JP2011087259A - 通信集中制御システムおよび通信集中制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】割り込み通信による影響を受けずにポーリング通信を行うことができ、ポーリング周期時間を一定に保持することが可能な通信集中制御システムおよび通信集中制御方法を提供する。
【解決手段】一つのマスタ装置２０と、通信バス４０と、マスタ装置２０と通信バス４０により接続された複数のスレーブ装置３０−１〜３０−Ｘと、を有し、マスタ装置２０および複数のスレーブ装置３０は、通信バス４０を通して双方向通信可能で、少なくとも、マスタ装置２０から各スレーブ装置３０へのポーリング通信と、各スレーブ装置３０からマスタ装置２０への割り込み通信とを別チャネルにして、同一ライン上で多重化して通信を行う。
【選択図】図４

Description

本発明は、プリンタや複写機等の多数のセンサとアクチュエータを有する系を集中制御する集中制御システムに係り、特に、一つのマスタ装置と複数のスレーブ装置間のバスを通した通信制御を行う通信集中制御システムおよび通信集中制御方法に関するものである。

図１は、単一のマスタ装置と複数のスレーブ間で双方向通信を行うバスネットワークシステムの基本構成を示す図である。

このバスネットワークシステム１は、一つのマスタ装置２と、複数のスレーブ装置３−１〜３−Ｘが通信バス４により接続される。
そして、マスタ装置２と複数のスレーブ装置３−１〜３−Ｘ間で通信バス４を介して双方向通信が行われる。
また、バスネットワークシステム１においては、その通信ネットワークのライン数が少なく送受信データをシリアルで通信する場合もある。

このようなシステムにおいて、図２に示すように、マスタ装置２が各スレーブ装置３−１〜３−Ｘと通信のやり取りを順番に行うポーリングという動作を行う。
そのようなポーリング動作中に、スレーブ装置３−１〜３−Ｘの１つが緊急でデータのやり取りをする割り込み動作を行う場合がある。

そのような割り込み処理を行う場合、図３に示すように、通常のポーリング通信を一時止めて、割り込み通信を行う。

また、特許文献１や２には、シリアルデータ伝送処理技術が開示されている。

特開２００５−１４２８７２号公報 特許第３４９６５０１号

ところが、上述したように、割り込み処理を行う場合、通常のポーリング通信を一時止めて、割り込み通信を行うため、全スレーブ装置とのポーリング通信を完了するまでの時間（ポーリング周期時間）が長くなってしまう。
この割り込みは、スレーブ装置が多いほど、発生する可能性が高くなる。
その結果、全スレーブの情報収集が遅くなり、監視ネットワークやＦＡネットワークなどのように、複数のスレーブがあっても限りある時間内にネットワーク情報を集める必要があるネットワークシステムでは、問題が発生する。
このため、ポーリング周期時間と割り込み時間とは相反する関係にある。

この対策としてネットワークの通信速度を上げる手段が一般に知られているが、スタブパスに対する処理や、終端処理などが必要になり、ネットワークを構築する制約が増えるという不利益がある。

本発明は、割り込み通信による影響を受けずにポーリング通信を行うことができ、ポーリング周期時間を一定に保持することが可能な通信集中制御システムおよび通信集中制御方法を提供することにある。

本発明の第１の観点の通信集中制御システムは、一つのマスタ装置と、通信バスと、上記マスタ装置と上記通信バスにより接続された複数のスレーブ装置と、を有し、上記マスタ装置および上記複数のスレーブ装置は、上記通信バスを通して双方向通信可能で、少なくとも、上記マスタ装置から上記各スレーブ装置へのポーリング通信と、上記各スレーブ装置から上記マスタ装置への割り込み通信とを別チャネルにして、同一ライン上で多重化して通信を行う。

本発明の第２の観点の通信集中制御方法は、一つのマスタ装置と複数のスレーブ装置を、通信バスにより双方向可能に接続し、少なくとも、上記マスタ装置から上記各スレーブ装置へのポーリング通信と、上記各スレーブ装置から上記マスタ装置への割り込み通信とを別チャネルにして、同一ライン上で多重化して通信を行う。

本発明によれば、割り込み通信による影響を受けずにポーリング通信を行うことができ、ポーリング周期時間を一定に保持することができる。

単一のマスタ装置と複数のスレーブ間で双方向通信を行うバスネットワークシステムの基本構成を示す図である。 ポーリング通信を説明するための図である。 ポーリング通信中に割り込みが発生した場合の通信状態を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る通信集中制御システムの構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る通信集中制御システムのスレーブ装置側の接続形態例を示す図である。 本実施形態に係る通信集中制御システムにおけるポーリング動作と割り込み動作を模式的に示す図である。 本実施形態に係るマスタ装置とスレーブ装置の多重通信系の要部の構成例を示す図である。 本実施形態に係るマスタ装置とスレーブ装置の多重通信系によるポーリング通信パスを示す図である。 本実施形態に係るマスタ装置とスレーブ装置の多重通信系による割り込み通信パスを示す図である。 本実施形態に係る通信集中制御システムの送受信部の要部の具体的な構成例を示す図である。 本実施形態に係るマスタ装置の具体的な構成例を示す図である。 本実施形態に係るスレーブ装置の具体的な構成例を示す図である。 ポーリング通信と割り込み通信のスロット（Slot）データの構成例を示す図である。 割り込み時の具体的な処理を模式的に示す図である。 本実施形態に係るマスタ装置の起動時の制御を説明するためのフローチャートである。 本実施形態に係るマスタ装置のポーリング通信制御動作を説明するためのフローチャートである。 本実施形態に係るスレーブ装置のポーリング通信制御動作を説明するためのフローチャートである。 本実施形態に係るマスタ装置の割り込み通信制御動作を説明するためのフローチャートである。 本実施形態に係るスレーブ装置の割り込み通信制御動作を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。
なお、説明は次の順序で行う。
１．通信集中制御システムの全体概要
２．マスタ装置とスレーブ装置の多重通信系の構成例
３．マスタ装置およびスレーブ装置の具体的な構成例

＜１．通信集中制御システムの全体概要＞
図４は、本発明の実施形態に係る通信集中制御システムの構成例を示す図である。
図５は、本発明の実施形態に係る通信集中制御システムのスレーブ装置側の接続形態例を示す図である。

