CN104144035A - 串行通信控制电路 - Google Patents

Abstract

在本发明的串行通信控制电路中，根据来自发送处理部的切换信号将上述发送处理部所发送的串行数据切换到通过上述标记率改善数据生成部生成的数据而发送数据。由此，向发送信号插入标记率改善用的数据，改善通信时的标记率，使接收信号的抖动增加防患于未然。

Description

串行通信控制电路

技术领域

本发明涉及一种串行通信控制电路。

背景技术

为了在机床、机器人等工业设备和控制它们的控制装置之间进行各种数据传送，有时使用串行通信。这时，作为用于根据接收到的数据生成数据再生用的时钟的编码方法，有例如4B5B和8B10B这样的编码方法。

4B5B用5比特的符号数据表现4比特的数据，在5比特的符号中存在最低一个以上的1，与NRZI一起构成为不连续存在4比特以上相同的值。另外，8B10B将8比特数据分为高位3比特和低位5比特，针对高位3比特进行将3比特的数据变换为4比特的符号数据的3B4B变换，针对低位5比特进行将5比特的数据变换为6比特的符号数据的5B6B变换，将分别得到的4比特和6比特的数据连接起来而成为10比特的符号数据。由此，相同的比特连续的情况为5比特以下，因此信号频率的扩展被抑制，提高稳定性。

将进行了这些编码后的数据设计为包含在一连串传送的数据组中的1和0的个数的比例作为整体保持相等的状态。以下，有时将这些一连串传送的数据组中的“1”所占的时间的比例称为标记率(％)。另外，有时将包含在一连串的数据组中的1和0的个数均等的状态称为DC平衡。

在8B10B的10比特的符号数据中有包含1和0各5个的情况、6个1和4个0的情况、4个1和6个0的情况。8B10B具备以下的运行差异的功能，即选择下一个发送的代码，使得加上此前发送的1和0的累计个数而保持DC平衡。但是，在4B5B中，不具有这样的功能，因此如果相同的发送数据连续，则累积1和0的个数差，有时无法完全保持DC平衡。

在日本特开2012-54870号公报中公开以下情况，即在接收电路接收到标记率高或低的数据时，将阈值控制得高或低从而作为结果而脉冲输出变形、或者得到脉冲输出的变形为最大时的劣化判断信息，需要在充分长时间内收发标记率高或低的数据。

在串行通信中，为了确保规格的兼容性性、噪声容限的提高，有时利用AC耦合、即在数据信号线上串联地插入电容器的电容性耦合的终端形式。在该AC耦合中，无法维持DC平衡、无法将信号的平均电平维持为振幅的一半电压，因此有时在接收方信号的抖动增加。

日本特开2012-54870号公报所公开的技术能够通过相位数据的判定来进行劣化部位的判定，但并不是调整数据的标记率，因此有时接收信号的抖动增加。

发明内容

因此，本发明的目的在于：提供一种串行通信电路，其改善通信时的标记率，不增加接收信号的抖动。

本发明的串行通信控制电路接收和发送编码后的数据，具备：发送处理部，其生成所发送的串行数据；标记率改善数据生成部，其生成与该所生成的发送数据不同的标记率改善用的数据。另外，该串行通信控制电路包括：发送数据切换部，其在从上述发送处理部输出切换信号时，将从上述发送处理部发送的串行数据切换为由上述标记率改善数据生成部生成的数据而发送数据。

由此，通过向发送信号插入标记率改善用的数据，能够改善通信时的标记率，使接收信号的抖动增加防患于未然。

上述串行通信控制电路可以具备：标记率检测部，其求出从上述发送数据切换部输出的发送数据的标记率，上述标记率改善数据生成部接收从上述标记率检测部输出的标记率，能够决定所生成的标记率改善用数据的标记率。

由此，通过检测发送数据的标记率，根据检测出的标记率来决定标记率改善用数据的标记率，能够更有效地改善通信时的标记率，使接收信号的抖动增加防患于未然。

本发明通过具备以上结构，能够提供一种串行通信电路，其改善通信时的标记率，不增加接收信号的抖动。

附图说明

参照附图根据以下的实施例的说明能够明白本发明的上述以及其他目的和特征。

图1是表示第一实施方式的串行通信控制电路的框图的图。

图2是表示第一实施方式的标记率改善数据的例子的图。

图3是表示第一实施方式的向传送分组之间插入了标记率改善数据的例子的图。

图4是表示第一实施方式的通过插入标记率改善数据而改善标记率的情况的图。

图5是表示第二实施方式的标记率改善数据的插入方法的图。

图6是表示第三实施方式的串行通信控制电路的框图的图。

图7是表示第三实施方式的标记率改善数据的例子的图。

图8是表示第三实施方式的通过插入标记率改善数据而改善标记率的情况的图。

具体实施方式

(第一实施方式)

