JP2010028670A - シリアル通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な作業により柔軟なシステム構築及び高速通信を可能としたシリアル通信システムを提供する。
【解決手段】第１装置ないし第３装置のそれぞれは、通信ドライバ及びレシーバ、通信経路に対してスイッチにより選択的に接続可能にされた終端抵抗、スイッチを制御する制御手段、入力コネクタ及び出力コネクタを有する。第１装置ないし第３装置は、１つの装置の出力コネクタが他の装置の入力コネクタと通信線を含む接続手段で接続されてシリアル接続される。第１装置ないし第３装置の上記制御手段は、入力コネクタ及び出力コネクタの両方に上記接続手段が接続された状態を検知してスイッチを制御して終端抵抗を通信経路に接続しない第１動作、又は入力コネクタ又は出力コネクタのいずれれか一方のみに上記接続手段が接続された状態のときにスイッチを制御して終端抵抗を通信経路に接続する第２動作を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリアル通信システム関し、例えば自動販売機に好適なシリアル通信システムに利用して有効な技術に関するものである。

特開２００１−２６６２３１号公報には、自動販売機の各種設定や売上の各データをオンラインで収集するため、ユニット本体にＲＳ−２３２Ｃに基づく複数の汎用インタフェースを備え、各汎用インタフェースにＤｏＰａモジュール（登録商標）、ＰＨＳモジュール、モデム装置、又はパーソナルコンピュータ等がそれぞれ接続された構成が示されている。特開２００６−１８４９６４号公報には、主制御部に対して、メンテナンスで用いるリモコンや、商品の金額を表示する金額表示機や、商品を選択するためのボタンがシリアルバスで接続された自動販売機が示されている。この公報では、シリアル通信処理における割り込み回数の低減を図ることで高機能化を図っている。

特開平７−２１４５２号公報、配線作業の簡単化に伴うコストの低減を実現し、売切れ表示機能が誤動作する事態を防止した自動販売機の制御装置が示されている。具体的には、ベンド機構内で電磁ソレノイドのための交流配線と売切れ検出スイッチのための直流配線とを独立に設けた場合に、配線の複雑化やノイズの重畳が問題となっていたが、これをベンド機構内の回路構成の工夫によって解決したものとなっている。
特開２００１−２６６２３１号公報 特開２００６−１８４９６４号公報 特開平７−２１４５２号公報

自動販売機の高機能化に伴い、自動販売機内には、多種多様なモジュールが実装されるようになってきた。この際に、特許文献１に示されるように、各モジュールをユニット本体（主制御部）に対してパラレルに接続する構成を用いると、コネクタや配線が煩雑化すると共にコネクタの数によってはモジュールの増設が困難となる。そこで、特許文献２に示されるように、各モジュールをシリアルバスで接続する構成が有益である。

自動販売機では、特許文献３にも記載されているように、ノイズ環境が劣悪であることが知られている。自動販売機内のシリアルバスは、配線長が例えば数十メートルにも及ぶことがあり、その分外来ノイズを受けやすくなる。差動シリアルによるデータ通信は耐ノイズ性に強く、自動販売機内のような環境において非常に有効な手段であり、ＩＥ−ＢＵＳのような低速な差動データ通信方式においては正確にイピーダンス整合を取らなくても通信は成立する。

上記のように自動販売機内の各モジュール間でデータ転送量が増えてきたことにより、高速にシリアルデータ通信を行うシリアル通信システムが必要となった。高速な差動シリアルデータ通信ではケーブル末端の不要反射がデータ通信与える影響が大きく、動作が不安定になるになるなどの問題が発生することが発生する。そこで、不要反射を防ぐには、でるだけ正確にインピーダンス整合をとる必要がある。正確なインピーダンス整合をとるためには、例えば本願発明者等において検討された図８や図９のようにケーブル末端に終端抵抗を接続して、高周波信号のエネルギーを消費させるような通信回路を構成しなくてはならない。

図８では、終端抵抗を接続した装置と、終端抵抗を接続しない装置とを用意し、終端抵抗を接続した装置を両終端側に配置し、終端抵抗が設けられていない装置を中間部に配置してシリアル接続するというものである。この構成は、終端に配置される装置が決まっており配線の自由度が制限され、柔軟なシステム構築が必要とされる自動販売機等には不向であり実用的とはいえない。

図９では、終端とされた装置に対して人手により通信ケーブルの終端に終端抵抗を接続するものである。この構成は、システムの柔軟性や自由度は制限されないが、人手により通信ケーブルの終端に抵抗を接続しなければならない。自動販売機内モジュール構成はシステムにより違いがあり、―意に配線することができない。構成する自動販売機ごとに配線が違うため作業が煩雑になり人為的ミスが発生する可能性が大きい。この構成においては、終端抵抗の取り付け忘れ、取り付け位置間違い、煩雑な配線の作業時間増加、配線ミスの原因調査によるコストアップという問題が生じる。

ちなみに、図８や図９の構成において、装置間を約３０ｃｍの長さのケーブルでシリアル接続して、装置（終端）にそれぞれ約１００Ωの終端抵抗を接続して、約１０ＭＨｚのような高速データを左側の装置（終端）から装置（中間）及び右側の装置（終端）に送信したときの受信波形が図１０及び図１１に示されている。図１０は、装置（中間）の波形であり、図１１は右側の装置（終端）の波形であり、いずれも上記のような終端抵抗の接続によって不要反射の影響の少ない高品質での信号伝達が可能になるものである。

