JP2014007695A - カスケード接続による通信システム及び通信装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】メイン制御部101は、自身からみてn段先の他の通信装置宛の情報を発信する際に、n段までの残段数と上記情報とを含む通信データに対する誤り判定コード(CRC)を作成し、このCRCを通信データと共に前段サブ制御部111へ送信する。前段サブ制御部111は、受信した通信データに対するCRCを作成し、受信したCRCと比較する。一致するときは、残段数により上記情報が自身宛のものかどうかを判定する。自身宛のものでない場合は残段数を1段減らした新たな通信データと、この新たな通信データに対するCRCとを作成し、作成したCRCを、新たな通信データと共に第3通信装置121へ送信する。各サブ制御部111,121は、自身宛の通信データかどうかは、残段数をみれば良い。
【選択図】図1
Description
最近は、画像形成装置における負荷の増大に伴い、制御系統を分散し、メイン制御部を中心として、負荷ユニットに設けられた複数のサブ制御部との協働で、画像形成処理を分散制御することも行われている。この場合、メイン制御部から物理的に離れた複数のサブ制御部まで制御通信束線を引き回す必要があり、束線コストも増加する傾向にある。
本発明の通信システムは、自身からみてn段(nは自然数)先の他の通信装置宛の情報を発信する第1通信装置が、前記n段までの残段数と前記情報とを含む通信データに対する誤り判定コードを作成する。そして、この誤り判定コードを前記通信データと共に次段の第2通信装置へ送信する。
また、前記第2通信装置が、前記第1通信装置より受信した通信データに対する誤り判定コードを作成し、この誤り判定コードを受信した誤り判定コードと比較する。一致するときは、当該通信データに含まれる残段数により前記情報が自身宛のものかどうかを判定する。自身宛のものでない場合は前記残段数を1段減らした新たな通信データと、この新たな通信データに対する誤り判定コードとを新たに作成し、作成した誤り判定コードを、前記新たな通信データと共に次段の第3通信装置へ送信する。
通信制御手段は、次段の通信装置との間でシリアル通信を行う。バッファ部は送信バッファ及び受信バッファを有する。
処理手段は、自身からみてn段(nは自然数)先の通信装置宛の情報と、前記n段までの残段数と、前記n段先の通信装置宛の情報及び残段数を含む通信データに対する誤り判定コードとを作成する。そして、作成した通信データ及び誤り判定コードを前記送信バッファに保持させるとともに、前記受信バッファに保持されている前記n段先の通信装置からの情報に対する所定の処理を実行する。
データ変換手段は、前記送信バッファに保持されている通信データ及び誤り判定コードをシリアルデータに変換し、変換したシリアルデータを前記通信制御手段を通じて次段の通信装置に向けて送信する。また、前記次段の通信装置から前記通信制御手段を通じて受信したシリアルデータをパラレルデータに変換し、変換したパラレルデータを前記受信バッファに保持させる。
処理手段は、前段の通信装置より誤りコードと共に受信した通信データに対する誤り判定コードを作成するとともに、この誤り判定コードと受信した誤り判定コードとを比較する。一致した場合は、当該前段の通信装置からみてm段(mは自然数)先の通信装置宛の情報と共に前記通信データに含まれるm段までの残段数に基づき、自身が送信先であるか否かを判定する。自身宛のものでない場合は前記残段数を1段減らした新たな通信データと、この新たな通信データに対する誤り判定コードとを新たに作成する。そして、作成した誤り判定コードを、前記新たな通信データと共に前記送信バッファに保持させるとともに、前記m段先の通信装置からの情報が受信されたときは当該情報を前記受信バッファに保持させる。
第1データ変換手段は、前記送信バッファに保持されている通信データ及び誤り判定コードをシリアルデータに変換し、変換したシリアルデータを前記通信制御手段を通じて次段の通信装置に向けて送信する。また、前記次段の通信装置から前記通信制御手段を通じて受信したシリアルデータをパラレルデータに変換し、変換したパラレルデータを前記受信バッファに保持させる。
