JP3061975B2 - シリアル伝送方法 - Google Patents

シリアル伝送方法

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JP3061975B2
JP3061975B2 JP5092757A JP9275793A JP3061975B2 JP 3061975 B2 JP3061975 B2 JP 3061975B2 JP 5092757 A JP5092757 A JP 5092757A JP 9275793 A JP9275793 A JP 9275793A JP 3061975 B2 JP3061975 B2 JP 3061975B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、2値化された伝送符号
列の各伝送符号をクロックに同期して伝送路へ順次送出
するシリアル伝送方法に係わり、特に、伝送符号値に応
じて伝送路の信号状態を3種類に変化させるシリアル伝
送方方法に関する。
【0002】
【従来の技術】デジタルデータ信号等の2値化された伝
送符号列をシリアル伝送する場合においては、送信側に
おいて、伝送速度で定まる所定の周期を有したクロック
に同期して、伝送符号列に含まれる各伝送符号をH(ハ
イ)レベル又はL(ロー)レベルの信号値に変換して伝
送路へ送出する。
【0003】受信側においては、伝送路を介して入力さ
れるHレベル又はLレベルの信号値を元の伝送符号列に
復元する。この場合、受信側においては、信号値を読取
るタイミングを示す、送信側のクロックに同期するクロ
ックを何等かの手段で得る必要がある。
【0004】データ信号とクロック信号とを別々の回線
で送信することは非常に不経済であるので、一般に、受
信側において、受信したデータ信号からクロックを再生
している。
【0005】このシリアル伝送方法における受信側クロ
ックの送信側クロックとの間の同期を取る同期方式とし
て、テキスト単位で同期を取るフレーム同期方式と、キ
ャラクタ単位で同期を取る調歩同期方式とが実用化され
ている。
【0006】調歩同期方式においては、図10(a)に
示すように、1キャラクタ分のデータ(伝送符号列)の
先頭に開始(スタート)ビットを配置し、終了位置に終
了(ストップ)ビットを配設している。したがって、受
信側においては、受信側で生成したクロック信号のタイ
ミングを開始ビットと終了ビットでもって同期させれば
よい。
【0007】なお、図11(a)〜(d)は、上述した
調歩同期方式を用いて[00000101],[00110001],
[11100000],[11111111]の各伝送符号列を1ビット
のパリティビットを付加して送信する場合における各伝
送信号波形である。
【0008】また、別のクロック同期方式として、図1
0(b)に示す自己同期方式が実用化されている。この
自己同期方式は、例えばバイフェーズ信号や複数RZ信
号やf/2f信号でそのまま採用できる。すなわち、こ
れらの各信号方式においては、図示するように、[1]
または[0]の一つの伝送符号の信号期間内において、
必ず信号状態が変化する。したがって、受信側において
は、この信号状態変化のタイミングからクロック信号を
抽出再生することが可能である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図10
(a)(b)に示した調歩同期方式及び自己同期方式で
代表される従来のクック同期方式においても、まだ改良
すべき次のような問題があった。
【0010】すなわち、図10(a)の調歩同期方式に
おいては、1キャラクタ・データ毎に開始ビットと終了
ビットが付加されるので、データの伝送効率が低下す
る。また、受信側クロック発生器におけるクロック周期
が送信側のクロック周期に対して大きな誤差がある場合
は、送信側のクロック周波数を高くして伝送速度を上昇
できない問題が生じる。
【0011】なお、フレーム同期方式においても、上述
