JP2016092629A

JP2016092629A - 通信状態表示方法および通信状態表示装置

Info

Publication number: JP2016092629A
Application number: JP2014225829A
Authority: JP
Inventors: 真徳河本; Masanori Kawamoto; 石井　直樹; Naoki Ishii; 直樹石井
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2014-11-06
Filing date: 2014-11-06
Publication date: 2016-05-23
Also published as: CN105591707B; KR20160054421A; US20160133112A1; CN105591707A; US9711031B2; KR101662961B1

Abstract

【課題】シリアル通信の速度が高速であっても簡易な構成で通信状態を確認できるようにする。
【解決手段】通信状態表示装置３は、ＬＥＤからなる送信状態表示器ＬＤ１と、ＬＥＤからなる受信状態表示器ＬＤ２と、送信状態表示器ＬＤ１を駆動する送信状態表示器駆動回路ＤＲ１と、受信状態表示器ＬＤ２を駆動する受信状態表示器駆動回路ＤＲ２と、バッファＢ１の出力端子と送信状態表示器駆動回路ＤＲ１の入力端子との間に設けられ、送信信号のパルス幅を延長する送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１と、バッファＢ２の出力端子と受信状態表示器駆動回路ＤＲ２の入力端子との間に設けられ、受信信号のパルス幅を延長する受信信号パルスストレッチ回路Ｐ２とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、汎用シリアル通信の通信状態をＬＥＤ等の表示器の点灯によって確認できるようにする通信状態表示方法および通信状態表示装置に関するものである。

従来、産業用機器等の通信として汎用シリアル通信（ＲＳ２３２、ＲＳ４８５等）が一般的に使用されている。各種シリアル通信の特長は表１のようになっている（非特許文献１参照）。

シリアル通信機能を搭載する産業用機器では、シリアル通信の配線チェック等を目的として物理的な送信状態および受信状態をＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の表示器で表示させることがある。通信状態を表示する方法としては、（１）シリアル通信の送信信号または受信信号でＬＥＤ等の表示器を駆動する方法と、（２）産業用機器に内蔵のＣＰＵ（Central Processing Unit）等の制御部が自らの通信状態を表示するために、ＬＥＤ等の表示器を駆動する方法とがある。

（２）の方法の例として、コントロールユニットのＣＰＵがシリアル信号幹線に接続された複数のターミナルユニットに確認信号を出力し、この確認信号に応じて各ターミナルユニットが自己のチャンネル数を返信し、コントロールユニットに接続された上位制御装置が受信したチャンネル数を一覧表示することで、配線を確認できるようにしたシリアル通信システムが提案されている（特許文献１参照）。ただし、（２）の方法では、ＣＰＵ等が必要になり、構成が複雑になるという問題がある。一方、（１）の方法は、通信状態を表示するためにＣＰＵの実行能力やプログラム等のリソースを使用しない点で優れている。

特開２００２−３６９２７２号公報

"ＲＳ２３２／ＲＳ４２２／ＲＳ４８５の特長比較"，日本電線工業株式会社，＜http://www.nihondensen.co.jp/?p=376＞

汎用シリアル通信の速度は、規格では明確に規定はされていないが、表１によると、９０ｋｂｐｓ〜１０Ｍｂｐｓまでは可能とされている。従来は比較的低速（１００ｋｂｐｓ以下）で使用されることが多かったが、近年のＣＰＵの高速化や汎用トランシーバの性能向土により、１００ｋｂｐｓを超える領域でも産業用通信バス等として利用されることが多くなってきている。

上記の（１）の方法のように、シリアル通信の送信信号または受信信号でＬＥＤ等の表示器を駆動する場合、ＬＥＤの点灯には十分な信号パルス幅が必要である。通信速度が１００ｋｂｐｓ以上となった場合、信号でＬＥＤを駆動しようとしても、信号パルス幅が１００ｋｂｐｓでは１０μｓと短いために、ＬＥＤが視認できるほど点灯しないという問題点があった。ＬＥＤの点灯を視認できるようにするためには、例えば５００μｓ以上のパルス幅が必要である。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、シリアル通信の速度が高速であっても簡易な構成で通信状態を確認することができる通信状態表示方法および通信状態表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、シリアル通信により他の機器と信号を送受信する通信装置において通信状態を確認するための通信状態表示方法において、シリアル通信により前記通信装置と他の機器との間で送受信される信号のパルス幅を延長するパルスストレッチステップと、前記パルス幅が延長された信号に応じて表示器に電流を流し、電流を流す間だけ前記表示器を点灯させる表示器駆動ステップとを含むことを特徴とするものである。

