JP2005217945A - 通信装置及び通信システムの通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】カスケード接続された複数の通信装置との間で通信を行う通信装置及び通信システムの通信方法に関し、簡単な構成で、かつ、ＩＤを自動設定することができる通信装置及び通信システムの通信方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、カスケード接続された複数の通信装置（１１−１〜１１−４）との間で通信を行う通信装置であって、設定された識別情報に基づいてマスタ装置か、スレーブ装置とかを識別し、マスタ装置として認識された装置は、クロックラインに通信クロックを送出することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は通信装置及び通信システムに係り、特に、カスケード接続された複数の通信装置との間で通信を行う通信装置及び通信システムの通信方法に関する。

複数の通信機器が通信する場合、それぞれの機器にユニークなＩＤ（identification）を設定し、各機器間で互いの機器を判別する必要がある。

通常の通信システムでは、各機器へのＩＤの設定は、人手によるものであった。また、ホスト機器を有する場合には、通信を行おうとする機器をホストに接続することにより、ホストによりＩＤが自動設定される。

また、多対多の通信の接続形式としては、スター型、リング型、バス型などが存在する。

スター型の場合、中心となる通信機器が必要となるため、その分コストアップになる。

また、リング型の場合、リング状に接続する必要がるため、１列に機器を接続した上で、更に、その両端の機器を接続する必要がある。このため、機器の配置などが制限される。

さらに、バス型の場合、複数の機器が単一バスを介して接続されるため、複数の機器で通信が衝突しないように制御する必要があった。

このため、簡単な構成、操作性がよく、かつ、通信の衝突なく通信を行える通信方法が望まれている。

なお、本発明に関連する公知技術は発見できなかった。

しかるに、従来の通信システムでは、複数の通信機器にＩＤを自動設定する場合には、ホストとなる機器を設ける必要があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、かつ、ＩＤを自動設定することができる通信装置及び通信システムの通信方法を提供することを目的とする。

本発明は、カスケード接続された複数の通信装置（１１−１〜１１−４）との間で通信を行う通信装置であって、設定された識別情報に基づいてマスタ装置か、スレーブ装置とかを識別し、マスタ装置として認識された装置は、クロックラインに通信クロックを送出することを特徴とする。

また、本発明は、カスケード接続された複数の通信装置との間で通信を行う通信装置（１１−１〜１１−４）であって、パルス信号が入力されるパルス入力ポート（Ｐ21）と、パルス入力ポート（Ｐ21）に入力されたパルス信号のパルス幅に応じて識別情報を設定し、設定された識別情報に応じたパルス幅のパルス信号を生成する処理手段（１１３）と、処理手段（１１３）で生成されたパルス信号を出力するパルス出力ポート（Ｐ11）とを有し、処理手段（１１３）は、識別情報に基づいてマスタ装置とスレーブ装置とを識別し、マスタ装置と識別された通信装置はクロックラインに通信クロックを送出することを特徴とする。

さらに、本発明は、データを伝送するデータバス（Ｌ３）を有し、処理手段（１１３）は識別情報をデータに付与して、データバス（Ｌ３）から送出し、データバス（Ｌ３）に送出されたデータに付与された識別情報に基づいてデータを受信するとともに、識別情報に応じて決定される通信クロックのタイミングでデータバス（Ｌ３）からデータを送出することを特徴とする。

なお、上記参照符号は、あくまでも参考であり、これによって、特許請求の範囲の記載が限定されるものではない。

本発明によれば、カスケード接続された複数の通信装置（１１−１〜１１−４）との間で通信を行う通信装置であって、設定された識別情報に基づいてマスタ装置か、スレーブ装置とかを識別し、マスタ装置として認識された装置は、クロックラインに通信クロックを送出することにより、簡単な構成で、識別情報を自動設定できる等の特長を有する。

