JP2005229446A - シリアルデータ通信方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】2つのシリアル通信経路で結ばれた2つの送受信回路からなる通信システムのシリアルデータ通信方法において、2つの送受信回路のうち、少なくともいずれかの送受信回路で同期喪失が検出された際に、両方の送受信回路ともに同期再確立を行うことによって、安定したデータ通信を確保する方法を提供する。
【手段】以下のAからDの信号処理ステップを含むことを特徴とするシリアルデータ通信方法である。
A 受信されたシリアルデータの同期喪失が検出された際に、他方の送受信回路にコンマコード及びコンマリクエストコードを送信するステップ。
B 送受信回路において上記コンマコードを受信すると、同期を確立するステップ。
C 送受信回路において上記コンマリクエストコードを受信すると、他方の送受信回路に上記コンマコードを送信するステップ。
D 同期が確立されると、上記コンマコード及びコンマリクエストコードの送信を停止するステップ。
【選択図】図3

Description

本発明は、2つのシリアル通信経路で結ばれた2つの送受信回路からなる通信システムのシリアルデータ通信方法に関する。詳しくは、2つの送受信回路のうち、少なくともいずれかの送受信回路で同期の喪失が検出された際に、2つの送受信回路ともに同期の再確立を行うことによって、同期の喪失を適切に修復し、安定したデータ通信を確保することができるシリアルデータ通信方法に関する。
送信すべきパラレルデータをシリアルデータに変換し、このシリアルデータを送受信するシリアルデータ通信においては、シリアルデータを送信する前に受信側の同期を確立する必要がある。
そのためには、シリアルデータの送信前に、受信側の同期を確立させるためのコードを送信する。このコードをコンマコードといい、受信側はこのコンマコードを受信して同期を確立させることにより、シリアルデータの受信が可能となる。
通信中にこの同期が失われることがある。例えば、外来の電磁ノイズ等の影響により、シリアルデータのビット化けが発生し、このビット化けにより、シリアルデータ中のあるビットパターンがコンマコードに合致してしまうことがある。
すると、受信側はその擬似的なコンマコードによって同期を再確立してしまうので、それまでは、受信していたシリアルデータの各ワードの境界を正確に認識していたにもかかわらず、それ以降、各ワードの境界がずれて認識されることとなり、本来のシリアルデータを正しく認識することができなくなる。
そのため、シリアルデータ通信においては、前述のコンマコードをシリアルデータ中に頻繁に挿入し、同期再確立の機会を多く設けている。しかしながら、これは通信されるデータ中にコンマコードが多く含まれることであり、通信の効率が下がってしまう。
そこで、シリアルデータの送信前にコンマコードを送って同期を確立した後、データ通信中の同期喪失を適切に認識し、同期喪失が検出された場合のみに同期の再確立を行うような通信方法が考えられる。この方法を採用すれば、高い通信効率を得ることができる。
その一例として、特許文献1には、2つのシリアル通信経路で結ばれた2つの送受信回路からなる通信システムのシリアルデータ通信方法において、同期喪失が検出された際に、それを検出した送受信回路ですみやかに同期の再確立がなされることにより、同期喪失を適切に修復するという技術が開示されている。
詳しくは、この送受信回路は、復号データ出力及びデータ有効出力を備え、受信データ入力ノードに接続されたデコーダであって、パケットレートがワードレートより低くなるように1パケット当たり2ワード以上を含むパケット形式のデータをパケットレートで受信するように構成されたデコーダと、デコーダのデータ有効出力に接続された入力を備え、データ有効出力上の信号値がパケットレートより高いレートで変化することを確認したときに出力信号をアサートする検出器回路とを有している。
この送受信回路におけるシリアルデータの受信においては、受信時においてエラー発生を検出し、各エラーについてフルパケットよりも短い長さのコードが生成され、このコー
ドは送信側の送受信回路に送られる。
送信側の送受信回路は、送られてきたコードがフルパケットより短いことを認識すると、同期パケットを生成し、この同期パケットを受信側の送受信回路に送り、同期の再確立をさせる。
