JP2001177583A - 非同期シリアルデータ通信方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非同期で動作している機器間でのデータ伝送
のシリアル化にマイコンとソフトウエアを要することな
く、簡単な構成で容易に対応できるようにした非同期シ
リアルデータ通信方法を提供すること。 【解決手段】 送信側機器１から受信側機器２に対する
複数のモニタ信号１Ａ〜ｎＡを調歩同期方式によるシリ
アルデータ伝送する際、データの通信線３とは別の通信
線４を用い、これにより、送信側機器１のと受信側機器
２の調歩同期に必要なトリガ信号２ｂを、モニタ信号１
Ａ〜ｎＡとは独立して伝送させるように、これにより、
受信側でのトリガ信号２ｂの検出が簡単に行なえるよう
にしたもの。 【効果】 シリアルデータ信号で送信できるので、複数
の信号を２本の信号線で送信でき、信号線の削減ができ
る。また、ソフトウェアを使用したマイクロプロセッサ
を使用せずにハードウェアだけで実現できるので、コス
ト削減の効果もある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非同期で動作する
機器間でのデータ通信方法に係り、特に、これらの機器
間で相互監視と連携制御に必要なデータの授受に好適な
非同期シリアルデータ通信方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば無停電電源装置など、他の機器と
は非同期で動作する機器であっても、それが複数台使用
されているコンピュータシステムなどの場合、平常時
は、これらの機器は各々独立して動作しているが、しか
し、このときでも、各機器間での例えばモニタデータな
ど、必要な信号については常時、コンピュータに取り込
んでいて、異常の発生に備えているのが通例である。

【０００３】ところで、このようなモニタ用などの信号
の伝送に際して、信号が複数ある場合、伝送すべき信号
を夫々独立して伝送するようにした、いわゆるパラレル
データ通信方法が従来から用いられているが、この場
合、データの数だけ通信チャネル(通信線)を必要とす
る。

【０００４】そこで、データの数にかかわらず、１系統
の通信チャネル(通信線)で済む通信方法として非同期シ
リアルデータ通信方法があり、さらに、この非同期シリ
アルデータ通信方法の一種に調歩同期式のシリアルデー
タ通信方法がある。

【０００５】この通信方法は、当初はスタートストップ
方式などとも呼ばれていた方法であるが、近年は、例え
ばコンピュータ間でのデータ通信や、コンピュータとデ
ィスプレイ、キーボードなどの入出力装置の間での文字
データの通信に主として使用されるもので、このときデ
ータは文字(キャラクタ)単位で送られるようになってい
る。

【０００６】そして、このときの同期方法としては、予
め伝送速度と１文字分のデータビット数を送信側と受信
側で合わせておき、送信側では、始めに同期信号として
スタートビット“０”(又は“１”)を送り、その後、デ
ータを送り、最後に同期信号として、今度はストップビ
ット“１”(又は“０”)を送るようになっている。

【０００７】一方、受信側では、スタートビットの受信
によりデータの開始を認識し、その後は、予め決められ
ている伝送速度とデータビット数に基づいて自分で同期
タイミングを計り、データを読み込み、ストップビット
が検出されたことでデータの終了を認識するのである。

【０００８】なお、この調歩同期方法は、「ＪＩＳ Ｘ
５１１０ 」として規格化され、コンピュータ用のシリ
アル通信方法として広く普及しているものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、非同
期で動作する機器間でのデータ伝送のシリアル化にマイ
コンとソフトウエアを要する点について配慮がされてお
らず、コストの抑制に問題があった。

【００１０】上記したように、従来技術では、機器間で
の複数のデータの伝送には、データの数に対応した複数
の信号線を使用し、各データ毎にパラレル通信している
場合が多いが、シリアル化が望ましい。

【００１１】一方、非同期のシリアル通信方法として
は、上記した「ＪＩＳ Ｘ５１１０ 」で規格化されてい
る従来技術があるが、これはコンピュータでの文字を対
象とした通信方法であり、送信側と受信側の両方にマイ
コンと、それを制御するソフトウェアが必要で、モニタ
信号など単純なデータの伝送には構成が大げさに過ぎ、
コストが割高になってしまい、このため上記した問題が
生じてしまうのである。

【００１２】本発明の目的は、非同期で動作している機
器間でのデータ伝送のシリアル化にマイコンとソフトウ
エアを要することなく、簡単な構成で容易に対応できる
ようにした非同期シリアルデータ通信方法を提供するこ
とにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的は、調歩同期方
式により複数のデータをシリアル伝送する方式の非同期
シリアルデータ通信方法において、調歩同期用のトリガ
信号を、シリアル伝送すべき複数のデータの伝送路とは
別の専用の伝送路を用いて伝送するようにして達成され
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明による非同期シリア
ルデータ通信方法について、図示の実施の形態により詳
細に説明する。図１は本発明の一実施の形態が適用され
たシステムの全体構成を示すブロック図で、ここで、シ
ステム全体は、送信側機器１と受信側機器２、及びこれ
らの間を接続する２本の通信線３、４で構成されてい
る。