〔システム構成〕
図１は本発明の一実施例のシステム構成図を示す。

本実施例の通信システム１は、４つの通信機器１１−１〜１１−４をカスケード接続した構成とされている。

〔通信機器１１−１〕
図２は通信機器１１−１のブロック構成図を示す。
通信機器１１−１は、コネクタ１１１、１１２、マイコン１１３、電源装置１１４、検出装置１１５、表示装置１１６、スイッチＳＷA、ＳＷB、抵抗Ｒ1〜Ｒ5から構成されている。

コネクタ１１１は、ポートＰ11〜Ｐ15を有する雌コネクタから構成される。コネクタ１１２は、ポートＰ21〜Ｐ25を有する雄コネクタから構成される。コネクタ１１１とコネクタ１１２とは、互いに直接接続可能な構成とされている。

なお、通信機器１１−１においては、コネクタ１１１には、下位の通信機器１１−２のコネクタ１１２が接続され、コネクタ１１２は開放状態とされる。通信機器１１−２においては、コネクタ１１１には、通信機器１１−３のコネクタ１１２が接続され、コネクタ１１２には、通信機器１１−１のコネクタ１１１が接続される。通信機器１１−３においては、コネクタ１１１には、通信機器１１−４のコネクタ１１２が接続され、コネクタ１１２には、通信機器１１−２のコネクタ１１１が接続される。通信機器１１−４においては、コネクタ１１１は開放状態とされ、コネクタ１１２には通信機器１１−３のコネクタ１１２が接続される。

ポートＰ11は、マイコン１１３の汎用ポートに接続されており、マイコン１１３からＩＤ決定用パルス信号又は通信制御用のパルス信号が選択的に出力される。ポートＰ12は、通信用クロックを下位の通信機器１１−２に供給するためのポートである。ポートＰ12は、マイコン１１３に接続ラインＬ2を介してコネクタ１１２のポートＰ22に接続されている。接続ラインＬ2は、抵抗Ｒ1を介してマイコン１１３のシリアル入出力（ＳＩＯ；serial
input/output）クロック端子に接続されるとともに、抵抗Ｒ3を介してバイアス電圧Ｖbiasが印加されている。

ポートＰ13は、通信データを送受信するためのポートであり、接続ラインＬ3を介してコネクタ１１２のポートＰ23に接続されている。接続ラインＬ3は、抵抗Ｒ2を介してマイコン１１３のシリアル入出力（ＳＩＯ）データ端子に接続されるとともに、抵抗Ｒ4を介してバイアス電圧Ｖbiasが印加されている。

ポートＰ14は、接地接続用ポートであり、接続ラインＬ4を介してコネクタ１１２のポートＰ24に接続されている。接続ラインＬ4は、接地されるとともに、マイコン１１３の接地ポートに接続されている。

ポートＰ15は、電源供給用ポートであり、接続ラインＬ5を介してコネクタ１１２のポートＰ25に接続されている。接続ラインＬ5は、電源装置１１３及びマイコン１１３の電源ポートに接続される。

電源装置１１４は、電池１１４ａ及びダイオード１１４ｂから構成される。電池１１４ａは、通信機器１１−１の駆動電源であり、ダイオード１１４ｂを介して接続ラインＬ5に電源電圧Ｖccを供給する。ダイオード１１４ｂは、電池１１４ａから接続ラインＬ5に向かう方向が順方向となるように接続され、接続ラインＬ5側から電池１１４ａ側への電流の逆流を防止する。

ポートＰ21は、接続ラインＬ12を介してマイコン１１３の汎用ポートに接続される。接続ラインＬ12には、抵抗Ｒ5を介してバイアス電圧Ｖbiasが印加される。また、ポート21には、上位の通信装置のポートＰ11が接続され、上位の通信機器からＩＤ決定用パルス信号又は通信制御用パルス信号が供給される。ポートＰ21に上位の通信機器から供給されたＩＤ決定用パルス信号又は通信制御用パルス信号は、マイコン１１３に供給される。

マイコン１１３は、上位の通信機器から供給されるＩＤ決定用パルス信号又は通信制御用パルス信号に基づいてモード切換処理及びＩＤ認識処理並びに通信制御処理などの各種処理を実行する。