本通信集中制御システム１０は、一つのマスタ装置２０と、複数のスレーブ装置３０−１〜３０−Ｘと、通信バス４０と、を含んで形成されている。
マスタ装置２０と複数のスレーブ装置３０−１〜３０−ｎは通信バス４０により接続されている。

マスタ装置２０および複数のスレーブ装置３０−１〜３０−Ｘは、たとえば通信バス４０を通して、たとえばマスタ装置２０が発信するフレーム同期信号ＣＬＫに同期して双方向通信可能である。

本通信集中制御システム１０においては、マスタ装置２０から各スレーブ装置３０−１〜３０−Ｘへのポーリング通信と、各スレーブ装置３０−１〜３０−Ｘからマスタ装置２０への割り込み通信とを別チャネルにして、同一ライン上で多重化して通信を行う。
これにより、通信集中制御システム１０は、ポーリング通信が割り込み通信の影響を受けなくし、ネットワーク全体へのポーリング時間を変えずにスレーブからの割り込み通信をすることが可能となっている。
すなわち、本通信集中制御システム１０は、マスタ装置２０およびスレーブ装置３０−１〜３０−Ｘは通信多重機能を有し、通信バス４０の同一ライン上にポーリングチャネルＰＯＣＨと割り込みチャネルＩＮＣＨを多重通信するシステムとして形成される。

図６は、本実施形態に係る通信集中制御システムにおけるポーリング動作と割り込み動作を模式的に示す図である。

本通信集中制御システム１０では、図６に示すように、マスタ装置２０はポーリングチャネルＰＯＣＨで各スレーブ装置３０−１（Slave1）〜３０−Ｘ（SlaveX）の順番に確認する。
そして、マスタ装置２０は、通信するポーリング周期時間ＴＰ１を変えることなく、このポーリング通信中に割り込みチャネルＩＮＣＨで、たとえばスレーブ装置３０−Ｍ（SlaveM），３０−Ｎ（SlaveN）と通信を行う。

本実施形態において、マスタ装置２０は、各スレーブ装置３０−１〜３０−ＸへのポートＰＴの属性の書き込み機能、およびスレーブ装置３０へのアクチュエータ駆動データの書き込み機能を有する。
さらに、マスタ装置２０は、各スレーブ装置３０からのセンサデータの読み出し機能、および各スレーブ装置３０からの割り込み要求の検出機能を有する。

各スレーブ装置３０は、マスタ装置２０からコンフィギュレーションレジスタＣＲＥＧに書き込まれる値で各ポートの属性が決定される。
ここで属性とは、ポートがセンサ・ポートかアクチュエータ・ポートか、センサ信号の閾値、アクチュエータの駆動入力振幅などである。
各スレーブ装置３０において、センサ属性を設定されたポートＰＴがアクセスされると読み出した値（リード値を）通信バス４０に返す。
各スレーブ装置３０において、アクチュエータ属性を設定されたポートＰＴがアクセスされるとデータレジスタＤＲＥＧに値が書き込まれる。
データレジスタＤＲＥＧに書き込まれた値は直ちにアクチュエータ６０に反映され、データレジスタＤＲＥＧが書き改められるまで反映は継続する。

以上、本実施形態に係る通信集中制御システムの全体概要について説明した。
以下では、本実施形態に係る通信集中制御システムを形成するマスタ装置２０、スレーブ装置３０（−１〜−ｎ）の具体的な構成および機能について説明する。

＜２．マスタ装置とスレーブ装置の多重通信系の構成例＞
図７は、本実施形態に係るマスタ装置とスレーブ装置の多重通信系の要部の構成例を示す図である。

図７のマスタ装置２０とスレーブ装置３０の多重通信系２００，３００は、多重方式として同期型直交符号変調を適用し、直交符号であるＰＮ（擬似雑音）符号を用いる。

多重通信系２００，３００は、ポーリング通信用にＰＮ符号Ｃ１をマスタ装置２０およびすべてのスレーブ装置３０で用いる。
多重通信系２００，３００は、ポーリング通信の送信部および受信部をマスタ装置２０およびすべてのスレーブ装置３０がそれぞれ有する構成になっている。
マスタ装置２０の多重通信系２００は、ポーリング通信の送信部２１０および受信部２２０を有する。
各スレーブ装置３０の多重通信系３００は、ポーリング通信の送信部３１０および受信部３２０を有する。

また、多重通信系２００，３００は、割り込み通信用にＰＮ符号Ｃ２をマスタ装置２０およびすべてのスレーブ装置３０で用いる。
多重通信系２００，３００は、割り込み通信の送信部および受信部をマスタ装置２０およびすべてのスレーブ装置３０がそれぞれ有する構成になっている。
マスタ装置２０の多重通信系２００は、割り込み通信の送信部２３０および受信部２４０を有する。
各スレーブ装置３０の多重通信系３００は、割り込み通信の送信部３３０および受信部３４０を有する。

そして、マスタ装置２０の多重通信系２００は、ポーリング通信の送信部２１０および受信部２２０、並びに割り込み通信の送信部２３０および受信部２４０に加えて、送受信部２５０を有する。
スレーブ装置３０の多重通信系３００は、ポーリング通信の送信部３１０および受信部３２０、並びに割り込み通信の送信部３３０および受信部３４０に加えて、送受信部３５０を有する。

マスタ装置２０のポーリング通信用送信部２１０は、ポーリングマスタデータＭＤ１を生成するポーリングマスタデータ生成部２１１、およびＰＮ符号ＰＮ１を生成するＰＮ符号生成部２１２を有する。
送信部２１０は、ＰＮ符号Ｃ１とポーリングマスタデータＭＤ１との排他的論理和をとり符号変調を行う排他的論理和ゲート（ＥＸＯＲ）２１３、およびＥＸＯＲ２１３の出力段に配置されたバッファ（ＢＵＦ）２１４を有する。
ポーリング通信用受信部２２０は、ＰＮ符号Ｃ１を生成するＰＮ符号生成部２２１、および符号変調されたポーリングスレーブデータＳＤ１およびマスタデータＭＤ１と割り込みスレーブデータＳＤ２およびマスタデータＭＤ２とが加算されたデータを逆変換する排他的論理和ゲート（ＥＸＯＲ）２２２を有する。受信部２２０は、ＥＸＯＲ２２２の入力段に配置されたバッファ（ＢＵＦ）２２３を有する。ここで、逆変換とは復調することを意味する。

