JP3194318B2 - バス管理方法 - Google Patents
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Description
プレコーダ(以下、ビデオテープレコーダをVTRとい
う)、モ二夕、チューナ等のAV機器をバスに接続し、
これらの間でディジタルビデオ信号、ディジタルオーデ
ィオ信号等を送受する通信システムにおけるバスの管理
方法に関する。
のAV機器やパソコン等をバスに接続し、これらの機器
間でディジタルビデオ信号、ディジタルオーディオ信号
等を送受する通信システムが提案されている。
ものが提案されている。この通信システムは、ルート
(根)ノード21、リーフ(葉)ノード22、ブランチ
(枝)ノード23、リーフノード24、リーフノード2
5を備えている。そして、ノード21−22間、ノード
21―23間、ノード23−24間及びノード23−2
5間の入出力ポートは、2組のツイストペアケーブルに
より接続されている。ノード21〜25は、前記したよ
うに、ディジタルVTR、モニタ、チューナ、パソコン
等であり、各々1個以上の入出力ポートを持っている。
各ノード21〜25にはアンプと中継器が内蔵されてい
るので、図8の通信システムは、図9に示されているよ
うな各ノード21〜25がバス26に接続されている通
信システムと等価である。
ド22とノード23が接続され、さらにノード23の下
位にノード24とノード25が接続された階層構造にな
っている。別の言い方をすれば、ノード21がノード2
2及び23の親ノードであり、ノード23がノード24
及びノード25の親ノードである。まず、この階層構造
を決定する手順について説明する。
−24間及び23―25間をケーブルで接続すると、1
個の入出力ポートのみが他のノードと接続されているノ
ードは、自分と接続されているノードに対して、相手が
親ノードである旨を伝達する。図8に示す通信システム
の場合、ノード24及び25がノード23に対して、ノ
ード23が親ノードである旨を伝達し、ノード22はノ
ード21に対して、ノード21が親ノードである旨を伝
達する。
と接続されているノードは、自分に対して親ノードであ
る旨を伝達してきたノード以外のノードに対して、相手
が親ノードである旨を伝達する。図8の場合、ノード2
3がノード21に対して、ノード21が親ノードである
旨を伝達し、ノード21がノード23に対して、ノード
23が親ノードである旨を伝達する。この時、ノード2
1とノード23間では、互いに相手ノードが親ノードで
ある旨を伝達することになるので、先に親ノードである
旨を伝達されてしまったノードが親ノードとなる。図8
はノード21が親ノードとなった場合を示している。
について説明する。ノードのアドレスは、基本的には親
ノードが子ノードに対してアドレスの付与を許可するこ
とにより行う。子ノードが複数ある場合には、例えば、
ポート番号の若い方に接続されている子ノードから順に
許可をする。
ノード22が接続され、ポート#2にノード23が接続
されている場合、ノード21はノード22に対してアド
レスの付与を許可する。ノード22は自分にアドレス
を付与し、自分にアドレスを付与したことを示すデー
タをバスに送出する。次に、ノード21は、ノード23
に対してアドレスの決定を許可する。ノード23は、ポ
ート#1に接続されているノード24に対してアドレス
の付与を許可する。ノード24は、自分にアドレスを
付与する。次に、ノード23は、ポート#2に接続され
ているノード25に対してアドレスの付与を許可する。
ノード25は、自分にアドレスを付与する。ノード2
3は、子ノード24及び25のアドレス付与が終了した
ら自分にアドレスを付与する。ノード21は、子ノー
ド22及び23のアドレス付与が終了したら自分にアド
レスを付与する。
タルビデオ信号のように一定のデータレートで連続的に
通信を行う同期通信と、制御コマンドなどを必要に応じ
て不定期に伝送する非同期通信の両方を行うことができ
る。
されているように、所定の周期、例、125μsの周期
の通信サイクルで通信が行われる。通信サイクルの始め
にはサイクルスタートパケットcspがあり、それに続
いて同期通信のためのパケットを送信する期間が設定さ
れる。同期通信を行うバケットそれぞれにチャンネル番
号1,2,3・・・Nを付けることにより、複数の同期
通信を行うことが可能である。例えば、ノード22から
ノード23に対する通信にチャンネル1が割り付けられ
ているとすると、ノード22はサイクルスタートパケッ