特開2002−101084号公報
上記の通信システムにおいては、送受信回路で同期喪失が検出された場合、この同期喪失が発生しているシリアル通信経路だけではなく、他方のシリアル通信経路においても同期喪失が発生しやすい状態となっている可能性が大きい。
上記のような通信システムを実際に作成した場合、送受信回路を極めて小さなパッケージ内に収めることが多いと想定され、送受信回路内の種々の回路は、極めて隣接して配置されるので、同期喪失の誘引原因は、送受信回路全体に影響を及ぼすと考えらるからである。
すなわち、少なくともいずれかの送受信回路で同期喪失が検出されれば、他方の送受信回路においても同期喪失が発生しやすい状態になっているということである。
そのため、上記の通信システムにおいて安定したデータ通信を行うには、送受信回路において同期喪失が検出された際に、検出された送受信回路の同期を再確立させるだけでなく、この同期再確立にリンクして他方の送受信回路の同期をも再確立させる必要がある。
しかし、特許文献1に記載のシリアルデータ通信方法は、ある送受信回路で同期喪失が検出された際に、その同期喪失が検出された送受信回路のみ同期の再確立がなされ、その再確立と、他方の送受信回路の同期再確立とはリンクされていない。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、2つのシリアル通信経路で結ばれた2つの送受信回路からなる通信システムのシリアルデータ通信方法において、2つの送受信回路のうち、少なくともいずれかの送受信回路で同期の喪失が検出された際に、2つの送受信回路ともに同期の再確立を行うことによって、同期の喪失を適切に修復し、安定したデータ通信を確保することができるシリアルデータ通信方法を提供することである。
上記の課題を解決するためになされた発明は、2つのシリアル通信経路で結ばれ、上記シリアル通信経路を介して互いにシリアルデータを送受信する2つの送受信回路を含む通信システムにおけるシリアルデータ通信方法であって、上記送受信回路は、以下のAからDの信号処理ステップを有することを特徴とするシリアルデータ通信方法である。
A 受信されたシリアルデータの同期喪失が検出された際に、他方の送受信回路にコンマコード及びコンマリクエストコードを送信するステップ。
B 上記コンマコードを受信すると、同期を確立するステップ。
C 上記コンマリクエストコードを受信すると、他方の送受信回路に上記コンマコードを送信するステップ。
D 同期が確立されると、上記コンマコード及びコンマリクエストコードの送信を停止するステップ。
ここでいう同期喪失とは、上述の擬似的なコンマコードの受信による誤った同期の再確立によるシリアルデータの各ワードの境界認識の喪失や、ビット化けなどによるシリアルデータのビットパターンの喪失により、シリアルデータを正しく認識できない状態を含むものである。
また、コンマコードとは、前述の通り、送受信回路の同期を確立させるためのコードである。また、コンマリクエストコードとは、送受信回路がこのコードを受信すると、他方の送受信回路にコンマコードを発する処理を行うためのコードである。言い換えれば、送受信回路が自らの回路の同期を確立するために、他方の送受信回路から自回路に向けてコンマコードを送らせるためのコードである。
請求項1に記載のシリアルデータ通信方法は、2つの送受信回路のうち、少なくともいずれかの送受信回路で同期の喪失が検出された際に、2つの送受信回路ともに同期の再確立を行われるので、このシリアルデータ通信方法によれば、同期の喪失が適切に修復され、安定したデータ通信を確保することができるという効果がある。
以下に、本発明を実施するための形態を説明する。図1は、本発明のシリアルデータ通信方法を実施するための通信システム10を示すブロック図である。この通信システム10は、2つの送受信回路12−1及び12−2と、2つのシリアル通信経路16及び18と、からなる。
この通信システム10は、8ビットパラレルデータ20及び22を、8B10B変換方式により、10ビットシリアルデータに変換して相互に送受信するシステムである。
8ビットパラレルデータ20は、送受信回路12−1において10ビットシリアルデータに変換され、シリアル通信経路16を介して送受信回路12−2に送られる。送受信回路12−2において、受信された10ビットシリアルデータは、元の8ビットパラレルデータ20に変換され、出力される。