これに対して、上記図８及び図９の構成において、上記装置（終端）のそれぞれから終端抵抗を削除した場合の波形が図１２及び図１３に示されている。同図から明らかなように、終端抵抗の削除によって信号振幅は増大するものの不要反射等の影響が大きく現れていることが判る。実際の自動販売機ではシリアル接続される装置の数が多くなり、しかもケーブルの長さも長くなることから上記終端抵抗なしでのシリアル通信は不可能といえるものである。

この発明の目的は、簡単な作業により柔軟なシステム構築及び高速通信を可能としたシリアル通信システムを提供することにある。この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される１つの実施例は、以下の通りである。第１装置ないし第３装置のそれぞれは、通信ドライバ及びレシーバと、上記通信ドライバ及びレシーバの通信経路に対してスイッチにより選択的に接続可能にされた終端抵抗と、上記スイッチを制御する制御手段と、第１コネクタ及び第２コネクタとを有する。上記第１装置ないし第３装置は、１つの装置の第２コネクタが他の装置の第１コネクタと通信線を含む接続手段で接続されてシリアル接続される。上記第１装置ないし第３装置の上記制御手段は、上記第１コネクタ及び第２コネクタの両方に上記接続手段が接続された状態を検知して上記スイッチを制御して終端抵抗を通信経路に接続しない第１動作、又は上記第１コネクタ又は第２コネクタのいずれれか一方のみに上記接続手段が接続された状態のときに上記スイッチを制御して終端抵抗を通信経路に接続する第２動作を行う。

本願において開示される他の１つの実施例は、以下の通りである。第１装置は、通信ドライバ及びレシーバと、上記通信ドライバ及びレシーバの通信経路に接続された終端抵抗と、第１コネクタを有する。第２装置及び第３装置のそれぞれは、通信ドライバ及びレシーバと、上記通信ドライバ及びレシーバの通信経路に対してスイッチにより選択的に接続可能にされた終端抵抗と、上記スイッチを制御する制御手段と、第１コネクタ及び第２コネクタとを有する。上記第１装置ないし第３装置は、１つの装置の第２コネクタが他の装置の第１コネクタと通信線と制御線を含む接続手段で接続されてシリアル接続される。上記第２装置及び第３装置の上記制御手段それぞれは、上記第２コネクタに上記接続手段が接続されない状態のときは、上記スイッチを制御して終端抵抗を通信経路に接続するとともに、上記第１コネクタを介して制御線に対して２値信号のいずれか一方の信号を出力し、上記第２コネクタに上記接続手段が接続された状態のときは、上記スイッチを制御して終端抵抗を通信経路に接続しないととともに、上記第１コネクタを介して制御線に対して上記第２コネクタを介して入力された上記一方の信号を出力する。

本願において開示される更に他の１つの実施例は、以下の通りである。第１装置ないし第３装置のそれぞれは、通信ドライバ及びレシーバと、上記通信ドライバ及びレシーバの通信経路に対してスイッチにより選択的に接続可能にされた終端抵抗と、上記スイッチを制御する制御手段と、第１コネクタ及び第２コネクタとを有する。上記第１装置ないし第３装置は、１つの装置の第２コネクタが他の装置の第１コネクタと通信線と第１及び第２制御線を含む接続手段で接続されてシリアル接続される。上記第１装置ないし第３装置の上記制御手段それぞれは、上記第２コネクタに上記接続手段が接続されない状態のときは上記第１コネクタを介して上記第１制御線に対して２値信号のいずれか一方の信号を出力し、上記第２コネクタに上記接続手段が接続された状態のときは上記第１コネクタを介して上記第１制御線に対して上記第２コネクタを介して入力された上記一方の信号を出力し、上記第１コネクタに上記接続手段が接続されない状態のときは上記第２コネクタを介して第２制御線に対して２値信号のいずれか一方の信号を出力し、上記第１コネクタに上記接続手段が接続された状態のときは上記第２コネクタを介して第２制御線に対して上記第２コネクタを介して入力された上記一方の信号を出力し、上記第２コネクタ及び第１コネクタの双方に上記接続手段が接続された状態のときは、上記スイッチを制御して終端抵抗を通信経路に接続せず、上記第２コネクタ又は第１コネクタのいずれか一方のみに上記接続手段が接続された状態のときは、上記スイッチを制御して終端抵抗を通信経路に接続する。

コネクタを介した通信線及びシールド線や制御線の接続という簡単な作業により、シリアル接続される両端側装置には終端抵抗が通信路に接続され、中間部の装置には終端抵抗が接続されないので柔軟なシステム構築及び高速通信が可能となる。終端抵抗の取り付け忘れ、取り付け位置間違い、煩雑な配線の作業時間増加、配線ミスの原因調査によるコストアップが解消できる。

図１には、この発明に係るシリアル通信システムの一実施例のブロック図が示されている。同図においては、シリアル通信システムの最も単純な構成である３つの装置からなるものが代表として例示的に示されている。つまり、シリアル接続の両端に対応した２つの装置（終端）と、その間に設けられた装置（中間）から構成される。上記装置（中間）は、同図のように最低１個であり、シリアル通信システム構成に対応して同じものが複数個設けられる。