また、本発明は、シリアル通信により他の機器と信号を送受信する通信装置に設けられた通信状態表示装置において、入力される信号に応じて表示器に電流を流し、電流を流す間だけ前記表示器を点灯させる表示器駆動回路と、シリアル通信により前記通信装置と他の機器との間で送受信される信号のパルス幅を延長して前記表示器駆動回路に入力するパルスストレッチ回路とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の通信状態表示装置の１構成例において、シリアル通信の電圧レベルがローレベル・ハイレベル・ローレベルと切り替わる１ビットの信号を正パルス信号と定義すると、前記パルスストレッチ回路は、前記正パルス信号が入力された場合、ダイオードで立ち上がりの信号を遅延させず、そのまま伝達し、立ち下がり信号は抵抗とコンデンサとからなるＲＣ回路でパルス幅を延長し、前記表示器駆動回路は、前記パルスストレッチ回路から入力される正パルス信号に応じて前記表示器に電流を流すことを特徴とするものである。
また、本発明の通信状態表示装置の１構成例において、シリアル通信の電圧レベルがハイレベル・ローレベル・ハイレベルと切り替わる１ビットの信号を負パルス信号と定義すると、前記パルスストレッチ回路は、前記負パルス信号が入力された場合、ダイオードで立ち下がりの信号を遅延させず、そのまま伝達し、立ち上がり信号は抵抗とコンデンサとからなるＲＣ回路でパルス幅を延長し、前記表示器駆動回路は、前記パルスストレッチ回路から入力される負パルス信号に応じて前記表示器に電流を流すことを特徴とするものである。

本発明によれば、シリアル通信の速度が高速であっても、高速の送信信号または受信信号のパルス幅を表示器の点灯で視認できる程度のパルス幅に延長することができ、通信装置と他の機器との間で送受信される信号に応じた表示器の点灯を視認できるようにすることができる。その結果、本発明では、シリアル通信の速度が高速であっても、ＣＰＵの実行能力やプログラム等のリソースを使用しない簡易な構成で通信状態を確認することができ、配線の間違い等の確認をすることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る通信装置の構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施の形態に係る送信信号パルスストレッチ回路および送信状態表示器駆動回路の構成の１例を示す回路図である。従来の通信状態表示装置の構成の１例を示す回路図である。本発明の第１の実施の形態に係る送信信号パルスストレッチ回路と送信状態表示器駆動回路の各部の信号波形を示す図である。本発明の第２の実施の形態に係る通信装置の構成を示すブロック図である。本発明の第２の実施の形態に係る送信信号パルスストレッチ回路および送信状態表示器駆動回路の構成の１例を示す回路図である。従来の通信状態表示装置の構成の１例を示す回路図である。本発明の第２の実施の形態に係る送信信号パルスストレッチ回路と送信状態表示器駆動回路の各部の信号波形を示す図である。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る通信装置の構成を示すブロック図である。通信装置１は、図示しない産業用機器の内部または装置単独で設けられるものであり、シリアル通信端子４を介して他の機器と通信を行うＣＰＵ等の制御部２と、通信状態表示装置３と、制御部２の出力端子とシリアル通信端子４との間に設けられ、制御部２からの送信信号Ｔｘ１をシリアル通信端子４に送り出すシリアル通信ドライバＤ１と、制御部２の入力端子とシリアル通信端子４との間に設けられ、シリアル通信端子４から受け取った受信信号Ｒｘ１を制御部２に渡すシリアル通信レシーバＲ１と、通信装置１の送信状態表示用のバッファＢ１と、通信装置１の受信状態表示用のバッファＢ２とを備えている。

通信状態表示装置３は、アノードが電源電圧Ｖｃｃに接続されたＬＥＤからなる送信状態表示器ＬＤ１と、同じくアノードが電源電圧Ｖｃｃに接続されたＬＥＤからなる受信状態表示器ＬＤ２と、送信状態表示器ＬＤ１を駆動する送信状態表示器駆動回路ＤＲ１と、受信状態表示器ＬＤ２を駆動する受信状態表示器駆動回路ＤＲ２と、バッファＢ１の出力端子と送信状態表示器駆動回路ＤＲ１の入力端子との間に設けられ、送信信号のパルス幅を延長する送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１と、バッファＢ２の出力端子と受信状態表示器駆動回路ＤＲ２の入力端子との間に設けられ、受信信号のパルス幅を延長する受信信号パルスストレッチ回路Ｐ２とを備えている。