图1表示第一实施方式的串行通信控制电路的框图。12表示发送处理部，该发送处理部生成编码后的通信用发送数据(传送分组)32和后述的切换信号36，发送到发送数据切换部16。14表示标记率改善数据生成部，该标记率改善数据生成部生成标记率改善数据34而发送到发送数据切换部16。在发送数据切换部16中，根据从发送处理部12发送的切换信号36而选择来自发送处理部12的通信用发送数据(传送分组)32和来自标记率改善数据生成部14的标记率改善数据34的任意一个后发送到发送部18，接收到任意一个数据的发送部18通过串行通信向外部发送信号。

图2表示第一实施方式的标记率改善数据34的例子。在本实施方式中，如图2所示那样，使用差异、即代码中的1和0的个数的差为0、即中性的标记率为50％的数据。

图3表示在随机间隔的传送分组32之间插入标记率改善数据34的例子。在传送分组32中，除了数据以外还附加有数据长度和纠错符号等控制信息。另外，传送分组32在发送处理部12中生成，因此发送处理部12能够掌握在哪个时间段发送传送分组32、在哪个时间段不发送传送分组32。因此，上述串行通信控制电路在传送分组32的发送开始时和发送结束时，从发送处理部12向发送数据切换部16发送切换信号36，根据来自发送处理部12的传送分组32和来自标记率改善数据生成部14的标记率改善数据34切换向发送数据切换部16发送的数据。

图4表示本实施方式的通过插入标记率改善数据34而改善标记率的情况。如果上段的例子的传送分组32是1101010101，是10比特而标记率是60％，但在传送分组32之间插入16比特的0101010101010101作为标记率改善数据34，则总的标记率为14/26、即53.8％，与插入前的60％相比，改善了标记率。

如果下段的例子的传送分组32是0101010100，是10比特而标记率是40％，但向传送分组32之间插入16比特的0101010101010101作为标记率改善数据34，则总的标记率为12/26、即46.2％，与插入前的40％相比，改善了标记率。通过这样根据串行传送路径的通信量来发送标记率改善数据，能够抑制接收侧的抖动发生。

此外，图4所示的例子只不过是插入标记率改善数据34的一个例子，应该不决定传送分组32为10比特、标记率改善数据34为16比特。实际上传送分组32的数据长度是可变长度而进行变化，传送分组32之间的长度也不固定。通过在传送分组32之间的期间插入尽量多的标记率改善数据34，来进一步向保持DC平衡的方向进行改善。

(第二实施方式)

第二实施方式在串行通信控制电路的结构以及插入的标记率改善数据34的标记率是50％这一点上与第一实施方式相同，但标记率改善数据向传送分组32的插入方法不同。

图5表示第二实施方式的标记率改善数据的插入方法，表示出在定期的分组传送中向分组内部的不需要部分插入标记率改善数据的例子。

在保证实时性的通信协议中，必须在由规格所决定的周期内完成全部单元的通信。例如，考虑按照上述周期定期地传送分组的协议使得对全部单元传送一圈。这时，在单元中存在不需要进行最短周期的传送的单元的情况、连接台数比最大从动数少的情况等很多情况下，在任意一个字段中产生空。在该空字段中充满协议的格式，同时插入标记率改善数据。

如图5(a)所示，在本实施方式中，定期地发送传送分组32。另外，如图5(b)所示那样，各个传送分组32由开始时序42、地址字段44、控制字段46、信息字段48、检查时序50以及结束时序52构成。

另外，在图5(c)中，表示出信息字段48的内部结构的一个例子。如图5(c)所示，在信息字段48内，作为最大从动数确保10从动量的字段，但在实际连接的从动数是一半的5个从动的情况等下，只使用信息字段中的斜线部分，剩余的部分为空状态。在此，作为一个例子，说明在信息字段48中连接了比最大从动数少的个数的从动设备的情况，但在单元中存在不需要进行最短周期的传送的情况等下，也同样在字段内产生空。另外，不只是信息字段48，控制字段46、检查时序50中也由于同样的理由而产生空，因此在该空部分中能够插入标记率改善数据34。

在掌握了空字段的发送处理部12中生成传送分组32，因此上述发送处理部12能够一边掌握空字段，一边向发送数据切换部传送切换信号。

这样，能够根据分组内的字段的空状况来发送标记率改善数据，抑制接收侧的抖动发生。

(第三实施方式)