上記３つの各装置は、互いに同じ構成とされる。装置（中間）が代表として例示的に示されているように、通信ドライバ／レシーバの差動入出力端子Ｄ＋とＤ−に接続された通信経路には、スイッチＳＷ１とＳＷ２を介して終端抵抗が設けられる。この通信経路は、一方において入力コネクタに接続され、他方において出力コネクタに接続される。上記入力コネクタと出力コネクタには、それぞれ２端子が割り当てられて接続検知機能が付加される。上記２つの端子は、一方が接地電位ＧＮＤに接続され、他方がプルアップ抵抗ＲＰ１，ＲＰ２に接続される。上記プルアップ抵抗ＲＰ１，ＲＰ２と入力コネクタ及び出力コネクタの接続ノードの電位が、終端接続判定回路としてのナンド（ＮＡＮＤ）ゲート回路の入力信号とされる。

上記終端接続判定回路（ＮＡＮＤ）の出力信号は、上記スイッチＳＷ１，ＳＷ２の制御信号とされる。つまり、ＮＡＮＤゲート回路の出力信号が論理０（ハイレベル）のときには、スイッチＳＷ１とＳＷ２がオフ状態（ＯＦＦ）となり、上記通信経路には終端抵抗が接続されない。上記ＮＡＮＤゲート回路の出力信号が論理１（ロウレベル）のときには、スイッチＳＷ１とＳＷ２がオン状態（ＯＮ）となり、上記通信経路には終端抵抗が接続される。この実施例では、上記のように論理１をロウレベルとし、論理０をハイレベルとする負論理が採用される。

上記３つの装置のうちの残り２つの装置（終端）も、上記装置（中間）と同じ構成にされる。そして、これら３つの装置がツイストペア線等で構成された差動シリアル通信線及びシールド線により相互に接続される。同図の例では、左端の装置（終端）の出力コネクタと装置（中間）の入力コネクタが上記差動シリアル通信線及びシールド線により接続される。また、装置（中間）の出力コネクタと右端の装置（終端）の入力コネクタが上記差動シリアル通信線及びシールド線により接続される。

上記のような接続検知機能を実現するために、回線側のコネクタにおいては、上記入力コネクタ又は出力コネクタの接続検知機能のための２端子と接続される２端子は、相互に接続されるとともにシールド線に接地電位を与える端子としても利用される。具体的には、装置（中間）の接地電位ＧＮＤは、入力コネクタ−回線側コネクタ−シールド線−回線側コネクタ−出力コネクタの経路で左側の装置（終端）の接地電位ＧＮＤと接続される。また、装置（中間）の接地電位ＧＮＤは、出力コネクタ−回線側コネクタ−シールド線−回線側コネクタ−入力コネクタの経路で右側の装置（終端）の接地電位ＧＮＤと接続される。

このように差動シリアル通信線及びシールド線の両端に回線側コネクタが設けられた２つの接続手段を用いて上記３つの装置（終端）−装置（中間）−装置（終端）が接続される。上記装置（中間）においては、入力コネクタ及び出力コネクタの両方に上記接続手段である回線側コネクタが接続されているので、終端接続判定回路であるＮＡＮＤゲート回路の１つの入力信号は、入力コネクタ−回線コネクタ−入力コネクタの経路が形成されてロウレベルの信号となり、他の１つの入力信号は、出力コネクタ−回線コネクタ−出力コネクタの経路が形成されてロウレベルの信号となる。これにより、ＮＡＮＤゲート回路は、２つの入力が共にロウレベル（論理１）であるのでハイレベル（論理０）を出力する。したがって、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオフ状態になって終端抵抗が接続されない。

上記左側の装置（終端）においては、出力コネクタのみが上記接続手段である回線側コネクタが接続されているので、終端接続判定回路であるＮＡＮＤゲート回路の１つの入力信号は、入力コネクタに回線側コネクタが接続されないことによりプルアップ抵抗ＲＰ１で形成されたハイレベル（論理０）となる。他の１つの入力信号は、出力コネクタ−回線コネクタ−出力コネクタの経路が形成されてロウレベルの信号となる。これにより、ＮＡＮＤゲート回路は、２つの入力がハイレベル（論理０）とロウレベル（論理１）であるのでロウレベル（論理１）を出力する。したがって、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオン状態になって終端抵抗が接続される。

上記右側の装置（終端）においては、入力コネクタのみが上記接続手段である回線側コネクタが接続されているので、終端接続判定回路であるＮＡＮＤゲート回路の１つの入力信号は、入力コネクタ−回線コネクタ−入力コネクタの経路が形成されてロウレベルの信号となり、出力コネクタに回線側コネクタが接続されないことによりプルアップ抵抗ＲＰ２で形成されたハイレベル（論理０）となる。これにより、ＮＡＮＤゲート回路は、２つの入力がハイレベル（論理０）とロウレベル（論理１）であるのでロウレベル（論理１）を出力する。したがって、上記同様にスイッチＳＷ１，ＳＷ２がオン状態になって終端抵抗が接続される。

この実施例のシリアル通信システムは、上記装置（中間）と左側又は右側の装置（終端）のいずれとも入れ換えることができる。つまり、３つの装置は、どの位置に接続しても、自身が終端なら終端抵抗が接続され、中間なら終端抵抗が接続されない。これにより、、例えば後述するような自動販売機に適用した場合、システムによりモジュール構成が違っていても―意に配線することができるので簡単な作業で実現できる。したがって、構成する自動販売機ごとに配線が違ため作業が煩雑になり人為的ミスが発生することもなく、終端抵抗の取り付け忘れ、取り付け位置間違い、煩雑な配線の作業時間増加、配線ミスの原因調査によるコストアップという問題も回避できる。そして、前記図１０や図１１に示したような良好な伝達波形での通信が可能になる。

