JP2996839B2

JP2996839B2 - サイクリックデータ伝送方法

Info

Publication number: JP2996839B2
Application number: JP5197918A
Authority: JP
Inventors: 順鳥羽
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-07-15
Filing date: 1993-07-15
Publication date: 2000-01-11
Anticipated expiration: 2015-01-11
Also published as: JPH0738593A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、サイクリックデータ
伝送、特に、サイクリックデータ伝送方法とイベント伝
送の双方を有する分散制御用伝送方法における共有サイ
クリックメモリ更新のための、サイクリックデータ伝送
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、例えば当社の先願に係る発明
であり、制御用データウェイのステーションを示すブロ
ック図である。図１０において、１はループ状の伝送
路、２はこのループ状の伝送路１を接続するための伝送
路接続部、３はメディアアクセス部であり、トークン巡
回タイマ３ａとトークン保持タイマ３ｂを有している。
４はバッファメモリであり、送信バッファメモリ４ａと
受信バッファメモリ４ｂの２つのメモリに分かれてい
る。５はＤＭＡ転送制御部、６はサイクリックメモリ、
７はイベント伝送制御部、８は外部制御装置である。制
御用データウェイのステーション本体は、ループ状の伝
送路１と外部制御装置８との間に接続されており、この
ステーションは、伝送路接続部２と、メディアアクセス
部３と、バッファメモリ４と、ＤＭＡ転送制御部５と、
サイクリックメモリ６と、イベント伝送制御部７とから
構成されている。図１１は、上記の従来例で用いられて
いるデータフレームを示す構成図であり、１０はデータ
フレームの送信元アドレス等の制御情報を示すフレーム
ヘッダのエリア、１２はサイクリックデータ等の実際に
送信したいデータを格納するフレームデータのエリア、
１４はデータフレームのデータパリティを検出するため
のチェック符号等をもつフレームテイルのエリアであ
る。図１２は、上記のステーションを用いてシステムを
構成した制御データウェイの全体概要図を示すもので、
ループ状の伝送路１にはステーション９ａ，９ｂ，９ｃ
が接続され、各ステーションには、上記のメディアアク
セス部３、サイクリックメモリ６及びイベント伝送制御
部７を有している。また各ステーション９ａ，９ｂ，９
ｃには外部制御装置８ａ，８ｂ，８ｃが接続されてい
る。

【０００３】次にこの従来例の動作について説明する。
図１２のステーション９ａ〜９ｃがそれぞれサイクリッ
クデータを送信する場合、図１０で示したサイクリック
メモリ６からバッファメモリ４の送信バッファメモリ４
ａにデータをＤＭＡ転送により書き込み、図１１で示し
た構成の同期データフレームを作成し送信する。また、
ステーション９ａ〜９ｃがデータフレームを送信できる
のは、ループ状の伝送路１に接続された全ステーション
を定期的に巡回しているトークンフレームを獲得したと
きだけである。このトークンフレームは、各ステーショ
ンが均等にデータフレームを送信できるように、トーク
ン巡回目標時間（以下、ＴＴＲＴと称していう）以内に
巡回している。各々のステーションは、１度このトーク
ンフレームを獲得すると、設定されたサイクリックデー
タ更新周期（ここではＴｃとする、ただしＴＴＲＴ＜Ｔ
ｃ）以内に更新するために、全サイクリックデータ（こ
こではＬｓとする。）を（ＴＴＲＴ／Ｔｃ）個に分割
し、１回につきＬｉ＝Ｌｓ×ＴＴＲＴ／Ｔｃだけ周期データとしてデータフレームに送信する。ルー
プ全体で見てみると、全ステーションは（和であるΣ
Ｌｉ）の同期データを送信し、１トークン当りに送信さ
れる同期データの総和は常に一定となる。この総同期デ
ータを送信するのに必要な時間（ここではＴｓとする）
と、トークンがループを１周回するのに要する遅延時間
（Ｔｄとする）からＴＴＲＴ＞Ｔｓ＋Ｔｄを満足する必要があることがわかる。ステーションはト
ークンフレームを獲得すると、図１０のメディアアクセ
ス部３のトークン巡回タイマ３ａの値をトークン保持タ
イマ３ｂへコピーする。同期データの送信中、トークン
保持タイマ３ｂの計時は停止されており、同期データの
送信が完了してからトークン保持タイマの計時を開始
し、非同期データの送信要求があれば、トークン保持タ
イマがタイムアウトするまで、非同期データの送信を行
うことができる。実際のトークン巡回時間（ここではＴ
ＲＴとする。）は、サイクリックデータ以外の非同期デ
ータを各ステーションが送信する時間（ここではＴａと
する。）を加えＴＲＴ＝Ｔｓ＋Ｔｄ＋Ｔａとなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のサイクリックデ
ータ伝送方法は、以上のように構成されており、サイク
リックデータ更新周期を満足するように、１回のトーク
ン獲得時にサイクリックデータを分割して送信してい
る。したがって、伝送路上でデータパリティエラーが発
生した場合や受信側ステーションにおいて受信バッファ
メモリがビジー状態の場合、サイクリックデータが無効
となり次回の更新周期までサイクリックデータが更新さ
れずに、更新周期を満足できなくなるといった問題点が
あった。

