JP2003110587A

JP2003110587A - 電源供給とデータ伝送を共有する２線バス式伝送方法とその装置

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Publication number: JP2003110587A
Application number: JP2001340035A
Authority: JP
Inventors: Yoshiki Mori; 芳喜森
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-09-30
Filing date: 2001-09-30
Publication date: 2003-04-11
Also published as: US20030065848A1

Abstract

(57)【要約】【課題】最小数の電線で複数の端末間のデータ伝送を
低電力で行う方法と装置を提供する。【解決手段】電源供給とデータ伝送を共有する２線バ
ス１７，１８を用いたデータ伝送方法であって、２線バ
ス１７，１８と、２線バス１７，１８に接続された複数
の端末１１−１６と、２線バス１７，１８に接続され、
２線バスに第１の期間でデータ伝送の開始や２線バス使
用権調停の開始を示す所定の論理信号を出力し、第２の
期間で電源を供給するバスコントローラ１０を備える。
第１の期間と第２の期間は連続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、データ伝送方法と
その装置、特に、電源供給と信号の伝送を共通の小数の
伝送線を用いて行うデータ伝送方法とその装置に関す
る。

【従来の技術】従来、電源供給が必要な多数の端末間の
データ伝送を可能にする配線や、モータ、リレー、ソレ
ノイド等のアクチュエータやセンサ（例えば、温度セン
サ、湿度センサ、光センサ、ペーハー（ｐＨ）センサ、
位置センサ、重みセンサ、速度センサ、接点センサ）と
その制御装置間の配線や、操作卓と制御装置間の配線に
は、同軸やツイストペア線やシールドケーブルや光ケー
ブル等の特別なケーブルやコネクタが必要であった。

【発明が解決しようとする課題】また、屋内や屋外や機
器内で多数の線を配線するために、一般的にはそれらを
束ねて束線とするが、それは太く重いものになる。ま
た、その束線を設置するための余分なスペースが必要に
なっていた。また、その束線の各々の結線の確認も面倒
であった。さらに、配線接続する機器が多数ある場合
は、その配線の分岐が複雑なものになった。さらに、そ
の複雑な態様から発せられる輻射ノイズを効果的に低減
させることは難しかった。

【課題を解決するための手段】上述の問題を鑑み、本発
明の伝送方法とその装置は以下の構成を備える。即ち、
電源供給とデータ伝送を共有する２線バス式データ伝送
方法であって、第１の期間に２線バスにデータを伝送す
る工程と、第２の期間に前記２線バスに電源を供給する
工程を備える。尚、前記第１の期間と前記第２の期間は
連続する。また、電源供給とデータ伝送を共有する２線
バス式データ伝送装置であって、２線バスと、前記２線
バスに接続された少なくとも１つの端末と、前記２線バ
スに接続され、前記２線バスに第１の期間でデータ伝送
の開始や前記２線バス使用権調停の開始を示す所定の論
理信号を出力し、第２の期間で電源を供給するバスコン
トローラを備える。尚、前記第１の期間と前記第２の期
間は連続する。

