JP2005044039A - Real-time serial communication device, real-time serial communication method and mechatronics equipment - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はリアルタイムシリアル通信装置、リアルタイムシリアル通信方法およびメカトロニクス機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
産業機械やロボットなどのメカトロニクス機器に付加機能を与え、その性能を向上させるためには、様々な付加機器をメカトロニクス機器に追加する必要がある。メカトロニクス機器の内部機器と付加機器との間の通信には、専用の通信線および専用の通信プロトコルが必要であった。
【0003】
一方で、近年、パソコンやIT技術分野において、USB(Universal Serial Bass)やIEEE1394などのシリアル通信規格が普及している。これらのシリアル通信規格は、機器の接続を自動的に認識するプラグ・アンド・プレイ機能および機器の電源を入れたままコネクタの抜き差しができるホット・プラグ機能を備える。
【0004】
USBまたはIEEE1394などのシリアル通信規格をメカトロニクス機器に採用した場合には、メカトロニクス機器の内部機器と特定の付加機器との通信のために用いられる専用の通信線および通信プロトコルは必ずしも必要ではなくなる。
【0005】
【特許文献1】
特開平7−141060号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、産業機械やロボットなどのメカトロニクス機器の動作制御においては、回転や移動など機械的または物理的に動作する機構が存在する。メカトロニクス機器は、その安全や性能を維持するために、周囲の環境における事象の発生に応じてその動作を即時に修正または変更する機能、即ち、リアルタイム性が求められる。リアルタイム性とは、このように周囲の環境に応じて自らの動作をリアルタイムで調整することができる特性をいう。特に、事象の発生からその事象に対応するまでの応答時間が非常に短い機器は、「ハードリアルタイム性」のある機器と呼ばれる。近年、メカトロニクス機器には、このハードリアルタイム性が強く求められている。
【0007】
USB通信やIEEE1394通信にはアイソクロナス転送がある。しかし、アイソクロナス転送は、リアルタイム性を有するものの応答時間が比較的長く、ストリーミングデータなどの連続的かつ周期的な通信に用いられる。従って、アイソクロナス転送は、例えば、ロボットが壁に衝突する場合や緊急停止する必要がある場合などの突発的な事象に対して応答できず、ハードリアルタイム性に劣る。
【0008】
そこで、本発明の目的は、汎用のシリアル通信ケーブルおよび汎用の通信プロトコルをそのまま使用しつつ、ハードリアルタイム性を実現することができるリアルタイムシリアル通信装置およびリアルタイムシリアル通信方法を提供することである。
【0009】
また、本発明の目的は、上記の目的に記載したリアルタイムシリアル通信装置を備えたメカトロニクス機器を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明に従った実施の形態によるリアルタイムシリアル通信装置は、電源線から電力供給を受け、信号線を介して信号を送受信するリアルタイムシリアル通信装置であって、
前記信号線および前記電源線に接続された付加デバイスと前記信号線を介してシリアル通信方式によって通信するシリアルインタフェース回路と、前記シリアルインタフェース回路に接続され、該シリアルインタフェース回路によって送受信された信号を処理する信号処理回路と、前記電源線と前記信号処理回路との間に接続され、該電源線を介して、前記信号処理回路に対して信号処理の割り込みを要求する割り込み要求信号を前記付加デバイスから受信する電源線通信回路とを備えている。
【0011】
本発明に従った実施の形態によるリアルタイムシリアル通信方法は、電源線から電力供給を受け、信号線を介して信号を送受信するリアルタイムシリアル通信装置を用いたリアルタイムシリアル通信であって、
前記通信線を介して前記信号線および前記電源線に接続された付加デバイスとシリアル通信方式によって通信する電源線通信ステップと、前記電源線を介して、前記信号処理回路に対して信号処理の割り込みを要求する割り込み要求信号を前記付加デバイスから受信する電源線通信ステップと、前記信号線通信ステップおよび前記電源線通信ステップによって通信される信号を処理するステップとを備えている。
【0012】
本発明に従った実施の形態によるメカトロニクス機器は、電源線から電力供給を受け、信号線を介して信号を送受信するリアルタイムシリアル通信装置および前記信号線および前記電源線に接続された付加デバイスを備えたメカトロニクス機器であって、