なお、通信機器１１−２〜１１−４は、通信機器１１−１と同一の構成であるので、その説明は省略する。

〔マイコン１１３の動作〕
〔モード切換処理〕
図３はマイコン１１３によるモード切換処理のフローチャートを示す。

マイコン１１３は、ステップＳ１−１でスイッチＳＷAが押下されると、ステップＳ１−２でその動作モードを電源オフモードにする。電源オフモードは、省電力状態であり、検出装置１１５、表示装置１１６の動作をオフ状態とし、かつ、マイコン１１３自体を低消費電力状態としたものである。電源オフモードでは、機器のＩＤは「０」とされる。

次にマイコン１１３は、電源オフモードでは、スイッチＳＷA又はＳＷBの押下及びマイコン１１３のシリアル入出力（ＳＩＯ）データ端子の状態を監視している。

マイコン１１３は、ステップＳ１−３でスイッチＳＷA又はＳＷBの押下を検出すると、ステップＳ１−４でシリアル入出力（ＳＩＯ）データ端子からスイッチ押下通知を出力した後、ステップＳ１−５でＩＤ認識処理を実行する。なお、スイッチＳＷA又はＳＷBの押下は、最上位の通信機器１１−１で行われる。

また、マイコン１１３は、ステップＳ１−６でシリアル入出力（ＳＩＯ）データ端子でスイッチ押下通知を受信すると、ステップＳ１−７でＩＤ認識処理を実行する。通信機器１１−１からのスイッチ押下通知は、下位の通信機器１１−２〜１１−４に送信され、通信機器１１−２〜１１−４で受信される。

マイコン１１３は、ステップＳ１−７で、ＩＤ認識処理によりＩＤが確定すると、ステップＳ１−８でスイッチＳＷBが押下されたか否かを判定する。マイコン１１３は、ステップＳ１−８でスイッチＳＷBが押下されたことを検出すると、ステップＳ１−９で検出装置１１５及び表示装置１１６を用いた所望の機能が実行される。また、マイコン１１３は、ステップＳ１−８でスイッチＳＷBが押下されない場合には、ステップＳ１−１に戻る。

マイコン１１３は、ステップＳ１−７でＩＤ認識処理によりＩＤが確定しない場合には、ステップＳ１−１０で動作状態を電源オフモードに遷移させる。また、マイコン１１３は、ステップＳ１−１１で所定時間、スイッチ押下通知が受信できない場合にもステップＳ１−１０で動作状態を電源オフモードに遷移させる。

マイコン１１３は、ステップＳ１−１０で電源オフモードに遷移すると、ステップＳ１−１２で自機器が、スイッチＳＷAが押下された機器か否かを判定する。マイコン１１３は、ステップＳ１−１２でスイッチＳＷAが押下された機器、すなわち、通信機器１１−１であると判断した場合には、ステップＳ１−１３でランダム時間待機した後、ステップＳ１−４に戻って処理を行う。また、ステップＳ１−１２でスイッチＳＷAが押下された機器ではない、すなわち、通信機器１１−２〜１１−４であると判断した場合には、ステップＳ１−６に戻って処理を行う。

なお、マイコン１１３は、ステップＳ１−１４でＩＤが不確定の場合には、ステップＳ１−１に戻ってスイッチＳＷAが押下されるの待機し、ステップＳ１−１４で既にＩＤが確定している場合には、ステップＳ１−８でスイッチＳＷBが押下されるのを待機する。

〔ＩＤ認識処理〕
次に、ステップＳ１−５のＩＤ認識処理について説明する。

図４はマイコン１１３によるＩＤ認識処理のフローチャートを示す。

マイコン１１３は、ステップＳ１−３でスイッチＳＷA又はＳＷBが押下、又は、スイッチ押下通知を受信すると、ステップＳ２−１でポートＰ11をハイレベルとする。これにより通信機器１１−２〜１１−４のポートＰ21がハイレベルとなる。このとき、通信機器１１−１のポートＰ21は開放状態であり、常時ローレベルである。