図１において、Ｔｘ２は制御部２から入力されバッファＢ１を通過した後の送信信号、Ｒｘ２はシリアル通信レシーバＲ１から入力されバッファＢ２を通過した後の受信信号、Ｔｘ３は送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１によってパルス幅が延長された後の送信信号、Ｒｘ３は受信信号パルスストレッチ回路Ｐ２によってパルス幅が延長された後の受信信号である。

制御部２からの送信信号Ｔｘ１は、シリアル通信ドライバＤ１を通じてシリアル通信端子４へ出力される。さらに、送信信号Ｔｘ１はバッファＢ１を通じて送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１に入力され、送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１によってパルス幅が延長された後の送信信号Ｔｘ３に応じて送信状態表示器駆動回路ＤＲ１が送信状態表示器ＬＤ１を駆動する。

シリアル通信端子４からの受信信号Ｒｘ１は、シリアル通信レシーバＲ１を通じて制御部２に入力される。さらに、受信信号Ｒｘ１はバッファＢ２を通じて受信信号パルスストレッチ回路Ｐ２に入力され、受信信号パルスストレッチ回路Ｐ２によってパルス幅が延長された後の受信信号Ｒｘ３に応じて受信状態表示器駆動回路ＤＲ２が受信状態表示器ＬＤ２を駆動する。

図２は送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１および送信状態表示器駆動回路ＤＲ１の構成の１例を示す回路図である。送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１は、アノードが送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１の入力端子（バッファＢ１の出力端子）に接続され、カソードが送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１の出力端子（送信状態表示器駆動回路ＤＲ１の入力端子）に接続されたダイオードＤ１と、一端が送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１の入力端子に接続され、他端が送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１の出力端子に接続された抵抗Ｒｅ１と、一端が送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１の出力端子に接続され、他端が接地されたコンデンサＣ１とから構成される。

送信状態表示器駆動回路ＤＲ１は、エミッタが接地されたＮＰＮトランジスタＱ１と、一端が送信状態表示器駆動回路ＤＲ１の入力端子に接続され、他端がトランジスタＱ１のベースに接続された抵抗Ｒｅ２と、一端が抵抗Ｒｅ２の他端およびトランジスタＱ１のベースに接続され、他端が接地された抵抗Ｒｅ３と、一端がトランジスタＱ１のコレクタに接続され、他端が送信状態表示器駆動回路ＤＲ１の出力端子（送信状態表示器ＬＤ１のカソード）に接続された抵抗Ｒｅ４とから構成される。

図３は従来の通信状態表示装置の構成の１例を示す回路図である。ここでは、送信信号側の構成のみを示している。図２、図３によると、本実施の形態の通信状態表示装置３は、従来の通信状態表示装置に送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１および受信信号パルスストレッチ回路Ｐ２を追加したものであることが分かる。

図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）は送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１と送信状態表示器駆動回路ＤＲ１の各部の信号波形を示す図であり、図４（Ａ）はバッファＢ１から送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１に入力される送信信号Ｔｘ２の電圧波形を示す図、図４（Ｂ）は送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１によってパルス幅が延長された後の送信信号Ｔｘ３の電圧波形を示す図、図４（Ｃ）は送信状態表示器ＬＤ１に流れる電流の波形を示す図である。

図４（Ａ）のようなシリアル通信の１ビットデータの送信信号Ｔｘ２が送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１に入力されると、図４（Ｂ）に示すような波形の送信信号Ｔｘ３が送信状態表示器駆動回路ＤＲ１に入力される。すなわち、ダイオードＤ１によって立ち上がり信号は遅延されず、そのまま伝達され、抵抗Ｒｅ１とコンデンサＣ１とによって信号の立ち下がり信号が遅延され、パルス幅が延長される。このようにパルス幅が延長された電圧に応じてトランジスタＱ１がオンするので、トランジスタＱ１のオン時間が従来の通信状態表示装置の場合よりも長くなり、図４（Ｃ）に示すように送信状態表示器ＬＤ１に電流が流れる時間が長くなる。

以上の説明では、送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１と送信状態表示器駆動回路ＤＲ１を例に挙げて説明しているが、受信信号パルスストレッチ回路Ｐ２の構成は送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１と同様であり、受信状態表示器駆動回路ＤＲ２の構成は送信状態表示器駆動回路ＤＲ１と同様である。