マスタ装置２０の割り込み通信用送信部２３０は、割り込みマスタデータＭＤ１を生成する割り込みマスタデータ生成部２３１、およびＰＮ符号Ｃ２を生成するＰＮ符号生成部２３２を有する。
送信部２３０は、ＰＮ符号Ｃ２と割り込みマスタデータＭＤ２との排他的論理和をとり符号変調を行う排他的論理和ゲート（ＥＸＯＲ）２３３、およびＥＸＯＲ２３３の出力段に配置されたバッファ（ＢＵＦ）２３４を有する。
割り込み通信用受信部２４０は、ＰＮ符号Ｃ２を生成するＰＮ符号生成部２４１、および符号変調されたポーリングスレーブデータＳＤ１およびマスタデータＭＤ１と割り込みスレーブデータＳＤ２およびマスタデータＭＤ２とが加算されたデータを逆変換する排他的論理和ゲート（ＥＸＯＲ）２４２を有する。受信部２４０は、ＥＸＯＲ２４２の入力段に配置されたバッファ（ＢＵＦ）２４３を有する。

マスタ装置２０の送受信部２５０は、加算器（ＡＤＤ１）２５１、およびバッファ（ＢＵＦ）２５２，２５３を有する。
加算器２５１は、送信部２１０のＥＸＯＲ２１３で符号変調され、バッファ２１４を介したポーリングマスタデータＭＤ１と、送信部２３０のＥＸＯＲ２３３で符号変調され、バッファ２３４を介した割り込みマスタデータＭＤ２を加算（重畳）する。
バッファ２５２は、加算器２５１により加算された符号変調されたマスタデータＭＤ１＋ＭＤ２をバッファリングして通信バス４０に転送する。 バッファ２５３は、通信バス４０を転送されてきた符号変調されているスレーブデータＳＤ１＋ＳＤ２とバス上で加算されたマスタデータＭＤ１＋ＭＤ２をバッファリングして受信部２２０，２４０に供給する。

なお、マスタ装置２０において、ＰＮ符号Ｃ１を生成するＰＮ符号生成部２１２と２２２、ＰＮ符号Ｃ２を生成するＰＮ符号生成部２３２と２４２は共通化可能である。
あるいは、ＰＮ符号生成部２１２，２２２，２３２，２４２を共通化することも可能である。

スレーブ装置３０のポーリング通信用送信部３１０は、ポーリングスレーブデータＳＤ１を生成するポーリングマスタデータ生成部３１１、およびＰＮ符号Ｃ１を生成するＰＮ符号生成部３１２を有する。
送信部３１０は、ＰＮ符号Ｃ１とポーリングスレーブデータＳＤ１との排他的論理和をとり符号変調を行う排他的論理和ゲート（ＥＸＯＲ）３１３、およびＥＸＯＲ３１３の出力段に配置されたバッファ（ＢＵＦ）３１４を有する。
ポーリング通信用受信部３２０は、ＰＮ符号Ｃ１を生成するＰＮ符号生成部３２１、およびポーリングマスタデータＭＤ１およびスレーブデータＳＤ１との排他的論理和をとり符号変調されたデータを逆変換する排他的論理和ゲート（ＥＸＯＲ）３２２を有する。受信部３２０は、ＥＸＯＲ３２２の入力段に配置されたバッファ（ＢＵＦ）３２３を有する。

スレーブ装置３０の割り込み通信用送信部３３０は、割り込みスレーブデータＳＤ２を生成する割り込みスレーブデータ生成部３３１、およびＰＮ符号Ｃ２を生成するＰＮ符号生成部３３２を有する。
送信部３３０は、ＰＮ符号Ｃ２と割り込みスレーブデータＤＤ２との排他的論理和をとり符号変調を行う排他的論理和ゲート（ＥＸＯＲ）３３３、およびＥＸＯＲ３３３の出力段に配置されたバッファ（ＢＵＦ）３３４を有する。
割り込み通信用受信部３４０は、ＰＮ符号Ｃ２を生成するＰＮ符号生成部３４１、および割り込みマスタデータＭＤ２およびスレーブデータＳＤ２とポーリングスレーブデータＳＤ１およびマスタデータＭＤ１とが加算されたデータを逆変換する排他的論理和ゲート（ＥＸＯＲ）３４２を有する。受信部３４０は、ＥＸＯＲ３４２の入力段に配置されたバッファ（ＢＵＦ）３４３を有する。

スレーブ装置３０の送受信部３５０は、加算器（ＡＤＤ）３５１、およびバッファ（ＢＵＦ）３５２，３５３を有する。
加算器３５１は、送信部３１０のＥＸＯＲ３１３で符号変調され、バッファ３１４を介したポーリングスレーブデータＳＤ１と、送信部３３０のＥＸＯＲ３３３で符号変調され、バッファ３３４を介した割り込みスレーブデータＳＤ２を加算（重畳）する。
バッファ３５２は、加算器３５１により加算された符号変調されたスレーブデータＳＤ１＋ＳＤ２をバッファリングして通信バス４０に転送する。
バッファ３５３は、通信バス４０を転送されてきた符号変調されているマスタデータＭＤ１＋ＭＤ２とバス上で加算されたスレーブデータＳＤ１＋ＳＤ２をバッファリングして受信部３２０，３４０に供給する。

なお、スレーブ装置３０において、ＰＮ符号Ｃ１を生成するＰＮ符号生成部３１２と３２１、ＰＮ符号Ｃ２を生成するＰＮ符号生成部３３２と３４１は共通化可能である。
あるいは、ＰＮ符号生成部３１２，３２１，３３２，３４１を共通化することも可能である。

図８は、本実施形態に係るマスタ装置とスレーブ装置の多重通信系によるポーリング通信パスを示す図である。
図９は、本実施形態に係るマスタ装置とスレーブ装置の多重通信系による割り込み通信パスを示す図である。