次にマイコン１１３は、ステップＳ２−２でポートＰ21がローレベルか否かを判定する。マイコン１１３は、ステップＳ２−２でポートＰ21がローレベルになると、ステップＳ２−３でローレベル期間をカウントし、４ｍｓｅｃ以上ローレベルとなっているか否かを判定する。マイコン１１３は、ステップＳ２−３でポートＰ21の出力が４ｍｓｅｃ以上ローレベルの場合には、ステップＳ２−４でＩＤを「０」に設定し、ステップＳ２−５でポートＰ11を１ｍｓｅｃローレベルとする。このとき、通信機器１１−１はポートＰ21が常時ローレベルであるので、通信機器１１−１のＩＤが「０」に設定される。

また、マイコン１１３は、ステップＳ２−３でポートＰ11のローレベルの期間が、１ｍｓｅｃの場合、ステップＳ２−７でＩＤを「１」に設定し、ステップＳ２−８でポートＰ11を２ｍｓｅｃローレベルとする。このとき、通信機器１１−１のポートＰ11がステップＳ２−５で１ｍｓｅｃローレベルとされることにより、通信機器１１−２のポートＰ21が１ｍｓｅｃローレベルとされる。これにより、通信機器１１−２のＩＤが「１」に設定される。

マイコン１１３は、ステップＳ２−９でポートＰ11のローレベルの期間が、２ｍｓｅｃの場合、ステップＳ２−１０でＩＤを「２」に設定し、ステップＳ２−１１でポートＰ11を３ｍｓｅｃローレベルとする。このとき、通信機器１１−２のポートＰ11がステップＳ２−８で２ｍｓｅｃローレベルとされることにより、通信機器１１−３のポートＰ21が２ｍｓｅｃローレベルとされる。これにより、通信機器１１−３のＩＤが「２」に設定される。

マイコン１１３は、ステップＳ２−１２でポートＰ11のローレベルの期間が、３ｍｓｅｃの場合、ステップＳ２−１３でＩＤを「３」に設定する。なお、マイコン１１３は、ステップＳ２−１２で４ｍｓｅｃ、３ｍｓｅｃ、２ｍｓｅｃ、１ｍｓｅｃのいずれとも異なる期間、ローレベルの場合には、ステップＳ２−１４でＩＤを不確定とする。

このとき、通信機器１１−３のポートＰ11がステップＳ２−１１で３ｍｓｅｃローレベルとされることにより、通信機器１１−４のポートＰ21が３ｍｓｅｃローレベルとされる。これにより、通信機器１１−４のＩＤが「３」に設定される。

以上により通信機器１１−１〜１１−４にＩＤが自動設定される。通信機器１１−１〜１１−４は、決定されたＩＤに基づいて通信動作を行う。

〔通信動作〕
図５は、通信機器１１−１〜１１−４のデータ送信時の動作説明図を示す。図５（Ａ）はＳＩＯクロック、図５（Ｂ）はＩＤが「０」の通信機器１１−１のポートＰ11の出力、図５（Ｃ）はＩＤが「１」の通信機器１１−２のポートＰ11の出力、図５（Ｄ）はＩＤが「２」の通信機器１１−３のポートＰ11の出力、図５（Ｅ）はＩＤが「３」の通信機器１１−４のポートＰ11の出力を示す。

まず、ＩＤ「０」が設定された通信機器１１−１に内蔵されたマイコン１１３はシリアル入出力（ＳＩＯ）クロック端子からＳＩＯクロックＣＬＫ１〜ＣＬＫ４を送出する。このＳＩＯクロックＣＬＫ１〜ＣＬＫ４は、図５に示すように５ｍｓｅｃ毎に１パケット分のＳＩＯクロックを接続された通信機器の数の分、すなわち、４回繰り返し送出し、５ｍｓｅｃ休止するパターンで繰り返される。マイコン１１３のＳＩＯクロックＣＬＫ１〜ＣＬＫ４は、接続ラインＬ２に出力され、コネクタ１１１、１１２のポートＰ12、Ｐ22から出力される。