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態の伝送方法と
その装置は、直線状、放射状、ツリー状等に配線された
２本の電線を用いて複数の端末を接続し、その２本の電
線を介して電源供給と信号伝送を時分割方式で実現する
ものである。図１は、本発明の伝送方法の概要を説明す
るための図である。ここで、参照番号１０は本発明の一
実施形態の電源供給＆バスコントローラである。参照番
号１１、１２、１３，１４，１５、１６、…１は、様々
な機能を備える本発明に係る一実施形態の端末である。
参照番号１７と１８は、電源供給＆バスコントローラ１
０と各端末１１、…、１６間を電気的に接続する電線
（以下、伝送路と呼ぶ）である。（電源供給＆バスコントローラ１０の概要）電源供給＆
バスコントローラ１０は主に２つの機能を備える。第１
の機能は、各端末１１、…、１６が動作させるための電
力を伝送路１７、１８を介して提供することである。第
２の機能は、伝送路１７、１８を介して各端末１１、
…、１６間で伝送を行う際に、各端末からの伝送路１
７，１８の使用要求を調停することである。これらの機
能を実現するため、伝送路１７、１８の使用期間は大き
く２つに分けられる。第１の期間は、電源供給期間ｔａ
であり、第２の期間は、信号伝達期間ｔｂである。これ
らの期間の詳細については後で説明する。（電源供給＆バスコントローラ１０の詳細）図２に電源
供給＆バスコントローラ１０の詳細構成の一例を示す。
参照番号２４は直流電源であり、主に、各端末１１、
…、１６に直流を供給するためのものである。さらに、
直流電源２４からの直流は、マイクロプロセッサ２７と
信号時プルアップ用定電流回路２５に供給される。直流
電源２４から電源供給時保護用電流制限回路２６に直流
が供給され、そこで、所定の電流量以下に制限される。
これは、各端末１１、…、１６に過電流が供給されるこ
とによって、それがダメージを受けることがないように
直流電源と伝送路を保護するためのものである。回路２
６から出力される電流はスイッチ２３を介して伝送路１
７に供給される。スイッチ２３のオン／オフはマイクロ
プロセッサ２７から制御される。信号時プルアップ用定
電流回路２５は、伝送路１７をプルアップするための定
電流（必ずしも定電流である必要はない）を伝送路１７
に供給して、伝送路１７をプルアップする。前述の信号
伝達期間ｔｂで、このプルアップが必要となる。スイッ
チ２２は、後述するデータ転送モードの開始を示す低論
理レベルの信号（図７のスタートビットのｔｂ）と各バ
ス調停モードの開始を示す低論理レベルの信号（図８、
図９、図１０のｔｄ）を伝送路１７に出力するために主
に用いられる。スイッチ２２のオン／オフはマイクロプ
ロセッサ２７から制御される。（端末１１、…、１６の構成例）次に、伝送路１７，１
８に接続された端末１１、…、１６の構成の一例を図３
を参照して説明する。伝送路１７に接続されたダイオー
ド３６は、端末を保護するためのものである。保護ダイ
オード３６を介して電流が電流制限回路３１に送られ
る。電流制限回路３１は入力した電流に対して電流制限
を行う。そこで電流制限された電流は電線３８を介して
コンデンサ３５に送られて、コンデンサ３５が充電され
る。定電圧回路３４は、コンデンサ３５に現れる電圧レ
ベルから所定の電圧レベル３４に変換して、その定電圧
をマイクロプロセッサ３７とアプリケーション回路４２
に供給する。その定電圧からマイクロプロセッサ３７と
アプリケーション回路４２が駆動される。マイクロプロ
セッサ３７は、電線４１を介してスイッチ３３のオン／
オフを制御する。このオン／オフは、上述した電源供給
期間ｔａと信号伝達期間ｔｂを区別するものであって、
例えば、電源供給期間ｔａにはスイッチ３３をオン状態
にし、逆に、信号伝達期間ｔｂにはスイッチ３３をオフ
状態にする。さらに、マイクロプロセッサ３７は、電線
４０を介してスイッチ３２のオン／オフを制御する。こ
の制御では、電源供給期間ｔａではスイッチ３２をオフ