【０００５】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、サイクリックデータの更新
周期を確保するとともに、サイクリックデータの同時性
を保ち、イベント伝送のスループットを向上したサイク
リックデータ伝送方法を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係るサイクリ
ックデータ伝送方法は、伝送路１に接続されたステーシ
ョンの台数分のタイマ３ｅを受信側ステーションに持た
せ、この受信側ステーションでは、同期データフレーム
受信の度にタイマを再設定するようにし、このタイマの
タイムアウトを判定することにより、同期データフレー
ムの脱落を検出するようにした。

【０００７】この発明に係る他のサイクリックデータ伝
送方法は、受信側の自ステーションが送信側ステーショ
ンから送信してきたトークンフレームを獲得してから次
に獲得するまでに、受信する同期フレームの数をカウン
タ３ｅで数え、規定値より少なかった場合に、同期フレ
ームの脱落が発生したとして脱落を検出するようにし
た。

【０００８】

【作用】この発明に係るサイクリックデータ伝送方法
は、以下のように作用する。まず、受信側ステーション
に、伝送路で接続されたステーションの台数分のタイマ
３ｅを持たせる。次に受信側ステーションでは、同期デ
ータフレーム受信する度に上記タイマを再設定するよう
にし、上記タイマのタイムアウトを判定することによ
り、同期データフレームの脱落を検出する。そして、そ
の同期データフレームの再送信等の処理を行う。

【０００９】この発明に係る他のサイクリックデータ伝
送方法は、以下のように作用する。まず、受信側のステ
ーションが送信側ステーションから送信してきたトーク
ンフレーム獲得する。次に、その受信側のステーション
は、受信する同期フレームの数をカウンタ３ｆで数え
る。そして、この数えた結果、受信した同期フレームの
数が規定値より少なかった場合には、同期フレームの脱
落が発生したとして脱落を検出する。そして、脱落した
同期フレームの再送信等の処理を行う。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づいて説明
する。図１はこの第１の発明の実施例（実施例１）を示
す制御用データウェイのステーションにおける構成図で
ある。図１において、１はループ状の伝送路、２はこの
ループ状の伝送路１を接続するための伝送路接続部、３
はメディアアクセス部であり、トークン巡回タイマ３ａ
とトークン保持タイマ３ｂと前回送受信した同期データ
フレームのランニング番号テーブル３ｃと再送信要求発
生テーブル３ｄを有している。４はバッファメモリであ
り、送信バッファメモリ４ａと受信バッファメモリ４ｂ
の２つのメモリに分かれている。５はＤＭＡ転送制御
部、６はサイクリックメモリ、７はイベント伝送制御
部、８は外部制御装置である。制御用データウェイのス
テーション本体は、ループ状の伝送路１と外部制御装置
８との間に接続されており、このステーションは、伝送
接続部２と、メディアアクセス部３と、バッファメモリ
４と、ＤＭＡ転送制御部５と、サイクリックメモリ６と
から構成されている。