前記リアルタイムシリアル通信装置は、前記付加デバイスと前記信号線を介してシリアル通信方式によって通信するシリアルインタフェース回路と、前記シリアルインタフェース回路に接続され、該シリアルインタフェース回路によって送受信された信号を処理する信号処理回路と、前記電源線と前記信号処理回路との間に接続され、前記電源線を介して、前記信号処理回路に対して信号処理の割り込みを要求する割り込み要求信号を前記付加デバイスから受信する電源線通信回路とを備えている。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明による実施の形態を説明する。これらの実施の形態は本発明を限定するものではない。
【0014】
本発明の実施の形態によるリアルタイムシリアル通信装置は、通信線だけでなく電源線を用いて他の付加機器と通信を行う。ロボットなどのメカトロニクス機器が突発的な事象に遭遇したときには、この電源線を介して付加機器と通信を行う。これにより、メカトロニクス機器のハードリアルタイム性を実現することができる。
【0015】
図1は、本発明に係る実施の形態に従ったリアルタイムシリアル通信装置100(以下単に、シリアル通信装置100という)および付加デバイス200を示すブロック図である。シリアル通信装置100および付加デバイス200は、共にロボットなどのメカトロニクス機器10内に設けられている。図1において、付加デバイスは1つだけ示されているが、複数の付加デバイスがメカトロニクス機器10内に設けられていてもよい。この場合、複数の付加デバイスは、互いに並列に、もしくは、デイジーチェイン状に電源線PLおよび信号線SLに接続される。
【0016】
シリアル通信装置100は、ホストシステム110、シリアルインタフェース回路120(以下単に、I/F回路120という)、電源線通信回路130、送信回路140、受信回路150および記憶部160を備えている。付加デバイス200は、デバイスシステム210、シリアルインタフェース回路220(以下単に、I/F回路220という)、電源線通信回路230、送信回路240、受信回路250および記憶部260を備えている。
【0017】
I/F回路120とI/F回路220とは、電源線PLおよび信号線SLに接続されている。電源線PLおよび信号線SLは、シリアル通信ケーブル1を構成している。それによって、I/F回路120とI/F回路220は、互いにシリアル通信をすることができるように構成されている。
【0018】
ホストシステム110は、I/F回路120に接続されており、I/F回路120が付加デバイス200へ送信する信号およびI/F回路120が付加デバイス200から受信した信号を処理するように構成されている。
【0019】
電源線通信回路130は、電源線PLに接続されており、電源線PLを介して、突発的な事象が発生したことを示す事象信号を付加デバイス200へ送信する。あるいは、電源線通信回路130は、電源線PLを介して、事象信号を付加デバイス200から受信する。即ち、電源線通信回路130は、ハードリアルタイム制御に必要な事象信号を電源線PLに重畳させる。
【0020】
送信回路140は、ホストシステム110からの信号を変調し、この信号を電源線通信回路130へ送る。電源線通信回路130は、送信回路140において変調された信号を付加デバイス200へ送信する。受信回路150は、電源線通信回路130が受信した付加デバイス200からの信号を復調し、この信号をホストシステム110へ送る。ホストシステム110は、受信回路150において復調された信号を処理する。
【0021】
電源線通信回路130から付加デバイス200へ送信される送信信号は、ホストシステム110が付加デバイス200を制御するための制御信号または付加デバイス200をシリアル通信装置100に同期させるためのタイミング信号などである。電源線通信回路130が付加デバイス200から受信する受信信号は、付加デバイス200の状態を示すステータス信号または付加デバイス200からの要求を示すリクエスト信号などである。
【0022】
記憶部160は、シリアル通信装置100を識別するための識別番号、内部タイマ、シリアル通信装置100の状態を示すステータス情報、シリアル通信装置100の優先度を示す情報などが格納されている。優先度を示す情報とは、例えば、信号の振幅または信号の波長などで示せばよい。例えば、信号の振幅が大きいほど、その信号を送信した付加デバイスの優先度は高い。
【0023】
デバイスシステム210、I/F回路220、電源線通信回路230、送信回路240、受信回路50および記憶部260は、それぞれホストシステム110、I/F回路120、電源線通信回路130、送信回路140、受信回路150および記憶部160と同様の構成でよい。
【0024】
但し、付加通信機200は、シリアル通信装置100が有する機能とは異なる機能を有していてもよい。例えば、記憶部260は、記憶部160が有するデータとは異なるデータを有し、記憶部260は、シリアル通信装置100の識別番号とは異なる識別番号を格納する。また、デバイスシステム210は、ホストシステム110とは異なる処理を行う。さらに、付加通信機200は、シリアル通信装置100のタイミングに合わせて同期処理される。よって、付加通信機200は、シリアル通信装置100に対して従属している。
【0025】
尚、以上の説明では、電源線に重畳させる信号の主従関係に関し、通信回路130が主であり、通信回路230が従である場合を例として説明した。しかし、本実施形態は、この主従関係を固定するものではなく、装置100と装置200のネゴシエーションによって、主従関係を互いに逆にすることも可能である。