第2データ変換手段は、前記受信バッファに保持されている前記次段の通信装置より受信したパラレルデータをシリアルデータに変換し、変換したシリアルデータを前記通信制御手段を通じて前段の通信装置に向けて送信する。
[通信システムの構成]
図1は、本実施形態にかかる通信システムの構成例を示す図である。
本実施形態の通信システムは、それぞれ隣合うものと相互にシリアル通信が可能となるように、メイン制御部101と前段サブ制御部111と後段サブ制御部121とをカスケード接続した通信システムとして構成される。メイン制御部101は、例えば画像形成装置における全体的な動作制御を司るメイン制御ユニットに搭載され、各サブ制御部111,121は、画像形成装置の画像形成ユニットあるいは搬送機構等に搭載されるサブ制御ユニットに搭載される。
なお、図1の例では、前段サブ制御部111と後段サブ制御部121の2段の接続としたが、これ以上のサブ制御部が接続される構成であっても良い。
メイン制御部101は、また、前段サブ制御部111との間のシリアル通信を制御するシリアル通信I/F(Inter face)103を備えている。
シリアル通信I/F103は、カスケード接続された他の制御部との間でシリアル通信を行う際の通信制御手段として機能するものである。
シリアル通信I/F103は、データカウント部201、クロック生成部202、送信バッファと受信バッファを内部に持つバッファ部204を備えている。また、PS(パラレル−シリアル)変換部205,207、SP(シリアル−パラレル)変換部206,208、バッファコントローラ209を備えている。このシリアル通信I/F103は、CPUバス203を介して、CPU102等との間で、データ、コマンドその他の情報の受け渡しを行う。
バッファコントローラ209は、バッファ部204の送信バッファに保持されている各種情報を、PS変換部205,207へと転送する制御、あるいは、SP変換部206,208で変換された情報をバッファ部204の受信バッファへ転送する制御を行う。
なお、前段サブ制御部111と後段サブ制御部121との間の通信の動作も、メイン制御部101と前段サブ制御部111との間の通信の動作と同じである。
前段サブ制御部111のシリアル通信/F113からの受信データは、SP変換部206によってSP変換された後にバッファ部204の受信バッファへと格納される。格納された受信データは、CPU102によってCPUバス203を介してリードされる。
同様に、データカウント部201は、SP変換部206でシリアルデータに変換され、バッファ部204の受信バッファに保持される度に1カウントアップする。また、CPUバス203を通じてバッファ部204の受信バッファが読み出される度に1カウントダウンする。
メイン制御部101と後段サブ制御部121との間の通信は、前段サブ制御部111のシリアル通信I/F113を中継して行う。そのため、ここでは、前段サブ制御部111の動作、特に、前段サブ制御部111が備えるシリアル通信I/F113の動作を中心に説明する。
前段サブ制御部111のシリアル通信I/F113の構成は、図2に示したメイン制御部101が備えるシリアル通信I/F103と同様である。そのため、同様の構成要素については、図2と同じ符号を用いて説明を省略する。
図3及び図4において、MOSI(Master Out Slave In)は、主局であるメイン制御部101からの通信パケットを、従局である前段サブ制御部111で受信ことを意味する。また、MISO(Master In Slave Out)は、従局である前段サブ制御部111からの通信パケットを主局であるメイン制御部101で受信することを意味する。
前段サブ制御部111(CPU112)は、受信した通信パケットに含まれるCRCと、CMND,ADRS及びDATAから自身で作成したCRCとを比較する。一致している場合は、ACK(コマンド)をメイン制御部101へ送信する。図示を省略したが、受信したCRCと前段サブ制御部111で作成したCRCとが不一致の場合は、NACK(コマンド)をメイン制御部101に送信する。CMND等をフレームデータという場合がある。