通信機器１１−２〜１１−４は、通信機器１１−１に内蔵されたマイコン１１３のシリアル入出力（ＳＩＯ）用クロック端子から送出されるＳＩＯクロックＣＬＫ１〜ＣＬＫ４に同期して、通信を行う。

〔送信動作〕
このとき、各通信機器１１−１〜１１−４の転送レートは、５０ｋｂｐｓに設定されている。

ＩＤが「０」の通信機器１１−１は、ＳＩＯクロックＣＬＫ０が送出されると、その間ポートＰ11をローレベルとし、マイコン１１３のＳＩＯデータ端子からデータを送出する。

図６は通信機器１１−１〜１１−４から送出されるシリアルデータのデータ構成図を示す。

データは、１０バイトＢ０〜Ｂ９から構成されている。１バイトは、８ビットｂ０〜ｂ７から構成されている。なお、データの第１バイトＢ０にはＩＤが含まれている。各通信機器１１−１〜１１−４は、この第１バイトＢ０を参照することにより、どの機器へのデータかを判定し、データの受信を行う。なお、第２〜第９バイトＢ１〜Ｂ８は送信データとされている。また、第１０バイトＢ９はブロック誤り検出符号（ＢＣＣ）とされている。

ＩＤが「１」の通信機器１１−２は、ポートＰ21、すなわち、通信機器１１−１のポートＰ11がローレベルとなった次のＳＩＯクロックＣＬＫ２で、ポートＰ11をローレベルとし、マイコン１１３のＳＩＯデータ端子からデータを送出する。

ＩＤが「２」の通信機器１１−３は、ポートＰ21、すなわち、通信機器１１−２のポートＰ11がローレベルとなった次のＳＩＯクロックＣＬＫ３で、ポートＰ11をローレベルとし、マイコン１１３のＳＩＯデータ端子からデータを送出する。

ＩＤが「３」の通信機器１１−４は、ポートＰ21、すなわち、通信機器１１−３のポートＰ11がローレベルとなった次のＳＩＯクロックＣＬＫ４で、ポートＰ11をローレベルとし、マイコン１１３のＳＩＯデータ端子からデータを送出する。

以上により、通信機器１１−１〜１１−４から接続ラインＬ２上に流れる同一のＳＩＯクロックに同期して、順次に接続ラインＬ３上にデータ送出されるので、データの衝突が発生しない。

〔受信動作〕
通信機器１１−１〜１１−４は、各通信機器１１−１〜１１−４自体がポートＰ11をハイレベルとしている期間、受信状態となり、シリアル入出力（ＳＩＯ）データ端子のデータを監視する。このとき、受信状態にある通信機器は、シリアル入出力（ＳＩＯ）データ端子に供給されたデータを取り込み、第１バイトＢ０にセットされたＩＤを検出し、検出したＩＤがＩＤ認識処理で認識された自機器のＩＤであれば、自機器へのデータであると認識して、データと取り込み、異なるＩＤのデータであれば、破棄する。また、ＢＣＣによりエラーが検出された場合に、データを破棄する。なお、各通信機器１１−１〜１１−４は取り込まれたデータに基づいて各種処理を実行する。

〔効果〕
本実施例によれば、マイコン１１３に搭載されたシリアル入出力（ＳＩＯ）端子を用いて複数の通信機器１１−１〜１１−４の間でＩＤを自動割り当して、通信を行えるため、ＵＡＲＴ（universal asynchronous receiver/transmitter）などを内蔵しない、安価なマイコンで構成でき、よって、安価に通信システムを構築できる。

また、通信機器１１−１〜１１−４をカスケード接続することにより、複数の通信機器１１−１〜１１−４の間での通信を行えるため、接続が容易となるとともに、機器の配置の自由度を向上させることができる。