した調歩同期方式と同様に、フレーム開始信号(ST
X)とフレーム終了信号(ETX)が付加されているの
でデータの伝送効率が低下する。
【0012】また、図10(b)における自己同期方式
においては、前述したように、簡単にクロック信号を抽
出再生できるが、伝送符号の周波数が他の伝送方式に比
較して倍になる。伝送周波数が高くなると、データ信号
が伝送路内で減衰しやすい問題が生じる。また、周波数
が高くなると送受信装置の各部品素子を高い周波数に対
応する高価な部品を採用しなければならない問題もあ
る。
【0013】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、3つの信号状態を取り得る伝送路を採用す
ることによって、伝送符号毎の信号状態変化から容易に
クロックを再生でき、従来方法に比較してデータ伝送速
度を簡単に上昇できるシリアル伝送方法を提供すること
を目的とする。
【0014】さらに、伝送符号毎に必ず信号状態変化が
生じることにより、規定伝送符号数を有した伝送符号列
の伝送において、データ圧縮が採用でき、データ伝送効
率をより一層向上できるシリアル伝送方法を提供するこ
とを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記課題を解消するため
に本発明のシリアル伝送方法は、2値化された伝送符号
列の各伝送符号をクロックに同期して互いに異なる3つ
の信号状態を取り得る伝送路へ順次送出する場合に、信
号状態を一つ前のクロック周期における信号状態からこ
の信号状態及び伝送符号値にて一義的に定まる他の信号
状態へ変化させるようにしている。
【0016】また、別の発明のにおいては、上述した構
成を有するシリアル伝送方法において、さらに、規定伝
送符号数を有する伝送符号列を伝送する場合に、伝送符
号列の先頭に連続する1個以上の同一伝送符号を省略し
て伝送するデータ圧縮伝送ステップと、このデータ圧縮
伝送ステップで伝送された伝送符号列を受信して元の伝
送符号列に復元するデータ受信復元ステップとが付加さ
れている。
【0017】
【作用】このように構成されたシリアル伝送方法におい
ては、送信側と受信側とを接続する伝送路は、例えば
A,B,Cの互いに異なる3つの信号状態を取ることが
可能である。
【0018】そして、送信側においては、伝送路の信号
状態をクロックに同期して各伝送符号に応じた信号状態
に変化させるが、この変化後の信号状態を一つ前のクロ
ック周期の信号状態と今回クロック周期の伝送符号との
組合せで一義的に定めている。したがって、たとえ同一
符号が継続した場合であっても、一つ前のクロック周期
の信号状態と今回の伝送符号との組合せで定まる他の信
号状態へ移行する。すなわち、同じ組合せが連続するこ
とはないので、伝送路の信号状態は一つの伝送符号毎に
必ず変化する。
【0019】よって、この信号状態の変化タイミングを
抽出することによって、受信側で容易にクロック再生で
きる。また、伝送符号が存在すると必ず信号状態が変化
するので、例えば8ビット等の規定伝送符号数を有する
伝送符号列を送信する場合は、受信側においても必ず規
定伝送符号数の信号状態変化を検出する。
【0020】したがって、伝送符号列の先頭に連続する
1個以上の同一符号列の伝送を省略して残りの伝送符号
のみを伝送したとしても、先頭に幾つの同一伝送符号が
存在していたのかを受信側で把握できる。同時に、受信
した残りの各伝送符号の先頭の伝送符号の値を反転した
値が省略した先頭部分の各伝送符号の値と特定できる。
【0021】よって、伝送を省略した先頭部分の各伝送
符号を含む全ての伝送符号列を復元できる。すなわち、
実際に伝送される伝送符号数を圧縮でき、データ伝送効
率を向上できる。
【0022】
【実施例】以下本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。図3は実施例のシリアル伝送方法に用いられる送信
部7の概略構成を示す模式図である。外部から入力され