マスタ装置２０の送信部２１０において、ポーリングマスタデータ生成部２１１でマスタ装置２０が送信するポーリングマスタデータＭＤ１が生成され、このポーリングマスタデータＭＤ１がＥＸＯＲ２１３によりＰＮ符号Ｃ１で符号変調される。
また、マスタ装置２０の送信部２３０において、割り込みデータ生成部２３１でマスタ装置２０が送信する割り込みマスタデータＭＤ２が生成され、この割り込みマスタデータＭＤ２がＥＸＯＲ２３３によりＰＮ符号Ｃ２で符号変調される。
これら符号変調されたポーリングマスタデータＭＤ１および割り込みマスタデータＭＤ２が、送受信部２５０の加算器２５１で加算されて、バッファ２５２により通信バス４０に出力される。
すべてのスレーブ装置３０においても同様に、それぞれの送信部３１０のポーリングスレーブデータ生成部３１１でスレーブ装置３０が送信するポーリングスレーブデータＳＤ１が生成される。各送信部３１０では、ポーリングスレーブデータＳＤ１がＥＸＯＲ３１３によりＰＮ符号Ｃ１で符号変調される。
それぞれの送信部３３０の割り込みスレーブデータ生成部３３１でスレーブ装置３０が送信する割り込みスレーブデータＳＤ２が生成され、この割り込みスレーブデータＳＤ２がＥＸＯＲ３３３によりＰＮ符号Ｃ２で符号変調される。
これら符号変調されたポーリングスレーブデータＳＤ１および割り込みスレーブデータＳＤ２が、送受信部３５０の加算器３５１で加算されて、バッファ３５２により通信バス４０に出力される。
通信バス４０に転送された信号は、通信バス４０上加算された信号となり、この信号で通信を行う。
このマスタ装置２０とすべてのスレーブ装置３０の出力が加算された信号が、マスタ装置２０の送受信部２５０およびそれぞれのスレーブ装置３０の送受信部３５０で受信される。
マスタ装置２０では、受信した信号を受信部２２０のＥＸＯＲ２２２によりＰＮ符号Ｃ１で逆変換されて、ポーリングスレーブデータＳＤ２が取り出され、後段の処理系に送られる。
また、マスタ装置２０では、受信した信号を受信部２４０のＥＸＯＲ２４２によりＰＮ符号Ｃ２で逆変換されて、割り込みデータＳＤ２が取り出され、後段の処理系に送られる。
それぞれのスレーブ装置３０では、受信した信号がそれぞれの受信部３２０のＥＸＯＲ３２２によりＰＮ符号Ｃ１で逆変換されて、ポーリングマスタデータＭＤ１が取り出されて、後段の処理系に送られる。
また、それぞれのスレーブ装置３０では、受信した信号をそれぞれの受信部３４０のＥＸＯＲ２４２によりＰＮ符号Ｃ２で逆変換されて、割り込みデータＭＤ２が取り出されて、後段の処理系に送られる。それぞれの後段の処理系は、通信フローに従って処理を行う。

＜３．マスタ装置およびスレーブ装置の具体的な構成例＞
図１０は、本実施形態に係る通信集中制御システムの送受信部の要部の具体的な構成例を示す図である。
なお、図１０においては、図面を簡単化し、理解を容易にするために一つのマスタ装置２０に対して２つのスレーブ装置３０−１，３０−２が通信バス４０により接続されている場合を例に示されている。

［マスタ装置の構成例］
図１１は、本実施形態に係るマスタ装置の具体的な構成例を示す図である。

マスタ装置２０は、図７の構成に加えて送信部２１０がラッチ（ＦＦ）２１５を有し、送信部２３０がラッチ（ＦＦ）２３５を有し、受信部２２０がラッチ（ＦＦ）２２４を有し、受信部２４０がラッチ（ＦＦ）２４４を有する。
また、送受信部２５０が図７の構成に加えて、出力回路２５２としてのｎチャネルＭＯＳ（ＮＭＯＳ）トランジスタＮＴ２１、電流源Ｉ２１、インバータＩＮＶ２１、および抵抗値Ｒの抵抗素子Ｒ２１を有している。
また、マスタ装置２０は、ＰＬＬ回路２６０、水晶発振器２７０、バス通信ステートマシン２８０、およびシステム制御ＣＰＵ２９０を有する。
なお、バス通信ステートマシン２８０、およびシステム制御ＣＰＵ２９０は、ポーリングマスタデータ生成部２１１、割り込みマスタデータ生成部２３１、後段の処理系の機能を含んで構成されている。

出力回路２５２において、ＮＭＯＳトランジスタＮＴ２１のソースが電流Ｉｏを供給する電流源Ｉ２１に接続され、ドレインが接続ノードＮＤ２１に接続され、ゲートがインバータＩＮＶ２１を介してＥＸＯＲ２５１の符号変調データの供給ラインに接続されている。
電流Ｉｓを供給する電流源Ｉ２１は基準電位ＶＳＳ（たとえばグランドＧＮＤ）に接続されている。
抵抗素子Ｒ２１は、一端が電源電圧ＶＤＤの供給ラインＬＶＤＤに接続され、他端が接続ノードＮＤ２１に接続されている。

ＰＬＬ回路２６０は、水晶発振器２７０により基準クロックＲＣＫに位相同期したビットクロックＢＩＴ ＣＬＫを生成し、生成したクロックＢＩＴ ＣＬＫをラッチ２１５，２３５，２２４，２４４に供給する。
ＰＬＬ回路２６０は、ＰＬＬ（位相同期）ループを形成する位相比較器２６１、チャージポンプ（ＣＰ）２６２、ループフィルタ（ＬＦ）２６３、電圧制御発振器（ＶＣＯ）２６４、および分周器（ＤＩＶ）２６５を有する。
このＰＬＬ回路２６０は、基準クロックＲＣＫの位相に分周器２６５の出力クロックＸＣＬＫの位相が同期するような同期制御を行う。
ＰＬＬ回路２６０は、生成したビットクロックＢＩＴ ＣＬＫおよびシステムクロックＸＣＬＫをバス通信ステートマシン２８０に供給する。