トcspの直後にチャンネル番号1を付けた同期通信パ
ケットを送信し、ノード23はバスを監視し、チャンネ
ル番号1が付いた同期通信パケットを取り込むことで通
信が行われる。同様に、チャンネル2は、例えばノード
24からノード21に対する通信に割り付けることがで
きる。また、1つのチャンネルのパケットを複数のノー
ドが受信することもできる。
ルスタートパケットcspの直後に、複数のチャンネル
の同期通信パケットの送信が試みられるが、その場合は
バスによって決まっている調停手段(例、CSMA/C
D)により、まず1つのチャンネルの同期通信パケット
が送信され、引き続き他のチャンネルの同期通信バケッ
トが順次送信される。
ットの送信が終了した後、次のサイクルスタートパケッ
トcspまでの期間が非同期通信に使用される。非同期
通信バケット(図10ではバケットA,B)には送信ノ
ード及び受信ノードのアドレスが付いており、各ノード
は自分のアドレスが付いたパケットを取り込む。
「IEEE P1394 シリアルバス仕様書」として
公開されているので、更なる詳細な説明は省略する。
テムが正しく動作するためには、それぞれの同期通信が
異なるチャンネル番号を持ち、且つ全てのチャンネルの
同期通信パケットの通信時間の合計が同期通信の周期を
越えないように管理することが必要である。そのために
は、あるノードが同期通信を始める前に、まずその通信
に必要な通信容量がバスに残っているかどうかを確認
し、残っていれば使われていないチャンネルを割り付け
てもらうことが必要である。
ル番号を管理するために、バスに接続されているノード
の1つがバス管理ノードとなり、必要な管理を行うよう
にするのが普通である。この場合、他のノードは同期通
信を開始する前に、まず非同期通信パケットを用いてバ
ス管理ノードに対して使用したい通信容量を示し、チャ
ンネルの割り付けを要求する。バス管理ノードは、既に
使用されている同期通信の通信容量に要求のあった通信
容量を加えてもバスの最大通信容量を越えないかどうか
を調べる。そして、越えなければ使用されていないチャ
ンネル番号と共に同期通信の許可を通知し、越えてしま
えばチャンネルの割り付けを拒否する旨を通知する。同
期通信を終了したら、バス管理ノードに対して使用しな
くなる通信容量とチャンネル番号を通知する。
要であるため、例えばパーソナルコンピュータ等を中心
とした通信システムでは、パーソナルコンピュータをバ
ス管理ノードとすることにより、このパーソナルコンピ
ュータが備えるソフトウェアにより処理を行うのが普通
である。この方法をディジタルVTR、チューナ、モ二
夕等のAV機器間の通信システムに適用する場合、AV
機器に加えてパーソナルコンピュータ等の強力なデータ
処理機能を有する機器をバスに接続することが必要にな
るため、通信システムのコストがアップしてしまう。
めに提案されるものであり、バスに接続された複数のノ
ード間で同期通信を行うシステムにおいて、バスの管理
を簡単に行う方法を提供することを目的とする。
決するため、本発明は、バスに接続された複数のノード
間で同期通信を行うシステムにおけるバス管理方法であ
って、複数のノード中、チャンネルの使用状況を記憶す
る第1の記憶手段及びバスの使用状況を記憶する第2の
記憶手段を備える所定のノードをバス管理ノードとする
工程と、同期通信を開始するときに、第1及び第2の記
憶手段の内容をそれぞれ読み出す読み出し工程と、この
読み出し工程で読み出した内容に基づいて、同期通信を
するに必要な空きチャンネルと空き容量があれば、使用
を開始するチャンネルの番号及びバス容量をそれぞれ第
1の記憶手段及び第2の記憶手段に書き込む書き込み工
程とを有する。
の通信クロックを有する。
に各ノードに各ノード固有のアドレスを設定する設定工
程を有し、バス管理ノードが設定されたアドレスのうち
最大のアドレスが設定されたノードである。
の使用状況は、時間を単位とした値である。
バスの使用状況は、バスの残り量若しくは使用されてい
るバスの容量の合計である。
段及び第2の記憶手段に対する読出し命令及び書込み命
令に応答するだけで、チャンネル番号とバスの容量の管
理が行われる。
信クロックを有することにより、各ノードは複数の異な
る周波数の通信クロックにより通信を行い、チャンネル
毎に異なる速度の通信が混在される。
時間内にチャンネルを獲得する手順を実行し、新たに同
期通信を開始するノードは、一定時間経過後にチャンネ
ルを獲得する手順を実行する。
ば、それがバス管理ノードとなる。
照して具体的に説明する。
であり、図2は図1における使用チャンネルレジスタ及