にする。信号伝達期間ｔｂ中で高レベル信号を伝送路１
７を介して送る場合は、この電線４０は低論理レベルと
なってスイッチ３２をオフにし、逆に、信号伝達期間ｔ
ｂ中で低レベル信号を伝送路１７を介して送る場合は、
この電線４０は高論理レベルとなってスイッチ３２をオ
ンにする。各端末のマイクロプロセッサ３７では、電源
供給＆バスコントローラ１０から駆動されたスタートビ
ットのｔｂの低レベル信号の立ち下がりを検出し、所定
の電源供給期間ｔａを待ってビット０の始めを決定す
る。（伝送方式）次に、電源を各端末に供給し、各端末が伝
送路１７，１８を使用する際の調停を行う電源供給＆バ
スコントローラ１０の支援を受けて、各端末間でどのよ
うに伝送を実行するかについて説明する。まず、本実施
の形態で用いられる基本となる伝送モードは、例えば、
調歩同期シリアル伝送である。図４と図５で示されるよ
うに、この伝送モードにおける本発明の一実施形態で
は、伝送路１７，１８を介して転送される１ビット分の
情報周期ｔｃは、前述した信号伝達期間ｔｂと電源供給
期間ｔａを備えてなる。電源供給期間ｔａとは、各端末
の電源用コンデンサ３５に充電する期間である。１ビッ
ト分の情報周期ｔｃの中で電源供給期間ｔａの占める割
合を多くした方が各端末へ電力を供給するのに有利であ
るので、電源供給期間ｔａの割合を、例えば、１ビット
分の情報周期ｔｃの３／４（７５％）とする。信号伝達
期間ｔｂについては、伝送路１７，１８を介して信号を
安定に伝えるのに十分な時間を確保する必要がある。以
下、図４と図５のタイミングチャートを参照して、本実
施形態の伝送システムの動作を説明する。図４と図５
は、伝送路１７に送られる電力と信号と、電源供給＆バ
スコントローラ１０のスイッチ２３（図２）と各端末の
スイッチ３３（図３）のオン／オフの状態と、各端末の
スイッチ３２（図３）と電源供給＆バスコントローラ１
０のスイッチ２２（図２）のオン／オフの状態を示すタ
イミングチャートである。図４は、一つの端末から低論
理レベルの１ビット信号を伝送路に出力する場合を示
し、図５は、一つの端末から高論理レベルの１ビット信
号を伝送路に出力する場合を示す。図４と図５を参照し
て、電源供給期間ｔａ中は、電源供給＆バスコントロー
ラ１０中のスイッチ２３をオンにし、端末１１中のスイ
ッチ３３をオンにすることによって各端末の電源用コン
デンサ３５が充電される。図４を参照して、信号伝達期
間ｔｂ中に低論理レベルの信号を送る場合には、スイッ
チ２２（図２）か、もしくは一つの端末のスイッチ３２
のいずれか一方をオンにすることで、伝送路１７が低論
理レベルになる。次に図５を参照して、信号伝達期間ｔ
ｂ中に高論理レベルの信号を送る場合には、スイッチ２
２（図２）をオフにし、全端末（１１〜１６）のスイッ
チ３２をオフにすることによって、電源供給＆バスコン
トローラ１０プルアップ用定電流回路２５（図２）が伝
送路１７を高論理レベルに駆動する。尚、電源供給＆バ
スコントローラ１０の直流電源２４の立ち上がり時に
は、各端末の電源用コンデンサ３５は十分に充電されて
いないために、各マイクロプロセッサ３７は動作してい
ない。そのため、各マイクロプロセッサ３７が動作して
いない時には、電源用コンデンサ３５を充電するための
スイッチ３３をオンのままにする。この場合はマイクロ
プロセッサ３７が動作していないが、スイッチ３３がオ
フにならないような（不図示の）回路構成を備える。そ
のため、全端末の電源用コンデンサ３５に十分充電され
るまでの期間中は、１ビット分の情報周期ｔｃには信号
伝達期間ｔｂは含まれず、その周期全体が電源供給期間
ｔａとなる（不図示）。即ち、電源供給期間ｔａのみの
繰り返しとなる。（伝送システム稼動中での端末の追加接続）本発明に係
る伝送システムでは、その伝送システムが稼動中であっ
ても、端末を伝送路１７，１８に追加接続することがで
きる。言い換えれば、上述の信号伝達期間ｔｂ中であっ
ても、端末をその伝送路に追加接続することができる。
これを実現するために、プルアップ用定電流回路２５に
は、一台の端末の電源負荷を駆動しながら伝送路１７を
