JP2010211436A - Data transmission/reception system - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、コントローラと、複数の仕様のシリアル通信デバイスとの間でシリアル形式でデータを送受信するデータ送受信システムに関する。 The present invention relates to a data transmission / reception system that transmits and receives data in a serial format between a controller and a plurality of serial communication devices.
例えば、特許文献1は、同じ種類のシリアルインターフェースを有する複数のデバイスと、単一のインターフェースを用いてデータの伝送を行う装置が開示されている。
For example,
本願発明は、上述した背景からなされたものであって、少ない装置規模で、コントローラと、複数の仕様のシリアル通信デバイスとの間でシリアル形式でデータを送受信することができるように工夫されたデータ送受信システムを提供することを目的とする。 The present invention is based on the above-mentioned background, and is devised so that data can be transmitted and received in serial format between a controller and a plurality of serial communication devices with a small apparatus scale. An object is to provide a transmission / reception system.
本願発明にかかるデータ送受信システムは、上述した目的を達成するためになされたものであって、クロック信号の供給を受けたときにのみ、前記供給されたクロックに同期して、第1の信号端子を介して、時分割で、コントローラとの間で、シリアル形式のデータの送信および受信を行う1つ以上の第1のデバイス(102)と、前記コントローラから、前記クロック信号と、活性化された第2のチップセレクト信号とを受けたときに、前記供給されたクロックに同期して、前記コントローラからシリアル形式のデータを受信する1つ以上の第2のデバイス(122)と、前記コントローラから、前記クロック信号と、活性化された第3のチップセレクト信号を受けたときに、前記供給されたクロックに同期して、前記コントローラからのシリアル形式のデータを受信し、前記コントローラに対してシリアル形式のデータを送信する1つ以上の第3のデバイス(142)と、クロック信号を出力し、前記第1〜第3のデバイスそれぞれに対応するチップセレクト信号それぞれを出力し、前記クロック信号に同期してデータの出力および受信を行うコントローラ(200)と、前記コントローラが出力したデータを受けるインバータと、前記インバータの出力をベースに受け、エミッタが接地され、コレクタが、前記コントローラの入力端子、前記第1のデバイスの第1の信号端子および前記第3のデバイスの第4の信号端子に接続され、抵抗を介して正電源に接続されたnpn形トランジスタとを有し、第1のデバイスからのデータ出力信号が、コントローラからのデータ出力信号と衝突しないようにするために、前記第1のデバイスのチップセレクト信号が活性化したときにのみ、前記クロック信号を、前記第1のデバイスに供給するクロック供給回路(202)とを有するデータ送受信システム。 A data transmission / reception system according to the present invention is made to achieve the above-described object, and only when a clock signal is supplied, the first signal terminal is synchronized with the supplied clock. One or more first devices (102) for transmitting and receiving serial format data to and from the controller in a time-sharing manner, and the clock signal from the controller and activated One or more second devices (122) for receiving serial format data from the controller in synchronization with the supplied clock when receiving a second chip select signal; and from the controller, When receiving the clock signal and the activated third chip select signal, the controller supplies the clock signal in synchronization with the supplied clock. One or more third devices (142) that receive real format data and transmit serial format data to the controller, and output a clock signal, corresponding to each of the first to third devices A controller (200) for outputting and receiving data in synchronization with the clock signal, an inverter for receiving data output from the controller, an output from the inverter as a base, and an emitter Is connected to the input terminal of the controller, the first signal terminal of the first device, and the fourth signal terminal of the third device, and is connected to a positive power source through a resistor. npn transistor, and the data output signal from the first device is the data output signal from the controller. Data transmission / reception having a clock supply circuit (202) for supplying the clock signal to the first device only when the chip select signal of the first device is activated so as not to collide with the first device. system.
本願発明にかかるデータ送受信システムによれば、少ない装置規模で、コントローラと、複数の仕様のシリアル通信デバイスとの間でシリアル形式でデータを送受信することができる。 According to the data transmission / reception system of the present invention, data can be transmitted / received in a serial format between a controller and a plurality of serial communication devices having a plurality of specifications with a small apparatus scale.