た[1]又は[0]に2値化されたk番目のクロック周
期T0 における伝送符号X(k)はデコーダ回路1へ入
力される。デコーダ回路1からk番目のクロック周期T
0 における伝送信号Y(k)が伝送路2へ送出される。
【0023】この伝送路2はA,B,Cの3種類の信号
状態を取ることが可能である。例えば、図2に示すよう
に、信号状態Aは(+5V)の信号レベルを有し、信号
状態Bは(0V:接地状態)の信号レベルを有し、信号
状態Cは(−5V)の信号レベルを有する。
【0024】伝送路2へ出力された伝送信号Y(k)は
遅延回路3へ入力されて、1クロック周期T0 分遅延さ
れ、一つ前のクロック周期における伝送信号Y(k−
1)として前記デコーダ回路1へ入力される。
【0025】デコーダ回路1はk番目のクロック周期T
0 における伝送符号X(k)が入力されると、この伝送
符号X(k)と、一つ前(k−1)のクロック周期にお
ける伝送路2の信号状態、すなわち伝送信号Y(k−
1)とを用いて今回(k番目)の伝送信号Y(k)を
(1) 式で算出する。
【0026】 Y(k)=FT [X(k),Y(k−1)] …(1) (1) 式における関数FT は伝送符号X(k)と前のクロ
ック周期の伝送信号Y(k−1)との組合せによって値
が一義的に定まる。この関数関数FT は図1に示す変換
テーブル6に定義されている。
【0027】すなわち、前回(k−1番目)の各信号状
態A,B,Cと今回(k番目)の各伝送符号[0],
[1]との合計6つの各組合せに対して、それぞれ今回
(k番目)の信号状態が設定されている。例えば、伝送
路2が信号状態Aの場合に、[0]の伝送符号が入力し
た場合には、伝送路2の信号状態(伝送信号Y(k))
が信号状態Bへ変化する。また、[1]の伝送符号が入
力した場合には、伝送路2の信号状態(伝送信号Y
(k))が信号状態Cへ変化する。
【0028】図2は、図1の変換テーブル6の記憶内容
を模式的に示した図である。前回の各信号状態A,B,
Cに[0]又は[1]の伝送符号が入力した場合におけ
る伝送路2における各信号状態の変化状態を示す。
【0029】図4は実施例のシリアル伝送方法に用いら
れる受信部9の概略構成を示す模式図である。伝送路2
から入力されるA,B,又はCの信号状態を有する伝送
信号Y(k)はデコーダ回路4へ入力される。デコーダ
回路4からk番目のクロック周期T0 における伝送符号
X(k)が出力される。
【0030】さらに、伝送路2から入力された伝送信号
Y(k)は遅延回路5へ入力されて、1クロック周期T
0 分遅延され、一つ前のクロック周期における伝送信号
Y(k−1)として前記デコーダ回路4へ入力される。
【0031】デコーダ回路4はk番目のクロック周期T
0 における伝送信号Y(k)が入力されると、この伝送
信号Y(k)と、一つ前(k−1番目)のクロック周期
における伝送路2の信号状態、すなわち伝送信号Y(k
−1)とを用いて今回(k番目)の伝送符号X(k)を
(2) 式で算出する。
【0032】 X(k)=FR [Y(k),Y(k−1)] …(2) (1) 式における関数FR は今回(k番目)の伝送信号Y
(k)と一つ前(k−1番目)のクロック周期の伝送信
号Y(k−1)の組合わせによって値が一義的に定ま
る。この関数関数FR は図1に示す変換テーブル6に定
義されている。
【0033】すなわち、前回(k−1番目)の信号状態
A,B,Cと今回(k番目)の信号状態A,B,Cとの
各組合せに対してそれぞれ今回(k番目)の[0]又は
[1]の各電送符号X(k)が設定されている。例え
ば、伝送路2が信号状態Bから信号状態Aへ変化した場
合は[0]の伝送符号X(k)が出力される。また、伝
送路2が信号状態Bから信号状態Cへ変化した場合は
[1]の伝送符号X(k)が出力される。
【0034】このように構成されたシリアル伝送方法
よれば、例えば図8の左側に示すように、[1010]
の伝送符号列を送信した場合には、伝送路2の符号伝送