びバス容量レジスタの構成の一例を示す図である。
示すように、使用チャンネルレジスタREG1とバス容
量レジスタREG2が設けられている。また、使用チャ
ンネルレジスタREG1は、図2(a)に示すように、
例えば32ビットの容量を有し、各ビットがチャンネル
0〜31の使用状態を示す(1:使用中、0:未使
用)。さらに、バス容量レジスタREG2は、図2
(b)に示すように、例えば32ビットの容量を持ち、
バスの残り容量又は使用中の容量の合計を示す値を有し
ている。
通信を開始する前に、非同期通信パケットでバス管理ノ
ード11に設けられた使用チャンネルレジスタREG1
とバス容量レジスタREG2に対して読み出し命令を送
信し、その内容を読み出すことにより、未使用チャンネ
ルの番号とバスの残り容量を確認する。そして、未使用
チャンネルがあり、且つバスの残り容量があれば、使用
するチャンネルの番号及び使用するバスの容量がそれぞ
れ使用チャンネルレジスタREG1及びバス容量レジス
タREG2に記憶されるように、これらのレジスタに対
して書き込み命令を送信する。バス管理ノード11が同
期通信を開始する場合には、内部の使用チャンネルレジ
スタREG1及びバス容量レジスタREG2に対して書
き込み命令と読み出し命令を与えることにより同様に処
理する。
ムに適用した場合、全てのノード11,12に使用チャ
ンネルレジスタREG1とバス容量レジスタREG2に
設けておく。そして、バス管理ノード11は、ルートノ
ードであるノード21にする。全てのノードに使用チャ
ンネルレジスタREG1とバス容量レジスタREG2を
設けておけば、どのノードがルートノードになってもバ
スの管理を行うことできる。また、ルートノード以外の
ノードをバス管理ノードとすることもできる。
法をさらに具体的に説明する。なお、以下に示すフロー
チャートにおいて、判断ステップにおけるYESをY、
NOをNと略して記載した。
ルを取る手順の一例を示すフローチャートである。
2は、まずステップS1で、バス管理ノード11内の使
用チャンネルレジスタREG1の内容を読み出す命令を
送信し、読み出されたREG1の内容を見て、0のビッ
トがあるかどうか判断する。そして、0のビットがなけ
れば空きチャンネルがないので処理を終了する。また、
0のピットがあれば、ステップS2で、使用したいチャ
ンネル番号に対応するビットを1にセットするための書
き込み命令を送信する。
2に対してバス容量レジスタREG2の内容を読み出す
命令を送信し、読み出されたチャンネルレジスタREG
1の内容を見る。そして、バス容量レジスタRED2の
値、すなわちバスの残り容量と同期通信で新たに使用す
るバス容量値を比較し、バス容量レジスタRED2の値
のほうが多いか等しい場合には同期通信が可能であるか
ら、ステップS4で、バス容量レジスタRED2の値か
ら新たに使用するバス容量値を引いた値を新たなバス容
量レジスタRED2の値とするための書き込み命令を送
信し、ステップS5で、同期通信を開始する。一方、ス
テップS3で、新たに使用するバス容量値のほうが多い
場合には同期通信ができないので、バス管理ノード12
は、ステップS2で1にセットしたビットを0に戻すた
めの書き込み命令を送信する(ステップS6)。
ルを返す手順の1例を示すフローチャートである。な
お、以下の説明においてレジスタRED1、RED2の
内容を読む際、読み出し命令を送信する点及びレジスタ
RED1、RED2の内容を書き換える際に書き込み命
令を送信する点の記載は省略する。
が終了すると、まず、ステップS12で使用チャンネル
レジスタREG1の使用を終えたチャンネル番号に対応
するビットを0にリセットする。次に、ステップS13
でバス容量レジスタRED2の値に使用を終えたバス容
量値を加算する。
ード11は、書き込み命令及び読み出し命令に応答する
だけの簡単な動作でチャンネルの割り付けが可能である
が、この手順では複数のノードが競合した場合には正し
い処理を行うことができない。そこで、このような場合
に対処することのできる手順を図5〜図7を参照しなが
ら説明する。
のビットをセットする手順、すなわち図3に示すステッ
プS1とS2に対応する手順を示すフローチャートであ
る。
用チャンネルレジスタRED1の値を読む。この値をa
とすると、ノード12は、ステップS22で、aに0の
ビットがあるかどうかを判断する。なお、以上の処理
は、実質的に図3のステップS1と同一である。そし
て、aに0のピットがなければ空きチャンネルがないの
で、ノード2は、チャンネルを取る手順を終了する。ま
