JP2006287665A - 受信データ補償装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 様々な配線形態ならびに伝送媒体を含む伝送路に対しても単一の機器による広い適用を可能とする受信データ補償装置を提供する
【解決手段】 物理層を構成する受信回路と受信データを利用する処理装置との間に介在されるものであって、受信回路の出力側に互いに並列に設けられ、それぞれ特性の異なるフィルタリング機能並びにサンプリング機能を有する複数の前処理部と、前記複数の前処理部のそれぞれの後段にあって、プロトコルのフレームフォーマットにしたがったデータの信頼性チェックを少なくとも実行する複数のチェック部と、前記複数のチェック部の後段にあって、チェック部で処理されたデータを蓄積する複数のバッファ部と、前記複数のチェック部におけるチェック結果を監視すると共に、チェック結果がOKであるバッファ部のデータを選択して出力するデータセレクタとを具備する、ことを特徴とする受信データ補償装置
【選択図】 図1

Description

本発明は、物理層を構成する受信回路と受信データを利用する処理装置との間に介在されて、受信データを修復する機能を有する受信データ補償装置に関するものである。
従来の受信データ補償回路の構成図が図8に示されている。同図に示されるように、この受信データ補償装置100Aは、物理層を構成する受信ICの後段に設けられるものであって、この例にあっては、前処理部1とチェック部2とを備えている。なお、受信IC200はプリント配線板(PWB)の上に搭載されており、受信データ補償装置100Aは、ASIC、FPGA、またはマイコンなどによって適宜構成することができる。受信IC200としては、例えばアナログデバイセスのAD485などを使用することができる。
同図において、通信伝送路から受信ICを介して取得されたデジタル信号は、受信データ補償装置100へと受け渡される。前処理部1は、フィルタリング機能とサンプリング機能とを有する。ここで用いられるサンプリング回路の一例が図9に示されている。この回路は、本出願人が先に、特開2004−221905号公報により開示したものである。
同図に示されるように、このサンプリング回路は、互いに従属接続された3個のD型フリップフロップDFF1〜DFF3と、その後段に配置された第1のセレクタSEL1と、その後段に配置されたD型フリップフロップDFF4と、その後段に配置された第2のセレクタSEL2と、その後段に配置されたD型フリップフロップDFF5と、それらのD型フリップフロップDFF1〜DFF5の各Q出力を監視し、それらQ出力に基づいて、第1および第2のセレクタSEL1,SEL2に対して切替信号S1およびS2を与えることによって、図10に示されるように、様々なノイズ成分を含むデジタル信号を修復するものである。
チェック部2は、CRC、パリティ、ストップ、符号則など、プロトコルのフレームフォーマットに従ったデータの信頼性チェックを行う。さらに、チェック部2では、伝送路符号化した場合には、復号化も行う。こうしてチェック部2を通過した補償済み受信データ(CD)は、チェック結果信号S1と共に、データ処理装置へ送られ、その利用に供される(例えば、特許文献1参照)。
特開平5−130151号公報
しかしながら、このような従来の受信データ補償装置にあっては、前処理部1に含まれるフィルタリング回路は1つの特性に固定されていたため、マスタユニットとスレーブユニットとを通信を介して結ぶようなPLCシステムにおいては、使い勝手が悪いという問題点が指摘されている。
すなわち、この種のPLCシステムにおいては、その通信経路上において、ディジチェーン(マルチドロップ)、ブランチ、スタート(分岐)などの様々な配線形態が混在し、しかも様々な伝送媒体(特性の異なる電気ケーブル、接続コネクタ)が使用されるため、伝送路における信号の反射や減衰状態が異なる。これを、1つの特性に固定されたフィルタ回路で受信した場合、同じボーレイトでは配線形態と転送媒体を1つに特定したときと比べ、配線長さや接続台数といった通信配線仕様が低下する。これを配線性能の向上により解決しようとすると、同一機能の機器であるにも拘わらず、ケーブルや配線形態毎にIC(1つのフィルタ回路を含むもの)や提供する機器そのものを複数形式で用意せねばならず、開発料そのもの、開発管理コストが増大する。