以下、本願発明の実施形態を説明する。
図1は、第1のデータ送受信システム10を示す図であって、(a)は、その構成を示し、(b)は、そのシリアル通信におけるタイミングチャート図である。
図1(a)に示すように、第1のデータ送受信システム10は、CPU・FPGAなどで構成された第1のコントローラ100と、第1のシリアル通信デバイス102から構成される。
なお、以下、各図において、実質的に同じ構成部分には、同じ符号が付される。
コントローラ100のCLK端子からシリアル通信デバイス102のSCK端子には、図1(b)の上段に示すクロック信号が供給される。
コントローラ100のDIO端子とシリアル通信デバイス102のSDA端子との間は、プルアップされて接続され、図1(b)の下段に示すタイミングで、データが、データ送受信システムからシリアル通信デバイス102にクロック信号が供給されている間だけ、時分割で、これらの間で双方向に伝送される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is a diagram showing a first data transmission /
As shown in FIG. 1A, the first data transmission /
In the following, in each figure, substantially the same components are denoted by the same reference numerals.
The clock signal shown in the upper part of FIG. 1B is supplied from the CLK terminal of the
The DIO terminal of the
このようにコントローラ100とシリアル通信デバイス102との間でデータを伝送する仕様は、2線式(I2C)と呼ばれる。
この仕様においては、1回に伝送されるデータのビット数は9であり、この仕様の主な特徴は、図1(b)に示すように、通信の開始および終了を示すスタート/ストップコンディションがデータの前後に設けられることであり、1回の伝送ごとに、データ受信が成功したか否かを示すACK/NACKビットが、9つめのビットとして付加されることである。
The specification for transmitting data between the
In this specification, the number of bits of data transmitted at one time is 9, and the main feature of this specification is that the start / stop condition indicating the start and end of communication is as shown in FIG. It is provided before and after the data, and an ACK / NACK bit indicating whether or not the data reception is successful is added as the ninth bit for each transmission.
図2は、第2のデータ送受信システム12を示す図であって、(a)は、その構成を示し、(b)は、そのシリアル通信におけるタイミングチャート図である。
図2(a)に示すように、第2のデータ送受信システム12は、第2のコントローラ120と、第2のシリアル通信デバイス122から構成される。
コントローラ120のCLK端子からシリアル通信デバイス122のCLK端子には、図2(b)の上段に示すクロック信号が供給される。
コントローラ120の_CS端子と、シリアル通信デバイス122のLE端子とは、プルアップされて接続され、図2(b)の下段に示すタイミングで、チップセレクト信号が、コントローラ120からシリアル通信デバイス122に対して出力される。
2A and 2B are diagrams showing the second data transmission /
As shown in FIG. 2A, the second data transmission /
The clock signal shown in the upper part of FIG. 2B is supplied from the CLK terminal of the
The _CS terminal of the
コントローラ120のDO端子からシリアル通信デバイス122のDI端子に対してデータが出力され、シリアル通信デバイス122は、チップセレクト信号が活性化しているときだけデータを受信する。
第2のデータ送受信システム12においては、コントローラ120からシリアル通信デバイス122の方向に、図2(b)の中段に示すように、クロック信号に同期した片方向のデータ伝送が行われる。
Data is output from the DO terminal of the
In the second data transmission /
このようにコントローラ120とシリアル通信デバイス122との間でデータを伝送する仕様は、3線式(MICROWIRE)と呼ばれ、1回に伝送されるデータのビット数は、システムの仕様とされる。
この仕様においては、図2(b)に示すように、データの伝送の最初のクロック立ち上がりのチップセレクト信号(LE/CS)の立ち下がりと、クロック信号の立ち上がりとの間のセットアップ時間(tcss)と、最後のクロック立ち上がりとデータとの間のホールド時間(tcsh)が必要とされる。
The specification for transmitting data between the
In this specification, as shown in FIG. 2B, the setup time (tcss) between the falling edge of the chip select signal (LE / CS) at the first rising edge of data transmission and the rising edge of the clock signal. And a hold time (tcsh) between the last clock rise and data is required.