以上のように、本実施の形態では、バッファＢ１と送信状態表示器駆動回路ＤＲ１との間に送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１を設け、バッファＢ２と受信状態表示器駆動回路ＤＲ２との間に受信信号パルスストレッチ回路Ｐ２を設けるようにしたので、シリアル通信の速度が高速（例えば１００ｋｂｐｓ以上）であっても、高速の送信信号または受信信号のパルス幅をＬＥＤ表示で視認できる程度のパルス幅に延長することができ、送信信号または受信信号に応じたＬＥＤの点灯を視認できるようにすることができる。その結果、本実施の形態では、シリアル通信の速度が高速であっても、ＣＰＵの実行能力やプログラム等のリソースを使用しない簡易な構成で通信状態を確認することができ、配線の間違い等の確認をすることができる。

［第２の実施の形態］
第１の実施の形態では、正パルス（電圧レベルがローレベル・ハイレベル・ローレベルと切り替わる１ビットの信号）の送信信号Ｔｘ２、受信信号Ｒｘ２が入力されたときに送信状態表示器ＬＤ１、受信状態表示器ＬＤ２に電流を流して点灯させる場合について説明しているが、負パルス（電圧レベルがハイレベル・ローレベル・ハイレベルと切り替わる１ビットの信号）の送信信号Ｔｘ２、受信信号Ｒｘ２が入力されたときに送信状態表示器ＬＤ１、受信状態表示器ＬＤ２に電流を流して点灯させることも可能である。図５は本発明の第２の実施の形態に係る通信装置の構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。

本実施の形態の通信装置１ａは、図示しない産業用機器の内部または装置単独で設けられるものであり、制御部２と、通信状態表示装置３ａと、シリアル通信ドライバＤ１と、シリアル通信レシーバＲ１と、バッファＢ１，Ｂ２とを備えている。

通信状態表示装置３ａは、カソードが接地されたＬＥＤからなる送信状態表示器ＬＤ１と、同じくカソードが接地されたＬＥＤからなる受信状態表示器ＬＤ２と、送信状態表示器ＬＤ１を駆動する送信状態表示器駆動回路ＤＲ１ａと、受信状態表示器ＬＤ２を駆動する受信状態表示器駆動回路ＤＲ２ａと、バッファＢ１の出力端子と送信状態表示器駆動回路ＤＲ１ａの入力端子との間に設けられ、送信信号のパルス幅を延長する送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１ａと、バッファＢ２の出力端子と受信状態表示器駆動回路ＤＲ２ａの入力端子との間に設けられ、受信信号のパルス幅を延長する受信信号パルスストレッチ回路Ｐ２ａとを備えている。

図６は本実施の形態の送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１ａおよび送信状態表示器駆動回路ＤＲ１ａの構成の１例を示す回路図である。送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１ａは、カソードが送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１ａの入力端子（バッファＢ１の出力端子）に接続され、アノードが送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１ａの出力端子（送信状態表示器駆動回路ＤＲ１ａの入力端子）に接続されたダイオードＤ２と、一端が送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１ａの入力端子に接続され、他端が送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１ａの出力端子に接続された抵抗Ｒｅ５と、一端が送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１ａの出力端子に接続され、他端が接地されたコンデンサＣ２とから構成される。

送信状態表示器駆動回路ＤＲ１ａは、エミッタが電源電圧Ｖｃｃに接続されたＰＮＰトランジスタＱ２と、一端が送信状態表示器駆動回路ＤＲ１ａの入力端子に接続され、他端がトランジスタＱ２のベースに接続された抵抗Ｒｅ６と、一端が抵抗Ｒｅ６の他端およびトランジスタＱ２のベースに接続され、他端が電源電圧Ｖｃｃに接続された抵抗Ｒｅ７と、一端がトランジスタＱ２のコレクタに接続され、他端が送信状態表示器駆動回路ＤＲ１ａの出力端子（送信状態表示器ＬＤ１のアノード）に接続された抵抗Ｒｅ８とから構成される。

図７は従来の通信状態表示装置の構成の１例を示す回路図である。ここでは、送信信号側の構成のみを示している。図６、図７によると、本実施の形態の通信状態表示装置３ａは、従来の通信状態表示装置に送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１ａおよび受信信号パルスストレッチ回路Ｐ２ａを追加したものであることが分かる。

図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図８（Ｃ）は送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１ａと送信状態表示器駆動回路ＤＲ１ａの各部の信号波形を示す図であり、図８（Ａ）はバッファＢ１から送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１ａに入力される送信信号Ｔｘ２の電圧波形を示す図、図８（Ｂ）は送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１ａによってパルス幅が延長された後の送信信号Ｔｘ３の電圧波形を示す図、図８（Ｃ）は送信状態表示器ＬＤ１に流れる電流の波形を示す図である。