また、8ビットパラレル22は、上記と同様に、送受信回路12−2で10ビットシリアルデータに変換された後、シリアル通信経路18を介して送受信回路12−1に送られ、元の8ビットパラレルデータ22に変換され、出力される。
8ビットパラレルデータ20及び22の10ビットシリアルデータへの変換は、所定の8B10B変換テーブルに基づいて行われる。この8B10B変換テーブルは、一般的に用いられている形式でよく、通信システム10の規模により任意に設定すればよい。
次に、この通信システム10におけるシリアルデータ通信の同期の確立方法を説明する。この通信システム10における送受信回路12−1及び12−2は、以下のAからDの信号処理ステップを含むものである。
A 受信されたシリアルデータの同期喪失が検出された際に、他方の送受信回路にコンマコード及びコンマリクエストコードを送信するステップ。
B 上記コンマコードを受信すると、同期を確立するステップ。
C 上記コンマリクエストコードを受信すると、他方の送受信回路に上記コンマコードを送信するステップ。
D 同期が確立されると、上記コンマコード及びコンマリクエストコードの送信を停止するステップ。
図2は、通信システム10における電源投入時の同期確立の過程を示す図である。送受信回路12−1及び12−2の同期は、以下の(1)から(4)の過程で確立される。以下の(1)から(4)は、図2の(1)から(4)に対応している。
(1)送受信回路12−1及び12−2ともに電源OFFの状態から、送受信回路12−1のみ電源をONにしたとする。送受信回路12−1には、送受信回路12−2からのデータは入力されていないので、送受信回路12−1は、この状態を同期喪失と認識する。この同期喪失が検出されると、送受信回路12−1から送受信回路12−2に対してコンマコード及びコンマリクエストコードが交互に送信される。
(2)続いて、送受信回路12−2の電源をONとする。送受信回路12−2は、送受信回路12−1から送られてきたコンマコードにより同期を確立する。また、コンマリクエストコードによって、送受信回路12−1に対してコンマコードを送信する。
(3)送受信回路12−1は、送受信回路12−2から送られてきたコンマコードの受信により同期を確立する。そして、送受信回路12−1からのコンマコード及びコンマリクエストコードの送信を停止し、送信すべき10ビットシリアルデータを送受信回路12−2に送信する。
(4)送受信回路12−2は、送受信回路12−1からの10ビットシリアルデータを受信するまでは、送受信回路12−1に対しコンマコードを送信し続ける。送受信回路12−1から送られてきた10ビットシリアルデータを受信すると、コンマコードの送信を停止し、送受信回路12−1に対して送信すべき10ビットシリアルデータを送信する。
上記において、送受信回路12−2の電源を先にONとしても同様の過程で同期の確立がなされる。
次に、シリアル通信経路16、18の障害発生時における同期再確立過程を説明する。ここでは、シリアル通信経路18に障害が発生したとする。
図3は、シリアル通信経路18に障害が発生した際の、障害復旧時の同期再確立過程を示す図である。この場合は、送受信回路12−1及び12−2は、以下の(5)から(9)の過程で同期を再確立する。下記の(5)から(9)は、図3に記載の(5)から(9)に対応している。
(5)正常なデータ通信がなされている際に、シリアル通信経路18に障害が発生する。
(6)送受信回路12−1は正常なデータ受信ができなくなるので、この状態を同期喪失と認識し、送受信回路12−2にコンマコード及びコンマリクエストコードを交互に送信する。
(7)送受信回路12−2は、コンマコードの受信により同期の再確立を行う。また、コンマリクエストコードの受信によりコンマコードを送受信回路12−1に向けて送信する。しかし、シリアル通信経路18に障害が発生しているため、このコンマコードは送受信回路12−1に到達しない。
(8)シリアル通信経路18の障害が復旧すると、送受信回路12−2から送信され続けているコンマコードが送受信回路12−1に到達し、送受信回路12−1は同期を再確立する。そして、送受信回路12−2へのコンマコード及びコンマリクエストコードの送信を停止し、10ビットシリアルデータを送信を再開する。