た、aに0のビットがあれば、ステップS23で、同期
通信に使用したいチャンネルのビットを1にした値をb
とする。そして、ステップS24で、使用チャンネルレ
ジスタRED1の値がaであればこれをbに書き換え
る。
合を避けるために設けた処理である。このステップS2
4は、実際にはチャンネルを取りたいノードがバス管理
ノード11に対して、使用チャンネルレジスタRED1
の値がaであればこれをbに書き換える命令を送信する
ことで実現する。使用チャンネルレジスタRED1の値
がaであるということは、このノードがステップS21
で使用チャンネルレジスタRED1の値を読み出した時
からステップS24までの間に他のノード12が使用チ
ャンネルレジスタRED1の値を書き換えていないこと
を意味する。これに対して、使用チャンネルレジスタR
ED1の値がaでないということは、他のノード12が
使用チャンネルレジスタRED1の値を書き換えたこと
を意味する。
き換えが成功したかどうかを判断し、成功であれば処理
を終了し、失敗であればステップS21へ移行する。こ
こで、成功/失敗の判断は、例えばバス管理ノード11
から送信される書き込み結果の通知に基づいて行っても
よいし、使用チャンネルレジスタRED1の値を読み出
し、これがbに書き換えられているか否かの確認して行
ってもよい。
の値からバス容量値を引く手順、すなわち前述した図3
のステップS3とS4に対応する手順を示すフローチャ
ートである。
バス容量レジスタRED2の値を読む。この値をcとす
ると、ステップS32で、cと新たに使用するバス容量
値との大小関係を判断する。なお、以上の処理は、実質
的に図3のステップS3と同一である。そして、cが新
たに使用するバス容量値より小さければ、同期通信を行
うことができないので、図3のステップS6と同様、使
用チャンネルレジスタRED1の値を元に戻す。また、
cが新たに使用するバス容量値より大きければ、同期通
信が可能であるから、ノード12は、ステップS33
で、cから使用したいバス容量値を引いた値をdとす
る。そして、ステップS34で、バス容量レジスタRE
D2の値がcであれば、ノード2は、これをdに書き換
える。
合を避けるために設けた処理である。バス容量レジスタ
RED2の値がcであるということは、このノード12
がステップS31でバス容量レジスタRED2の値を読
み出した時からステップS34までの間に他のノードが
バス容量の値を書き換えていないことを意味する。これ
に対して、バス容量レジスタRED2の値がcでないと
いうことは、他のノードがバス容量レジスタの値を書き
換えたことを意味する。
換えが成功したかどうかを判断し、成功であれば処理を
終了し、失敗であればステップS31へ移行する。
バス容量値を足す手順、すなわち図4に示すステップS
13に対応する手順を示すフローチャートである。
バス容量レジスタRED2の値を読み、この値をeとす
る。次に、ノード12は、ステップS42で、eに使用
を終えたバス容量値を足した値をfとする。次に、ノー
ド12は、ステップS43で、バス容量レジスタRED
2の値=eであれば、これをfに書き換える。そして、
ステップS44で、ノード12は、書き換えが成功した
かどうかを判断し、成功であれば処理を終了し、失敗で
あればステップS41へ移行する。この手順における各
処理の意味は、前述した図5及び図6の説明から明らか
であるから詳細な説明は省略する。
する値について説明する。
同期通信サイクル125μs中、同期通信に使用可能な
期間のうちまだ使用していない時間を、例えば通信の基
本クロックを単位として計数した値、すなわち時間を単
位とした値を記憶する。一例として、98.304Mb
psのバスシステムで、通信の基本クロックが49.1
52MHzの場合、125μs中、100μsを同期通
信に使用可能にする(残りの25μsは、前述した図1
0に示すように、サイクルスタートバケットの送信と非
同期通信に使用される。)と、バス容量の最大値は基本
クロック4915個分になる。したがって、バス容量レ
ジスタRED2は、最初に4915にセットされ、ノー
ド12に対してチャンネルを割り付ける度に使用したバ
ス容量値に対応するクロック数分だけ値を減らしてい
く。
る場合、同期通信1サイクル当たり1250bitのデ
ータを送信することになる。このデータを送信するのに
かかる時間は、データ本体を送信するための625基本
クロック周期にバスの調停等にかかるオーバーヘッド時
間を加えた時間になる。オーバーヘッドを1μsとする
と、これは50基本クロック周期に相当するので、計6