【００１５】そして、まず送信側機器１はＰ／Ｓ(パラ
レル−シリアル)変換部１１とトリガ信号生成部１２を
備えている。ここで、まずＰ／Ｓ変換部１１は、図示し
てない非同期で動作している複数の機器、例えば無停電
電源装置などの中の１台から出力される複数のモニタ信
号１Ａ〜ｎＡをパラレルに入力し、それらの信号を、ト
リガ信号生成部１２からトリガ信号２ａが供給される毎
に所定の周期で順次、シリアルデータに変換し、データ
信号２ａとして出力する働きをする。

【００１６】次にトリガ信号生成部１２は、例えば所定
の周波数のクロック発生器とカウンタを備え、これによ
り、後述するように、所定の一定周期Ｐで、所定の一定
時間幅Ｗを有するトリガ信号２ｂを発生する働きをす
る。

【００１７】次に、受信側機器２は、Ｓ／Ｐ(パラレル
−シリアル)変換部２１とトリガ信号検出部２２、モニ
タ信号チェック部２３、それにクロック発生器２４を備
えている。ここで、まずＳ／Ｐ変換部２１は、信号線３
を介してシリアルに受信されたデータ信号２ａを入力
し、パラレルになったモニタ信号１Ｂ〜ｎＢに変換する
働きをする。

【００１８】次に、トリガ信号検出部２２は、信号線４
を介して受信された信号からトリガ信号２ｂを検出して
Ｓ／Ｐ変換部２１に供給する働きをするもので、検出さ
れたトリガ信号２ｂはＳ／Ｐ変換部２１に供給され、シ
リアルデータ信号２ａのサンプリング開始タイミングを
取るのに使用される。

【００１９】また、モニタ信号チェック部２３は、Ｓ／
Ｐ変換部２１からパラレルに出力されたモニタ信号１Ｂ
〜Ｎｂをチェックし、正しいモニタ信号１Ｃ〜ｎＣをパ
ラレルに出力する働きをする。

【００２０】更に、クロック発生器２４は、周期ｔの受
信側クロックＴＬ_R を発生する回路であるが、このと
き、トリガ信号検出部２２により検出されたトリガ信号
２ｂが入力される毎に、このトリガ信号２ｂの立上りに
同期して発生タイミングが修正された受信側クロックＴ
Ｌ_R を発生する働きをする。

【００２１】通信線３は、送信側機器１のＰ／Ｓ変換部
１１からシリアルに出力されるデータ信号２ａを受信側
機器２まで伝送する働きをするもので、有線伝送路に限
らず任意の信号伝送チャネルでよい。通信線４は、送信
側機器１のトリガ信号生成部１２から出力されるトリガ
信号２ｂを受信側機器２まで伝送する働きをするもの
で、これも有線伝送路に限らず任意の信号伝送チャネル
でよい。

【００２２】次に、この実施形態の動作について説明す
る。図２は、送信側機器１におけるモニタ信号１Ａ〜ｎ
Ａとデータ信号２ａ、それにトリガ信号２ｂの波形とタ
イミングを示したもので、まずデータ信号２ａは、スタ
ートビットＳＴとデータビットＤＢ１〜ＤＢｎ、それに
ストップビットＳＰとで構成されている。

【００２３】そして、まずスタートビットＳＴは、デー
タ信号２ａの始まりを意味するビットで、トリガ信号２
ｂの立上り時点から時間ｔ１が経過した時点でレベル
“１”に立上がり、時間ｔ１の間、レベル“１”を保つ
ようにしてある。

【００２４】次に、データビットＤＢ１〜ＤＢｎは、各
ビットをモニタ信号１Ａ〜ｎＡのそれぞれに割当てた時
間幅ｔ１のビットで、データビットＤＢ１のレベルはモ
ニタ信号１Ａのレベルに応じて決め、以下、データビッ
トＤＢ２のレベルはモニタ信号２Ａのレベル、……、デ
ータビットＤＢｎのレベルはモニタ信号ｎＡのレベルに
より決まるという具合にしてある。