この実施例では、コネクタに接続検知機能を付加しつつ、シールド線への接地電位ＧＮＤの供給も兼ねているので、１つの端子を接続検知機能として追加するだけでよい。逆にいうならば、入力コネクタ、出力コネクタ及び回線側コネクタを５端子として、差動シリアル通信線用に２端子、シールド線用に１端子及び上記接続検知機能のために２端子それぞれ設ける構成としてもよい。

上記入力コネクタと出力コネクタは、発明の理解を容易にするために便宜的に付けたものであり、例えばＡコネクタとＢコネクタあるいは第１コネクタと第２コネクタのように言い換えることもできるものである。つまり、入力コネクタをＡ（第１）又はＢ（第２）コネクタとし、出力コネクタをＢ（第２）又はＡ（第１）コネクタのように入れ換えて特定することもできる。前記のような装置間を接続するためのに用いられる接続手段としての２つのコネクタであればよい。このことは、以下の実施例においても同様である。

図２には、この発明に係るシリアル通信システムの他の一実施例のブロック図が示されている。この実施例は、前記図１の実施例の変形例であり、接続手段が異なるだけで他は前記図１と同様である。接続手段は、差動シリアル通信線と、２本の接続判定線及びその両端に設けられた４端子の回線側コネクタから構成される。上記２本の接続判定線は、１本が他の装置に接地電位ＧＮＤを出力させるために用い、他の１つは他の装置からの接地電位ＧＮＤを入力させるために用いられる。

同図において装置（中間）で説明すると、入力コネクタの２つの端子のうちの１つは、左側の装置（終端）の出力コネクタの１つの端子を用いて出力された接地電位ＧＮＤを入力するために用いられる。他の１つは、上記左側の装置（終端）の出力コネクタの他の１つの端子に接地電位ＧＮＤを入力するために用いられる。同様に、出力コネクタの２つの端子のうちの１つは、右側の装置（終端）の入力コネクタの１つの端子を用いて出力された接地電位ＧＮＤを入力するために用いられる。他の１つは、上記右側の装置（終端）の入力コネクタの他の１つの端子に接地電位ＧＮＤを入力するために用いられる。

このように入力コネクタ−回線側コネクタ−接続判定線−出力コネクタといった経路で隣接する装置が互いに接地電位ＧＮＤをやり取りすることにより、隣接して他の装置が接続されているか否かを判定することができる。この場合には、上記差動シリアル通信線にはシールド線が設けられない。シールド線が必要なら１端子追加して接続すればよいし、上記接続判定線をシールド線と兼用させてもよい。

この実施例では、装置間での接地電位ＧＮＤに電位差があると、終端接続判定回路（ＮＡＮＤ）のレベルマージンを悪化させる。そこで、この実施例では特に制限されないが、電源から供給された接地電位ＧＮＤを各装置に供給し、接続判定線の接地電位ＧＮＤのレベルを合わせるように工夫されている。

図３には、この発明に係るシリアル通信システムの更に他の一実施例のブロック図が示されている。この実施例は、前記図２の実施例の変形例であり、接続手段の接続判定線の構成が異なるだけで他は前記図１と同様である。接続手段は、差動シリアル通信線と、１本の接続判定線及びその両端に設けられた４端子の回線側コネクタから構成される。上記１本の接続判定線は、回線側コネクタの２つの端子間を短絡（ループバック）するために用いられ、図２の実施例のように装置間を接続するものではない。

この構成は、入力コネクタ又は出力コネクタに、それに接続される回線側コネクタとでスイッチ機能を実現するものである。つまり、入力コネクタ又は出力コネクタに回線側コネクタが接続されると、スイッチオン状態に相当して終端接続判定回路の入力信号に自身の接地電位ＧＮＤを供給し、回線側コネクタが接続されないとスイッチオフ状態に相当して、プルアップ抵抗によるハイレベルを形成する。この構成では、各装置間の接地電位ＧＮＤに電位差があっても問題なく上記終端接続判定回路の判定動作を行わせることができる。

この実施例は、図１の実施例に比べてシールド線がない通信線でも実現可能である。図２の実施例に比べて専用の接続判定線を必要としないためコストダウンが図れる。そして、上記のようよ各装置問で接続判定信号が閉しているため、共通の電源を用意する必要がなく自由度が高い。

図４には、この発明に係るシリアル通信システムの更に他の一実施例のブロック図が示されている。この実施例は、制御信号生成部を有する装置において、制御線を使用した終端抵抗自動接続を行うようにするものである。そして、装置（ホスト）には、出力コネクタのみを設けて終端に配置することを限定して、終端抵抗を固定的に接続するものである。上記装置（ホスト）を除く周辺モジュールは、互いに同じ構成とされて、中間部に配置されたものは終端抵抗が接続されず、終端に配置されたものは終端抵抗が接続される。

上記のような終端抵抗自動接続のために、装置（終端）に代表として点線で示した判定回路が設けられる。判定回路は、フリップフロップ回路ＦＦ、スイッチＳＷ４及びプルダウン抵抗ＲＤ１により構成される。プルダウン抵抗ＲＤ１は、スイッチＳＷ４を介して制御線に接続される。終端抵抗は、前記実施例と同様にスイッチＳＷ１，ＳＷ２を介して通信経路に接続される。また、出力コネクタから入力コネクタとを接続する制御線にスイッチＳＷ３が設けられる。上記制御信号生成部から出力される制御信号ＨＳＣＴＯＮは、インバータ回路を介して入力コネクタ側の制御線に伝えられる。