ラッチ２１５，２３５，２２４，２４４は、たとえばＤ型のフリップフロップＦＦにより構成される。
ラッチ２１５は、ビットクロックＢＩＴ ＣＬＫに同期して、バス通信ステートマシン２８０により供給されるビットデータをラッチし、ラッチデータをポーリングマスタデータＭＤ１として送信部２１０のＥＸＯＲ２１３に供給する。
ラッチ２３５は、ビットクロックＢＩＴ ＣＬＫに同期して、バス通信ステートマシン２８０により供給されるビットデータをラッチし、ラッチデータを割り込みマスタデータＭＤ２として送信部２３０のＥＸＯＲ２３３に供給する。
ラッチ２２４は、ビットクロックＢＩＴ ＣＬＫに同期して、受信部２２０で受信されＥＸＯＲ２２２で逆変換されたポーリングスレーブデータＳＤ１およびポーリングマスタデータＭＤ１をラッチし、バス通信ステートマシン２８０に供給する。
ラッチ２４４は、ビットクロックＢＩＴ ＣＬＫに同期して、受信部２４０で受信されＥＸＯＲ２４２で逆変換された割り込みスレーブデータＳＤ２および割り込みマスタデータＭＤ２をラッチし、バス通信ステートマシン２８０に供給する。

バス通信ステートマシン２８０は、システム制御ＣＰＵ２９０の制御の下、ＰＬＬ回路２６０からビットクロックＢＩＴ ＣＬＫおよびＸＣＬＫが供給され、これらクロックに同期してバス通信ステート処理を行う。
バス通信ステートマシン２８０は、データをビットデータとしてラッチ２１５，２３５に供給する。
バス通信ステートマシン２８０は、ラッチ２２４，２４４を介して供給される受信データ等を受けて、読み出しデータの処理や割り込み対応処理等を行う。

システム制御ＣＰＵ２９０は、通信集中制御システム１０の全体の制御を行い、また、バス通信ステートマシン２８０のバススケジューリング等のバス通信ステート処理の制御を行う。
システム制御ＣＰＵ２９０は、複数のスレーブ装置３０（−１〜−ｎ）に対してポーリングを行うように、バス通信ステートマシン２８０を制御する。

［スレーブ装置の構成例］
図１２は、本実施形態に係るスレーブ装置の具体的な構成例を示す図である。

各スレーブ装置３０は、図７の構成に加えて送信部３１０がラッチ（ＦＦ）３１５を有し、送信部３３０がラッチ（ＦＦ）３２５を有し、受信部３２０がラッチ（ＦＦ）３２４を有し、受信部３４０がラッチ（ＦＦ）３４４を有する。
また、送受信部３５０が図７の構成に加えて、出力回路３５２としてのＮＭＯＳトランジスタＮＴ３１、インバータＩＮＶ３１、および電流源Ｉ３１を有している。
また、スレーブ装置３０は、ＰＬＬ回路３６０、バス通信ステートマシン３７０、センスアンプ３８０、およびドライバ３９０を有する。
なお、バス通信ステートマシン３７０センスアンプ３８０、およびドライバ３９０は、ポーリングスレーブデータ生成部３１１、割り込みスレーブデータ生成部３３１、後段の処理系の機能を含んで構成されている。

出力回路３５２において、ＮＭＯＳトランジスタＮＴ３１のソースが電流Ｉｓを供給する電流源Ｉ３１に接続され、ドレインが接続ノードＮＤ３１に接続され、ゲートがインバータＩＮＶ３１を介して送受信部３５０のＥＸＯＲ３５１による符号変調データの供給ラインに接続されている。
電流Ｉｓを供給する電流源Ｉ３１は基準電位ＶＳＳ（たとえばグランドＧＮＤ）に接続されている。

ＰＬＬ回路３６０は、検出または生成されたクロックＤＣＬＫに位相同期したビットクロックＢＩＴ ＣＬＫを生成し、生成したクロックＢＩＴ ＣＬＫをラッチ３１５，３３５，３２４，３４４に供給する。
ＰＬＬ回路３６０は、ＰＬＬ（位相同期）ループを形成する位相比較器３６１、チャージポンプ（ＣＰ）３６２、ループフィルタ（ＬＦ）３６３、電圧制御発振器（ＶＣＯ）３６４、および分周器（ＤＩＶ）３６５を有する。
このＰＬＬ回路３６０は、クロックＤＣＬＫの位相に分周器３６５の出力クロックの位相が同期するような同期制御を行う。
ＰＬＬ回路３６０は、生成したビットクロックＢＩＴ ＣＬＫおよびシステムクロックＹＣＬＫとをバス通信ステートマシン３７０に供給する。

ラッチ３１５，３３５，３２４，３４４は、たとえばＤ型のフリップフロップＦＦにより構成される。
ラッチ３１５は、ビットクロックＢＩＴ ＣＬＫに同期して、バス通信ステートマシン３７０により供給されるビットデータをラッチし、ラッチデータをポーリングスレーブデータＳＤ１としてＥＸＯＲ３１３に供給する。
ラッチ３３５は、ビットクロックＢＩＴ ＣＬＫに同期して、バス通信ステートマシン３７０により供給されるビットデータをラッチし、ラッチデータを割り込みスレーブデータＳＤ２としてＥＸＯＲ３３３に供給する。
ラッチ３２４は、ビットクロックＢＩＴ ＣＬＫに同期して、受信部３２０で受信されＥＸＯＲ３２２で逆変換されたポーリングマスタデータＭＤ１およびポーリングスレーブデータＳＤ１をラッチし、バス通信ステートマシン３７０に供給する。
ラッチ３４４は、ビットクロックＢＩＴ ＣＬＫに同期して、受信部３４０で受信されＥＸＯＲ３４２で逆変換された割り込みマスタデータＭＤ２および割り込みスレーブデータＳＤ２をラッチし、バス通信ステートマシン３７０に供給する。

バス通信ステートマシン３７０は、ＰＬＬ回路３６０からビットクロックＢＩＴ ＣＬＫが供給され、このクロックに同期してバス通信ステート処理を行う。
バス通信ステートマシン３７０は、センスアンプ３８０により読み出されたセンサ５０の情報を読み出しビットデータとしてラッチ３１５，３３５に供給する。
バス通信ステートマシン３７０は、ラッチ３２４，３４４を介して供給される検出データＤＡＴＡ Ｗを受けて、ドライバ３７を介して所定のアクチュエータ６０の駆動制御を行う。
バス通信ステートマシン３７０は、ラッチ３２４，３４４を介して供給される受信データ等を受けて、読み出しデータ、書き込みデータの処理や割り込み対応処理等を行う。