【0026】
図2は、シリアルケーブル1および電源線通信回路130を詳細に示した回路図である。シリアル通信ケーブル1は、例えば、シリアル通信に汎用される信号線+Dataと信号線−Dataを備え、さらに、電力供給に用いられる電源線Vpと電源線GNDを備えている。電源線通信回路130および230は、それぞれトランス結合により電源線VpとGNDに電気的に接続されている。電源線通信回路130および230は、トランス結合以外に、静電結合やフィルタ分波などの手段で電源線VpとGNDに電気的に接続されてもよい。
【0027】
図3は、シリアル通信装置100に複数の付加デバイス200および300が接続されているメカトロニクス機器10のブロック図である。付加デバイス300の構成は、付加デバイス200の構成と同様である。
【0028】
付加デバイス300は、付加デバイス200が有する機能と同一の機能を提供するデバイスの場合もあるし、異なる機能をメカトロニクス機器10へ付加するものであってもよい。付加デバイス300は、付加デバイス200とは異なるデータを有する場合もあるし、付加通信機200とは異なる処理を実行する場合もある。
【0029】
図4は、図3に示したシリアル通信装置100、付加デバイス200および300の動作を示した概念図である。信号線SLおよび電源線PLを介して送受信される信号が矢印で示されている。信号線SLおよび電源線PLの縦方向は時間軸を表す。従って、図4は、時間の経過に従って、シリアル通信装置100、付加デバイス200および300の間で信号を送受信する様子を示している。
【0030】
図5は、図3に示したシリアル通信装置100、付加デバイス200および300の動作を示したフロー図である。図4および図5を参照して、付加デバイス200および300をシリアル通信装置100に同期させるときの動作を説明する。
【0031】
まず、シリアル通信装置100が、信号線SLを介してシリアル通信方式により、付加デバイス200および300へそれぞれ同期予告信号SG10およびSG20を送信する(S10)。シリアル通信装置100は、同期予告信号SG10およびSG20を同時に付加デバイス200および300へ送信してもよい。また、シリアル通信装置100は、同期予告信号SG10およびSG20を異なるタイミングで付加デバイス200および300へ送信してもよい。図4において、シリアル通信装置100は、同期予告信号SG10を時刻t1で付加デバイス200へ送信し、同期予告信号SG20を時刻t2で付加デバイス300へ送信する。
【0032】
付加デバイス200および300は、同期予告信号SG10およびSG20を受信すると、電源線PLを介して送信される同期指示信号SG30を待機する状態に遷移する(S20)。図4において、付加デバイス200は時刻t1からt3まで待機状態となり、付加デバイス300は時刻t2からt3まで待機状態となる。
【0033】
次に、シリアル通信装置100は、同期指示信号SG30を電源線PLに重畳させて付加デバイス200および300へ送信する(S30)。シリアル通信装置100は、同期指示信号SG30を時刻t3において同時に付加デバイス200および300へ送信する。付加デバイス200および300は、同期指示信号SG30を受信して、同期処理を実行する(S40)。同期処理は、例えば、付加デバイス200および300の内部タイマの時刻をシリアル通信装置100の内部タイマの時刻に適合させる処理である。これにより、メカトロニクス機器10は、ハードリアルタイム性に必要な動作を実行することができる。ハードリアルタイム性に必要な動作は、例えば、付加デバイス200および300の外部へ同時にデータを出力する動作、あるいは、付加デバイス200および300の外部から同時刻にデータを入力する動作などである。
【0034】
このような信号線SLを用いた通信と電源線PLを用いた通信の組み合わせにより、メカトロニクス機器10の動作を規定することができる。例えば、シリアル通信装置100は特定の付加デバイスのみに同期予告信号を送信することによって、特定の付加デバイスのみを選択的に同期させることができる。また、シリアル通信装置100は、通信量の比較的多い付加デバイスに対して独占的に通信線SLの使用を割り当てることができる。
【0035】
ステップS10において、シリアル通信装置100は、信号線SLを介して同期予告信号SG10およびSG20を送信した。しかし、シリアル通信装置100は、電源線PLを介して同期予告信号SG10およびSG20を送信してもよい。それによって、信号線SLを用いることなく付加デバイス200および300をシリアル通信装置100に同期させることができる。
【0036】
図6は、図3に示したシリアル通信装置100、付加デバイス200および300において突発的な事象が生じたときの動作を示した概念図である。図6は、図4と同様に、時間の経過に従って、シリアル通信装置100、付加デバイス200および300の間で信号を送受信する様子を示している。
【0037】
