の種類毎にレジスタ群を備え、起動要因発
生時に優先レベルの高い起動要因に対応したレジスタ群
を指定するように構成したので、CPUを介在させるこ
となく、複数の起動要因を受け付けることができるとと
もに、リアルタイム性が要求される起動要因を優先させ
てA/D変換できるので、A/D変換のリアルタイム性
が向上するという効果が得られる。また、請求項2によ
れば、A/D変換の終了を示す割り込み要求信号を各起
動要因毎に発生するように構成したので、請求項1の効
果に加え、さらに、割り込み要求信号を区別でき、CP
Uの割り込み制御の性能が向上し、制御システムの処理
能力の向上が図れる。
【0032】
【0033】
【図面の簡単な説明】
【図1】この第1の発明の一実施例に係るアナログデジ
タル変換装置の構成を示すブロック図である。
【図2】この実施例のアナログデジタル変換装置を採用
した制御システムの構成を示すブロック図である。
【図3】図1中のモードレジスタの内容を示す図であ
る。
【図4】図1中のレジスタ群セレクタに備えられるセレ
クタの一回路構成図である。
【図5】この実施例の動作を説明するためのタイミング
チャートである。
【図6】この発明の他の実施例に係るアナログデジタル
変換装置の構成を示すブロック図である。
【図7】図6中の制御回路の特徴とする動作を説明する
ためのフローチャートである。
【図8】この発明の更に他の実施例に係るアナログデジ
タル変換装置の構成を示すブロック図である。
【図9】従来のアナログデジタル変換装置の構成を示す
ブロック図である。
【符号の説明】
1A,1B チャンネル選択レジスタ 2A,2B モードレジスタ 3A,3B 変換結果格納レジスタ 6 チャンネルセレクタ 7 コンパレータ 113 割り込み要求信号発生回路 21 アナログデジタル変換装置 44 レジスタ群セレクタ 51,52 制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H03M 1/12 G06F 3/05 301

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のチャンネルのアナログ入力信号の
    何れかを選択するチャンネルセレクタと、このチャンネ
    ルセレクタにより選択されたアナログ入力信号電圧と逐
    次変化する参照電圧との大小を比較するコンパレータ
    と、このコンパレータの比較結果をアナログデジタル変
    換結果として格納する変換結果格納レジスタと、上記チ
    ャンネルセレクタのチャンネルの何れかを選択するため
    のチャンネル選択情報を格納するチャンネル選択レジス
    タと、起動要因やアナログデジタル変換速度やアナログ
    デジタル変換動作モード等のモード情報を格納するモー
    ドレジスタとを備えたアナログデジタル変換装置におい
    て、上記起動要因が複数個ある場合、起動要因の個数と
    同じ個数の上記チャンネル選択レジスタとモードレジス
    タと変換結果格納レジスタを設け、上記起動要因の種類
    に応じて各起動要因に対応するようにチャンネル選択レ
    ジスタとモードレジスタと変換結果格納レジスタからな
    るレジスタ群をグループ分けした構成とし、さらに、レ
    ジスタ群を選択するレジスタ群セレクタと、起動要因発
    生時に起動要因の優先レベルを判断して、優先レベルの
    高い起動要因に対応するレジスタ群を優先して選択する
    よう上記レジスタ群セレクタを制御する制御回路とを備
    えたことを特徴とするアナログデジタル変換装置。
  2. 【請求項2】 さらに、アナログデジタル変換の終了を
    示す割り込み要求信号を各起動要因毎に発生する割り込
    み要求信号発生回路を備えたことを特徴とする請求項1
    に記載のアナログデジタル変換装置。
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