本実施形態においては、上述したように、１線の通信バス４０に１個のマスタ装置２０と複数のスレーブ装置３０−１〜３０−Ｘが接続されている。

図１３は、ポーリング通信と割り込み通信のスロット（Slot）データの構成例を示す図である。
図１４は、割り込み時の具体的な処理を模式的に示す図である。
図１５〜図１９は、本実施形態に係る通信制御に係るフローチャートである。
図１５〜図１９の制御フローについては後で詳述する。

図１３に示すデータが、符号変調されていないそれぞれの後段で扱うデータＤ１、Ｄ２となる。
ポーリングデータＤ１（ＭＤ１，ＳＤ１）および割り込みデータＤ２（ＭＤ２，ＳＤ２）は共にスレーブ装置３０から送信されるデータを（Slave）と付して表現している。

割り込みフラグＩＦＬＧについては、マスタ装置２０およびスレーブ装置３０共に送信する。
ポーリング時のデータとして、マスタ装置２０からスレーブ装置３０にデータを送る際は、マスタ装置２０は後で詳述する図１６の制御フローに従って処理する。
この場合、マスタ装置２０は「ＳＡ（Slave Address）」＋「ＷＣ（write command）」＋「Ｄ（Data）」＋「ＰＲＹ（Parity）」データをスレーブ装置３０に送信する。
スレーブ装置３０は、後で詳述する図１７の制御フローに従いデータを受け受信するとアクノレッジＡＣＫをマスタ装置２０に送信する。

また、マスタ装置２０がスレーブ装置３０にデータを送らせる場合は、マスタ装置２０は図１４の制御フローに従って「ＳＡ（Slave Address）」＋「ＲＣ（read command）」をスレーブ装置３０に送信する。
スレーブ装置３０は、図１７の制御フローに従い「Ｄ（Data）」＋「ＰＲＹ（Parity）」データをマスタ装置２０に送信し、マスタ装置２０は図１６の制御フローに従いデータを受け受信するとアクノレッジＡＣＫをスレーブ装置３０に送信する。

割り込みデータを送る前に、マスタ装置２０と各スレーブ装置３０は、ポーリングがデータを送っているスロット（Slot）中に、あらかじめ設定されている位置で割り込みフラグを立てる。
マスタ装置２０自身かスレーブ装置３０自身が送りたいときに送る前のポーリングSlot中にフラグＩＦＬＧが無いことを確認し、割り込みの衝突防止をする。
フラグＩＦＬＧが立っている場合は、フラグＩＦＬＧを立てたマスタ装置２０かスレーブ装置３０がデータを送り終わることを確認して、あらためてフラグＩＦＬＧを立てる。
フラグＩＦＬＧの位置が早い方が優先となる。
自分以外のフラグがなければ、次のSlotから割り込みデータを送りはじめる。

割り込み処理の場合、たとえば図１４に示すように、フラグ通信スロットＦＣＳにおいて、割り込みフラグポイント位置が設定される。最優先位置がマスタ装置２０用である。
各スレーブ装置３０−Ａ、３０−Ｂは、スレーブ装置ごとに、優先順位によりフラグポイント位置が設定される。
図１４の例では、スレーブ装置３０−Ａの方がスレーブ装置３０−Ｂより優先順位が高く設定されている。
データ通信スロットＤＣＳは、上述した「ＳＡ（Slave Address）」＋「Ｃ（command）」＋「Ｄ（Data）」＋「ＰＲＹ（Parity）」データが設定される。
なお、フラグ通信スロットＦＣＳおよびデータ通信スロットＤＣＳともに先頭はポーリング通信の先頭に合わせる。スレーブ数に合わせて、ＦＣＳフラグ通信ＳＬＯＴ長は、ポーリングＳＬＯＴ長の整数倍に設定される。

図１４において、割り込みチャネルＩＮＣＨのフレームは次のようになっている。
期間Ｔ１は、スレーブ装置３０−Ａが割り込みフラグＩＦＬＧを発したフレーム期間を示す。
期間Ｔ２は、スレーブ装置３０−Ａのデータ通信期間を示す。
期間Ｔ３は、マスタ装置２０とスレーブ装置３０−Ｂが同時に割り込み要因が発生したが、マスタ装置２０の方がフラグ位置が早く、スレーブ装置３０−Ｂはそれのフラグを検出してフラグ発出を中止したフレーム期間を示す。
期間Ｔ４は、マスタ装置２０のデータ通信期間を示す。
期間Ｔ５は、先にフラグを出した通信が終わり、ポーリング通信でスレーブ装置３０−Ｂの通信がいまだ終わっていないので、スレーブ装置３０−Ｂがフラグを発出した期間を示す。
期間Ｔ６は、スレーブ装置３０−Ｂのデータ通信期間を示す。

データの送信受信は、マスタ装置２０は図１８の制御フローに従い、スレーブ装置３０は図１９の制御フローに従いデータのやり取りを行う。
スレーブ装置３０からマスタ装置２０に自己データを送信する際は、自己の「ＳＡ（Slave Address）」＋「ＲＣ（read command）」＋「Ｄ（Data）」を送信する。
マスタ装置２０は、受け取ったらアクノレッジＡＣＫをスレーブ装置３０に送信する。
スレーブ装置３０がマスタ装置２０にデータを送ってもらう際は、自己の「ＳＡ（Slave Address）」＋「ＷＣ（write command）」を送信する。
マスタ装置２０は「Ｄ（Data）」をスレーブ装置３０に返信し、スレーブ装置３０はその返信を受け取ったらアクノレッジＡＣＫをマスタ装置２０に送信する。
マスタ装置２０がスレーブ装置３０にデータを送信する際やマスタ装置２０がスレーブ装置３０からデータを送らせる場合は、ポーリング通信と同じデータのやり取りを割り込みで行う。

次に、図１５〜図１９に関連付けて本実施形態に係る通信制御の具体的な動作について説明する。

［起動時］
図１５は、本実施形態に係るマスタ装置の起動時の制御を説明するためのフローチャートである。

電源がオンされると、マスタ装置２０は、スレーブ装置３０−１〜３０−Ｘとタイミング同期をとり（ＳＴ１）、ポーティング制御（ＳＴ２）、および割り込み制御（ＳＴ３）をスタートさせる。