前の初期信号状態がAの場合は、伝送路2の信号状態が
図示するように、[CBCB]と変化する。さらに、図
8の右側に示すように[1100]の伝送符号列を送信
した場合には、伝送路2の符号伝送前の初期信号状態が
Bの場合は、伝送路2の信号状態が図示するように[A
CBA]と変化する。
【0035】したがって、伝送符号列の各伝送符号の区
切りタイミングにおいて、伝送路2における信号状態は
変化する。しかも、たとえ伝送符号列の各伝送符号が同
一値が連続したとしても、必ず各伝送符号の区切りタイ
モングで変化する。
【0036】よって、受信部9において、伝送信号の信
号状態変化タイミングを抽出することによって、正確に
送信部7におけるクロックを再生できる。したがって、
図10(a)に示す調歩同期方式等のように開始ビット
や終了ビット等を設ける必要がないので、データ伝送効
率を向上できる。
【0037】また、信号状態変化が図10(b)の自己
同期式のように伝送符号の継続時間(クロック周期T
0 )の途中位置で発生させる必要がないので、逆に、簡
単に伝送速度(クロック周波数)を上昇できる。
【0038】図5は本発明の他の実施例に係わるシリア
ル伝送方法が適用されるデータ伝送システムを示す模式
図である。この実施例システムにおいては、図3に示す
デコーダ回路1と遅延回路3からなる送信部7の入力段
にデータ圧縮部8が接続され、デコーダ回路4と遅延回
路5からなる受信部9の出力段にデータ復元部10が接
続されている。
【0039】データ圧縮部7は、外部から入力された例
えば8ビット(伝送符号数=8)構成の伝送符号列に対
して所定のデータ圧縮処理を行って、伝送に必要な各伝
送符号Xを送信部7へ送出するデータ圧縮処理を実施す
る。また、データ復元部10は、受信部9から順次出力
される各伝送符号Xを伝送信号Yを用いて元の1個の8
ビット構成の伝送符号列に復元する。
【0040】データ圧縮部7は外部から8個の伝送符号
Xからなる伝送符号列が入力すると図7の流れ図に従っ
てデータ圧縮処理を実行する。流れ図が開始されると、
入力された伝送符号列の各伝送符号値(データ値)を読
取る(P1)。図6(d)に示すように全部のビット
(伝送符号)が[1]又は[0]の場合は(P2)、無
条件に全部の伝送符号Xを送信する必要があるので、送
信フラグを1に設定する。それ以外は、取敢えず送信フ
ラグを0に解除する。
【0041】ビット番号nを初期値1に設定したのち
(P3)、P4にて送信フラグの状態を調べ、1に設定
されていれば、該当ビット番号nの伝送符号Xnを送信
する必要があるので、P7にて該当伝送符号Xnを送信
部7へ送出する。そして、ビット番号nに1を加算し
て、P4へ戻り、再度送信フラグを確認する。
【0042】また、P4にて最初に送信フラグが0の場
合は、一つの伝送符号列に値の異なる2種類の伝送符号
Xが存在するので、P5,P6において該当ビット番号
nの伝送符号Xnが一つ前の伝送符号Xn−1に等しい
か否かを調べる。等しい場合は、該当ビット番号nの伝
送符号Xnを送信する必要がないので、P8へ進み、ビ
ット番号nに1を加算する。
【0043】そして、P5,P6にて加算後の該当ビッ
ト番号nの伝送符号Xnが一つ前の伝送符号Xn−1に
一致しなくなると、初めて送信フラグを1に設定する
(P7)。そして、該当伝送符号Xnを送信部7へ送出
する。
【0044】一旦、送信フラグが1に設定されると、そ
れ以降の各ビット番号nにおける各伝送符号Xnを無条
件で送信部7へ送出する。そして、P9において、最終
ビット(n=8)の送信終了を確認するとこのデー圧縮
処理を終了する。
【0045】このように構成されたデータ圧縮部8にお
いては、図6(d)に示すように全部のビット(伝送符
号X)が同一値の場合は無条件に8ビット全部の伝送符
号Xが送信される。
【0046】また、図6(a)〜(c)に示すように、
先頭ビット(n=1)から同一値を有するビット(伝送
符号X)が複数個連続する場合は、最初に出現した異な
る値のビット(伝送符号X)から最終ビットまでの各ビ