図7は、図3に示したシリアル通信装置100、付加デバイス200および300において突発的な事象が生じたときの動作を示したフロー図である。図6および図7を参照して、メカトロニクス機器10がハードリアルタイム制御を実行する場合におけるシリアル通信装置100、付加デバイス200および300の動作を説明する。
【0038】
まず、メカトロニクス機器10に突発的な事象が生じる(S50)。突発的な事象は、例えば、メカトロニクス機器10としてのロボットが壁や人に衝突しそうな場合、安全性のために緊急停止が必要な場合などである。
【0039】
このような突発的な事象に対応して、付加デバイス200は、電源線PLに割り込み要求信号IS10をシリアル通信装置100へ送信する(S60)。例えば、ロボットが壁に衝突しそうなときには、付加デバイス200がシリアル通信装置100へロボットを停止させるための信号を送信する。このときに、付加デバイス200は、割り込み要求信号IS10とともに記憶部260に格納された識別信号をシリアル通信装置100へ送信してもよい。それによって、シリアル通信装置100は、割り込み要求信号IS10を送信した付加デバイス200を容易に特定することができる。さらに、このとき、付加デバイス200は、信号線SLによる通信を中止する通信制御信号をシリアル通信装置100へ送信してもよい。これにより、シリアル通信装置100は、電源線PLを介して送信された信号のみを処理するので、付加デバイス200からの割り込み要求信号IS10を高速に処理することができる。
【0040】
シリアル通信装置100は、電源線PLを介して割り込み信号IS10を受信すると、即座に、付加デバイス200が要求する処理を実行する(S70)。例えば、ロボットが壁に衝突しそうなときには、シリアル通信装置100は、ロボットを停止させるための信号を処理し、それによりロボットを停止させる。
【0041】
シリアル通信装置100は、割り込みによる処理が終了すると、信号線SLを介して処理の終了を示すサービス信号RS10を付加デバイス200へ送信する(S80)。このとき、付加デバイス200は、信号線SLによる通信を開始する通信制御信号をシリアル通信装置100へ送信してもよい。これにより、シリアル通信装置100は、信号線SLによる通信を再開することができる。
【0042】
このように、本実施の形態によれば、割り込み信号IS10は、信号の送受信に用いられている信号線SLを介することなく、電源線PLを介して送受信される。よって、シリアル通信装置100は、付加デバイス200が割り込み信号IS10を送信した直後にこれを受信することができる。さらに、シリアル通信装置100は、割り込み信号IS10に対して即座に応答することができる。
【0043】
ステップS70およびS80において、シリアル通信装置100は、割り込み信号IS10を受信した後、即座に信号線SLを介して突発的な事象に対処するために必要な情報をサービス信号RS10として付加デバイス200へ送信してもよい。
【0044】
付加デバイス200および300が同時に割り込み要求信号IS20およびIS30をシリアル通信装置100へ送信した場合には、優先度の高い装置に対して優先的にサービスを提供する。
【0045】
付加デバイス200および300の優先度の相違は、付加デバイス200および300が送信するそれぞれの割り込み信号の波形の相違によって示してよい。例えば、優先度が高い付加デバイスの割り込み信号ほど、振幅または波長を大きくする。
【0046】
図8(A)および図8(B)は、付加デバイスの優先度の高い順に、割り込み信号の振幅値を大きくした例を示すグラフである。例えば、付加デバイス200により送信される割り込み信号IS20の振幅値がVLであり、付加デバイス300により送信される割り込み信号IS30の振幅値がVLよりも高いVHであるとする。図8(A)に示すグラフにより、付加デバイス300の優先度は、付加デバイス200のそれよりも低いことが理解できる。
【0047】
図8(B)を参照し、優先度の判断時期は、割り込み信号IS20およびIS30の立上り時点t10および立下り時点t13で判断する。本実施の形態では、付加デバイス200および300がほぼ同時に割り込み信号IS20およびIS30を送信し、それにより、これらの割り込み信号が少なくともその一部が重複している。この場合には、割り込み信号の立上り時点t10または立下り時点t13の一方において割り込み信号の振幅はVHとなり、他方において割り込み信号の振幅はVLとなる。この場合、シリアル通信装置100は、割り込み信号IS30を優先的に処理し、その後、割り込み信号IS20を処理する。これらの割り込み信号が完全に重複することを防止するために、割り込み信号IS30の波長は、割り込み信号IS20のそれよりも幾分小さくしてよい。
【0048】
付加デバイス200のみが割り込み信号IS20を送信している場合には、立上り時期t10および立下り時期t12の両方の時期において割り込み信号IS20の振幅はVLとなる。付加デバイス300のみが割り込み信号IS30を送信している場合には、立上り時期t11および立下り時期t12の両方の時期において割り込み信号IS30の振幅はVHとなる。
【0049】