フリップフロップ回路ＦＦは、システムリセットＳＲＳによりリセット状態にされる。制御信号生成部は、初期状態では信号ＨＳＣＴＯＮをハイレベルからロウレベルに変化させる。装置（終端）のフリップフロップＦＦは、出力コネクタには何も接続されておらず、受け取る信号の変化がないため、制御線の制御信号はプルダンウ抵抗ＲＤ１によるロウレベルままである。フリップフロップ回路ＦＦはリセット状態を維持し、出力信号Ｄのハイレベルをインバータ回路Ｎ１が反転してロウレベルとしてスイッチＳＷ４をオン状態のままとし、スイッチＳＷ１，ＳＷ２もオン状態にして通信経路に終端抵抗を接続する。上記出力信号ＤのハイレベルによりスイッチＳＷ３をオフ状態のままにする。

装置（中間）においても初期状態ではフリップフロップ回路ＦＦがリセット状態にされる。しかしながら、装置（終端）における初期状態での信号ＨＳＣＴＯＮをハイレベルからロウレベルに変化が、入力コネクタ−制御線及び出力コネクタを介して装置（中間）に入力されて、フリップフロップ回路ＦＦの出力信号Ｄをロウレベルにする。出力信号Ｄのロウレベルになることによって、前記装置（終端）とは逆に、制御線のホスト装置との接続を行うスイッチＳＷ３はオン状態となり、制御線にプルダンウ抵抗ＲＤ１を接続させるスイッチＳＷ４と通信経路に終端抵抗を接続するスイッチＳＷ１，ＳＷ２がオフ状態となる。

フリップフロップ回路ＦＦは、システムリセットＳＲＳによってのみデータ保持がクリアされるため、システム起動後は、装置（終端）において出力コネクタの制御線は変化することはないが、ノイズ等の発生による誤作動回避および初期値フリップフロップ回路ＦＦへの入力不定状態回避のため、プルダンウ抵抗ＲＤ１及びデータ固定用スイッチＳＷ４が設けられるものである。この実施例では、装置（ホスト）は、終端抵抗の実装（固定接続）と接続位置が固定となるが、このような方式を採用することにより、人手による作業依存がなくなり、出力コネクタのみを設けてるので誤接続の心配がなくなる。

図４において、入力コネクタと出力コネクタは、前記のように便宜的なものであり、例えば上記装置（ホスト）に、入力コネクタのみを設けて同図の右側の終端に限定して配置することもできる。

図５には、この発明に係るシリアル通信システムの更に他の一実施例のブロック図が示されている。この実施例は、前記図４の実施例の変形例であり、制御線を２本使用した終端抵抗自動接続に向けられている。前記図４の実施例に制御線を一本追加し、同様の判定回路を１つ追加した構成にすると、両端の終端を判別することが可能になる。つまり、前記図４の実施例では、装置（ホスト）を左側に配置し、右側の装置（終端）側から制御線及び制御信号を順次に伝えて右側に他の装置の接続の有無を判定するものであるが、同じ判定回路を追加し、左側の装置（終端）側から制御線及び制御信号を順次に伝えて左側に他の装置の接続の有無を判定するというものである。

この構成は、前記図１ないし図３の実施例と同様に、装置（中間）と左側又は右側の装置（終端）のいずれとも入れ換えることができる。つまり、３つの装置は、どの位置に接続しても、自身が終端なら終端抵抗が接続され、中間なら終端抵抗が接続されない。これにより、、例えば後述するような自動販売機に適用した場合、システムによりモジュール構成が違っていても―意に配線することができるので簡単な作業で実現できる。したがって、構成する自動販売機ごとに配線が違ため作業が煩雑になり人為的ミスが発生することもなく、終端抵抗の取り付け忘れ、取り付け位置間違い、煩雑な配線の作業時間増加、配線ミスの原因調査によるコストアップという問題も回避できる。

装置（中間）では、２つの判定回路の両方ともに他の装置が接続された状態が一致していることを排他的論理和回路により判定し、その出力信号によりスイッチＳＷ１，ＳＷ２をオフ状態にし、２つの判定回路のそれぞれにより入力コネクタと出力コネクタとの間で制御線を接続するスイッチＳＷ５，ＳＷ６をオン状態にする。

左側の装置（終端）では、２つの判定回路のうち右側に他の装置が接続され状態の判定信号と、左側に他の装置が接続されてい状態の判定信号との不一致を上記排他的論理和回路が判定して、出力信号により終端抵抗を接続し、２つの判定回路のそれぞれにより左側からの制御信号を右側に伝えるスイッチＳＷ６をオフ状態にし、右側からの制御信号を左側に伝えるスイッチＳＷ５をオン状態にする。

右側の装置（終端）では、２つの判定回路のうち左側に他の装置が接続され状態の判定信号と、右側に他の装置が接続されてい状態の判定信号との不一致を上記排他的論理和回路が判定して、出力信号により終端抵抗を接続し、２つの判定回路のそれぞれにより左側からの制御信号を右側に伝えるスイッチＳＷ６をオン状態にし、右側からの制御信号を左側に伝えるスイッチＳＷ５をオフ状態にする。