(9)送受信回路12−2は、送受信回路12−1から送信されてきた10ビットシリアルデータを受信することで、送受信回路12−1へのコンマコードの送信を停止し、10ビットシリアルデータの送信を再開する。
次に、上記の通信システム10の具体的な回路構成について説明する。図4は、通信システム10の回路構成の1例を示すブロック図である。
送受信回路12−1及び12−2は、エンコーダ24、デコーダ32、エラー判定部28、コード発生部26、及び、データ遮断部30を有している。
エンコーダ24は、入力された8ビットパラレルデータ20、22を、所定の8B10B変換テーブルに基づき、10ビットシリアルデータに変換する。
デコーダ32は、受信した10ビットシリアルデータを、所定の8B10B変換テーブルに基づき、元の8ビットパラレルデータ20、22に変換する。
デコーダ32は、受信した10ビットパラレルデータの各ワード毎に、同期の喪失が検出される毎にエラー信号36を発し、エラー判定部28に送るようになっている。
エラー判定部28は、エラー信号36の発信状態により、デコーダ24における10ビットシリアルデータの変換が正常であるかどうかの判定を行い、10ビットシリアルデータの受信が正常状態であるか、エラー状態であるかの判定を行っている。
エラー判定部28は、正常状態においては、他の部位に対して働きかけをしない。エラー状態においては、エラー通知信号38を発し、これをデータ遮断部30、及び、コード発生部26に送る。
ここで、エラー判定部28における状態判定を説明する。図5は、エラー判定部28における状態遷移を示す図である。正常状態からエラー状態への遷移条件、及び、エラー状態から正常状態への遷移条件をそれぞれX、Yで示す。X^、Y^は、それぞれ、X、Yの排他的条件である。
エラー判定部28は、受信された10ビットシリアルデータのワード数、及び、エラー信号36の発生数をカウントし、以下の条件により、状態を遷移させる。
X:連続するMワード中に同期喪失をN回検出した場合、正常状態がエラー状態に遷移する。
X^:正常状態において、連続するMワード中に同期喪失がN回未満検出された場合、正常状態が維持される。
Y:連続するMワード中に同期喪失の検出が無い場合、エラー状態が正常状態に遷移する。
Y^:エラー状態において、連続するMワード中に同期喪失が検出された場合、エラー状態が維持される。
ここで、M及びNは通信システム10の規模によって適切に設定される。例えば、わずかな同期喪失の検出についても、同期の再確立をさせなければならない場合は、N=1〜3程度とし、多少の検出については、無視しうる場合は、N=4以上とすればよい。
例えば、M=16、N=5と設定したとする。この場合、正常状態において、連続する16ワード中の同期喪失の検出が4回以下ならば、正常状態を維持し、同期喪失が5回検出されれば、エラー状態に遷移する。
また、エラー状態において、連続する16ワード中に1回以上同期喪失が検出されれば、エラー状態を維持し、連続する16ワード中に同期喪失が検出されなければ、正常状態に遷移する。
よって、この場合は、突発的に発生し、以後、継続的に発生しない同期の喪失については、無視ししていると言うことである。
上述の通り、エラー判定部28は、エラー状態においては、エラー通知信号38をコード発生部26、及び、データ遮断部30に送る。
コード発生部26は、エラー通知信号38を受信すると、コンマコード及びコンマリクエストコードをそれぞれ交互に出力する。これらはエンコーダ24に送られ、出力される。
送受信回路12−1及び12−2は、コンマコード及びコンマリクエストコードを受信すると、コンマコードに対応してデコーダ32の同期を再確立するとともに、コンマリクエストコードに対応して、コンマリクエスト信号34を発し、これをコード発生部26に送る。
コード発生部26は、コンマリクエスト信号34を受信するとコンマコードを発し、エンコーダ24に送られて、出力される。
データ遮断部30には、デコーダ32から出力された元の8ビットシリアルデータ20、22が入力される。このデータ遮断部30は、エラー判定部28から発せられたエラー通知信号38が入力されると、8ビットシリアルデータ20、22の外部出力を遮断するようになっている。
これは、エラー判定部28がエラー状態であると判定しているときは、デコーダ32において正常なデータ変換がなされていない状態であるため、そのようなデータが外部に出力されるのを防ぐために設けているものである。