【００１１】図２はこの実施例１で使用する同期データ
フレーム２０を示す構成図であり、１０はフレームの送
信元アドレス等の制御情報を示すフレームヘッダのエリ
ア、１１は送信側ステーションが同期データフレーム送
信する度にインクリメントしていくランニング番号のエ
リア、１２はサイクリックデータ等の実際に送信したい
データを格納するフレームデータのエリア、１３は脱落
が発生した同期データフレームの送信元のステーション
アドレス１３（１）とその脱落した同期データフレーム
のランニング番号１３（２）をセットする再送信要求デ
ータのエリア、１４はフレームのデータパリティを検出
するためのチェック符号等をもつフレームテイルのエリ
アである。

【００１２】図３はメディアアクセス部３におけるラン
ニング番号テーブル３ｃの構成図である。図３におい
て、３０（１）〜３０（Ｎ）は各ステーションのランニ
ング番号であり、各ステーションにあらかじめ定められ
たアドレスに対してそれぞれ設けられている。各ステー
ションのランニング番号３０（１）〜３０（Ｎ）は、
０，１，．．．，１０等の数値であり、具体的には８ビ
ットから１６ビットである。もちろんビットによる制約
はない。このランニング番号テーブル３ｃは、サイクリ
ックデータを送信する際には、ＤＭＡ転送制御部５がこ
のランニング番号テーブル３ｃを参照して、１を加えた
値を同期データフレーム２０のランニング番号１１のエ
リアに設定し、１を加えた新しい値をランニング番号テ
ーブル３ｃに格納する。また、このランニング番号テー
ブル３ｃに加える値は、この実施例１では１としている
が、固定値ならどんな数字でもよい。ただ大きな数字と
すると、ランニング番号を示すビットがより大く必要と
なる。一方、サイクリックデータを受信する際には、Ｄ
ＭＡ転送制御部５が受信したフレームデータ２０に格納
されている送信元アドレスをオフセットして、ランニン
グ番号テーブルの先頭アドレスに加算して、該当ステー
ションのランニング番号を求める。なお、ランニング番
号テーブル３ｃについては上述したソフトウェアの構成
の外、ハードウェアによる構成も可能である。このと
き、ハードウェアで構成する場合は加算器を用いる。

【００１３】次にこの実施例の動作について説明する。
図４はステーションの同期データフレーム送信処理を示
すフローチャート、図５は受信処理を示すフローチャー
トである。まず、各ステーションは上流ステーションか
ら送信されたトークンフレームを受信した時に、トーク
ンの獲得となる。トークンを獲得したステーションは、
送信待ちの同期データフレームがある時には上記データ
フレームを送信後に、送信待ち同期データフレームがな
い時はトークン獲得後に下流のステーションにトークン
フレームを送信し、送信権利を放棄する。トークンフレ
ームを獲得したステーションは、同期データフレームを
送信する権利を得る（ステップＳＴ１１）。次に、再送
信要求が有りか否かを判断し（ステップＳＴ１２）、有
れば（Ｙｅｓ）送信バッファメモリ４ａに送信サイクリ
ックデータをフレームデータ１２へコピーし（ステップ
ＳＴ１３）、なければ（Ｎｏ）、ステップＳＴ１６の処
理を行う。次に自分のステーションアドレスに対応する
番号に１を加えた数字を同期データフレーム２０のラン
ニング番号１１のエリアにコピーする（ステップＳＴ１
４）とともに、再び変更後のランニング番号をメデイア
アクセス部３のランニング番号テーブル３ｃに格納し
（ステップＳＴ１５）、データフレームを伝送路へ送信
する（ステップＳＴ１８）。そして、同期データフレー
ムの脱落を検出したステーションがトークンフレームを
獲得したとき、上記のように自分のもつデータを送信処
理を行うとともに、先ほどメディアアクセス部３に格納
した送信元アドレスとランニング番号を再送信要求テー
ブル３ｄにセットし（ステップＳＴ１６，１７）、同期
データフレームを送信する（ステップＳＴ１８）。再送
信を要求されたステーションは、次回トークンフレーム
を獲得時、送信バッファメモリ４ａに保持されている前
回送信した同期データフレームを再度送信する。このと
き、送信元アドレスとランニング番号とを格納する処理
は、データフレームを受信した時に行い、データ信号処
理はトークンフレームを獲得した時に行う。また、デー
タ送信時に、再送信要求発生テーブル３ｄに再送信要求
があれば、自ステーションがもつサイクリックデータと
ともに再送信要求データをデータフレームにのせて送信
する。