图6表示第三实施方式的串行通信控制电路的框图。12表示发送处理部，该发送处理部生成编码后的通信用发送数据(传送分组)32和后述的切换信号36，发送到发送数据切换部16。14表示标记率改善数据生成部，该标记率改善数据生成部接收从后述的标记率检测部22发送的标记率，生成与标记率对应的标记率改善数据34后发送到发送数据切换部16。发送数据切换部16在根据从发送处理部12发送的切换信号36选择来自发送处理部12的通信用发送数据(传送分组)32和来自标记率改善数据生成部14的标记率改善数据34中的任意一个数据的基础上发送到发送部18，接收到上述任意一个数据的发送部18通过串行通信向外部发送上述数据。

22表示标记率检测部，该标记率检测部根据从发送数据切换部16发送的发送数据来检测标记率。在标记率的检测方式中，包含通过数字的方法计数0、1各自的个数的方式、通过模拟的方法进行检测的方式。在标记率检测部22中检测出的标记率被发送到标记率改善数据生成部14。另外，通过接收部20接收从外部通过串行通信发送来的数据，发送到接收处理部24。

本实施方式的串行通信控制电路与第一实施方式相比，有以下不同点，即具备：标记率检测部22，其求出编码后的发送数据的标记率；标记率改善数据生成部14，其接收从标记率检测部22输出的标记率，决定所插入的标记率改善数据34的标记率，输出标记率改善用数据34。

如上述的4B5B符号那样，在没有考虑到作为符号的运行差异的符号中，也能够通过标记率改善数据生成部计算运行差异，生成和发送保持DC平衡那样的标记率改善数据，对接收侧的抖动抑制能够期待效果。

根据图7和图8说明本实施方式的标记率改善数据34。图7表示8B10B中的标记率改善数据34的例子。如图7所示，在本实施方式中，使用了3种标记率改善数据34，具备差异为0、即中性的标记率为50％的数据；差异为2而标记率为40％的数据；差异为+2而标记率为60％的数据。

标记率改善数据生成部14根据从标记率检测部22发送来的标记率的值，决定使用哪个标记率改善数据34。具体地说，标记率改善数据生成部14选择标记率改善数据34，使得在标记率为55％以上时，使用标记率40％的标记率改善数据34，在标记率为45％以下时，使用标记率60％的标记率改善数据34，在标记率比45％大而不满55％时，使用标记率50％的标记率改善数据34，来消除标记率的偏差。

对于本实施方式的标记率改善数据34的插入，如第一实施方式那样，可以向间隔随机的传送分组的间隙插入标记率改善数据34，或者也可以如第二实施方式那样在定期的分组传送中，向分组内部的不需要部分插入标记率改善数据。

图8表示通过插入标记率改善数据34而改善标记率的情况。在图8的上段所示的例子中，传送分组32是1101010101，是10比特而标记率是60％，但如果作为标记率改善数据34向传送分组32之间插入10比特而标记率为40％的0101010100，则总的标记率成为10/20、即50％。另外，在图8的下段所示的例子中，传送分组32是0101010100，是10比特而标记率是40％，但如果作为标记率改善数据34向传送分组32之间插入10比特而标记率为60％的1101010101，则总的标记率成为10/20、即50％。这样，通过根据串行传送路径的通信量来发送标记率改善数据，能够抑制接收侧的抖动发生。此外，图8所示的例子只不过是标记率改善数据34的插入的一个例子，不应该只决定于传送分组32是10比特、标记率改善数据34是10比特的情况。实际上传送分组32的数据长度是可变长度而进行变化，传送分组32之间的长度也不固定。通过在传送分组32之间的期间插入尽量多的标记率改善数据34，来进一步向保持DC平衡的方向改善。

Claims (2)

1.一种串行通信控制电路，接收和发送编码后的数据，其特征在于，具备：

发送处理部，其生成所发送的串行数据；

标记率改善数据生成部，其生成与该所生成的发送数据不同的标记率改善用的数据；

发送数据切换部，其在从上述发送处理部输出了切换信号时，将从上述发送处理部发送的串行数据切换为由上述标记率改善数据生成部生成的数据而发送数据。

2.根据权利要求1所述的串行通信控制电路，其特征在于，

上述串行通信控制电路具备：标记率检测部，其求出从上述发送数据切换部输出的发送数据的标记率，

上述标记率改善数据生成部接收从上述标记率检测部输出的标记率，决定所生成的标记率改善用数据的标记率。