図3は、第3のデータ送受信システム14を示す図であって、(a)は、その構成を示し、(b)は、そのシリアル通信におけるタイミングチャート図である。
図3(a)に示すように、第3のデータ送受信システム14は、第2のコントローラ140と、第2のシリアル通信デバイス142から構成される。
コントローラ140のCLK端子からシリアル通信デバイス142のCLK端子には、図3(b)の1段目に示すクロック信号が供給される。
コントローラ120の_CS端子と、シリアル通信デバイス122の_CS端子とは、プルアップされて接続され、図2(b)の4段目に示すタイミングで、チップセレクト信号が、コントローラ120からシリアル通信デバイス122に対して出力される。
3A and 3B are diagrams showing the third data transmission /
As shown in FIG. 3A, the third data transmission /
The clock signal shown in the first stage of FIG. 3B is supplied from the CLK terminal of the
The _CS terminal of the
図3(b)の1〜4段目に示すように、コントローラ140とシリアル通信デバイス142との間のデータの送信および受信は、チップセレクト信号が活性化されたときにのみ、クロック信号に同期して行われる。
コントローラ140のDO端子からシリアル通信デバイス142のMOSI端子に対してデータが出力され、シリアル通信デバイス142は、このデータを受信する。
また、シリアル通信デバイス142のMISO端子からコントローラ140のDI端子に対してデータが出力され、コントローラ140は、このデータを受信する。
As shown in the first to fourth stages in FIG. 3B, data transmission and reception between the
Data is output from the DO terminal of the
In addition, data is output from the MISO terminal of the
このようにコントローラ140とシリアル通信デバイス142との間でデータを伝送する仕様は、4線式(SPI)と呼ばれ、1回に伝送されるデータのビット数は8/16/32(8が主流)である。
この仕様においても、図3(b)に示すように、データの伝送の最初のクロック立ち上がりのチップセレクト信号(LE/CS)の立ち下がりと、クロック信号の立ち上がりとの間のセットアップ時間(tcss)と、最後のクロック立ち上がりとデータとの間のホールド時間(tcsh)が必要とされる。
The specification for transmitting data between the
Also in this specification, as shown in FIG. 3B, the setup time (tcss) between the falling edge of the chip select signal (LE / CS) at the first rising edge of the data transmission and the rising edge of the clock signal. And a hold time (tcsh) between the last clock rise and data is required.
以下、本発明にかかる第4のデータ送受信システム2を説明する。
図4は、本発明にかかる第4のデータ送受信システム2を示す図であって、(a)は、データ送受信システム2の構成を示し、(b)は、そのシリアル通信におけるタイミングチャート図である。
図4に示すように、データ送受信システム2は、CPU・FPGAなどから構成される第4のコントローラ200、第1のシリアル通信デバイス102(図1)、第2のシリアル通信デバイス122(図2)、第3のシリアル通信デバイス142(図3)、トライステートゲート202、インバータ204、および、そのベースがインバータ204の出力に接続され、そのベースが接地され、そのコレクタが抵抗を介して正電源に接続されたnpnトランジスタを用いたスイッチング回路206から構成される。
The fourth data transmission /
4A and 4B are diagrams showing a fourth data transmission /
As shown in FIG. 4, the data transmission /
なお、データ送受信システム2は、適切に変形することにより、複数のシリアル通信デバイス102,122,142を含みうるが、ここでは、説明の具体化・明確化のために、データ送受信システム2が、それぞれ1つのシリアル通信デバイス102,122,142を含む場合を具体例とする。
Note that the data transmission /
データ送受信システム2は、コントローラ200と、仕様が異なる複数のシリアル通信デバイス102,122,142との間でシリアル形式のデータ伝送が行えるように工夫されている。
つまり、データ送受信システム2には、第2,第3のシリアル通信デバイス122,124の仕様は似通っているので、これらに、第1のシリアル通信デバイス102の仕様を適合させるような工夫がなされている。
The data transmission /
That is, since the specifications of the second and third
データ送受信システム2において、コントローラ200は、図4(a)の第1段目に示すように、CLK端子からクロック信号を出力し、トライステートゲート202、シリアル通信デバイス122,124のCLK端子に供給する。
また、コントローラ200は、図4(b)の第2段目に示すように、DO端子からデータを出力し、インバータ204、シリアル通信デバイス122のDI端子およびシリアル通信デバイス142のMOSI端子に対して出力する。
In the data transmission /
Further, as shown in the second stage of FIG. 4B, the
また、コントローラ200のDI端子は、スイッチング回路206のコレクタ、シリアル通信デバイス102のSDA端子、シリアル通信デバイス142のMISO端子に接続され、コントローラ200は、図4(b)の第3段目に示すように、DI端子から、シリアル通信デバイス102,122,142およびスイッチング回路206から入力されるデータを受信する。