【００１４】一方、この同期データフレーム２０を受信
したステーションは、まず、受信バッファメモリ４ｂに
転送する（ステップＳＴ２１）。フレームヘッダ１０か
ら送信元アドレスを認識し、このアドレスに対応するラ
ンニング番号テーブル３ｃの値と受信した同期データフ
レーム２０上のランニング番号を比較し、同じなら前回
受信済みと判断し受信処理を行わない（ステップＳＴ２
２）。受信した同期データフレームの方が１大きければ
（ステップＳＴ２３でＹＥＳ）、サイクリックメモリ６
に転送し（ステップＳＴ２４）、受信した同期データフ
レーム２０の送信元アドレスとランニング番号をメディ
アアクセス部３ｃに格納する（ステップＳＴ２５）。上
記以外の場合は、同期データフレームの脱落が発生した
として、送信元アドレスと本来受信すべきランニング番
号を再送信要求発生テーブル３ｄに格納する（ステップ
ＳＴ２６）。また、データフレームの再送信要求テーブ
ルに格納された送信元アドレスに該当するステーション
が、そのデータフレームを受信すると、再送信要求テー
ブルに格納されているランニング番号から対応するデー
タを認識し、送信バッファメモリ４ａにサイクリックデ
ータを転送する。この後、トークンフレームを獲得した
時に送信する。

【００１５】上記の実施例１では、同期データフレーム
の再送信要求を伝えるために、同期データフレーム内に
再送信要求テーブルを設けたが、再送信要求通知用に専
用の非同期データフレームを設けてもよい。図６はこの
第２の発明の実施例（実施例２）で使用する同期データ
フレーム２１を示す構成図であり、同期データフレーム
２１はフレームヘッダ１０のエリアと、ランニング番号
１１のエリアと、フレームデータ１２のエリアと、フレ
ームテイル１４のエリアから成る。この実施例２の同期
データフレームは実施例１のものと比べて再送信要求発
生テーブルがないところが異なる。図７は再送信通知用
の非同期データフレーム２２を示す構成図であり、フレ
ームヘッダ１０のエリアと、再送信要求データ１３のエ
リアと、フレームテイルのエリアとから成る。この実施
例２では、あるステーションから送られてくる同期デー
タフレーム２１（図６）を受信したときに、受信側のス
テーションが自ステーションの受信バッファメモリ４ｂ
に格納している各ステーション毎の受信した同期データ
フレーム２１の前回のランニング番号と比較することに
よって、同期データフレームの脱落を検出する。そし
て、同期データフレームの脱落検出時には、脱落が発生
した同期データフレームの送信元ステーションアドレス
と、その脱落した同期データフレームランニング番号を
有する再送信要求データをもつ非同期データフレーム２
２（図７）を送信元ステーションに転送する。なお、こ
の実施例２では、図１２において、ループ状の伝送路１
にＮ台のステーション９ａ〜９ｃが接続されている場
合、１台のステーションが上記再送信要求通知用非同期
データフレームを送信するのに必要な時間（Ｔｒｅｑ）
を用いると、ＴＴＲＴ＞Ｔｓ＋Ｔｄ＋Ｔｒｅｑ×Ｎを満足させる必要がある。