高論理レベルに維持できる駆動能力を持たせる。（各端末からの伝送路使用要求の調停）同時に伝送路１
７，１８上にデータを出力できるのは一つの端末だけな
ので、同時に複数の端末が伝送路１７，１８に対する使
用要求をだした場合は、そのうちの１つの端末を選んで
その端末に伝送路の使用権を与える、即ち、調停する必
要がある。次に、図６を参照してこの調停の方法を説明
する。この調停を行うために、伝送路１７上でバス調停
／獲得モードのサイクルを用意する。尚、バス調停モー
ドは、バス調停／獲得モード（図８参照）とバス調停／
使用中モード（図９参照）とバス調停／再送モード（図
１０参照）を備えるが、まず、バス調停／獲得モードか
ら説明し、残りの２つについては後述する。これ以後、
用語「バス調停モード」とは、バス調停／獲得モードと
バス調停／使用中モードとバス調停／再送モードの３つ
を含むものとして用いる。バス調停／獲得モードのサイ
クルであることを全端末に知らせるために、図４と図５
で示された１ビット分の情報周期ｔｃの位相パターンと
は異なる調停モード用位相パターン（図６の「伝送路上
の信号」）を備える。この調停モード用位相パターン
は、信号伝達期間ｔｂとは異なる長さの期間（図６のｔ
ｄ）、例えば、信号伝達期間ｔｂの２倍の低論理レベル
期間を１ビット分の情報周期ｔｃ内に備えることによ
り、バス調停モードであることが識別される。この場
合、電源供給期間が短くなる（ｔａ’：図８参照）が、
調停モード用位相パターンのスタートビットだけにその
期間ｔｄのパルスを適用することによって各端末の電源
に与える影響は小さくなる。以下では、期間ｔｄを、
「バス調停モード識別期間」と呼ぶことにする。電源供
給＆バスコントローラ１０は、そのスタートビットのｔ
ｄ信号を伝送路１７に出力する。一方、各端末では、そ
の信号の幅を検出して、調停モードであることを知り、
伝送路の使用権を獲得したい場合は、（各端末のマイク
ロプロセッサ３７が経過時間のカウントを行うことによ
って）電源供給期間ｔａ’待った後のビット０（ｂ０）
で高論理レベルを伝送路１７に出力する（即ち、スイッ
チ３２をオフにする）。その後、図８に示されるビット
１からビット６までの期間で端末自体の端末番号（２進
数）を１ビットづつ出力する一連の処理を行うことによ
って、伝送路の使用権を獲得する試みを行う。この詳細
については後述する。次に、伝送路１７，１８を介して
調歩同期式で伝送される１バイトのシリアルデータ構成
の一例を示す（図７参照）。スタートビットｂｓ：低論理レベル固定データビットｂ０〜ｂ７パリティビットｂｐストップビットｂｔ：高論理レベル固定このように、スタートビットｂｓからストップビットｂ
ｔまでの計１１ビット構成で、８データビット、即ち、
１バイトのデータの送受信が行われる。これらの各ビッ
トは、上述したように、信号伝達期間ｔｂと電源供給期
間ｔａから構成される。スタートビットｂｓの信号伝達
期間ｔｂ中に伝送路１７を低論理レベルに駆動するのは
電源供給＆バスコントローラ１０のスイッチ２２だけに
よって行われる。このスタートビットｂｓによって各端
末は、入力の場合でも出力の場合でも、各バイトの始点
を知ることができるので、信号伝達期間ｔｂ、及び電源
供給期間ｔａに同期してバイトデータの送受信を行うこ
とができる。図２に示されているように、スイッチ２２
のオン／オフの制御はマイクロプロセッサ２７によって
実行される。図７の「伝送路上の信号」で示されるよう
に、スタートビットの信号伝達期間ｔｂは強制的に低論
理レベルに駆動され、次のビット０からビット７までの
各信号伝達期間ｔｂには、低論理レベル、もしくは、高
論理レベルのビットデータが、一つの端末から送られ
る。このように、マイクロプロセッサ２７がスイッチ２
２をオンに制御する（図２参照）ことによって、スター
トビットｂｓの信号伝達期間ｔｂと、バス調停モードの
スタートビットｂｓのバス調停モード識別期間ｔｄを１
バイト周期（１１×ｔｃ）で低論理レベルにする。前述
したが、バス調停モードのバイトと、端末間のデータ転