また、付加デバイス200および300がそれぞれ異なるタイミングで割り込み信号IS20およびIS30を送信し、これらの割り込み信号が重複していない場合には、優先度に関係なく、シリアル通信装置100は、受信した順番で割り込み信号を処理する。
【0050】
このように、本実施の形態は、割り込み信号の振幅値に基づいた順番で、複数の付加デバイスからの信号を処理することができる。
【0051】
図9(A)および図9(B)は、付加デバイスの優先度の高い順に、割り込み信号の波長を大きくした例を示すグラフである。割り込み信号の波長は、割り込み信号の波形の持続時間またはパルス幅と換言してもよい。例えば、付加デバイス200により送信される割り込み信号IS20の波長がTLであり、付加デバイス300により送信される割り込み信号IS30の振幅値がTLよりも長いTHであるとする。図9(A)に示すグラフにより、付加デバイス300の優先度は、付加デバイス200のそれよりも低いことが理解できる。
【0052】
図9(B)を参照し、優先度の判断時期は、割り込み信号IS20およびIS30の立上り時点t20から立下り時点t23までの時間で判断する。付加デバイス200および300がほぼ同時に割り込み信号IS20およびIS30を送信し、それにより、これらの割り込み信号が少なくともその一部が重複している場合には、割り込み信号の立上り時点t20からt23までの時間はTH以上となる。この場合、シリアル通信装置100は、割り込み信号IS30を優先的に処理し、その後、割り込み信号IS20を処理する。割り込み信号IS20およびIS30が完全に重複した場合に、割り込み信号IS20およびIS30を識別するために、割り込み信号IS20の振幅は、割り込み信号IS30のそれよりも幾分大きくしてよい。
【0053】
付加デバイス200のみが割り込み信号IS20を送信している場合には、立上り時期t20から立下り時期t21までの時間はTLに等しくなる。付加デバイス300のみが割り込み信号IS30を送信している場合には、立上り時期t20から立下り時期t23までの時間はTHに等しくなる。
【0054】
また、付加デバイス200および300がそれぞれ異なるタイミングで割り込み信号IS20およびIS30を送信し、これらの割り込み信号が重複していない場合には、優先度に関係なく、シリアル通信装置100は、受信した順番で割り込み信号を処理する。
【0055】
このように、本実施の形態は、割り込み信号の波長に基づいた順番で、複数の付加デバイスからの信号を処理することができる。
【0056】
このように、シリアル通信装置100は、同時に発生した事象に対する割り込み信号を優先度に応じて適切に処理することができる。これによって、本実施の形態は、シリアル通信を用いているにもかかわらず、ハードリアルタイム性を実現することができる。
【0057】
図1および図2に示す電源線通信回路130、230は、シリアル通信装置100または付加デバイス200の識別番号のほか、ステータス信号などの他の通信データを電源線PLに重畳してもよい。また、電源線を使った情報通信においては、TDM(Time Division Multiplexing)またはFDM(Frequency Division Multiplexing)を採用してもよい。
【0058】
【発明の効果】
本発明によるシリアル通信装置、シリアル通信方法およびメカトロニクス機器は、汎用のシリアル通信ケーブルおよび汎用の通信プロトコルをそのまま使用しつつ、ハードリアルタイム性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る実施の形態に従ったシリアル通信装置100および付加デバイス200を示すブロック図。
【図2】シリアルケーブル1および電源線通信回路130を示した回路図。
【図3】シリアル通信装置100に複数の付加デバイス200および300が接続されているメカトロニクス機器10のブロック図。
【図4】シリアル通信装置100、付加デバイス200および300の動作を示した概念図。
【図5】シリアル通信装置100、付加デバイス200および300の動作を示したフロー図。
【図6】シリアル通信装置100、付加デバイス200および300において突発的な事象が生じたときの動作を示した概念図。
【図7】シリアル通信装置100、付加デバイス200および300において突発的な事象が生じたときの動作を示したフロー図。
【図8】付加デバイスの優先度の高い順に、割り込み信号の振幅値を大きくした例を示すグラフ。
【図9】付加デバイスの優先度の高い順に、割り込み信号の波長を大きくした例を示すグラフ。
【符号の説明】
1 シリアル通信ケーブル
10 メカトロニクス機器
100 リアルタイムシリアル通信装置
200 付加デバイス
110 ホストシステム
120、220 I/F回路
130、230 電源線通信回路
140、240 送信回路
150、250 受信回路
160、260 記憶部
210 デバイスシステム
PL 電源線
SL 信号線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a real-time serial communication device, a real-time serial communication method, and a mechatronic device.