この発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、様々な配線形態ならびに伝送媒体を含む伝送路に対しても単一の機器による広い適用を可能とする受信データ補償装置を提供することにある。
この発明のさらに他の目的ならびに作用効果については、明細書の以下の記述を参照することにより、当業者であれば容易に理解されるであろう。
この発明は上述の問題点を解決するために、次のような構成を採用する。すなわち、本発明の受信データ補償装置は、物理層を構成する受信回路と受信データを利用する処理装置との間に介在されるものであって、受信回路の出力側に互いに並列に設けられ、それぞれ特性の異なるフィルタリング機能ならびにサンプリング機能を有する複数の前処理部と、前記複数の前処理部のそれぞれの後端にあって、プロトコルのフレームフォーマットに従ったデータの信頼性チェックを少なくとも実行する複数のチェック部と、前記複数のチェック部の後段にあって、チェック部で処理されたデータを蓄積する複数のバッファ部と、前記複数のバッファ部におけるチェック結果を監視すると共に、チェック結果がOKであるバッファ部のデータを選択して出力するデータセレクタとを具備することを特徴とするものである。
このような構成によれば、物理層を構成する受信回路から得られる受信データは、それぞれ特性の異なるフィルタリング機能ならびにサンプリング機能を有する複数の前処理部によって同時に処理されるため、伝送路の品質が様々に異なる場合であっても、複数に設けられた前処理部のいずれかがそれに対応することによって、同一仕様の1台の機器であっても、様々な伝送路への適用が可能となる。
好ましい実施の形態においては、前記データセレクタは、前記チェック部におけるチェック結果に基づいて複数のバッファ部のデータがチャックOKと判定されるときには、あらかじめ設定された優先度に従ってそれらのデータの1つを選択して出力するようにしてもよい。
このような構成によれば、伝送路の品質が良好であったり、配線形態が単純である結果、複数のバッファにおいて良好なデータが得られる場合にも、その選択に迷うことなく、最適なデータを確実に取得することができる。
また、好ましい実施の形態においては、前記複数のチェック部のそれぞれから得られる受信状態のOKおよび/またはNGをカウントする受信状態カウンタをさらに具備し、前記データセレクタは、複数の受信状態カウンタのカウント値に基づいて、優先順位を再設定するようにしてもよい。
このような構成によれば、任意の伝送媒体に適用する場合においても、しばらくのならし期間を通じて、複数系統存在する処理系の中で最適な処理系については特にOKとなる頻度が高くなるため、それらの情報を考慮することによって、より一層適切な処理系を自動的に探し出すこともできる。
好ましい実施の形態においては、チェック部は、データが伝送路符号化されているときには、その符号化処理も行うようにしてもよい。
以上説明した本発明の受信データ補償装置は、PLCシステムに広く適用が可能である。すなわち、PLCシステムを構成するマスタユニット、スレーブユニット、リピータなどのそれぞれに本発明は、物理層を構成する受信回路の後段に配置することによって、それぞれの回線適合度を向上させることができる。
本発明によれば、物理層を構成する受信回路から得られた受信データは、その出力側に互いに並列に設けられ、かつそれぞれ特性の異なるフィルタリング機能ならびにサンプリング機能を有する複数の前処理部によって同時に処理されるため、伝送路の品質や配線形態がいかなるものであっても、その特性にいずれかの処理系が適合することによって、1台の受信処理装置であっても、様々な品質の伝送媒体ならびに配線形態の適合が可能となり、この種の受信装置の使い勝手が向上する。
以下に、本発明に係る受信データ補償装置の実施の一形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。本発明装置の構成図(第1実施形態)が図1に示されている。
同図に示されるように、本発明に係る受信データ補償装置100は、物理層を構成する受信IC200の後段に設けられる。受信IC200としては、例えばRS485仕様のものを利用することができ、より具体的にはアナログデバイセスのAD485などが好適である。この例では、受信IC200はプリント配線基板上に搭載されている。