［マスタ装置のポーティング（ポーリング）制御］
図１６は、本実施形態に係るマスタ装置のポーリング通信制御動作を説明するためのフローチャートである。

マスタ装置２０は、スレーブアドレスを設定し（ＳＴ１１）、割り込み制御で該当スレーブ装置３０と通信しているか否かを判断する（ＳＴ１２）。
該当スレーブ装置３０と通信していると判断すると、マスタ装置２０は、次のスレーブ装置３０のアドレスに設定し（ＳＴ１３）、ステップＳＴ１２の判断を行う。
ステップＳＴ１２において、マスタ装置２０は、該当スレーブ装置３０と通信していないと判断すると、全てハイレベルの信号であるバリア信号を出力し（ＳＴ１４）、スレーブアドレスを送信する（ＳＴ１５）。
次に、リード命令かライト命令であるかを判断する（ＳＴ１６）。
リード命令であると判断すると（ＳＴ１６，ＳＴ１７）、マスタ装置２０は、該当スレーブ装置３０からデータを受信し、データを受信するとアクノレッジＡＣＫをスレーブ装置３０に送信する（ＳＴ１９）。
ステップＳＴ１６でライト命令であると判断すると（ＳＴ２０）、マスタ装置２０は、スレーブ装置３０にデータを送信し（ＳＴ２１）、スレーブ装置３０からアクノレッジＡＣＫの返信があるか否かを判断する（ＳＴ２２）。
アクノレッジＡＣＫを受信していない場合には、マスタ装置２０は、割り込み制御でスレーブ装置３０にデータを再送する。
アクノレッジＡＣＫを受信した場合には、マスタ装置２０は、システムからストップ命令がきているか否かを判断し（ＳＴ２４）、きている場合には、ストップする。
ストップ命令がきていない場合には、マスタ装置２０は、次のスレーブ装置３０のアドレスに設定して（ＳＴ２５）、ステップＳＴ１２からの処理を繰り返す。

［スレーブ装置のポーティング（ポーリング）制御］
図１７は、本実施形態に係るスレーブ装置のポーリング通信制御動作を説明するためのフローチャートである。

スレーブ装置３０は、スレーブアドレスを受信し（ＳＴ３１）、そのアドレスが自分のアドレスか否かを判断する（ＳＴ３２）。
自分のアドレスでない場合、スレーブ装置３０は、次のアドレスが来るまで待つ（ＳＴ３３）。
ステップＳＴ３２で受信アドレスが自分のアドレスと判断すると、スレーブ装置３０は、命令を受信し（ＳＴ３４）、リード命令であるかライト命令であるかを判断する（ＳＴ３５）。
リード命令であると判断すると、スレーブ装置３０は、データを送信（ＳＴ３６）、マスタ装置２０からアクノレッジＡＣＫの返信があるか否かを判断する（ＳＴ３７）。
アクノレッジＡＣＫの返信がないと判断すると、スレーブ装置３０は、割り込み制御でデータをマスタ装置２０に再送する（ＳＴ３８）。
ステップＳＴ３５でライト命令であると判断すると、スレーブ装置３０は、データを受信し（ＳＴ３９）、アクノレッジＡＣＫをマスタ装置２０に返信する（ＳＴ４０）。
ステップＳＴ３７でアクノレッジＡＣＫを受信するか、または、ステップＳＴ４０でアクノレッジＡＣＫを送信すると、スレーブ装置３０は、システムからストップ命令がきているか否かを判断し（ＳＴ４１）、きている場合には、ストップする。
ストップ命令がきていない場合には、スレーブ装置３０は、ステップＳＴ３１からの処理を繰り返す。

［マスタ装置の割り込み制御］
図１８は、本実施形態に係るマスタ装置の割り込み通信制御動作を説明するためのフローチャートである。

マスタ装置２０は、割り込みチャネルＩＮＣＨに割り込みフラグＩＦＬＧ信が付加されているか否かを判断する（ＳＴ５１）。
割り込みフラグが付加されていると判断すると、マスタ装置２０は、スレーブアドレスを受信し（ＳＴ５２）、命令を受信する（ＳＴ５３）。
マスタ装置２０は、受信した命令がリード命令かライト命令であるかを判断する（ＳＴ５４）。
リード命令であると判断すると、マスタ装置２０は、該当スレーブ装置３０からデータを受信し（ＳＴ５５）、データを受信するとアクノレッジＡＣＫをスレーブ装置３０に送信する（ＳＴ５６）。
ステップＳＴ５４でライト命令であると判断すると、マスタ装置２０は、スレーブ装置３０にデータを送信し（ＳＴ５７）、スレーブ装置３０からアクノレッジＡＣＫの返信があるか否かを判断する（ＳＴ５８）。
アクノレッジＡＣＫを受信し、また、ステップＳＴ５６でアクノレッジＡＣＫを送信すると、マスタ装置２０は、システムからストップ命令がきているか否かを判断し（ＳＴ５９）、きている場合には、ストップする。
ストップ命令がきていない場合には、マスタ装置２０は、ステップＳＴ５１からの処理を繰り返す。
ステップＳＴ５１で割り込みフラグが付加されていないと判断すると、マスタ装置２０は、再送データがあるか否かを判断する（ＳＴ６０）。
再送データがあると判断した場合、またはステップＳＴ５８でスレーブ装置３０からのアクノレッジＡＣＫの返信がないと判断すると、マスタ装置２０は、再送先のスレーブ装置３０のアドレスを送信する（ＳＴ６１）。
次に、マスタ装置２０は、リード命令かライト命令であるかを判断する（ＳＴ６２）。
リード命令であると判断すると（ＳＴ６２，ＳＴ６３）、マスタ装置２０は、該当スレーブ装置３０からデータを受信し（ＳＴ６４）、データを受信するとアクノレッジＡＣＫをスレーブ装置３０に送信する（ＳＴ６５）。
ステップＳＴ６２でライト命令であると判断すると（ＳＴ６６）、マスタ装置２０は、スレーブ装置３０にデータを送信し（ＳＴ６７）、スレーブ装置３０からアクノレッジＡＣＫの返信があるか否かを判断する（ＳＴ６８）。
ＳＴ６８でアクノレッジＡＣＫを受信するか、または、ステップＳＴ６５でアクノレッジＡＣＫを送信すると、システムからストップ命令がきているか否かを判断するステップＳＴ５９の処理に移行する。
スレーブ装置３０からアクノレッジＡＣＫの返信がない場合には、ステップＳＴ６０からの処理を繰り返す。