次に、図4の通信システム10の同期の確立について説明する。まず、電源投入時の同期確立を説明する。ここでは、送受信回路12−1及び12−2ともに電源OFFの状態から、送受信回路12−1の電源をを先にONとした場合について説明する。
この状態においては、送受信回路12−1には、送受信回路12−2からのデータが入力されていないので、デコーダ32において同期喪失が検出され、エラー信号36が出力される。エラー判定部28は、このエラー信号36の発信に対応してエラー状態であると判定するので、エラー通知信号38が、コード発生部26、及び、データ遮断部30に送られる。
コード発生部26は、エラー通知信号38を受信すると、コンマコード及びコンマリクエストコードを交互に発して、デコーダ24に送り、出力する。コンマコード及びコンマリクエストコードは、シリアル通信経路16を介して、送受信回路12−2に送られる。

続いて、送受信回路12−2の電源をONとすると、送受信回路12−2にコンマコード及びコンマリクエストコードが入力されるので、デコーダ32はコンマコードにより同期を確立するとともに、コンマリクエスト信号34を発し、コード発生部26に送る。
コード発生部26は、コンマリクエスト信号34を受信すると、コンマコードを発して、エンコーダ24に送る。エンコーダ24は、コンマコードを、シリアル通信経路18を介して送受信回路12−1に送る。
送受信回路12−1のデコーダ24は送られてきたコンマコードにより同期を確立し、送受信回路12−2から送られてくる10ビットシリアルデータを受信可能な状態とする。
また、送受信回路12−1のデコーダ32の同期が確立されると、エラー判定部28は、エラー状態を正常状態に遷移させるので、エラー信号36の発信を停止させる。
すると、コード発生部26からのコンマコード及びコンマリクエストコードの発信も停止され、送信すべき8ビットパラレルデータ20がエンコーダ32で10ビットシリアルデータに変換され、送受信回路12−2に送られる。
送受信回路12−2のデコーダ24はすでに同期が確立されており、10ビットシリアルデータをいつでも受信可能な状態となっている。そして、送受信回路12−1から送られてきた10ビットシリアルデータを受信すると、コンマリクエスト信号34の発信を停止させるので、送受信回路12−2からのコンマコードの発信は停止され、8ビットシリアルデータ22がエンコーダ24で10ビットシリアルデータに変換され、シリアル通信経路18を介して送受信回路12−1に送られる。
このようにして、送受信回路12−1及び12−2の間における8ビットパラレルデータ20、22の通信がなされる。
次に、シリアル通信経路16、18の障害発生時における同期再確立を説明する。ここでは、送受信回路12−1及び12−2の間で正常なデータ通信がなされている際に、シリアル通信経路18に障害が発生した場合について説明する。
シリアル通信経路18に障害が発生したとする。この障害は、シリアル通信経路18の切断、シリアル通信経路18の損傷、あるいは、外来の電磁ノイズ等の影響によるビット化けなどが該当する。
シリアル通信経路18に障害が発生すると送受信回路12−1は、正常なデータ受信ができなくなる。すると、デコーダ32は、この状態を同期喪失と認識するので、エラー信号36を発し、これに伴ってエラー判定部28は、正常状態をエラー状態に遷移させる。
データ遮断部30には、デコーダ32から出力されている8ビットパラレルデータ22が入力され、エラー通知信号38の受信が無いときは、これをそのまま出力している。しかし、この場合は、エラー状態となっているので、エラー判定部からエラー通知信号38が発せられ、データ遮断部30はこのエラー通知信号38を受信すると、8ビットパラレルデータ22の外部出力を遮断する。
また、コード発生部26からは、コンマコード及びコンマリクエストコードが交互に発っせられ、エンコーダ24、及び、シリアル通信経路16を介して送受信回路12−2に送られる。
コンマコード及びコンマリクエストコードが送受信回路12−2に送られると、送受信回路12−2のデコーダ32は、前述した経過と同様に、同期を再確立するとともに、コンマリクエスト信号34を発してコード発生部26に送る。