メイン制御部101からの通信パケットに含まれるCMNDには、ADRSで指定される領域へのデータ書き込み(ライト)命令、あるいは上記領域からのデータ読み出し(リード)命令等が含まれる。また、読み出したデータの後段の制御部への転送指定を含む場合もある。
また、前段サブ制御部111からのACKあるいはNACKが受信できない場合、メイン制御部101は、所定時間待機した後、従前に送信した通信パケットを再送する。ただし、複数回の再送の結果、全てNACKが返信され、あるいは、無応答の場合、通信が確立できなかったとして、通信エラー表示を行い、通信を停止する。
前段サブ制御部111は、受信した通信パケットに含まれるCMND及びADRSに対してCRCを作成する。そして、受信した通信パケットに含まれるCRCと、自身で作成したCRCとを比較する。一致した場合、ACK、指定アドレスに対して読み出したDATA、CRCをメイン制御部101に送信する。前段サブ制御部111から送信するCRCは、送信するDATAに対して算出する。
他方、受信したCRCと、自身が作成したCRCとが不一致の場合、NACKをメイン制御部101に送信することは、図3の場合と同様である。この場合には、DATA及びCRCは送信しない。
メイン制御部101は、前段サブ制御部111からACKを受信することで、通信の成功を確認し、次に続くDATA及びCRCを受信することになる。
CMNDのデータ構造例を図5に示す。図5の例では、CMNDは、11ビットで構成される。すなわち、通信パケットのフレーム開始を示すスタートビット(start)、続いて8ビットのデータ(Data)、データ誤りを検知するパリティビット(parity)、フレームの終了を示すストップビット(stop)の順で構成される。
8ビットのデータ(Data)の内訳は、上位の2ビット(7,6)が通信認識ビット、上位から3ビット目(5)が自身への通信か他のカスケード接続先への通信かを示す識別情報(ID)である。上位から4及び5ビット目(4,5)がライト(データ書込)実行、あるいは、リード(データ読出)実行かを示す指示コマンド、下位3ビット(2,1,0)は、情報の送信先までのカスケードの残段数をそれぞれ示している。
指定コマンドを示す2ビット(4,3)は、例えば"HL"ならばライト実行、"LH"ならばリード実行という形で割り当てる。
これにより、通信パケットを受信した制御部は、自身宛の通信なのか、後段のカスケード先への通信なのかを判断するだけで良くなる。その結果、相対アドレスの割り振りなどの構成を採らなくても、簡易な回路構成で、相対アドレスを割り振った場合と同等の機能を実現することができる。
なお、本実施形態では、宛先を示す情報としてIDと残段数を示す下位3ビットという2つの情報を用いている。これは、宛先を示す情報の信頼度を高めるためである。宛先を示す情報として残段数を示す下位3ビットのみ使用するようにしてもかまわない。また、残段数を示す情報のビット数はカスケード接続可能な段数に応じて設定されればよく、3ビット以外のビット数でもかまわない。
次に、上記のように構成される通信システムにおいて、メイン制御部101から、前段サブ制御部111を経由して後段サブ制御部121に対して通信を行う場合の手順を、より具体的に説明する。
図6は、この場合の前段サブ制御部111の動作手順説明図である。
前段サブ制御部111は、メイン制御部101から上記の通信パケットを受信すると(S601)、通信パケットをバッファリングする。そして、その内容をデコードし、CMNDに含まれるID及びカスケード段数のビット情報から、その通信パケットの通信先を判別する(S602)。本例では、後段サブ制御部121宛の通信パケットなので、受信したCMNDに対するCRCを作成する(S603)。そして、作成したCRCと受信したCRCとを比較し、一致するかどうかを判定する(S604)。CRCが一致した場合には(S604:Yes)、受信したCMNDに含まれるID及びカスケード段数を示すビット情報を書き換える(S605)。すなわち、CMNDに含まれるIDを"H"から"L"、残段数を"001"から"000"に書き換える。