【００２５】ここで、モニタ信号１Ａ〜ｎＡは、図示し
てない非同期で動作している複数の機器の中の１台の状
態（運転状態、故障アラーム等）を表わしており、図２
では、一例として、図示されている時間内の前半ではモ
ニタ信号１Ａがレベル“１”で後半ではモニタ信号２Ａ
がレベル“１”になった状態が示してあり、他のモニタ
信号３Ａ〜ｎＡについては省略してある。そして、スト
ップビットＳＰはデータ信号２ａの終わりを意味するビ
ットで、これは常時レベル“０”になるようにしてお
く。

【００２６】一方、トリガ信号２ｂは、受信側でのデー
タ信号２ａの読み込み動作を開始させるタイミングを同
期させるための信号で、スタートビットＳＴよりも１ビ
ット分早いタイミングでレベル“０”からレベル“１”
に立上り、ストップビットＳＰの後、レベル“１”から
レベル“０”に立下がる信号になっている。

【００２７】従って、このトリガ信号２ｂの時間幅Ｗ
は、最小限、データビットＤＢ１〜ＤＢｎの個数ｎに、
最初の１ビットとスタートビットＳＴ及びストップビッ
トＳＰの合計３個分を加えた時間幅Ｗ｛＝(ｎ＋３)×ｔ
１｝になり、これを時間間隔Ｓで順次、送信し、この結
果、トリガ信号２ｂは周期Ｐ(＝Ｗ＋Ｓ)毎に送信される
ことになる。

【００２８】そして、このとき、各ビットのパルス幅ｔ
１は、読み込みタイミングを、データビットＤＢ１〜Ｄ
Ｂｎに確実に同期させるため、受信側でのサンプリング
周期ｔ(後述)に対して、次の(1)式が満足される値にし
てある。 ｔ１＝ｍ×ｔ ………… (1) ｍ：３以上の奇数 ｔ：受信側でのデータビットのサンプリング周期

【００２９】従って、送信側機器１からは、以上のタイ
ミングのデータ信号２ａとトリガ信号２ｂが一定の周期
(間隔)Ｐで送信され、このときデータビットＤＢ１〜Ｄ
Ｂｎにより、各モニタ信号１Ａ、２Ａ、……、ｎＡのレ
ベルが順次シリアルに送信されることになる。

【００３０】具体的には、送信側機器１のＰ／Ｓ変換部
１１とトリガ信号生成部１２を、例えば周期ｔ１の送信
側クロックＣＬ_T で動作させ、これにより、トリガ信号
２ｂとデータ信号２ａのタイミングが、常に図２に示す
状態を保つように構成するのである。

【００３１】次に、受信側機器２の動作について説明す
る。まず、受信側機器２でのデータ信号２ａの読み込み
動作タイミグにつていて、図３により説明する。上記し
たように、受信側では、トリガ信号検出部２２によりト
リガ信号２ｂを監視している。そして、このトリガ信号
２ｂがレベル“０”からレベル“１”に立上った時点ｔ
０ からデータ信号２ａの読み込を開始する。

【００３２】このときのデータ信号２ａを読み込むタイ
ミング、つまりサンプリングタイミングは、受信側で設
定したサンプリング周期ｔのｍ倍の周期で、サンプリン
グ周期ｔに同期させて行なう。まず、最初の１回目の読
み込みタイミングｔ２は、時点ｔ₀ から(ｍ＋１)ｔ時間
後の時点でデータ信号２ａを読み込み、スタートビット
を検出する。

【００３３】２回目以降の読み込みタイミングｔ３は、
サンプリング周期ｔのｍ倍の周期で順にデータをサンプ
リングし、データビットＤＢ１〜ＤＢｎのレベルの読み
込みを行なう。

【００３４】この結果、各データビットＤＢ１〜ＤＢｎ
のパルスの中心から前後にｔ／２時間の時点でデータが
読み取れることになり、確実にデータレベルを読み取る
ことができる。

【００３５】図４は、受信側機器２でのデータ信号２
ａ、トリガ信号２ｂ及びモニタ信号１Ｂ〜ｎＢの動作タ
イミングを示したもので、データ信号２ａは、Ｓ／Ｐ変
換回路２１に入力され、データ信号２ａのデータビット
ＤＢ１がレベル“１”のときはモニタ信号１Ｂがレベル
“１”になり、データビットＤＢ２がレベル“１”のと
きはモニタ信号２Ｂがレベル“１”になるように、シリ
アルのデータ信号２ａの各データビットＤＢ１〜ＤＢｎ
のレベル“０”⇔ レベル“１”の変化に対応して、各
モニタ信号１Ｂ〜ｎＢがレベル“０”⇔ レベル“１”
となるように変換される。