[0002]
[Prior art]
In order to give additional functions to mechatronic devices such as industrial machines and robots and improve their performance, it is necessary to add various additional devices to mechatronic devices. Communication between the internal device of the mechatronics device and the additional device requires a dedicated communication line and a dedicated communication protocol.
[0003]
On the other hand, in recent years, serial communication standards such as USB (Universal Serial Bass) and IEEE 1394 are widely used in the personal computer and IT technology fields. These serial communication standards have a plug-and-play function that automatically recognizes connection of devices and a hot-plug function that allows connectors to be inserted and removed while the device is turned on.
[0004]
When a serial communication standard such as USB or IEEE 1394 is adopted for a mechatronic device, a dedicated communication line and a communication protocol used for communication between the internal device of the mechatronic device and a specific additional device are not necessarily required.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-14060
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in operation control of mechatronic devices such as industrial machines and robots, there are mechanisms that operate mechanically or physically such as rotation and movement. In order to maintain the safety and performance of mechatronics equipment, a function that immediately corrects or changes its operation according to the occurrence of an event in the surrounding environment, that is, real-time capability is required. The real-time property refers to a characteristic that can adjust its own operation in real time according to the surrounding environment. In particular, a device with a very short response time from the occurrence of an event to the response to the event is called a “hard real-time” device. In recent years, this hard real-time property has been strongly demanded for mechatronic devices.
[0007]
USB communication and IEEE1394 communication include isochronous transfer. However, isochronous transfer has real-time characteristics, but has a relatively long response time, and is used for continuous and periodic communication such as streaming data. Therefore, isochronous transfer cannot respond to sudden events such as when the robot collides with a wall or when it needs to stop urgently, and is inferior in hard real-time performance.
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to provide a real-time serial communication device and a real-time serial communication method that can realize hard real-time performance while using a general-purpose serial communication cable and a general-purpose communication protocol as they are.
[0009]
Another object of the present invention is to provide a mechatronic device provided with the real-time serial communication device described in the above object.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
A real-time serial communication device according to an embodiment of the present invention is a real-time serial communication device that receives power supply from a power supply line and transmits / receives a signal via a signal line,
A serial interface circuit that communicates with the additional device connected to the signal line and the power line by a serial communication system via the signal line, and a signal that is connected to the serial interface circuit and transmitted / received by the serial interface circuit And an interrupt request signal that is connected between the power supply line and the signal processing circuit, and requests the signal processing circuit to interrupt the signal processing from the additional device via the power supply line. And a power line communication circuit for receiving.
[0011]
A real-time serial communication method according to an embodiment according to the present invention is a real-time serial communication using a real-time serial communication device that receives power supply from a power line and transmits and receives signals via the signal line,
A power line communication step for communicating with the additional device connected to the signal line and the power line via the communication line by a serial communication method; and a signal processing interrupt to the signal processing circuit via the power line A power line communication step of receiving an interrupt request signal for requesting from the additional device, and a step of processing a signal communicated by the signal line communication step and the power line communication step.
[0012]
A mechatronic device according to an embodiment of the present invention includes a real-time serial communication apparatus that receives power from a power line and transmits and receives signals via the signal line, and an additional device connected to the signal line and the power line. Mechatronics equipment,
The real-time serial communication device includes a serial interface circuit that communicates with the additional device through the signal line by a serial communication method, and a signal processing that is connected to the serial interface circuit and processes signals transmitted and received by the serial interface circuit And a power supply connected between the power supply line and the signal processing circuit and receiving an interrupt request signal for requesting a signal processing interrupt from the signal processing circuit to the signal processing circuit via the power supply line. Line communication circuit.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. These embodiments do not limit the present invention.
[0014]
The real-time serial communication apparatus according to the embodiment of the present invention communicates with other additional devices using not only the communication line but also the power line. When a mechatronic device such as a robot encounters a sudden event, it communicates with the additional device via this power line. Thereby, the hard real-time property of a mechatronic device can be realized.
