JP3695334B2 - 通信端末の内部通信方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
マスタとスレーブとがトークンパッシングによりデータを受渡す通信端末の内部通信方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、例えばビルオートメーション或は家庭のネットワーク制御システムとしては集中型システムが用いられており、ホストコンピュータがネットワークを通じて各種センサの動作状態を監視することにより電子機器を制御するようにしていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このような集中型システムは、ホストコンピュータと各種電子機器とを接続しなければならず、膨大な配線が必要であり、初期工事費用が極めて高いと共に、システムの変更が困難である。また、各社独自の規格でネットワークが構築されているので、ネットワーク相互を接続することができずに拡張性がない。
【0004】
そこで、近年、このような問題を解決するための手段として、LON(Local Operating Network )技術が提供されつつある。このLON技術とは、アメリカのエシェロン社が開発したネットワーク用チップを用いることによりインテリジェント分散型ネットワークを構築するものであり、安価にシステムを構築することができる上に、システムの開発期間を短くでき、さらに拡張性に優れているという優れた特徴を有する。また、このネットワーク用チップには通信用ファームウェアが搭載されているので、ユーザは、アプリケーションにおいて通信プロトコルを意識することなくネットワークを通じたデータ通信を行うことができ、アプリケーションを容易に開発することができると共に、高い通信能力を確保することができる。
【0005】
ところで、ネットワーク用チップは各種電子機器と接続可能に構成されているものの、接続できる電子機器の点数が少ないと共に、アプリケーション用メモリの容量が小さく、さらに動作速度が遅いことなどから、出願人においては、ネットワーク用チップに外部プロセッサを接続し、外部プロセッサに実装したアプリケーションによりセンサの動作状態をネットワークを通じて送信したり、ネットワークを通じた指令に応じて電子機器を制御することを考えている。
【0006】
ここで、ネットワーク用チップと外部プロセッサとはマスタとスレーブとの関係にあり、それらの間はトークンパッシング方式による通信を行っている。つまり、外部プロセッサ(マスタ)が起動時にトークンを所持した状態でプログラムがスタートし、外部プログラムとネットワーク用チップ(スレーブ)との間ではトークンの受渡しを常時行っている。そして、送信データが発生したときは当該データを付加したトークンを相手に送信するので、トークンを媒体として互いにデータの受渡しを行うことができる。この場合、ネットワーク用チップにおけるトークンの管理は通信用ファームウェアが行っており、通信用ファームウェアのトークンの所持状態はアプリケーションには隠蔽されているので、アプリケーションは、通信用ファームウェアからの受信データ有りのイベントの管理及び外部プロセッサに対する送信要求のみを行うようになっている。
【0007】
しかしながら、例えば外部プロセッサがネットワーク用チップにトークンを渡す際にデータ化けを生じたときは、ネットワーク用チップはトークンを受けたと認識していないのに対して、外部プロセッサはネットワーク用チップにトークンを渡し済みと認識する虞がある。このため、互いに相手がトークンを所持していると判断してしまうので、トークンが紛失してしまうことになり、以後におけるデータの受渡しを正常に行うことができなくなる。
【0008】
このような場合、外部プロセッサにおいてトークンの紛失を検出するように構成し、トークンの紛失を検出したときはネットワーク用チップを強制的にリセットすることによりトークンを復帰させることが考えられるが、トークン紛失時にネットワーク用チップが例えば不揮発性メモリへのデータの書込みを行っていた場合は、外部プロセッサからのリセットによりデータ破壊などの致命的なエラーとなる可能性がある。
【0009】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、マスタとスレーブとがトークンパッシング方式によりデータを受渡す通信制御装置において、トークンが紛失した場合であっても不具合を生じることなく通信を復帰させることができる通信端末の内部通信方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明によれば、通信端末を起動すると、スレーブがリセットするので、マスタは、スレーブがリセットしたことを検出したときは、スレーブとの同期化を実行してからトークンを所持する。また、スレーブの通信用ファームウェアは、マスタによる同期化に応じてアプリケーションを起動する。
【0011】
このような同期化が終了した以後の通常時においては、マスタとスレーブとはトークンの受渡しを常時行っている。この場合、マスタ及びスレーブは、トークンを所持している状態で送信データがない場合はトークンのみを相手に送信し、送信データが有る場合は当該データが付加されたトークンを送信してから相手からのデータの受信状態に移行する。
【0012】
ここで、スレーブにおいては受信したトークンにデータが付加されていたときは受信イベントを発生するので、スレーブのアプリケーションは、受信イベントが発生したときは通信用ファームウェアひいてはマスタからデータを受取ることができる。