図８（Ａ）のようなシリアル通信の１ビットデータの送信信号Ｔｘ２が送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１ａに入力されると、図８（Ｂ）に示すような波形の送信信号Ｔｘ３が送信状態表示器駆動回路ＤＲ１ａに入力される。すなわち、ダイオードＤ２によって立ち下がり信号は遅延されず、そのまま伝達され、抵抗Ｒｅ５とコンデンサＣ２とによって信号の立ち上がり信号が遅延され、パルス幅が延長される。このようにパルス幅が延長された電圧に応じてトランジスタＱ２がオンするので、トランジスタＱ２のオン時間が従来の通信状態表示装置の場合よりも長くなり、図８（Ｃ）に示すように送信状態表示器ＬＤ１に電流が流れる時間が長くなる。

以上の説明では、送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１ａと送信状態表示器駆動回路ＤＲ１ａを例に挙げて説明しているが、受信信号パルスストレッチ回路Ｐ２ａの構成は送信信号パルスストレッチ回路Ｐ１ａと同様であり、受信状態表示器駆動回路ＤＲ２ａの構成は送信状態表示器駆動回路ＤＲ１ａと同様である。

こうして、負パルスの送信信号Ｔｘ２、受信信号Ｒｘ２が入力されたときに送信状態表示器ＬＤ１、受信状態表示器ＬＤ２に電流を流して点灯させる場合においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

なお、図１、図５では、ＲＳ４８５の全２重通信の例で記載しているが、半２重通信の場合にも本発明を適用可能である。また、本発明を適用できる汎用シリアル通信としては他にＲＳ２３２がある。

本発明は、汎用シリアル通信の通信状態を確認する技術に適用することができる。

１，１ａ…通信装置、２…制御部、３，３ａ…通信状態表示装置、４…シリアル通信端子、Ｂ１，Ｂ２…バッファ、Ｄ１…シリアル通信ドライバ、Ｒ１…シリアル通信レシーバ、ＤＲ１，ＤＲ１ａ…送信状態表示器駆動回路、ＤＲ２，ＤＲ２ａ…受信状態表示器駆動回路、Ｐ１，Ｐ１ａ…送信信号パルスストレッチ回路、Ｐ２，Ｐ２ａ…受信信号パルスストレッチ回路、ＬＤ１…送信状態表示器、ＬＤ２…受信状態表示器、Ｄ１，Ｄ２…ダイオード、Ｑ１，Ｑ２…トランジスタ、Ｒｅ１〜Ｒｅ８…抵抗、Ｃ１，Ｃ２…コンデンサ。

Claims

シリアル通信により他の機器と信号を送受信する通信装置において通信状態を確認するための通信状態表示方法において、
シリアル通信により前記通信装置と他の機器との間で送受信される信号のパルス幅を延長するパルスストレッチステップと、
前記パルス幅が延長された信号に応じて表示器に電流を流し、電流を流す間だけ前記表示器を点灯させる表示器駆動ステップとを含むことを特徴とする通信状態表示方法。
シリアル通信により他の機器と信号を送受信する通信装置に設けられた通信状態表示装置において、
入力される信号に応じて表示器に電流を流し、電流を流す間だけ前記表示器を点灯させる表示器駆動回路と、
シリアル通信により前記通信装置と他の機器との間で送受信される信号のパルス幅を延長して前記表示器駆動回路に入力するパルスストレッチ回路とを備えることを特徴とする通信状態表示装置。
請求項２記載の通信状態表示装置において、
シリアル通信の電圧レベルがローレベル・ハイレベル・ローレベルと切り替わる１ビットの信号を正パルス信号と定義すると、
前記パルスストレッチ回路は、前記正パルス信号が入力された場合、ダイオードで立ち上がりの信号を遅延させず、そのまま伝達し、立ち下がり信号は抵抗とコンデンサとからなるＲＣ回路でパルス幅を延長し、
前記表示器駆動回路は、前記パルスストレッチ回路から入力される正パルス信号に応じて前記表示器に電流を流すことを特徴とする通信状態表示装置。
請求項２記載の通信状態表示装置において、
シリアル通信の電圧レベルがハイレベル・ローレベル・ハイレベルと切り替わる１ビットの信号を負パルス信号と定義すると、
前記パルスストレッチ回路は、前記負パルス信号が入力された場合、ダイオードで立ち下がりの信号を遅延させず、そのまま伝達し、立ち上がり信号は抵抗とコンデンサとからなるＲＣ回路でパルス幅を延長し、
前記表示器駆動回路は、前記パルスストレッチ回路から入力される負パルス信号に応じて前記表示器に電流を流すことを特徴とする通信状態表示装置。