一方、本発明の受信データ補償装置100は、次のような構成を有する。すなわち、本発明の受信データ補償装置100は、受信IC200の出力側に互いに並列に設けられ、それぞれ特性の異なるフィルタリング機能ならびにサンプリング機能を有する複数の前処理部11,12,・・・1Nと、前記複数の前処理部11,12,・・・1Nのそれぞれの後段にあって、プロトコルのフレームフォーマットに従ったデータの信頼性チェックを少なくとも実行する複数のチェック部21,22,・・・2Nと、複数のチェック部21,22,・・・2Nの後段にあって、チェック部で処理されたデータを蓄積する複数のバッファ部31,32,・・・3Nと、前記複数のチェック部31,32,・・・3Nにおけるチェック結果を監視すると共に、チェック結果がOKであるバッファ部のデータを選択して出力するデータセレクタ4とを具備している。
すなわち、通信伝送路から受信IC200を介して取得されたデジタル信号は、その後段に互いに並列に設けられたN台の前処理部11,12,・・・1Nへと受け渡される。この前処理部11,12,・・・1Nに含まれるフィルタリング機能を実現するためのフィルタ回路は、先に図9および図10を参照して説明したものとほぼ同一である。第1前処理部11,第2前処理部12,・・・第N前処理部1Nのそれぞれで処理されたデータは、それぞれの後段に配置された第1チェック部21,第2チェック部22,・・・第Nチェック部2Nへと送られる。これらのチェック部21,22,・・・2Nでは、スタート検出、CRC、パリティ、ストップ、符号則など、プロトコルのフレームフォーマットに従ったデータの信頼性チェックが行われる他、伝送路符号化した場合には、復号化も行われる。
第1チェック部21,第2チェック部22,・・・第Nチェック部2Nのそれぞれで処理されたデータは、その後、さらにそれぞれの後段に配置された第1バッファ31,第2バッファ32,・・・第Nバッファ3Nへと受け渡され、一旦ここに蓄積される。
しかる後、第1バッファ31,第2バッファ32,・・・第Nバッファ3Nのそれぞれに蓄積されたデータは、どのバッファのデータを使用するか、データセレクタにより選択されて、データを使用する処理回路(図示せず)に受け渡される。
データセレクタ4では、各フィルタ後のチェック結果(チェック結果信号S11,S12,・・・S1N)を監視して、どのバッファにバッファリングされたデータを後段へ渡すかを選択する。どのバッファのデータを渡す(使用する)かは、チェック結果により選択される。チェック結果がOKのものが1つの場合にはそのデータが選択され、複数がOKである場合には、どのデータを使用してもよい。
ここで、複数がOKである場合には、フィルタ1〜Nのデータに優先順位をつけておいて、高順位のもののデータを選択して使用することもできる。バッファに蓄積された、どのデータを使用するかも選択可能である。データセレクタ4は、スタートチェックのみでデータを使用開始することもできる。
マンチェンスタ、xByB、n回連続反転挿入などのような伝送路符号化を行っているような場合には、チェック部21,22,・・・2Nで伝送路符号化に従った符号則チェックを行い、何回チェックしたらデータを使用し始めるかあらかじめ決めておき、それによってデータを使用開始するようにしてもよい。
スタートチェック、符号則チェックでのデータ使用開始をする場合には、1つのフレームの全データを一旦バッファにスタックしなくてもよいため、リピータのような波形整形装置が、データを次のメディアに送出する場合、CRCやパリティ、ストップなどの1つのフレームを最後尾までのチェックに比べて遅延が少なく送出することができる。それにより、リピータのような波形整形装置を使用したネットワークでも、データ伝達時間を遅くさせることなくデータの信頼性をあげることができる。
データセレクタで採用するデータの優先順位を制御回路や外部のマイコンなどからの設定式としておき、フレームを受信してテストを行い、チェック結果を監視して、最も信頼性の高いフィルタのデータを採用するように設定することもできる。
優先順位設定式の場合には、設定された以外のフィルタ〜バッファ回路へのクロック供給を停止し、実装されたICの消費電流を抑えながらも、最適なフィルタ回路を使用することもできる。また、優先順位設定中もクロック供給停止機能とあわせて、1つのフィルタ回路ずつを切替動作させて、フィルタ〜バッファ1回路のみと同等の消費電流を実現することもできる。(動作的には、並列に並べた回路が停止しているため、従来技術のような1つの回路での動作と類似となる。)