また、コントローラ200は、_CS1〜_CS3端子それぞれから、図4(b)の4段目に示すチップセレクト信号を出力し、それぞれをトライステートゲート202の制御入力端子、プルアップして接続されたシリアル通信デバイス122のLE端子およびシリアル通信デバイス142の_CS端子に供給する。
また、コントローラ200は、MICROWIRE方式およびSPI方式のデータ伝送におけるクロック信号の立ち上がりとの間のセットアップ時間(tcss)と、最後のクロック立ち上がりとデータとの間のホールド時間(tcsh)とのタイミングをとる。
The DI terminal of the
Further, the
Further, the
トライステートゲート202の出力は、プルアップされてシリアル通信デバイス102のSCK端子に接続される。
トライステートゲート202は、データ送受信システム2の_CS1端子から出力されるチップセレクト信号が活性化(L)したときに、入力されたクロック信号を、シリアル通信デバイス122のSDA端子に供給し、これ以外のときには出力を高抵抗状態とする。
The output of the
When the chip select signal output from the _CS1 terminal of the data transmission /
インバータ204は、コントローラ200のDO端子から入力されたデータのビットを反転し、スイッチング回路206に対して出力する。
スイッチング回路206は、インバータ204から入力された信号を反転して、シリアル通信デバイス102のSDA端子、シリアル通信デバイス142のMISO端子に対して出力する。
The inverter 204 inverts the bit of the data input from the DO terminal of the
The
[データ送受信システム2におけるI2C方式]
I2C方式においては、上述のように、コントローラ100(図1)とシリアル通信デバイス102との間で、1本の信号線の信号の入出力方向を切り替えることにより、1本の信号線を介して、双方向にデータが送受信される。
しかしながら、データ送受信システム2(図4(A))において、他の方式(MICROWIRE方式SPI方式および)とI2C方式とを共存させるためには、シリアル通信デバイス102のSDAから出力される信号を、コントローラ200のDI端子に対して出力し、コントローラ200のDO端子から入力される信号を、シリアル通信デバイス102のSDA端子に対して出力するという、2線〜1線変換が必要とされる。
[I2C method in data transmission / reception system 2]
In the I2C method, as described above, the signal input / output direction of one signal line is switched between the controller 100 (FIG. 1) and the
However, in the data transmission / reception system 2 (FIG. 4 (A)), in order to allow other systems (MICROWIRE system SPI system and I2C system) to coexist, a signal output from the SDA of the
このような理由から、インバータ204およびスイッチング回路206は、シリアル通信デバイス102からのデータ出力信号と、コントローラ200からのデータ出力信号とが衝突しないようにするために設けられている。
つまり、シリアル通信デバイス102のSDAから信号が出力されるときには、スイッチング回路206のコレクタからインバータ204の入力方向には、信号が伝わらないので、シリアル通信デバイス102の出力信号は、コントローラ200のDI端子に対して出力される。
一方、コントローラ200のDO端子からの信号は、インバータ204およびスイッチング回路206を介して、シリアル通信デバイス102のSDA端子に対して出力され
For this reason, the inverter 204 and the
That is, when a signal is output from the SDA of the
On the other hand, a signal from the DO terminal of the
[データ送受信システム2におけるMICROWIRE方式およびSPI方式]
データ送受信システム2においては、MICROWIRE方式のデータ伝送は、コントローラ200のDO端子から、シリアル伝送デバイス122のDI端子に対して、一方向に信号が出力されることにより実現される。
データ送受信システム2においては、SPI方式のデータ伝送は、コントローラ200のDO端子から、シリアル伝送デバイス142のMOSI端子に対して信号が出力され、反対に、シリアル伝送デバイス142のMOSI端子から、コントローラ200のDI端子に対して信号が出力されることにより実現される。
[MICROWIRE system and SPI system in data transmission / reception system 2]
In the data transmission /
In the data transmission /
[データ送受信システム2の特徴]
データ送受信システム2において、シリアル通信デバイス102,122,142を1つずつコントローラ200に接続するためには、何の工夫もなければ、コントローラには、2+3+4=9個の信号端子が必要となるが、データ送受信システム2においては、コントローラ200の信号端子6個で、同一基板上に、シリアル通信デバイス102,122,142それぞれ1つずつを共存させている。
つまり、データ送受信システム2においては、コントローラ200の端子数が節約されている。
[Features of data transmission / reception system 2]
In the data transmission /
That is, in the data transmission /