図６は、この発明が適用されるシリアル通信システムを構成する１つの装置（モジュール）の内部回路１０とインタフェース回路２０の具体的なブロック図が示されている。インタフェース回路１０は、前記図１〜３の通信ドライバ／レシーバを含み、前記図４，５の制御信号生成部を含む。インタフェース回路２０は、内部回路１０の制御を受けて制御線ＣＬを接地電圧ＧＮＤにプルダウンするトランジスタＱ１と、ＣＬの信号を内部回路１０に取り込む入力バッファＩＢＦ、ＣＬを電源電圧ＶＤＤにプルアップする抵抗Ｒ１を含む。このＣＬに対する接地電圧ＧＮＤは、通信線路ＬＮに含まれる接地線ＧＮＤに接続される。

インタフェース回路１０は、信号線ＤＰ（Ｄ＋），ＤＮ（Ｄ−）に向けて内部回路１０からのデータを送信し、信号線ＤＰ，ＤＮからのデータを内部回路１０に向けて受信する入出力バッファＩＯＢを含む。この入出力バッファＩＯＢは、特に制限されないが、ＥＩＡ−４８５（ＲＳ−４８５規格）に適合したものである。このＩＯＢの接地電圧ＧＮＤは通信線路ＬＮに含まれるシールド線ＳＬＤに接続される。更に、インタフェース回路２０のＣＬ−ＶＤＤ間およびＣＬ−ＧＮＤ間には、それぞれ、クランプ用のダイオードＤＤ１およびＤＤ２が備わっている。上記トランジスタＱ１と抵抗Ｒ１は、前記図４，図５の信号ＨＳＣＴＯＮを出力するインバータ回路に対応している。

内部回路１０における制御線ＣＬ関連の回路ブロックについて説明する。制御信号出力部ＣＬＯは、制御レジスタ群ＲＥＧａによる制御を受けてトランジスタＱ１のオン／オフを制御する。この際に、トランジスタＱ１のオン時間は、出力タイマＴＭ１によって規定される。出力タイマＴＭ１は、制御レジスタ群ＲＥＧａによって制御され、例えば、内部回路１０におけるハードリセット命令発行時のロウレベル期間などを定める。

制御信号検出部ＣＬＩは、入力バッファＩＢＦからの信号を受けて、ステイタスレジスタＲＥＧｓに書き込みを行う。この際に、ＣＬＩは、制御レジスタ群ＲＥＧａによって制御される検出タイマＴＭ２を用いてＩＢＦからの信号（すなわち制御線ＣＬの状態）を監視する。したがって、例えば、周辺モジュールにおいて、ＴＭ２にハードリセット時のロウレベル期間を設定しておくと、ＣＬＩは、ハードリセット命令が発行されたことを検出可能となる。なお、制御レジスタ群ＲＥＧａやステイタスレジスタＲＥＧｓは、ＣＰＵバスＢＵＳを介して図示しないＣＰＵからの制御を受ける。

内部回路１０における信号線ＤＰ，ＤＮ関連（通信ドライバ／レシーバ）の回路ブロックについて説明する。データ送信時は、図示しないＣＰＵからＣＰＵバスＢＵＳを介して送信ＦＩＦＯ（ＴＸＦ）に送信データが書き込まれ、この送信データが、符号部ＥＣＤおよび送信データ生成部ＴＸを介して入出力バッファＩＯＢに伝送される。符号部ＥＣＤおよび送信データ生成部ＴＸは、例えば、送信データに対してマンチェスタ符号化やエラー符号（ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）コード等）の付加を行い、これに対してパラレル−シリアル変換を行ったものをＩＯＢに伝送する。

データ受信時は、ＩＯＢからの受信データを受信データ検出部ＲＸおよびタイミング検出部ＲＸＴＧを用いて取り込み、この受信データが復号部ＤＣＤを介して受信ＦＩＦＯ（ＲＸＦ）に書き込まれる。タイミング検出部ＲＸＴＧは、所謂クロックリカバリ回路である。受信データ検出部ＲＸおよび復号部ＤＣＤは、シリアル−パラレル変換や、エラー符号の確認によるエラー検出またはエラー訂正や、マンチェスタ符号の復号化などを行う。そして、ＲＸＦに書き込まれた受信データがＣＰＵバスＢＵＳを介して図示しないＣＰＵに伝送される。なお、ＣＰＵバスＢＵＳには、更にＣＰＵによって制御される制御レジスタ群ＲＥＧｂが接続され、送受信制御部ＴＲＸＣが、このＲＥＧｂによる制御を受けてＩＯＢに対する入出力の切り替えを行う。

図７には、この発明が適用された自動販売機の一実施例のブロック図が示されている。通信線路ＬＮ上に、主制御部ＭＣＴＬ＿Ｗと複数の周辺モジュールＭＤ＿Ｗａ〜ＭＤ＿Ｗｊとがシリアルに電気的に接続され、通信線路ＬＮの両端に配置された周辺モジュールＭＤ＿Ｗｅ及びＭＤ＿Ｗｊには終端抵抗が接続され、それ以外の周辺モジール及びホスト装置には終端抵抗が接続されない。