伝送路符号化チェックをしていて、フレーム最後部のチェックをする前にデータを使用している場合、複数回路が受信成立していると、高順位のデータを使用するが、高順位のフィルタによるデータがチェックエラーを起こした場合に、シリアルデータの途中から低順位で受信成立しているフィルタのデータに切り替えることにより、受信を続けることもできる。
本発明装置の構成図(第2実施形態)が図2に示されている。図2と図1の相違点は、第1チェック部21,第2チェック部22,・・・第Nチェック部2Nからそれぞれ生成される受信状態信号(異常または正常)をカウントする受信状態カウンタ51,52,・・・5Nを設け、それらのカウンタから得られるカウント信号S31,S32,・・・S3Nをデータセレクタに優先順位を設定する監視設定部へと送り、それらカウント結果に基づいて、データセレクタにおける優先順位を再設定するようにした点にある。
本発明の受信データ補償装置100は、PLCシステムを構成する様々な受信機器に組み込むことができる。
本発明装置が組み込まれたマスタユニット(またはスレーブユニット)の構成図が図3に示されている。同図に示されるように、この例にあっては、マスタユニット6またはスレーブユニット7に、本発明の受信データ補償装置100が組み込まれている。より詳細には、マスタユニット6またはスレーブユニット7は、物理層を構成する受信IC200と、受信IC200から得られた受信データを処理するマスタユニット用またはスレーブユニット用のIC300と、このIC300を制御する装置400とを含んでいる。装置400は、MPUなどフィルタ回路を選択または設定する機能を有するものであって、この装置400によって、マスタまたはスレーブとしての機能を実現するIC300が制御される。そして、このIC300の入力段に本発明に係る受信データ補償装置100が組み込まれる。この受信データ補償装置100の具体的構成については、先に図1および図2を参照して説明したものが使用可能である。
次に、本発明装置が組み込まれたリピータの構成図が図4に示されている。この例にあっては、リピータ8は、それぞれ物理層として機能する上位側送受信IC201Aと下位側送受信IC201Bとを有する。それらICは上位側通信回線ならびに下位側通信回線へと接続されている。
装置500は、ASICなど本発明の技術が実装されたICで構成することができ、この装置の内部には、それぞれ受信データの入力段に対応させて、本発明装置100がそれぞれ組み込まれている。すなわち、上位側送受信ICから取得された受信データの入力段には本発明装置100が、また下位側送受信IC201Bから得られる受信データの入力段には本発明装置100がやはり同様にして設けられている。これらの2台の本発明装置100は、送受信制御回路501によって制御され、この送受信制御回路501はMPUインタフェース回路502を介して、MPU100によって制御される。このような構成を採用することによって、リピータの機能を実現しつつも、受信データに対する冗長性を向上させて、様々な通信媒体あるいは配線形態への適用を可能とするのである。
次に、PLCシステムを構成する配線系統図(その1)が図5に示されている。図において6はマスタユニット、7はスレーブユニット、9aはブランチ(分岐)、9bは終端抵抗である。このような様々な配線形態ならびに伝送媒体が混在するような伝送路であっても、マスタユニット6、スレーブユニット7のそれぞれに本発明に係る装置100を組み込んでおけば、伝送媒体や配線形態の如何に拘わらず、何ら仕様変更を行うことなく、適用が可能となるのである。
次に、PLCシステムを構成する配線系統図(その2)が図6に示されている。図において、6はマスタユニット、7はスレーブユニット、8はリピータ、9aはブランチ、9bは終端抵抗である。このように様々な伝送媒体並びに配線形態を含む通信システムにおいても、マスタユニット6、スレーブユニット7のみならず、リピータ8にも本発明に係る装置100を組み込むことによって、システム適合性が向上するわけである。
最後に、図7には、マスタユニットおよびスレーブユニットを含むPLCシステムのより具体的な構成図が示されている。図において、70はパソコン、60はPLC、6はマスタユニット、61はCPUユニット、7はスレーブユニット、8はリピータ、9bは終端抵抗である。このような複雑な配線形態ならびに複雑な伝送媒体を含むであろうシステムであっても、本発明装置100をマスタユニット6、スレーブユニット7、リピータ8に組み込むことによって、通信経路に対する汎用性を著しく向上させることができる。