[0015]
FIG. 1 is a block diagram showing a real-time serial communication device 100 (hereinafter simply referred to as a serial communication device 100) and an
[0016]
The
[0017]
I /
[0018]
The
[0019]
The power
[0020]
The
[0021]
The transmission signal transmitted from the power
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
However, the
[0025]
In the above description, the case where the
[0026]
FIG. 2 is a circuit diagram showing the serial cable 1 and the power
[0027]
FIG. 3 is a block diagram of the
[0028]
The
[0029]
FIG. 4 is a conceptual diagram showing operations of
[0030]
FIG. 5 is a flowchart showing operations of
[0031]
First, the
[0032]
When the
[0033]
Next, the
[0034]
The operation of the
[0035]
In step S10, the
[0036]
FIG. 6 is a conceptual diagram showing an operation when a sudden event occurs in the
[0037]
FIG. 7 is a flowchart showing an operation when a sudden event occurs in the
[0038]
First, a sudden event occurs in the mechatronic device 10 (S50). The sudden event is, for example, when the robot as the
[0039]
In response to such a sudden event, the
[0040]
When receiving the interrupt signal IS10 via the power line PL, the
[0041]
When the processing due to the interrupt ends, the
[0042]
Thus, according to the present embodiment, interrupt signal IS10 is transmitted / received via power supply line PL, not via signal line SL used for signal transmission / reception. Therefore, the
[0043]
In steps S70 and S80, after receiving the interrupt signal IS10, the
[0044]
When the
[0045]
The difference in priority between the
[0046]
FIGS. 8A and 8B are graphs showing an example in which the amplitude value of the interrupt signal is increased in descending order of priority of the additional device. For example, the amplitude value of the interrupt signal IS20 transmitted by the
[0047]
Referring to FIG. 8 (B), the priority determination time is determined by the rise time t of interrupt signals IS20 and IS30. 10 And t 13 Judge with. In the present embodiment, the
[0048]
When only the
[0049]
Further, when the
[0050]
As described above, the present embodiment can process signals from a plurality of additional devices in the order based on the amplitude value of the interrupt signal.
[0051]
FIG. 9A and FIG. 9B are graphs showing an example in which the wavelengths of the interrupt signals are increased in descending order of priority of the additional devices. The wavelength of the interrupt signal may be translated into the duration or pulse width of the interrupt signal waveform. For example, the wavelength of the interrupt signal IS20 transmitted by the
[0052]
Referring to FIG. 9B, the priority determination time is determined by the rising time t of interrupt signals IS20 and IS30. 20 Falling time t from 23 Judge by the time until. When the
[0053]
When only the
[0054]
Further, when the
[0055]
Thus, the present embodiment can process signals from a plurality of additional devices in the order based on the wavelength of the interrupt signal.
[0056]
As described above, the
[0057]
The power
[0058]
【The invention's effect】
The serial communication device, serial communication method, and mechatronic device according to the present invention can achieve hard real-time performance while using a general-purpose serial communication cable and a general-purpose communication protocol as they are.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a
2 is a circuit diagram showing a serial cable 1 and a power
3 is a block diagram of a
4 is a conceptual diagram showing operations of the
FIG. 5 is a flowchart showing operations of the
6 is a conceptual diagram showing an operation when a sudden event occurs in the
FIG. 7 is a flowchart showing an operation when a sudden event occurs in the
FIG. 8 is a graph showing an example in which the amplitude value of an interrupt signal is increased in descending order of priority of an additional device.
FIG. 9 is a graph showing an example in which the wavelengths of interrupt signals are increased in descending order of priority of additional devices.
[Explanation of symbols]
1 Serial communication cable
10 Mechatronics equipment
100 Real-time serial communication device
200 Additional devices
110 Host system
120, 220 I / F circuit
130, 230 Power line communication circuit
140, 240 Transmitter circuit
150, 250 receiving circuit
160, 260 storage unit
210 Device system
PL power line
SL signal line
Claims (10)
前記信号線および前記電源線に接続された付加デバイスと前記信号線を介してシリアル通信方式によって通信するシリアルインタフェース回路と、
前記シリアルインタフェース回路に接続され、該シリアルインタフェース回路によって送受信された信号を処理する信号処理回路と、
前記電源線と前記信号処理回路との間に接続され、該電源線を介して、前記信号処理回路に対して信号処理の割り込みを要求する割り込み要求信号を前記付加デバイスから受信する電源線通信回路とを備えたリアルタイムシリアル通信装置。A real-time serial communication device that receives power supply from a power line and transmits / receives a signal via a signal line,
A serial interface circuit that communicates with the additional device connected to the signal line and the power line by a serial communication method via the signal line;
A signal processing circuit connected to the serial interface circuit for processing signals transmitted and received by the serial interface circuit;
A power line communication circuit that is connected between the power line and the signal processing circuit and receives an interrupt request signal for requesting a signal processing interrupt from the signal processing circuit from the additional device via the power line. Real-time serial communication device with
前記電源線通信回路は、前記電源線を介して、前記割り込み要求信号を複数の前記付加デバイスのそれぞれから受信し、
前記信号処理回路は、前記割込み要求信号の波形の相違に基づいた順番で前記割込み要求信号を処理することを特徴とする請求項1に記載のリアルタイムシリアル通信装置。A plurality of the additional devices are connected in parallel to the power line;
The power line communication circuit receives the interrupt request signal from each of the plurality of additional devices via the power line.