図７において、ＭＤ＿Ｗａは、無線モデムであり、アンテナＡＮＴを介して外部との間で無線データの送受信を行う機能を備える。ＭＤ＿Ｗｂは、金額表示部であり、ユーザによって投入された金銭を表示する機能を備える。ＭＤ＿Ｗｃは、所謂コインメックであり、ユーザによって投入されたコインを識別する機能を備える。ＭＤ＿Ｗｄは、所謂ビルバリであり、ユーザによって投入されたお札を識別する機能を備える。ＭＤ＿Ｗｅは、電子マネーリーダ／ライタであり、ＩＣカード等を用いた金銭の支払いを処理する機能を備える。ＭＤ＿Ｗｆは、パネル制御部であり、商品表示パネル１４０を制御する機能を備える。商品表示パネル１４０は、例えば、ＭＤ＿Ｗｆによって制御される、低速信号伝達の従来より用いられる一般的なシリアルバスＳＢ上に、商品を選択する複数のボタンや商品の表示部が接続された構成となっている。ＭＤ＿Ｗｆは、商品表示パネル１４０を介してユーザからの商品の購入情報を管理する。

ＭＤ＿Ｗｇは、ベンド制御部であり、商品排出部１４１を制御する機能を備える。商品排出部１４１は、例えば、ＭＤ＿Ｗｇによって制御される、低速信号伝達の従来より用いられる一般的なシリアルバスＳＢ上に、それぞれ異なる商品が格納された複数のベンドが接続された構成となっている。ベンド制御部ＭＤ＿Ｗｇは、パネル制御部ＭＤ＿Ｗｆでのユーザの商品購入情報を得て商品排出部１４１を制御し、対応する商品を排出する。

ＭＤ＿Ｗｈは、コンテンツ表示部であり、液晶パネル１４２を制御する。ＭＤ＿Ｗｈは、例えば無線モデムＭＤ＿Ｗａを介して取得したコンテンツデータ（広告やニュース等）を液晶パネル１４２に表示する。ＭＤ＿ＷｉおよびＭＤ＿Ｗｊは、それぞれハンディターミナルおよびプリンタであり、これらは、自動販売機の保守・点検等で使用される。

このように、信号線ＤＰ，ＤＮおよび制御線ＣＬを含む通信線路ＬＮ上に、主制御部ＭＣＴＬ＿Ｗ並びに全ての周辺モジュールＭＤ＿Ｗａ〜ＭＤ＿Ｗｊをシリアルバス形式で接続した構成を用いることで、前述したように保守性および信頼性に優れた簡潔な自動販売機を実現可能となる。特に、無線モデムＭＤ＿Ｗａやコンテンツ表示部ＭＤ＿Ｗｈは、高速データ転送が必要とされる。本実施の形態においては、信号線ＤＰ，ＤＮを高速化することで全てをシリアルバスで接続可能となる。

以上本発明者によってなされた発明を、前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。例えば、信号線は差動信号である必要はない。自動販売機のようにノイズ環境が劣悪でないシステムにおいては、単線での信号の伝達を行うことができる。通信ドライバ／レシーバの具体的構成は、種々の実施形態を採ることができる。終端接続判定回路は、ＮＡＮＤゲート回路の他、ノア（ＮＯＲ）ゲート回路等の入力される接続判定信号に対応して種々の実施形態を採ることができる。

この発明は、自動販売機の他に各種シリアル通信システムとして広く利用することができる。

この発明に係るシリアル通信システムの一実施例のブロック図である。 この発明に係るシリアル通信システムの他の一実施例のブロック図である。 この発明に係るシリアル通信システムの更に他の一実施例のブロック図である。 この発明に係るシリアル通信システムの更に他の一実施例のブロック図である。 この発明に係るシリアル通信システムの更に他の一実施例のブロック図である。 この発明が適用されるシリアル通信システムを構成する１つの装置（モジュール）の主制御部１０とインタフェース回路２０の具体的なブロック図である。 この発明が適用された自動販売機の一実施例のブロック図である。 本願発明者等において検討されたシリアル通信システムのブロック図である。 本願発明者等において検討されたシリアル通信システムのブロック図である。 図８，９のシリアル通信システムにおける装置（中間）の波形図である。 図８，９のシリアル通信システムにおける装置（終端）の波形図である。 図８，９のシリアル通信システムにおいて終端抵抗を接続しないときの装置（中間）の波形図である。 図８，９のシリアル通信システムにおいて終端抵抗を接続しないときの装置（終端）の波形図である。

符号の説明

ＳＷ１〜ＳＷ６…スイッチ、ＲＰ１，ＲＰ２…プルアップ抵抗、ＦＦ…フリップフロップ回路、ＲＤ１…プルダウン抵抗、Ｎ１…インバータ回路、
ＭＣＴＬ…主制御部、ＬＮ…通信線路、ＭＤ…周辺モジュール、ＤＰ，ＤＮ…信号線、ＣＬ…制御線、ＧＮＤ…接地線（接地電圧）、ＶＤＤ…電源電圧、ＰＴ…ポート、Ｒ…抵抗、Ｑ…トランジスタ、ＩＢＦ…入力バッファ、ＩＯＢ…入出力バッファ（通信ドライバ／レシーバ）、ＢＵＳ…ＣＰＵバス、ＲＥＧａ，ＲＥＧｂ…レジスタ群、ＲＥＧｓ…ステイタスレジスタ、ＣＬＯ…制御信号出力部、ＴＭ…タイマ、ＣＬＩ…制御信号検出部、ＤＤ…ダイオード、ＴＸＦ…送信ＦＩＦＯ、ＥＣＤ…符号部、ＴＸ…送信データ生成部、ＴＲＸＣ…送受信制御部、ＲＸ…受信データ検出部、ＲＸＴＧ…タイミング検出部、ＤＣＤ…復号部、ＲＸＦ…受信ＦＩＦＯ、ＡＮＴ…アンテナ、ＳＢ…シリアルバス、１０…内部回路、２０…インタフェース回路、１４０…商品表示パネル、１４１…商品排出部、