以上述べたように、本発明によれば、物理層を構成する受信回路から得られた受信データは、その出力側に互いに並列に設けられ、かつそれぞれ特性の異なるフィルタリング機能ならびにサンプリング機能を有する複数の前処理部によって同時に処理されるため、伝送路の品質や配線形態がいかなるものであっても、その特性にいずれかの処理系が適合することによって、1台の受信処理装置であっても、様々な品質の伝送媒体ならびに配線形態の適合が可能となり、この種の受信装置の使い勝手が向上する。
本発明装置の構成図(第1実施形態)である。 本発明装置の構成図(第2実施形態)である。 本発明装置が組み込まれたマスタユニット(又はスレーブユニット)の構成図である。 本発明装置が組み込まれたリピータの構成図である。 PLCシステムを構成する配線系統図(その1)である。 PLCシステムを構成する配線系統図(その2)である。 マスタユニット及びスレーブユニットを含むPLCシステムのより具体的な構成図である。 従来装置の構成図である。 サンプリング回路の一例を示す図である。 サンプリング回路のデータ修復特性を示す説明図である。
符号の説明
1 前処理部
2 チェック部
4 データセレクタ
6 マスタユニット
7 スレーブユニット
8 リピータ
9a ブランチ
9b 終端
60 PLC
61 CPUユニット
70 パソコン
100 受信データ補償装置
200 受信IC
201A 上位側送受信IC
201B 下位側送受信IC
11,12,1N 前処理部
21,22,2N チェック部
31,32,3N バッファ
51,52,5N 受信状態カウンタ
S11,S12,S1N チェック結果信号
S31,S32,S3N カウント信号
DFF1〜5
SEL1〜2

Claims (16)

  1. 物理層を構成する受信回路と受信データを利用する処理装置との間に介在されるものであって、
    受信回路の出力側に互いに並列に設けられ、それぞれ特性の異なるフィルタリング機能並びにサンプリング機能を有する複数の前処理部と、
    前記複数の前処理部のそれぞれの後段にあって、プロトコルのフレームフォーマットにしたがったデータの信頼性チェックを少なくとも実行する複数のチェック部と、
    前記複数のチェック部の後段にあって、チェック部で処理されたデータを蓄積する複数のバッファ部と、
    前記複数のチェック部におけるチェック結果を監視すると共に、チェック結果がOKであるバッファ部のデータを選択して出力するデータセレクタとを具備する、ことを特徴とする受信データ補償装置。
  2. 前記データセレクタは、前記チェック部におけるチェック結果に基づいて複数のバッファ部のデータがチェックOKと判定されるときには、予め設定された優先度にしたがったそれらのデータの1つを選択して出力する、ことを特徴とする請求項1に記載の受信データ補償装置。
  3. 前記複数のチェック部のそれぞれから得られる受信状態のOKおよび/またはNGをカウントする受信状態カウンタをさらに具備すると共に、
    前記データセレクタは、複数の受信状態カウンタのカウント値に基づいて、優先順位を再設定する、ことを特徴とする請求項2に記載の受信データ補償装置。
  4. チェック部は、データが伝送路符号化されているときには、その復号化処理も行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の受信データ補償装置。
  5. プログラマブル・コントローラの通信マスタユニットにおいて、
    物理層を構成する受信回路の後段に、
    受信回路の出力側に互いに並列に設けられ、それぞれ特性の異なるフィルタリング機能並びにサンプリング機能を有する複数の前処理部と、
    前記複数の前処理部のそれぞれの後段にあって、プロトコルのフレームフォーマットにしたがったデータの信頼性チェックを少なくとも実行する複数のチェック部と、
    前記複数のチェック部の後段にあって、チェック部で処理されたデータを蓄積する複数のバッファ部と、
    前記複数のチェック部におけるチェック結果を監視すると共に、チェック結果がOKであるバッファ部のデータを選択して出力するデータセレクタとを具備する、ことを特徴とするプログラマブル・コントローラの通信マスタユニット。