送（以下、「データ転送モード」と呼ぶ）のバイトの区
別は、伝送する１バイトデータのスタートビットの始め
の低論理レベル区間の長さの違いによる。即ち、バス調
停モードのスタートビットの始めの低論理レベル区間の
長さはバス調停モード識別期間ｔｄであって、データ転
送モードでは信号伝達期間ｔｂである。図８にバス調停
モードでの伝送路１７上の信号構成を示す。バス調停モ
ードのスタートビットのバス調停モード識別期間ｔｄに
伝送路１７を低論理レベルにするのは電源供給＆バスコ
ントローラ１０のスイッチ２２（図２参照）のみによっ
て行われる。スイッチ２２の制御はマイクロプロセッサ
２７によって行われる。データ転送モードでは存在しな
いこのバス調停モード識別期間ｔｄによって、確実に各
端末はバイトの始点に対して同期をとることができる。
引き続き図８を参照して、バス調停モードでの伝送路１
７上の信号構成について説明する。バス調停モードのス
タートビット（ｔｄ、ｔａ’）以後のビット０（ｂ０）
からビット７（ｂ７）には、バイアスされた端末番号
（後述する）が割り当てられる。本実施形態では、ビッ
ト０を高論理レベルに固定するものとするが、本発明は
これに限定されることはない。伝送路１７，１８にデー
タを出力したい端末は、バス調停モード中に、まず、ビ
ット０（ｂ０）が高論理レベルであることを確認する。
この処理は以下のように実行される。即ち、その端末の
マイクロプロセッサ３７（図３参照）に内蔵する入力ポ
ート（不図示）に伝送路１７が接続されており、この入
力ポートに伝送路１７の論理レベルが連続的に入力さ
れ、マイクロプロセッサ３７はこの入力ポートに入力さ
れた論理レベルが高論理レベルか、もしくは、低論理レ
ベルかを識別する。その結果、ビット０（ｂ０）が高論
理レベルであれば、ビット１からビット６（ｂ１〜ｂ
６）の信号期間に端末自体の端末番号（６ビットで、０
から６２までの値域のうちの１つ）を１ビットづつ順に
伝送路１７に出力する。そして、その端末番号のうちの
１ビット分を送っている時に、マイクロプロセッサの前
記入力ポートに入力される伝送路１７上の論理レベル
と、送信された前記１ビットの論理レベルを比較して一
致するかどうかを確認する。一致しなければ、その端末
は伝送路１７の使用要求が受け付けられなかったことに
なり、次のバス調停モードのサイクルで再度、端末番号
の送信／比較／一致確認処理を行う。もし一致すれば、
次の端末番号ビット値を次の信号期間に送って、同様の
比較処理を行い、この一連の送信／一致確認処理を最後
の端末番号のビット値まで繰り返す。その結果、送った
端末番号の全ビットが一致すれば、その端末が伝送路の
使用権を得たことになる。以上説明した手順をより具体
的に説明する。ｂｎ（ｎ＝１〜６）のビット期間に、端
末番号（２進数）の２^{（６−ｎ）}の重みをもつ桁の値が
０ならば（スイッチ３２をオンにすることによって）低
論理レベルを出力する。１ならば（スイッチ３２をオフ
にすることによって）高論理レベルを出力する。そし
て、その高論理レベル出力中のビット期間の伝送路の論
理レベルをマイクロプロセッサ３７が調べて低論理レベ
ルなら、他に伝送路を獲得しようとしている優先度の高
い端末が有ることを意味するので、この端末は以後のビ
ット期間に低論理レベルを出力することを中止する。
尚、この端末番号出力時のビット１からビット５（ｂ１
〜ｂ５）の期間だけは複数の端末から同時に低論理レベ
ルが出力される可能性がある。端末番号（２進数）の上
位ビットから順に出力され、各桁の値が０の方が優先度
は高いので、端末番号を数値としてみた場合、その値が
小さいほど優先的に伝送路を獲得できることになる。結
局、端末番号「０」は一番優先順位が高く、番号が大き
くなるほど優先順位は低くなる。ビット１からビット６
（ｂ１〜ｂ６）の期間での端末番号の出力／一致確認
で、１つの端末が伝送路を獲得できると、図８に示され
ているように、その端末はビット７（ｂ７）の期間で、
次に送る予定のデータバイト数を伝送路１７に送る。ビ