Claims (7)

1. 第１装置、第２装置及び第３装置を備え、
   上記第１装置ないし第３装置のそれぞれは、
   通信ドライバ及びレシーバと、
   上記通信ドライバ及びレシーバの通信経路に対してスイッチにより選択的に接続可能にされた終端抵抗と、
   上記スイッチを制御する制御手段と、
   第１コネクタ及び第２コネクタとを有し、
   上記第１装置ないし第３装置は、１つの装置の第２コネクタが他の装置の第１コネクタと通信線を含む接続手段で接続されてシリアル接続され、
   上記第１装置ないし第３装置の上記制御手段は、
   上記第１コネクタ及び第２コネクタの両方に上記接続手段が接続された状態を検知して上記スイッチを制御して終端抵抗を通信経路に接続しない第１動作、又は上記第１コネクタ又は第２コネクタのいずれれか一方のみに上記接続手段が接続された状態のときに上記スイッチを制御して終端抵抗を通信経路に接続する第２動作を行うシリアル通信システム。
2. 請求項１において、
   上記接続手段は、上記第１コネクタ及び第２コネクタのそれぞれに対応した入力回線側コネクタ及び出力回線側コネクタを有し、
   上記第１コネクタと上記入力回線側コネクタの接続により第１信号の伝達経路が形成され、
   上記第２コネクタと上記出力回線側コネクタの接続により第２信号の伝達経路が形成され、
   上記制御手段は、第１信号及び第２信号の論理和信号により上記スイッチの制御信号を形成するシリアル通信システム。
3. 請求項２において、
   上記接続手段は、上記通信線をシールドするシールド線を含んで上記第１装置ないし第３装置をシリアル接続するものであり、
   上記第１信号及び第２信号は、上記シールド線により伝えられる接地電位であるシリアル通信システム。
4. 請求項２において、
   上記接続手段は、上記接続判定線を含んで上記第１装置ないし第３装置をシリアル接続するものであり、
   上記第１信号及び第２信号は、上記接続判定線により伝えられる２値信号のいずれか一方であるシリアル通信システム。
5. 第１装置、第２装置及び第３装置を備え、
   上記第１装置は、
   通信ドライバ及びレシーバと、
   上記通信ドライバ及びレシーバの通信経路に接続された終端抵抗と、
   第１コネクタを有し、
   上記第２装置及び第３装置のそれぞれは、
   通信ドライバ及びレシーバと、
   上記通信ドライバ及びレシーバの通信経路に対してスイッチにより選択的に接続可能にされた終端抵抗と、
   上記スイッチを制御する制御手段と、
   第１コネクタ及び第２コネクタとを有し、
   上記第１装置ないし第３装置は、１つの装置の第２コネクタが他の装置の第１コネクタと通信線と制御線を含む接続手段で接続されてシリアル接続され、
   上記第２装置及び第３装置の上記制御手段それぞれは、
   上記第２コネクタに上記接続手段が接続されない状態のときは、上記スイッチを制御して終端抵抗を通信経路に接続するとともに、上記第１コネクタを介して制御線に対して２値信号のいずれか一方の信号を出力し、
   上記第２コネクタに上記接続手段が接続された状態のときは、上記スイッチを制御して終端抵抗を通信経路に接続しないととともに、上記第１コネクタを介して制御線に対して上記第２コネクタを介して入力された上記一方の信号を出力するシリアル通信システム。
6. 第１装置、第２装置及び第３装置を備え、
   上記第１装置ないし第３装置のそれぞれは、
   通信ドライバ及びレシーバと、
   上記通信ドライバ及びレシーバの通信経路に対してスイッチにより選択的に接続可能にされた終端抵抗と、
   上記スイッチを制御する制御手段と、
   第１コネクタ及び第２コネクタとを有し、
   上記第１装置ないし第３装置は、１つの装置の第２コネクタが他の装置の第１コネクタと通信線と第１及び第２制御線を含む接続手段で接続されてシリアル接続され、
   上記第１装置ないし第３装置の上記制御手段それぞれは、
   上記第２コネクタに上記接続手段が接続されない状態のときは上記第１コネクタを介して上記第１制御線に対して２値信号のいずれか一方の信号を出力し、上記第２コネクタに上記接続手段が接続された状態のときは上記第１コネクタを介して上記第１制御線に対して上記第２コネクタを介して入力された上記一方の信号を出力し、
   上記第１コネクタに上記接続手段が接続されない状態のときは上記第２コネクタを介して第２制御線に対して２値信号のいずれか一方の信号を出力し、上記第１コネクタに上記接続手段が接続された状態のときは上記第２コネクタを介して第２制御線に対して上記第２コネクタを介して入力された上記一方の信号を出力し、
   上記第２コネクタ及び第１コネクタの双方に上記接続手段が接続された状態のときは、上記スイッチを制御して終端抵抗を通信経路に接続せず、
   上記第２コネクタ又は第１コネクタのいずれか一方のみに上記接続手段が接続された状態のときは、上記スイッチを制御して終端抵抗を通信経路に接続するシリアル通信システム。
7. 請求項１ないし６のいずれかにおいて、
   上記通信ドライバ及びレシーバは、ＥＩＡ−４８５（ＲＳ−４８５規格）に適合したものであるシリアル通信システム。

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