  6. 前記データセレクタは、前記チェック部におけるチェック結果に基づいて複数のバッファ部のデータがチェックOKと判定されるときには、予め設定された優先度にしたがったそれらのデータの1つを選択して出力する、ことを特徴とする請求項5に記載のプログラマブル・コントローラの通信マスタユニット。
  7. 前記複数のチェック部のそれぞれから得られる受信状態のOKおよび/またはNGをカウントする受信状態カウンタをさらに具備すると共に、
    前記データセレクタは、複数の受信状態カウンタのカウント値に基づいて、優先順位を再設定する、ことを特徴とする請求項6に記載のプログラマブル・コントローラの通信マスタユニット。
  8. チェック部は、データが伝送路符号化されているときには、その復号化処理も行うことを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載のプログラマブル・コントローラの通信マスタユニット。
  9. プログラマブル・コントローラのスレーブユニットにおいて、
    物理層を構成する受信回路の後段に、
    受信回路の出力側に互いに並列に設けられ、それぞれ特性の異なるフィルタリング機能並びにサンプリング機能を有する複数の前処理部と、
    前記複数の前処理部のそれぞれの後段にあって、プロトコルのフレームフォーマットにしたがったデータの信頼性チェックを少なくとも実行する複数のチェック部と、
    前記複数のチェック部の後段にあって、チェック部で処理されたデータを蓄積する複数のバッファ部と、
    前記複数のチェック部におけるチェック結果を監視すると共に、チェック結果がOKであるバッファ部のデータを選択して出力するデータセレクタとを具備する、ことを特徴とするプログラマブル・コントローラのスレーブユニット。
  10. 前記データセレクタは、前記チェック部におけるチェック結果に基づいて複数のバッファ部のデータがチェックOKと判定されるときには、予め設定された優先度にしたがったそれらのデータの1つを選択して出力する、ことを特徴とする請求項9に記載のプログラマブル・コントローラのスレーブユニット。
  11. 前記複数のチェック部のそれぞれから得られる受信状態のOKおよび/またはNGをカウントする受信状態カウンタをさらに具備すると共に、
    前記データセレクタは、複数の受信状態カウンタのカウント値に基づいて、優先順位を再設定する、ことを特徴とする請求項10に記載のプログラマブル・コントローラのスレーブユニット。
  12. チェック部は、データが伝送路符号化されているときには、その復号化処理も行うことを特徴とする請求項9〜11のいずれかに記載のプログラマブル・コントローラのスレーブユニット。
  13. 上位側通信回線からの物理層としての受信回路の後段、および/または、下位側通信回路からの物理層としての受信回路の後段に、
    受信回路の出力側に互いに並列に設けられ、それぞれ特性の異なるフィルタリング機能並びにサンプリング機能を有する複数の前処理部と、
    前記複数の前処理部のそれぞれの後段にあって、プロトコルのフレームフォーマットにしたがったデータの信頼性チェックを少なくとも実行する複数のチェック部と、
    前記複数のチェック部の後段にあって、チェック部で処理されたデータを蓄積する複数のバッファ部と、
    前記複数のチェック部におけるチェック結果を監視すると共に、チェック結果がOKであるバッファ部のデータを選択して出力するデータセレクタとを具備する、ことを特徴とするリピータ。
  14. 前記データセレクタは、前記チェック部におけるチェック結果に基づいて複数のバッファ部のデータがチェックOKと判定されるときには、予め設定された優先度にしたがったそれらのデータの1つを選択して出力する、ことを特徴とする請求項13に記載のリピータ。
  15. 前記複数のチェック部のそれぞれから得られる受信状態のOKおよび/またはNGをカウントする受信状態カウンタをさらに具備すると共に、
    前記データセレクタは、複数の受信状態カウンタのカウント値に基づいて、優先順位を再設定する、ことを特徴とする請求項14に記載のリピータ。
  16. チェック部は、データが伝送路符号化されているときには、その復号化処理も行うことを特徴とする請求項13〜15のいずれかに記載のリピータ。
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