また、搭載するコネクタ１１１、１１２は、５つのポートＰ11〜Ｐ15、Ｐ21〜Ｐ25により構成できるため、簡単な配線で実現できる。

〔その他〕
なお、本実施例では、パルス入力ポートにパルス信号が入力された次のクロックで、識別情報をデータに付与して、データバスから送出するようにしたが、これに限定されるものではなく、他に例えば、ポートＰ12、Ｐ22に流れるクロックを監視し、クロックが一定時間以上途絶えた後、クロックが再開してから、クロックをカウントし、そのカウント値が自装置のＩＤに応じたカウント値になったときに、次のクロックまでをデータの送信期間に設定するようにしてもよい。

また、クロックが一定時間以上途絶えた後、クロックが再開してから、（ｎ×ＩＤ）クロック目から｛（ｎ＋１）×ＩＤ−１｝クロックまでを送信期間とするようにしてもよい。なお、ｎは自然数である。

本発明の一実施例のシステム構成図である。 通信機器１１−１のブロック構成図である。 マイコン１１３によるモード切換処理のフローチャートである。 マイコン１１３によるＩＤ認識処理のフローチャートである。 通信機器１１−１〜１１−４のデータ送信時の動作説明図である。 通信機器１１−１〜１１−４から送出されるシリアルデータのデータ構成図である。

符号の説明

１ 通信システム
１１−１〜１１−４ 通信機器
１１１、１１２ コネクタ
１１３ マイコン
１１４ 電源装置
１１４ａ 電池、１１４ｂ ダイオード
１１５ 検出装置
１１６ 表示装置
ＳＷA、ＳＷB スイッチ、
Ｒ１〜Ｒ５ 抵抗

Claims (6)

1. カスケード接続された複数の通信装置との間で通信を行う通信装置であって、
   設定された識別情報に基づいてマスタ装置とスレーブ装置とを識別し、
   前記マスタ装置は、クロックラインに通信クロックを送出することを特徴とする通信装置。
2. カスケード接続された複数の通信装置との間で通信を行う通信装置であって、
   パルス信号が入力されるパルス入力ポートと、
   前記パルス入力ポートに入力されたパルス信号のパルス幅に応じて識別情報を設定し、前記識別情報に応じたパルス幅のパルス信号を生成する処理手段と、
   前記処理手段で生成された前記パルス信号を出力するパルス出力ポートとを有し、
   前記処理手段は、前記識別情報に基づいてマスタ装置とスレーブ装置とを識別し、
   前記マスタ装置は、クロックラインに通信クロックを送出することを特徴とする通信装置。
3. データを伝送するデータバスを有し、
   前記識別情報をデータに付与して、前記データバスから送出し、前記データバスに送出されたデータに付与された前記識別情報に基づいて前記データを受信するとともに、前記識別情報に応じて決定される前記通信クロックのタイミングで、前記データバスから前記データを送出することを特徴とする請求項１又は２記載の通信装置。
4. カスケード接続された複数の通信装置との間で通信を行う通信システムの通信方法であって、
   前記複数の通信装置は、各々、パルス入力ポートに入力されたパルス信号のパルス幅に応じて識別情報を設定し、
   前記識別情報に応じたパルス信号を生成し、パルス出力ポートから出力し、
   前記識別情報に基づいて前記複数の通信装置間で通信を行うことを特徴とする通信システムの通信方法。
5. カスケード接続された複数の通信装置との間で通信を行う通信システムの通信方法であって、
   前記複数の通信装置は、各々、設定された識別情報に基づいてマスタ装置とスレーブ装置とを識別し、
   前記マスタ装置は、クロックラインに通信クロックを送出することを特徴とする通信システムの通信方法。
6. 前記複数の通信装置は、各々、前記識別情報をデータに付与して、データをデータバスから送出し、
   前記データバスに送出されたデータに付与された前記識別情報に基づいて前記データを受信するとともに、前記複数の通信装置は、各々、前記識別情報に応じて決定される前記通信クロックのタイミングで、前記データバスから前記データを送出することを特徴とする請求項４又は５記載の通信システムの通信方法。

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