ット(伝送符号X)が伝送される。
【0047】次に、データ復元部10の動作を図9の流
れ図を用いて説明する。微小時間ΔT経過する毎に(P
10)、伝送路2の伝送信号Yの信号状態を見る。微小
時間ΔT前に比較して信号状態変化があれば(P1
1)、P12へ進み、受信部9から出力された該当信号
状態変化に対応する1ビットの伝送符号X(データ)を
読取る。
【0048】この読取った伝送符号Xがこの伝送符号列
において最初に読取った1番目のビット(伝送符号X)
であれば(P13)、8ビットが記憶できる受信バッフ
ァの全ビットデータ(全伝送符号X)を今回受信した伝
送符号Xと反対の値に設定する。これは、データ圧縮し
た場合は、最初に伝送される伝送符号Xより前の各伝送
符号Xはこの伝送符号Xと逆の値を有しているからであ
る。
【0049】そして、受信バッファの全ての値を左側に
1ビットシフトさせて、最も右位置に今回受信した伝送
符号Xを設定する。P12において、2回目の伝送符号
Xを受信すると、即座にP14へ進み、全ての値を左側
に1ビットシフトさせて、最も右位置に今回受信した伝
送符号Xを設定する。すなわち、順次受信した各伝送符
号Xは受信バッファに順番に格納されていく。
【0050】そして、P15において、予め設定されキ
ャラクタ区切りを示す時間TC が経過すると、この受信
処理を終了する。このように構成されたデータ復元部1
0においては、受信した伝送符号X数が規定伝送符号数
8に満たなかった場合は、受信バッファの右側の各領域
に順番に格納され、左側の余りの各領域には1番目の送
伝送符号Xと逆の伝送符号がそれそれ自動的に設定され
る。したがって、データ圧縮部8でデータ圧縮される前
の元の伝送符号列が正確に復元できる。
【0051】したがって、このデータ圧縮手法を用いる
ことによって、伝送符号列のデータ伝送効率を大幅に向
上できた。次に図6を用いてデータ圧縮処理の実際の効
果を説明する。伝送符号列として図11(a)〜(d)
に示した下記4つの8ビット構成のキャラクタ・データ
(伝送符号列)を用いる。
【0052】図6(a)は[05]H の伝送符号列であ
り、先頭の[0]が5ビット省略されている。パリティ
ビットは[0]である。図6(b)は[31]H の伝送
符号列であり、先頭の[0]が2ビット省略されてい
る。パリティビットは[1]である。
【0053】図6(c)は[E0]H の伝送符号列であ
り、先頭の[1]が3ビット省略されている。パリティ
ビットは[1]である。図6(d)は[FF]H の伝送
符号列である。先頭の[1]を8ビット省略すると、全
ビット省略になるので、伝送符号列を復元できない。し
たがって、この場合は、全ビットを伝送する。パリティ
ビットは[0]である。
【0054】ここで、前述したようにキャラクタの区切
り(伝送信号が変化しない時間TC)を1ビット(伝送
符号)の伝送時間(クロック周期T0 )と等しいと仮定
すると、上述した4つのキャラクタ・データ(伝送符号
列)[05]H ,[31]H.[E0]H ,[FF]H
を前述したデータ圧縮手法を用いて伝送すると、伝送所
用時間は30T0 となる。
【0055】この同じ4つのキャラク・データを、図1
0(a)に示した、開始ビットと終了ビットを有する調
歩同期方式で伝送すると、図11に示したように、各キ
ャラク・データの送信時間は互いに等しく、11T0
なる。合計伝送所用時間は44T0 となる。したがっ
て、実施例方式を採用することによって、約1.47倍
にデータ伝送効率を向上できた。
【0056】同様の手法によって、[00]H から[F
F]H までの合計256種類のキャラクタ・データを伝
送した場合において、図10(a)に示す従来の調歩同
期方式を採用すると、2816T0 (11T0 ×25
6)時間が必要であるのに対して、実施例方式を採用す
ると2066T0 の時間に短縮できた。
【0057】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。実施例方法においては、省略された規