ット７（ｂ７）の期間で送るビット値が低論理レベルな
ら、例えば、その転送データバイト数は１バイトで、高
論理レベルなら８バイトのデータとチェックサムバイト
の合計９バイトであるとする。そこで指定されたバイト
数分のデータが、そのバス調停モード後のデータ転送モ
ードのサイクルで送られることになる。尚、その８バイ
ト中のデータ転送中にそのうちの１ビットが外来ノイズ
等の影響で反転してしまった場合でも、チェックサムバ
イトの値と不正なパリティビットの位置情報から、８バ
イト中の反転したビットの位置が判るので修正可能であ
る。（公平な優先順位を提供する方法）以上説明したバス調
停／獲得モードで端末番号をそのまま出力する場合は、
伝送路獲得の優先順位が固定されてしまう。このため、
各端末に公平な優先順位をもたせるために、バスコント
ローラ１０がプライオリティバイアス値（３〜６２）を
出力することによって優先順位を変更できるようにす
る。各端末は、このプライオリティバイアス値をバスコ
ントローラ１０から受けとって、その値に基づいてバイ
アスした端末番号（以下、「バイアス端末番号」と呼
ぶ）を計算する。そして、バス調停モードのサイクルで
伝送路の使用権を獲得したい端末は、ビット１からビッ
ト６（ｂ１〜ｂ６）の期間にそのバイアス端末番号を出
力する（図８参照）。バイアス端末番号の計算手順を以
下に示す。ここで、バイアス端末番号をＢＴＮとし、端
末番号をＴＮとし、プライオリティバイアス値をＰＢＶ
とする。１．もし、ＴＮ≧ＰＢＶであれば、ＢＴＮ＝ＴＮ−ＰＢＶ＋３であって、ＢＴＮの値域は［３−６２］である。２．もし、ＴＮ＜ＰＢＶであれば、ＢＴＮ＝６３＋ＴＮ−ＰＢＶであって、ＢＴＮの値域は、［４−６２］である。尚、優先順位を変更できるのは端末番号３〜６２の端末
のみで、端末番号０〜２の端末はプライオリティバイア
ス値に影響されない。バスコントローラ１０自体はプラ
イオリティバイアス値を出力するため、プライオリティ
バイアス値に影響されず、最優順位をもつ端末番号０の
端末と見ることができる。伝送路の使用権を獲得してい
なくて入力のみを行っている端末でも、プライオリティ
バイアス値とバイアス端末番号を（マイクロプロセッサ
２７（図３）によって）受け取るので、実際にどの端末
がデータを出力しているかを計算することができる。こ
の計算手順を以下に示す。１．もし、ＰＢＶ≦（６５−ＢＴＮ）であれば、ＴＮ＝ＰＢＶ＋ＢＴＮ−３であってＴＮの値域は［３−６２］である。２．もし、ＰＢＶ＞（６５−ＢＴＮ）であれば、ＴＮ＝ＰＢＶ＋ＢＴＮ−６３、であって、ＴＮの値域は［３−６１］である。次に、図９を参照して、バス調停／使用中モードの構成
を説明する。このモードは、バス調停／獲得モードで伝
送路の使用権を獲得した端末がデータを出力し、同じ端
末が引き続き次のデータを出力したい時に、伝送路を連
続使用するモードである。まず、その端末は、バスコン
トローラ１０がバス調停モードの開始を知らせるｔｄ信
号を出したことを端末が検知し、ｔａ’期間（即ち、電
源供給期間）後のビット０のｔｂ期間中低論理レベル信
号を伝送路１７に出力する。次に、ビット１のｔｂ期間
中高論理レベル信号を伝送路１７に出力し、伝送路１７
の論理レベルをその端末のマイクロプロセッサ３７に取
り込んで、一致していることを確認する。その後、ビッ
ト２からビット７（ｂ２〜ｂ７）の期間にその端末番号
を出力して、上述したような一致検出を行う。出力した
端末番号の全ビットと、入力したビット値と一致すれ
ば、その端末は伝送路に対する使用権が再度得られたこ
とになる。次に、図１０を参照してバス調停／再送モー
ドの構成を説明する。このモードは、ある端末が受信に
失敗した時、その端末が直前に出力されたデータを再
度、出力するように要求する為のモードである。まず、
その端末は、バスコントローラ１０がバス調停モードの
開始を知らせるｔｄパルスを出したことを端末が検知
し、ｔａ’期間（即ち、電源供給期間）後のビット０の
ｔｂ期間中低論理レベル信号を伝送路１７に出力する。
次に、ビット１のｔｂ期間中低論理レベル信号を伝送路