75をバス容量レジスタRED2から減算することにな
る。
周波数の基本クロック(例、4 9.152MHz、2
×49,152MHz、4×4 9.152MHz等)
で通信が可能であり、且つ異なる基本クロックによる同
期通信が行われる場合には、どの基本クロックによる同
期通信を行う時にも、バス容量レジスタRED2に記憶
する値は複数の基本クロックから選択した1つの基本ク
ロックで計数した値にすればよい。
変わった場合の動作について説明する。例えば、前述し
た図8の通信システムにおいて、ノード23とノード2
4の間で同期通信中にノード21とノード23間のケー
ブルを外すと、ノード23とノード24を含む通信シス
テム内にバス管理ノードがなくなってしまう。
同期通信中にノードが外されたり、接続されたりしたと
きには、新しい構成の通信システムでアドレスが最大の
ノード(ルートノード)を新しいバス管理ノードとす
る。そして、同期通信中であったノードは、バス管理ノ
ードが決定されたら所定の時間内に新しい管理ノードに
対してチャンネル獲得手順を実行し、新たに同期通信を
開始するノードは前記所定の時間経過後にチャンネル獲
得手順を実行するように構成する。同期通信中であった
ノードは、新しい管理ノードが決定されたら直ちに同期
通信を開始し、並行してチャンネル獲得手順を実行して
もよい。
場合でも、管理ノードが変化する前に同期通信中であっ
たノードに対して優先的にチャンネルが割り付けられ、
新しい管理ノードのレジスタには管理ノード変化前の状
態が反映されることになる。
使用チャンネルレジスタREG1とバス容量レジスタR
EG2を持つものとしたが、そうでない場合には、例え
ば、アドレス0のノードから順に使用チャンネルレジス
タREG1とバス容量レジスタREG2を持つノードを
検索し、最初に見つかったノードをバス管理ノードとす
ればよい。
ードが第1の記憶手段と第2の記憶手段に対する読出し
命令及び書込み命令に応答するだけで、チャンネル番号
とバスの容量の管理を行うことができるので、簡単なハ
ードウェアで実現できる。
通信クロックにより通信を行うことができ、チャンネル
毎に異なる速度の通信を混在させることができるので、
ビデオデータ、オーディオデータ等異なる伝送レートの
データに対応することができる。
ステムの概略構成を示すブロック図である。
ジスタ及びバス容量レジスタの構成の一例を示す図であ
る。
の一例を示すフローチャートである。
の一例を示すフローチャートである。
タのビットをセットする手順を示すフローチャートであ
る。
からバス容量値を引く手順を示すフローチャートであ
る。
にバス容量値を足す手順を示すフローチャートである。
行う通信システムの一例を示す図である。
ク図である。
ータ構造の一例を示す図である。
ルートノード、 22,24,25 リーフノード、
23 ブランチノード、REG1 使用チャンネルレジ
スタ、 REG2バス容量レジスタ。
Claims (5)
- 【請求項1】 バスに接続された複数のノード間で同期
通信を行うシステムにおけるバス管理方法であって、 上記複数のノード中、チャンネルの使用状況を記憶する
第1の記憶手段及びバスの使用状況を記憶する第2の記
憶手段を備える所定のノードをバス管理ノードとする工
程と、 同期通信を開始するときに、上記第1及び第2の記憶手
段の内容をそれぞれ読み出す読み出し工程と、 上記読み出した内容に基づいて、同期通信をするに必要
な空きチャンネルと空き容量があれば、使用を開始する
チャンネルの番号及びバス容量をそれぞれ上記第1の記
憶手段及び第2の記憶手段に書き込む書き込み工程とを
有することを特徴とするバス管理方法。 - 【請求項2】 各ノードは、複数の異なる周波数の通信
クロックを有することを特徴とする請求項1記載のバス
管理方法。 - 【請求項3】 上記バス管理方法は、さらに各ノードに
各ノード固有のアドレスを設定する設定工程を有し、上
記バス管理ノードは、上記設定されたアドレスのうち最
大のアドレスが設定されたノードであることを特徴とす
る請求項1記載のバス管理方法。 - 【請求項4】 上記第2の記憶手段に記憶されるバスの
使用状況は、時間を単位とした値であることを特徴とす
る請求項2記載のバス管理方法。 - 【請求項5】 上記第2の記憶手段に記憶されるバスの
使用状況は、バスの残り量若しくは使用されているバス
の容量の合計であることを特徴とする請求項1記載のバ
ス管理方法。
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