再計算時に通常の演算式のままCRCを計算すると、ノイズ影響を含んだ状態、つまり、CMNDのビット情報に誤りが生じた状態で再計算を実行することになってしまう。すなわち、後段サブ制御部121では、再計算されたCRCに基づいて、受信したデータに基づき内部で生成したCRCと受信したCRCの一致を見るため、このデータに誤りが生じている状態を後段のカスケード先で検知することが出来なくなる。この事態を放置すると、ノイズ影響が後段に伝播してしまう不具合が生じるおそれがある。このような事態の発生を防止するために、本実施形態では、擬似CRCを作成する。
前段サブ制御部111は、CRCの再計算あるいは擬似CRCの作成を終えると、そのCRCあるいは擬似CRCと変更されたCMNDとを含む通信パケットを、後段サブ制御部121へ送信する(S608)。
図7はカスケード接続先との間の通信タイミングの説明図である。上段はメイン制御部101と前段サブ制御部111、下段は前段サブ制御部111と後段サブ制御部121との間の通信タイミングである。MOSIは従局への送信、MISOは従局からの受信を表す。
また、後段サブ制御部121に対して通信パケット702を送信した後、応答の通信パケット703を受信する場合は、原則的には、受信した通信パケット703に対してCRC等の再計算などをすることなく、そのまま転送する。ただし、受信した通信パケット703をバッファ部204の受信バッファにバッファリングする。そして、最初のフレームデータが何かを判断するため、通信パケット703は、メイン制御部101に応答するときの通信パケット704に対して遅延d2が生じる。この間、通信線は使用されていない。
また、メイン制御部101と前段サブ制御部111を繋ぐ2つの通信線のうち1線に注目すると、メイン制御部101から前段サブ制御部111への通信パケット701の送信中、MOSI(主局から従局)では通信線Rx0を使用している。しかし、MISOでは通信線Tx0を使用していない。逆に、前段サブ制御部111からメイン制御部101へ通信パケット704への送信中、MOSIで通信線Rx0は使われておらず、MISOでは通信線Tx0を使っている状態にある。
また、判別コマンドの後に、現在送信された自動送信パケットが最初に送信したものから何番目の自動送信パケットであるかを示すID、DATA(メイン制御部101に伝達すべきデータ)、CRCの順にフレームに割り当てられる。IDは、メイン制御部101が送信すべき旨を設定した順序に従う番号(昇順/降順)である。これにより、自動送信パケットが、複数パケットのうち何番目のものかの判別が容易となる。
自動送信パケット801,802の内容は、例えば、後段サブ制御部121が監視するポート情報やアナログ信号のA/D(アナログ/デジタル)変換後のデータ、タイマーモジュールのステータスなど、状態が刻々と変更していく情報である。
自動送信908も自動送信907と同様の関係が成り立つ。つまり、前段サブ制御部111から見ると、メイン制御部101からの通信がなく、かつ、後段サブ制御部121からの自動送信を除く通信がない場合、自身が送信すべき通信パケットの送信が完了した時点で、自動送信可能となる。
そこで、本実施形態では、この衝突を避けるための調停を行う。具体的には、後段サブ制御部121からの通信パケット(あるいは自動送信パケット)を受信する際に、所定数の通信パケットをバッファ部204にバッファリングできるように制御する。この制御は、バッファコントロール部209が行う。制御されるのは、シリアル通信I/F113のバッファ部204である。この調停動作の手順を図10を参照して説明する。
バッファコントロール部209は、バッファ領域1002のポーリングデータ格納用バッファに格納された自動送信パケットを、一度、バッファ領域1001のカスケード接続先ポーリングデータ格納用バッファに格納する。その後、前段サブ制御部111は、カスケード接続先ポーリングデータ格納用バッファに格納された後段サブ制御部121からの自動送信パケットと、自身が自動送信する自動送信パケットとの優先順位を決定する。優先順位は、例えば通信路Rx1の状況や自身の負荷状況に応じて決定する。その後、決定した順位で自動送信パケットを順次送信する。このようにして、衝突を防止する。