１７に出力する。その後、ビット２からビット７（ｂ２
〜ｂ７）の期間にその端末番号を出力して、上述したよ
うな一致検出を行う。このバス調停／再送モードが検出
されたら、最後にデータを出力した端末は再度データを
出力する。これによって、データの受信に失敗した端末
があっても、再度データを受信することによって、正し
いデータを受信できる。（分散処理と時計の同期）分散した複数の端末で計測・
機器制御を行う場合、全端末の時計を合わせておくこと
が必要になる。これを行うために、端末番号０（これ
は、例えば、本実施形態ではバスコントローラ１０内で
実現される）の端末から時計合わせ用のデータを定期的
に出力し、他の端末はそのデータを入力した時点で時計
を合わせることにより、すべての端末の時計をマイクロ
プロセッサ３７の１インストラクション実行時間の精度
で同期させることが可能になる。端末間の伝送は任意な
ので、例えば、特定のセンサーが１つの端末にあり、別
の端末にアクチュエータが備えられている場合、センサ
ーからの入力信号とその入力時刻情報を、そのセンサー
が接続された端末が保持することができ、また、アクチ
ュエータへの出力信号とその出力時刻情報を、そのアク
チュエータが接続された別の端末が保持することができ
るので、分散している端末間で伝送しながら、その時刻
情報に基づいてその入力信号と出力信号を対応付けるこ
とができる。その結果、センサーとアクチュエータの同
期制御を行うことができる。また、定期的に各端末から
同時にデータを収集する場合にも、時計同期が必要にな
るが、前記の方法でそれも可能になる。さらに、１つの
端末にキーボード、表示器、スピーカ、発光器などのマ
ンマシンインターフェイスを接続すれば、その端末を介
してユーザは、遠隔にある複数の別の端末で行われる機
器制御やデータ収集に対する命令を出したり、監視する
ことができる。（電力線と軽量化）図１１に示されているように、直
流、２相、３相交流の電力線を別に配線（エアーシリン
ダや油圧シリンダの場合は配管）して、制御を必要とす
る電力を消費する機器の場所に端末を配置し、その端末
から機器を制御すれば、１対の電力線と、この伝送用の
２本の線を配線するのみで、複数の機器を制御すること
が可能である。その機器に比較的寿命が短いランプやモ
ータが接続されている場合でそれらの保守が必要な場合
は、その機器に電流、電圧、湿度、温度、回転数、トル
ク、位置、光、音、接点等のセンサを配置して、通電積
算時間や電球の場合のオン回数や蛍光灯の点灯回数やリ
レーの開閉回数や機械の繰り返し動作の回数や、扉の開
閉回数等を端末で記憶することによって、断線や異常状
態の警告、寿命が切れる予告を発したり、故障時の原因
究明や利用頻度の調査をする為に、その端末内に記憶さ
れたセンサ情報を後で他の端末から取り出して分析する
ことが可能である。自動車、飛行機、ヘリコプタ、ロケ
ットなどの移動体やロボットや機械の稼動部分への配線
は軽量化する必要がある。この場合、本発明の方法を用
いれば電力用に２本、制御用に２本のみの配線を用意す
るだけでよいので軽量化が可能である。（線状の伝送炉への端末の配置）図１２に示すように、
一対の線状の伝送路上に予めセンサやアクチュエータや
発光器等を接続した各端末を接続しておけば、この一対
の伝送路（電線）を布設すれば、同時にそれらの端末も
配置されることになる。特に、温度センサなどを空間的
に複数個配置する場合には布設は簡単であり、そのセン
サ等が比較的軽い場合は、その電線自体でそれを支持で
きる。以上、本発明を複数の実施形態を開示して説明し
たが、それらの実施形態は本発明を説明するだけの目的
で提供されたものであって、本発明はそれらに限定され
ることはなく、添付の請求項の精神とその範囲内にある
全ての変更と置き換えと等価な構成は本発明の範囲内に
あることは当業者であれば理解していることである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のデータ転送システムの概
要を示す図である。