【００１６】このように、実施例１による同期データフ
レームの送信方法では、同期データフレーム送信時に再
送信発生テーブルを一度参照して、再送信要求があれば
再送信要求テーブルのデータをコピーする必要があった
が、実施例２による同期データフレームの送信方法では
上記の処理を不要にした。また、実施例２による受信ス
テーションの動作では、データフレームの脱落を検出し
て再送信要求テーブルにデータを格納するまでは実施例
１と同じであるが、トークンフレーム獲得後、同期デー
タフレームを送信してから、再送信要求があれば、非同
期フレームを送信する処理が加わる。したがって、実施
例１と２とでは、同期データフレームの脱落検出・再送
信の処理は同じであるが、脱落を検出するステーション
によって脱落した同期データフレームが送信元ステーシ
ョンに通知される方法が大きく異なる。

【００１７】上記の実施例１では、同期データフレーム
の脱落を検出するために、各々の同期データフレームに
ランニング番号を付加し、送信側ステーションではトー
クンフレームを獲得し送信する度にカウントアップし、
受信側ステーションでこれをチェックしていたが、受信
側ステーションに伝送路に接続されたステーションの台
数分のタイマを持たせ、同期データフレーム受信の度に
タイマを再設定するようにし、このタイマのタイムアウ
トを判定することにより、同期データフレームの脱落を
検出してもよい。検出後は、再送信要求を行う。

【００１８】図８はこの第３の発明の実施例（実施例
３）を示すステーションの構成図である。図８におい
て。３ｅはタイマであり、メディアアクセス部３には、
トークン巡回タイマ３ａと、トークン保持タイマ３ｂ
と、再送信要求発生テーブル３ｄと、伝送路に接続され
たステーション台数分のタイマとが設けられている。こ
の実施例３では、受信側ステーションに、ループ状の伝
送路１に接続されたステーションの台数分のタイマ３ｅ
を持たせる。そして、同期データフレーム受信の度にタ
イマ３ｅを再設定するようにし、このタイマ３ｅのタイ
ムアウトを判定することにより、同期データフレームの
脱落を検出するようにした。なお、各ステーションは、
最悪でもＴＴＲＴの値以内に１回はトークンフレームを
獲得し、同期データフレームを送信する。同期データフ
レームを受信する度にステーションは、この同期データ
フレームの送信元アドレスに対応するタイマ３ｅにＴＴ
ＲＴをセットし、カウントダウンを始める。タイマ値が
０になった時、同期データフレームの脱落が発生したと
して、再送信要求発生テーブル３ｄにタイマに対応する
ステーションアドレスを格納する。

【００１９】上記の実施例３では、受信側ステーション
に同期データフレームの脱落を検出するためにタイマを
持たせたが、同期データフレームの受信数を数えるカウ
ンタを持たせてもよい。図９はこの第４の発明の実施例
（実施例４）を示すステーションの構成図である。図９
において、３ｆはカウンタであり、メディアアクセス部
３には、トークン巡回タイマ３ａとトークン保持タイマ
３ｂと再送信要求発生テーブル３ｄと同期データフレー
ムの受信数のカウンタ３ｆとが設けられている。この実
施例４では、自ステーションがトークンフレームを獲得
してから次に獲得するまでに受信する同期データフレー
ムの数をカウンタ３ｆで数える。そして、規定値より少
なかった場合に、同期データフレームの脱落が発生した
として脱落を検出するようにした。１トークン当りに送
信される同期データの総和は常に一定なので、自ステー
ションがトークンフレームを獲得してから次に獲得する
までに受信する同期データフレームの数をカウンタ３ｆ
で数え規定値より少なかった場合に、同期データフレー
ムの脱落が発生したとして、再送信要求発生テーブル３
ｄに要求発生をセットする。なお、この実施例４におい
ては、脱落が発生した同期データフレームの送信元アド
レスは特定できないので、全ステーションが再送信する
こととなる。