定伝送符号数で構成された伝送符号列の先頭に連続する
[1]または[0]の同一値を有する1個以上の伝送符
号の値を、受信側において、1番最初に読取られた伝送
符号の値の反転値として求めた。しかし、例えば省略さ
れ同一値を有するた複数の伝送符号の値を示す1個の伝
送符号(ビット)をデータ圧縮された伝送符号列の先頭
に付加することによって、この値から省略された伝送符
号値を求めてもよい。
【0058】この場合、構成伝送符号数が1伝送符号列
当り1ビット(伝送符号)分増加するが、例えば図6
(d)に示すような全部のビットが[1]又は[0]の
同一値であったとして他の伝送符号列と同様の手法でデ
ータ圧縮及びデータ復元が可能である。
【0059】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のシリアル
伝送方法によれば、3信号状態を取り得る伝送路を採用
し、各クロック周期における伝送路の信号状態を一つ前
のクロック周期の信号状態と今回クロック周期の伝送符
号との組合せで決定している。したがって、伝送符号毎
に必ず信号状態の変化が発生し、この信号状態変化から
容易にクロックを再生でき、従来方法に比較してデータ
伝送速度を簡単に上昇できる。
【0060】さらに、伝送符号毎に必ず信号状態変化が
生じることにより、規定符号数を有した伝送符号列の伝
送に関して、この伝送符号列の先頭に連続する同一値を
有した1個以上の伝送符号を省略できる。したがって、
伝送符号列を伝送する場合にデータ圧縮が採用でき、デ
ータ伝送効率をより一層向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例に係わるシリアル伝送方法
に用いる変換テーブルを示す図。
【図2】 同変換テーブルが示す信号状態変化を示す模
式図。
【図3】 同実施例伝送方法が採用されたデータ伝送シ
ステムの送信部を示す模式図。
【図4】 同データ伝送システムの受信部を示す模式
図。
【図5】 本発明の他の実施例のシリアル伝送方法が採
用されたデータ伝送システムを示す模式図。
【図6】 同実施例伝送方式を用いたデータ圧縮状態を
示す図。
【図7】 同データ伝送システムのデータ圧縮部の動作
を示す流れ図。
【図8】 同実施例方式による伝送符号と信号状態との
関係を示す図。
【図9】 同データ伝送システムのデータ復元部の動作
を示す流れ図。
【図10】 従来の同期方式を採用した信号波図。
【図11】 従来の調歩同期方式を採用したキャラクタ
・データを伝送する場合の伝送信号波形図。
【符号の説明】
1,4…デコーダ回路、2…伝送路、3,5…遅延回
路、6…変換テーブル、7…送信部、8…データ圧縮
部、9…受信部、10…データ復元部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04L 25/00 H04L 7/00 H03M 5/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2値化された伝送符号列の各伝送符号を
    クロックに同期して互いに異なる3つの信号状態を取り
    得る伝送路へ順次送出する場合に、信号状態を一つ前の
    クロック周期における信号状態からこの信号状態及び伝
    送符号値にて一義的に定まる他の信号状態へ変化させる
    ことを特徴とするシリアル伝送方法
  2. 【請求項2】 規定伝送符号数を有する伝送符号列を伝
    送する場合に、この伝送符号列の先頭に連続する1個以
    上の同一伝送符号を省略して伝送するデータ圧縮伝送
    テップと、このデータ圧縮伝送ステップで伝送された伝
    送符号列を受信して元の伝送符号列に復元するデータ受
    信復元ステップとを備えた請求項1記載のシリアル伝送
    方法
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