【００３６】変換されたモニタ信号１Ｂ〜ｎＢはモニタ
信号チェック部２３に入力され、ここで全て一旦、記憶
されると共に、前回及び前前回の周期で記憶されている
同じモニタ信号１Ｂ〜ｎＢと夫々比較され、連続して３
回、一致したとき、そのモニタ信号は有効なデータであ
るとし、モニタ信号１Ｃ〜ｎＣとしてモニタ信号チェッ
ク部２３から出力される。

【００３７】一方、３回連続して一致しなかった場合、
前回のモニタ信号を保持し、そのまま出力するのであ
る。これにより、ノイズなどによるデータビットの誤り
がチェックされ、誤ったモニタ信号が出力されるのを抑
えることができるようにしている。従って、上記実施形
態によれば、ただ２本の通信線３、４を用いただけで、
複数のモニタ信号１Ａ〜ｎＡをシリアルに伝送すること
ができる。

【００３８】ところで、このときの受信側機器２での動
作は、全てクロック発生部２４から出力される受信側ク
ロックＣＬ_R のタイミングに依存しており、従って、送
信側機器１で図２に示したタイミング状態にあるデータ
信号２ａから、受信側機器２でデータビットＤＢ１〜Ｄ
Ｂｎのレベルを有する正しいモニタ信号１Ｂ〜ｎＢを得
るためには、受信側クロックＣＬ_R が送信側クロックＣ
Ｌ_T と常に正しい同期状態が保たれていなければならな
い。

【００３９】そこで、この実施形態では、クロック発生
部２４を、トリガ信号２ｂの立上りに同期して、その都
度、受信側クロックＣＬ_R のタイミングを修正して出力
するように構成し、且つ、このとき、このトリガ信号２
ｂの送信側機器１から受信側機器２への伝送に、データ
信号２ａの信号線３とは別の信号線４を用いたものであ
る。

【００４０】まず、ここで、このトリガ信号２ｂを用い
て送信側と受信側の同期をとる方式は、調歩同期方式と
呼ばれるもので、これは、例えば図２と図４に示した周
期Ｐ程度の短い期間では、この周期Ｐによる期間の最初
で同期をとっておけば、周期Ｐ後の次の期間までの間で
の各クロックパルスの同期ずれはほとんど無視できるで
あろうことが前提になっている方式である。

【００４１】そして、このことは、一般的な汎用の水晶
発振器の周波数安定度を前提としても充分な裕度があ
り、従って、上記実施形態でも、受信側クロックＣＬ_R
は、送信側クロックＣＬ_T と常に正しい同期状態を保
ち、モニタ信号１Ａ〜ｎＡを正しくシリアル伝送するこ
とができる。

【００４２】しかも、このとき、トリガ信号２ｂが、デ
ータ信号２ａの信号線３とは別の専用の信号線４により
伝送されるので、受信側機器２では、この信号線４の信
号を監視するだけで容易に、しかも確実にトリガ信号２
ｂを検出することができ、従って、この実施形態によれ
ば、特別なプログラムを備えたマイコンなどを設ける必
要がなく、簡単な構成で容易に、非同期で動作している
機器間のシリアルデータ通信を可能にすることができ
る。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、非同期で動作している
機器間の複数のデータを２本の通信線で確実にシリアル
信号で通信でき、この結果、多くのデータの伝送を要す
る場合でも通信線の削減を図ることができ、且つ、特別
なソフトウェアが搭載されたマイクロプロセッサが不要
で、ハードウェアだけで容易に実現でき、コストを容易
に削減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による非同期シリアルデータ通信方法の
一実施形態を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施形態における送信側での動作を
説明するためのタイミング図である。

【図３】本発明の一実施形態における受信側での動作を
説明するためのタイミング図である。

【図４】本発明の一実施形態における受信側での動作を
説明するためのタイミング図である。

【符号の説明】

１ 送信側機器 ２ 受信側機器 ３ データ伝送用の信号線 ４ トリガ伝送用の信号線 １１ シリアルパラレル変換部(Ｐ／Ｓ変換部) １２ トリガ信号生成部 ２１ シリアルパラレル変換部(Ｓ／Ｐ変換部) ２２ トリガ信号検出部 ２３ モニタ信号チェック部 ２４ クロック発生部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 美弘 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立事業所内 Ｆターム(参考） 5K029 AA18 DD02 EE07 HH26 5K034 AA11 AA12 CC01 DD01 EE08 KK05 PP01 PP03 5K047 AA15 JJ03 JJ08

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 調歩同期方式により複数のデータをシリ
   アル伝送する方式の非同期シリアルデータ通信方法にお
   いて、 調歩同期用のトリガ信号を、シリアル伝送すべき複数の
   データの伝送路とは別の専用の伝送路を用いて伝送する
   ように構成したことを特徴とする非同期シリアルデータ
   通信方法。