The real-time serial communication device according to claim 1, wherein the signal processing circuit processes the interrupt request signal in an order based on a difference in waveform of the interrupt request signal.
前記信号処理回路は、前記通信制御信号に従って前記信号線を介して通信を中止または開始することを特徴とする請求項1に記載のリアルタイムシリアル通信装置。The power line communication circuit receives a communication control signal for stopping or starting communication from the additional device via the power line,
The real-time serial communication apparatus according to claim 1, wherein the signal processing circuit stops or starts communication via the signal line according to the communication control signal.
前記通信線を介して前記信号線および前記電源線に接続された付加デバイスとシリアル通信方式によって通信する電源線通信ステップと、
前記電源線を介して、前記信号処理回路に対して信号処理の割り込みを要求する割り込み要求信号を前記付加デバイスから受信する電源線通信ステップと、
前記信号線通信ステップおよび前記電源線通信ステップによって通信される信号を処理するステップとを備えたリアルタイムシリアル通信方法。A real-time serial communication method using a real-time serial communication device that receives power supply from a power line and transmits / receives a signal via a signal line,
A power line communication step for communicating with an additional device connected to the signal line and the power line via the communication line by a serial communication method;
A power line communication step of receiving from the additional device an interrupt request signal for requesting a signal processing interrupt to the signal processing circuit via the power line;
A real-time serial communication method comprising: processing signals transmitted in the signal line communication step and the power line communication step.
前記リアルタイムシリアル通信装置は、
前記付加デバイスと前記信号線を介してシリアル通信方式によって通信するシリアルインタフェース回路と、
前記シリアルインタフェース回路に接続され、該シリアルインタフェース回路によって送受信された信号を処理する信号処理回路と、
前記電源線と前記信号処理回路との間に接続され、前記電源線を介して、前記信号処理回路に対して信号処理の割り込みを要求する割り込み要求信号を前記付加デバイスから受信する電源線通信回路とを備えたことを特徴とするメカトロニクス機器。A real-time serial communication device that receives power supply from a power line and transmits / receives a signal via a signal line, and a mechatronics device including the signal line and an additional device connected to the power line,
The real-time serial communication device is:
A serial interface circuit that communicates with the additional device through the signal line by a serial communication method;
A signal processing circuit connected to the serial interface circuit for processing signals transmitted and received by the serial interface circuit;
A power line communication circuit that is connected between the power line and the signal processing circuit and receives an interrupt request signal for requesting a signal processing interrupt from the signal processing circuit from the additional device via the power line. Mechatronics equipment characterized by comprising
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JP2006277420A (en) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Usb host apparatus, usb device apparatus, usb device and authentication method |
CN102484623A (en) * | 2009-08-26 | 2012-05-30 | 哉英电子股份有限公司 | Data transmitting circuit and data communication apparatus |
WO2016068188A1 (en) * | 2014-10-29 | 2016-05-06 | 矢崎総業株式会社 | Communication system |
JP2016092825A (en) * | 2014-10-29 | 2016-05-23 | 矢崎総業株式会社 | Communication system |
-
2003
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006277420A (en) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Usb host apparatus, usb device apparatus, usb device and authentication method |
CN102484623A (en) * | 2009-08-26 | 2012-05-30 | 哉英电子股份有限公司 | Data transmitting circuit and data communication apparatus |
WO2016068188A1 (en) * | 2014-10-29 | 2016-05-06 | 矢崎総業株式会社 | Communication system |
JP2016092825A (en) * | 2014-10-29 | 2016-05-23 | 矢崎総業株式会社 | Communication system |
US9929773B2 (en) | 2014-10-29 | 2018-03-27 | Yazaki Corporation | Communication system |
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