ただし、各仕様において1回の伝送で伝送されるデータのビット数が異なるので、使用するシリアル通信デバイスの種類を変更するごとに、1回に伝送するデータのビット数を変更しなければならないが、コントローラ200をCPU・FPGAなどで構成すれば、この問題は容易に解消されうる。
また、データ送受信システム2においては、複数の仕様のシリアル通信デバイスに対する制御方法を統一できるので、コントローラ200のリソースおよび基板配線数が少なくて済む。
However, since the number of bits of data transmitted in one transmission is different in each specification, the number of bits of data transmitted at one time must be changed every time the type of serial communication device to be used is changed. If the
Further, in the data transmission /
10,12,14,2・・・データ送受信システム,102,122,142・・・シリアル通信デバイス,202・・・トライステートゲート,204・・・インバータ,206・・・スイッチング回路206,
10, 12, 14, 2 ... data transmission / reception system, 102, 122, 142 ... serial communication device, 202 ... tristate gate, 204 ... inverter, 206 ... switching
Claims (1)
前記コントローラから、前記クロック信号と、活性化された第2のチップセレクト信号とを受けたときに、前記供給されたクロックに同期して、前記コントローラからシリアル形式のデータを受信する1つ以上の第2のデバイス(122)と、
前記コントローラから、前記クロック信号と、活性化された第3のチップセレクト信号を受けたときに、前記供給されたクロックに同期して、前記コントローラからのシリアル形式のデータを受信し、前記コントローラに対してシリアル形式のデータを送信する1つ以上の第3のデバイス(142)と、
クロック信号を出力し、前記第1〜第3のデバイスそれぞれに対応するチップセレクト信号それぞれを出力し、前記クロック信号に同期してデータの出力および受信を行うコントローラ(200)と、
前記コントローラが出力したデータを受けるインバータと、
前記インバータの出力をベースに受け、エミッタが接地され、コレクタが、前記コントローラの入力端子、前記第1のデバイスの第1の信号端子および前記第3のデバイスの第4の信号端子に接続され、抵抗を介して正電源に接続されたnpn形トランジスタと、
前記第1のデバイスのチップセレクト信号が活性化したときにのみ、前記クロック信号を、前記第1のデバイスに供給するクロック供給回路(202)と
を有するデータ送受信システム。 Only when a clock signal is received, serial format data is transmitted to and received from the controller in time division via the first signal terminal in synchronization with the supplied clock. One or more first devices (102);
One or more serial data received from the controller in synchronization with the supplied clock when receiving the clock signal and the activated second chip select signal from the controller; A second device (122);
When receiving the clock signal and the activated third chip select signal from the controller, the controller receives serial data from the controller in synchronization with the supplied clock, and sends it to the controller. One or more third devices (142) for transmitting serial data to the device;
A controller (200) that outputs a clock signal, outputs a chip select signal corresponding to each of the first to third devices, and outputs and receives data in synchronization with the clock signal;
An inverter that receives the data output by the controller;
The output of the inverter is received as a base, the emitter is grounded, and the collector is connected to the input terminal of the controller, the first signal terminal of the first device, and the fourth signal terminal of the third device; An npn-type transistor connected to a positive power supply through a resistor;
A data transmission / reception system comprising: a clock supply circuit (202) that supplies the clock signal to the first device only when a chip select signal of the first device is activated.
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