他方、自動送信要求がなかった場合(S1102:No)、バッファコントロール部209は、カスケード接続先からの通信パケットの受信の有無を確認する(S1103)。カスケード接続先からの受信があり、かつ、自動送信パケットと判断した場合には(S1103:Yes)、カスケード接続先からの自動送信パケットをバッファ部204へと格納する(S1105)。カスケード接続先からの受信がない場合には(S1103:No)、バッファ部204への通信パケットの格納を行わない。
その後、自動送信を開始する(S1105)。全てのパケットが転送され、自動送信が終了すると(S1106:Yes)、バッファコントロール部209は、調停のための処理を終了する。バッファされた自動送信パケットで未転送のものがあれば(S1106:No)、S1101へと戻る。
なお、設定により自動転送を終了することもできる。
また、本実施形態では、通信データをパケット化して通信パケットとする例を示したが、必ずしもパケット化する必要はない。フレームデータのものを通信データとすることもできる。
また、本実施形態では、メイン制御部101が画像形成装置におけるメイン制御ユニット、各サブ制御部111,121が画像形成ユニットあるいは搬送機構等に搭載されるサブ制御ユニットに搭載されるものとして説明したが、この例に限定されない。通信機能を有する複数の装置によって分散制御を行う他の用途においても、本発明は適用が可能である。
Claims (10)
- 複数の通信装置がカスケード接続された通信システムであって、
自身からみてn段先の他の通信装置宛の情報を発信する第1通信装置が、前記n段までの残段数と前記情報とを含む通信データに対する誤り判定コードを作成し、この誤り判定コードを前記通信データと共に次段の第2通信装置へ送信するように構成されており、
前記第2通信装置が、前記第1通信装置より受信した通信データに対する誤り判定コードを作成し、この誤り判定コードを受信した誤り判定コードと比較して、一致するときは当該通信データに含まれる残段数により前記情報が自身宛のものかどうかを判定し、自身宛のものでない場合は前記残段数を1段減らした新たな通信データと、この新たな通信データに対する誤り判定コードとを新たに作成し、作成した誤り判定コードを、前記新たな通信データと共に次段の第3通信装置へ送信するように構成されていることを特徴とする、
カスケード接続による通信システム。 - 前記第1通信装置は、前記他の通信装置が次段の通信装置であるときは第1識別情報、それ以外であるときは前記第1識別情報と異なる第2識別情報を、前記通信データに含めて前記第2通信装置へ送信するように構成されており、
前記第2通信装置は、受信した通信データに含まれる残段数を参照して前記他の通信装置が自身でも前記第3通信装置でもないと判定したときは当該通信データに含まれる第2識別情報をそのままとし、他方、前記他の通信装置が前記第3通知装置と判定したときは前記通信データに含まれる第2識別情報を前記第1識別情報に書き換えるように構成されていることを特徴とする、
請求項1記載の通信システム。 - 前記第2通信装置は、前記作成した誤り判定コードと受信した誤り判定コードとが一致しない場合は、前記第3通信装置で確実に誤りと判定される内容の擬似誤り判定コードを作成し、作成した擬似誤り判定コードを、前記誤りコードに代えて、前記新たな通信データと共に前記第3通信装置へ送信するように構成されていることを特徴とする、
請求項1又は2記載の通信システム。 - 前記第1通信装置は、前記他の通信装置に対して、前記通信データに対する応答又は不応答とは区別される自動送信パケットの送信を要求するコマンドを含んで前記通信データを生成するように構成されており、
前記他の通信装置は、前記コマンドに応答する自動送信パケットを、通信路が空いているタイミングで前記第1通信装置宛に返信するように構成されていることを特徴とする、