［スレーブ装置の割り込み制御］
図１９は、本実施形態に係るスレーブ装置の割り込み通信制御動作を説明するためのフローチャートである。

スレーブ装置３０は、割り込みチャネルＩＮＣＨに割り込みフラグＩＦＬＧ信号が付加されているか否かを判断する（ＳＴ７１）。
割り込みフラグが付加されてない場合には、設定フレーム数（設定フラグ通信ＳＬＯＴ＋データ通信ＳＬＯＴ）を待つ（ＳＴ７２）。
割り込みフラグが付加されていると判断すると、スレーブ装置３０は、バリア領域のフラグ信号を送信し（ＳＴ７３）、スレーブアドレス信号を送信する（ＳＴ７４）。
次に、スレーブ装置３０は、送信する命令がリード命令かライト命令であるかを判断する（ＳＴ７５）。
リード命令であると判断すると、スレーブ装置３０はリード命令を送信し（ＳＴ７５、ＳＴ７６）、データを送信し（ＳＴ７７）、データを送信するとアクノレッジＡＣＫがマスター装置２０から返信があるか否かを判断する（ＳＴ７８）。
マスタ装置２０からアクノレッジＡＣＫの返信がない場合には、ステップＳＴ７１からの処理を繰り返す。
ステップＳＴ７５においてライト命令であると判断すると、スレーブ装置３０はライト命令を送信して（ＳＴ７９）、マスタ装置２０からのデータを受信し（ＳＴ８０）、アクノレッジＡＣＫをマスタ装置２０に送信する（ＳＴ８１）。
アクノレッジＡＣＫを送信するか、または、ステップＳＴ７８でアクノレッジＡＣＫの返信があると、スレーブ装置３０は、システムからストップ命令がきているか否かを判断し（ＳＴ８２）、きている場合には、ストップする。
ストップ命令がきていない場合には、スレーブ装置３０は、ステップＳＴ７１からの処理を繰り返す。

本実施形態によれば、単一のマスタ装置２０と複数のスレーブ装置３０間のポーリングシリアル通信とスレーブからの割り込みシリアル通信をそれぞれ別チャネルとして、多重化して通信を行う。
したがって、本実施形態によれば、通信の際に、ポーリング通信チャネルは、割り込み通信に邪魔されずに通信を行うことができ、そのポーリング周期時間を一定に保つことが可能になる。

なお、本実施形態においては、通信バス４０の配線を単線の場合を例に説明したが、本発明は差動にした場合にも適用可能である。
また、クロックを一緒に伝送する代わりに、クロックを分離して別ラインで送ることも可能である。
また、スロット長を変えた場合、パリティでなく、誤り符号データを送る場合等、種々の形態が適用可能である。

１０・・・通信集中制御システム、２０・・・マスタ装置、３０，３０−１〜３０−Ｘ，３０−Ａ，３０−Ｂ・・・スレーブ装置、４０・・・通信バス。

Claims (7)

1. 一つのマスタ装置と、
   通信バスと、
   上記マスタ装置と上記通信バスにより接続された複数のスレーブ装置と、を有し、
   上記マスタ装置および上記複数のスレーブ装置は、
   上記通信バスを通して双方向通信可能で、
   少なくとも、上記マスタ装置から上記各スレーブ装置へのポーリング通信と、上記各スレーブ装置から上記マスタ装置への割り込み通信とを別チャネルにして、同一ライン上で多重化して通信を行う
   通信集中制御システム。
2. 上記マスタ装置は、
   ポーリングマスタデータを生成する機能と、
   生成したポーリングマスタデータを変調する機能と、
   変調したポーリングマスタデータを上記通信バスのポーリング通信チャネルに転送する機能と、
   上記通信バスの割り込み通信チャネルを転送された変調されている割り込みスレーブデータを受信する機能と、
   上記受信した割り込みスレーブデータを復調する機能と、を含む
   請求項１記載の通信集中制御システム。
3. 上記スレーブ装置は、
   割り込みスレーブデータを生成する機能と、
   生成した割り込みスレーブデータを変調する機能と、
   変調した割り込みスレーブデータを上記通信バスの割り込み通信チャネルに転送する機能と、
   上記通信バスのポーリング通信チャネルを転送された変調されているポーリングマスタデータを受信する機能と、
   上記受信したポーリングマスタデータを復調する機能と、を含む
   請求項１または２記載の通信集中制御システム。
4. 上記マスタ装置は、
   ポーリングマスタデータを生成する機能と、
   生成したポーリングマスタデータを変調する機能と、
   割り込みマスタデータを生成する機能と、
   生成した割り込みマスタデータを変調する機能と、
   変調された上記ポーリングマスタデータと変調された割り込みマスタデータを多重して上記通信バスの上記別チャネルに転送する機能と、
   上記通信バスの上記別チャネルを転送された変調されている割り込みスレーブデータおよびポーリングスレーブデータを受信する機能と、
   上記受信した割り込みスレーブデータおよびポーリングスレーブデータを復調する機能と、を含む
   請求項１記載の通信集中制御システム。
5. 上記スレーブ装置は、
   割り込みスレーブデータを生成する機能と、
   生成した割り込みスレーブデータを変調する機能と、
   ポーリングスレーブデータを生成する機能と、
   生成したポーリングスレーブデータを変調する機能と、
   変調された割り込みスレーブデータと変調されたポーリングスレーブデータを上記通信バスの上記別チャネルに転送する機能と、
   上記通信バスの上記別チャネルを転送された変調されているポーリングマスタデータおよび割り込みマスタデータを受信する機能と、
   上記受信したポーリングマスタデータおよび割り込みマスタデータを復調する機能と、を含む
   請求項１または４記載の通信集中制御システム。
6. 上記マスタ装置およびスレーブ装置は、
   上記通信バスを介してスレーブアドレスの指定およびアクノレッジ信号の有無に応じて通信制御を行う
   請求項１から５のいずれか一に記載の通信集中制御システム。
7. 一つのマスタ装置と複数のスレーブ装置を、通信バスにより双方向可能に接続し、
   少なくとも、上記マスタ装置から上記各スレーブ装置へのポーリング通信と、上記各スレーブ装置から上記マスタ装置への割り込み通信とを別チャネルにして、同一ライン上で多重化して通信を行う
   通信集中制御方法。