【図２】本発明の一実施形態の電源供給＆バスコントロ
ーラの構成を示す図である。

【図３】本発明の一実施形態の端末の構成を示す図であ
る。

【図４】本発明の一実施形態のデータ転送システムで１
ビットの低論理レベル信号を伝送する場合のその１ビッ
トの構成と伝送タイミングと、関連する構成要素の動作
を示す図である。

【図５】本発明の一実施形態のデータ転送システムで１
ビットの高論理レベル信号を伝送する場合のその１ビッ
トの構成と伝送タイミングと、関連する構成要素の動作
を示す図である。

【図６】バス調停モードでのスタートビット構成とその
タイミングと、関連する構成要素の動作を示す図であ
る。

【図７】データ転送モードで送信する１バイトデータの
構成とタイミングを示す図である。

【図８】バス調停／獲得モードで伝送路１７に送られる
データの構成とそのタイミングを示す図である。

【図９】バス調停／使用中モードで伝送路１７に送られ
るデータの構成とそのタイミングを示す図である。

【図１０】バス調停／再送モードで伝送路１７に送られ
るデータの構成とそのタイミングを示す図である。

【図１１】本発明に係るデータ伝送システムに電力線を
さらに配線して複数の機器を各端末から制御する構成の
一例を示す図である。

【図１２】本発明に係るデータ伝送システムの各端末に
センサーやアクチュエータ等を接続した一実施形態を示
す図である。

【符号の説明】

１０電源＆バスコントローラ１７，１８伝送路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電源供給とデータ伝送を共有する２線バ
ス式データ伝送方法であって、第１の期間に２線バスにデータを伝送する工程と、第２の期間に前記２線バスに電源を供給する工程を備
え、前記第１の期間と前記第２の期間は連続することを
特徴とする、伝送方法。
【請求項２】前記データは１ビットであることを特徴
とする、請求項１に記載の伝送方法。
【請求項３】前記２線バスはプルアップされており、
前記２線バスには複数の端末が接続され、前記複数の端
末からの前記２線バスの使用要求を調停する工程をさら
に備えることを特徴とする、請求項１の伝送方法。
【請求項４】前記調停する工程は、バスコントローラ
が調停開始を示す所定の論理レベルを前記第１の期間に
前記２線バスに出力する工程と、少なくとも前記複数の端末の中で前記２線バスの使用権
を獲得したい端末が、前記２線バスに出力された調停開
始を示す所定の論理信号を検出して、その端末の端末番
号のビット列を１ビットづつ順に前記２線バスに出力
し、それに同期して前記２線バスの論理信号値を取り込
んで対応する出力されたビットの値と比較する工程を備
えることを特徴とする、請求項３の伝送方法。
【請求項５】前記端末番号は、前記バスコントローラ
から前記２線バスに出力されるプライオリティバイアス
値と各端末自体の基本端末番号に基づいて計算されたも
のである、請求項４の伝送方法。
【請求項６】前記バスコントローラが時間合わせ用デ
ータを前記２線バスに出力する工程と、前記複数の端末の各々が、前記２線バスに出力された時
間合わせ用データを入力して、時間合わせを行う工程を
さらに備える、請求項４の伝送方法。
【請求項７】電源供給とデータ伝送を共有する２線バ
ス式データ伝送装置であって、２線バスと、前記２線バスに接続された少なくとも１つの端末と、前記２線バスに接続され、前記２線バスに第１の期間で
データ伝送の開始や前記２線バス使用権調停の開始を示
す所定の論理信号を出力し、第２の期間で電源を供給す
るバスコントローラを備え、前記第１の期間と前記第２
の期間は連続することを特徴とする、伝送装置。
【請求項８】前記第１の期間で送られるデータは１ビ
ットであることを特徴とする、請求項７に記載の伝送装
置。
【請求項９】前記少なくとも１つの端末の中で前記２
線バスの使用権を獲得したい端末が、前記２線バスに出
力された２線バス使用権調停の開始を示す所定の論理信
号を検出して、その端末の端末番号のビット列を１ビッ
トづつ順に前記２線バスに出力し、それに同期して前記
２線バスの論理レベル値を取り込んで対応する出力され
たビットの値と比較することを特徴とする、請求項７の
伝送装置。
【請求項１０】前記端末番号は、前記バスコントロー
ラから前記２線バスに出力されるプライオリティバイア
ス値と各端末自体の基本端末番号に基づいて計算された
ものである、請求項９の伝送装置。
【請求項１１】前記バスコントローラはさらに時間合
わせ用データを前記２線バスに出力し、前記少なくとも
１つの端末の各々は、前記２線バスに出力された時間合
わせ用データを入力して時間合わせを行うことを特徴と
する、請求項７の伝送装置。
【請求項１２】前記少なくとも１つの端末には所定の
機器が接続され、前記機器に対して電力を供給する電力
線をさらに備える、請求項７の伝送装置。
【請求項１３】前記２線バスのトポロジーには線状が
含まれる、請求項７の伝送装置。