請求項1、2又は3記載の通信システム。 - 前記コマンドは、前記自動送信パケットの送信要求回数を含んでおり、前記第1通信装置は、前記送信要求回数を記録するとともに、前記自動送信パケットを受信する度に、記録した前記送信要求回数を減じるように構成されていることを特徴とする、
請求項4記載の通信システム。 - 前記第2通信装置は、受信した前記通信データをバッファリングし、前記他の通信装置が自身でないと判定し、かつ、当該通信データ以外の通信対象情報を保有しているときは、通信路の状況に応じて、前記通信データの前記第3通信装置への送信と、前記通信対象情報の送信先の装置への送信との優先順位を決定するように構成されていることを特徴とする、
請求項1ないし5のいずれかの項記載の通信システム。 - それぞれカスケード接続される複数の通信装置の初段となる通信装置であって、
次段の通信装置との間でシリアル通信を行う通信制御手段と、
送信バッファ及び受信バッファを有するバッファ部と、
自身からみてn段先の通信装置宛の情報と、前記n段までの残段数と、前記n段先の通信装置宛の情報及び残段数を含む通信データに対する誤り判定コードとを作成し、作成した通信データ及び誤り判定コードを前記送信バッファに保持させるとともに、前記受信バッファに保持されている前記n段先の通信装置からの情報に対する所定の処理を実行する処理手段と、
前記送信バッファに保持されている通信データ及び誤り判定コードをシリアルデータに変換し、変換したシリアルデータを前記通信制御手段を通じて次段の通信装置に向けて送信するとともに、前記次段の通信装置から前記通信制御手段を通じて受信したシリアルデータをパラレルデータに変換し、変換したパラレルデータを前記受信バッファに保持させるデータ変換手段と、を備えたことを特徴とする、
通信装置。 - それぞれカスケード接続される複数の通信装置の初段以外の通信装置であって、
前段の通信装置及び次段の通信装置との間でシリアル通信を行う通信制御手段と、
送信バッファ及び受信バッファを有するバッファ部と、
前段の通信装置より誤りコードと共に受信した通信データに対する誤り判定コードを作成するとともに、この誤り判定コードと受信した誤り判定コードとを比較し、一致した場合は、当該前段の通信装置からみてm段先の通信装置宛の情報と共に前記通信データに含まれるm段までの残段数に基づき、自身が送信先であるか否かを判定し、自身宛のものでない場合は前記残段数を1段減らした新たな通信データと、この新たな通信データに対する誤り判定コードとを新たに作成し、作成した誤り判定コードを、前記新たな通信データと共に前記送信バッファに保持させるとともに、前記m段先の通信装置からの情報が受信されたときは当該情報を前記受信バッファに保持させる処理手段と、
前記送信バッファに保持されている通信データ及び誤り判定コードをシリアルデータに変換し、変換したシリアルデータを前記通信制御手段を通じて次段の通信装置に向けて送信するとともに、前記次段の通信装置から前記通信制御手段を通じて受信したシリアルデータをパラレルデータに変換し、変換したパラレルデータを前記受信バッファに保持させる第1データ変換手段と、
前記受信バッファに保持されている前記次段の通信装置より受信したパラレルデータをシリアルデータに変換し、変換したシリアルデータを前記通信制御手段を通じて前段の通信装置に向けて送信する第2データ変換手段と、を備えたことを特徴とする、
通信装置。 - シリアル通信時の1ビット幅を送信するのに要するカウント数を決定するための分周カウンタをさらに備えており、
前記通信制御手段は、前記送信バッファに保持されている通信データの数を受け取り、受け取った通信データ数が多い場合は前記分周カウンタの値を小さくすることにより、1ビット送信に要する時間を短くするように構成されることを特徴とする、
請求項7又は8記載の通信装置。 - 前記通信データは、スタートビットに続く上位いくつかのビットのうち、少なくとも1ビットが前記スタートビットと異なる論理レベルの通信認識ビットとして含むことを特徴とする、
請求項7又は8記載の通信装置。
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