【００２０】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、各ス
テーションごとにタイマを外部回路にもたすことによ
り、同期データフレームの抜けを検出できる構成とした
ので、サイクリックデータの同期性を保ち、スループッ
トを損なうことなく高信頼性を保つことができるととも
に、同期データフレーム内にランニング番号をもたす必
要がないため、データ抜け検出用のプログラムを介在さ
せる必要がなく、同期データフレームの送受信を高速か
つ高信頼性をもたせて行うことができるという効果があ
る。また、同期データフレームの総数を数えるカウンタ
を設ける構成としたため、さらに簡単な回路で同期デー
タフレームの抜けを検出することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この第１の発明の一実施例を示す制御用データ
ウェイのステーションにおけるシステムの構成図であ
る。

【図２】図１のシステムにおけるデータフレームの構成
図である。

【図３】図１のシステムにおけるランニング番号テーブ
ルの構成図である。

【図４】図１のシステムにおけるステーションの送信処
理を示すフローチャートである。

【図５】図１のシステムにおけるステーションの受信処
理を示すフローチャートである。

【図６】この第２の発明の実施例における同期データフ
レームの構成図である。

【図７】この第２の発明の実施例における再送信要求通
知用の非同期データフレームの構成図である。

【図８】この第３の発明の実施例を示す制御用データウ
ェイのステーションの構成図である。

【図９】この第４の発明の実施例を示す制御用データウ
ェイのステーションの構成図である。

【図１０】従来の制御用データウェイのステーションの
構成図である。

【図１１】従来のデータフレームの構成図である。

【図１２】制御用データウェイの全体概略図である。

【符号の説明】

１ループ状の伝送路２伝送路接続部３メディアアクセス部３ａトークン巡回タイマ３ｂトークン保持タイマ３ｃランニング番号テーブル３ｄ再送信要求発生テーブル３ｅタイマ３ｆカウンタ４バッファメモリ４ａ送信バッファメモリ４ｂ受信バッファメモリ５ＤＭＡ転送制御部６サイクリックメモリ７イベント伝送制御部８外部制御装置９ａ〜９ｃステーション１０フレームヘッダ１１ランニング番号１２フレームデータ１３再送信要求データ１４フレームテイル

フロントページの続き (56)参考文献特開平２−186855（ＪＰ，Ａ) 特開平１−272339（ＪＰ，Ａ) 田崎公郎監修「パケット通信絵とき読本」、オーム社、ｐ．63−66、平成４年５月30日、第１版第２刷発行ＯＭＲＯＮＴＥＣＨＮＩＣＳＶｏｌ．30 Ｎｏ．１（通巻93号）1990、ｐ．26−32、平成２年３月20発行 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 12/42

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】制御用データの送受信を、ループ状伝送
路と外部制御装置との間に接続された複数のステーショ
ンにより制御し、上記ステーションのトークン獲得時
に、送信バッファメモリにキューイングされている同期
データフレームをサイクリックメモリ内の自ステーショ
ンの送信エリアのデータにより更新し、上記同期データ
フレームを全ステーションに送信するサイクリックデー
タ伝送方法において、受信側ステーションに、伝送路に
接続されたステーションの台数分のタイマを持たせ、同
期データフレーム受信の度にタイマを再設定するように
し、このタイマのタイムアウトを判定することにより、
同期データフレームの脱落を検出するようにしたことを
特徴とするサイクリックデータ伝送方法。
【請求項２】制御用データの送受信を、ループ状伝送
路と外部制御装置との間に接続された複数のステーショ
ンにより制御し、上記ステーションのトークン獲得時
に、送信バッファメモリにキューイングされている同期
データフレームをサイクリックメモリ内の自ステーショ
ンの送信エリアのデータにより更新し、上記同期データ
フレームを全ステーションに送信するサイクリックデー
タ伝送方法において、自ステーションがトークンフレー
ムを獲得してから次に獲得するまでに受信する同期デー
タフレームの数を数え、規定値より少なかった場合に同
期データフレームの脱落が発生したとして脱落を検出す
るようにしたことを特徴とするサイクリックデータ伝送
方法。