コード発生部26からはコンマコードが発せられて、エンコーダ24を介して、このコンマコードが送受信回路12−1に送られる。
ここで、シリアル通信経路18には障害が発生しているため、送受信回路12−1においては、送受信回路12−2から発せられたコンマコードは正しく受信されない可能性が大きく、送受信回路12−1は依然としてエラー状態のままである。よって、送受信回路12−1からは、コンマコード及びコンマリクエストコードは、継続的に出力され続けている。
続いて、シリアル通信経路18の障害が復旧すると、送受信回路12−2から送信されているコンマコードを送受信回路12−1は正しく認識することとなる。そして、送受信回路12−1のデコーダ32は同期を再確立させるとともに、エラー信号36の発信を停止する。
そして、エラー判定部28においては、エラー状態が正常状態に遷移するので、エラー通知信号38の発信が停止され、データ遮断部30において、エラー通知信号30の受信がなくなるので、8ビットパラレルデータ22の外部出力が可能な状態となる。
また、コード発生部26からのコンマコード及びコンマリクエストコードの発信も停止され、デコーダ24からは、送信すべき10ビットシリアルデータが出力される。
送受信回路12−2では、すでに同期が再確立されているので、送受信回路12−1からの10ビットシリアルデータを受信し、正しく受信されれば、送受信回路12−2もエラー状態から正常状態に遷移し、コンマコードの出力が停止され、送信すべき10ビットシリアルデータを送信可能とする。

以上説明したように、この通信システム10は、送受信回路12−1及び12−2の電源投入時、または、シリアル通信経路16、18に障害が発生した際に、それに伴って検出される同期喪失に対応して、送受信回路12−1及び12−2の両方ともの同期が再確立される。よって、送信すべき10ビットシリアルデータにはコンマコードを頻繁に挿入する必要がなく、高い通信効率を得ることができる。
また、送受信回路12−1または12−2において、同期喪失が発生している状態を外部から把握したいという要望もある。この場合は、例えば、送受信回路12−1及び12−2にアラーム通知機能をもつアラーム回路(図示せず)を設け、上記のコンマリクエスト信号34をアラーム回路に送り、アラーム回路はコンマリクエスト信号34を受信するとアラーム通知するようにすればよい。
送受信回路12−1または12−2において、コンマリクエスト信号34が発せられているということは、それぞれ相手方の送受信回路12−1または12−2からコンマリクエストコードが送られてきている、言い換えれば、相手方の送受信回路12−1または12−2において同期が喪失していることを意味する。上記のアラーム回路を送受信回路12−1及び12−2のそれぞれに設ければ、それぞれ互いに相手側の回路において同期喪失が検出されていることを把握することが可能である。
シリアルデータ通信方法を実施するための通信システムを示すブロック図。 通信システムにおける電源投入時の同期確立の過程を示す図。 シリアル通信経路の障害復旧時の同期再確立過程を示す図。 通信システムの回路構成の1例を示すブロック図。 エラー判定部の状態遷移を示す図。
符号の説明
10 通信システム
12 送受信回路
16 シリアル通信経路
20 8ビットシリアルデータ
22 8ビットシリアルデータ
24 エンコーダ
26 コード発生部
28 エラー判定部
30 データ遮断部
32 デコーダ

Claims (1)

  1. 2つのシリアル通信経路で結ばれ、上記シリアル通信経路を介して互いにシリアルデータを送受信する2つの送受信回路を含む通信システムにおけるシリアルデータ通信方法であって、上記送受信回路は、以下のAからDの信号処理ステップを有することを特徴とするシリアルデータ通信方法。
    A 受信されたシリアルデータの同期喪失が検出された際に、他方の送受信回路にコンマコード及びコンマリクエストコードを送信するステップ。
    B 上記コンマコードを受信すると、同期を確立するステップ。
    C 上記コンマリクエストコードを受信すると、他方の送受信回路に上記コンマコードを送信するステップ。
    D 同期が確立されると、上記コンマコード及びコンマリクエストコードの送信を停止するステップ。
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