以上のようにしてマスタとスレーブとの間でトークンを媒体としてデータの受渡しを行うことができる。
【0013】
ところで、マスタとスレーブとの間の通信データがデータ化けした場合、トークンが紛失してしまうことがあり、このような場合は、以後における通信を正しく実行することができなくなる。
【0014】
そこで、スレーブのアプリケーションは、動作開始したときは定期送信タイマ及び受信タイムアウトタイマをスタートすると共に、定期送信タイマがタイムアウトする毎に通信用ファームウェアに定期送信要求を送信データとして渡す。すると、通信用ファームウェアはトークンを所持したところで定期送信要求が付加されたトークンをマスタに送信するので、マスタは、定期送信要求を受信したところで、定期送信要求が付加されたトークンをスレーブに送信する。これにより、スレーブの通信用ファームウェアは定期送信要求応答が付加されたトークンを受信したところで受信イベントを発生させるので、アプリケーションは、受信タイムアウトタイマをリセットする。
【0015】
しかしながら、トークンが紛失したときは、上述したようにスレーブが定期送信要求が付加されたトークンをマスタに送信するにしても、マスタからは定期送信要求が送信されないので、受信イベントを発生させることはない。これにより、スレーブのアプリケーションは、受信タイムアウトタイマがタイムアウトとなることから、トークンが紛失したと判断してリセット処理を実行する。従って、マスタは、スレーブがリセットしたことに応じて同期化を実行することによりトークンを所持するようになるので、通信を正常に復帰することができる。
【0016】
請求項2の発明によれば、定期送信要求を受信した際に送信データがあるときは当該データが付加されたトークンを定期送信要求応答として送信するので、マスタからスレーブに対する送信データを遅滞なく送信することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。図2はシステムの全体を示している。この図2において、ビル内にはネットワーク1が構築されており、このネットワーク1には照明或は空調機器などの各種機器2がネットワーク用コントローラ(通信端末に相当)3を介して接続されている。
【0018】
図3はネットワーク用コントローラ3の構成を概略的に示している。この図3において、ネットワーク用コントローラ3は各種機器2が有するセンサなどの電子機器4からのデータを処理してネットワーク1を通じてサーバに送信したり、ネットワーク1を通じたサーバからのデータに基づいてモータなどの電子機器4を駆動するものである。
【0019】
このネットワーク用コントローラ3は、ニューロンチップ(アメリカのエシェロン社の商標名、スレーブに相当)5と外部プロセッサ(マスタに相当)6とから構成されている。このニューロンチップ5はアメリカのエシェロン社が販売しているもので、これを使用することによりインテリジェント分散型ネットワーク1を構築することができる。
【0020】
ニューロンチップ5は、ネットワーク1との通信を実行する通信用ファームウェアを搭載しており、アプリケーションで通信プロトコルを意識する必要がないことから、アプリケーションの製作を容易に行うことができる。この場合、ニューロンチップ5は、アプリケーションにより単独で電子機器4からのデータを処理をしたり、電子機器4を制御可能に構成されているものの、接続できる電子機器の点数が少ないと共に、アプリケーション用メモリの容量が小さく、さらに動作速度が遅いことなどから、ニューロンチップ5に外部プロセッサ6を接続し、その外部プロセッサ6により電子機器4からのデータを処理してニューロンチップ5に送信したり、ニューロンチップ5からのデータに基づいて電子機器4を制御するようにしている。
この外部プロセッサ6としては一般的に販売されているものが用いられており、ニューロンチップ5は外部プロセッサ6のアドレス空間に配置されている。
【0021】
外部プロセッサ6にはA15〜A0端子、〜AS(アドレスストローブ)端子、CLK(クロック)端子、〜RD(リード)端子、〜WR(ライト)端子、D7〜D0が設けられており、これらの端子からの信号によりニューロンチップ5にアクセスするようになっている。尚、〜AS、〜RD、〜WRはロウアクティブであることを示しており、以下同様である。
【0022】
図4はニューロンチップ5の信号端子を示している。この図4において、ニューロンチップ5は複数のモードを有しており、本実施の形態では、外部プロセッサ6がニューロンチップ5をメモリと同様にアクセスするスレーブBモードで使用している。具体的には、ニューロンチップ5にはIO0〜IO10ピンが設けられており、IO0ピンはD0(データバスの0ビット)とHS(ハンドシェーク)とを兼用する入出力端子、IO1〜IO7はD1〜D7の入出力端子、IO8は〜CS信号の入力端子、IO9はR/〜W信号の入力端子、IO10はA0信号(アドレスバスの0ビット)の入力端子である。ここで、HSはニューロンチップ5が有する制御レジスタの最下位ビットで、外部プロセッサ6に対してニューロンチップ5が使用中であることを通知するためのビジー信号として使用され、この信号が“H”の場合にニューロンチップ5がデータバスを通じてデータの入出力を実行する。A0は外部プロセッサ6がデータバスにニューロンチップ5が有するデータレジスタか制御レジスタかの何れかを出力させるのかをニューロンチップ5に対して指令するための信号として機能する。
【0023】
ところで、ニューロンチップ5は〜CS信号を基準に各種信号のタイミングが設定されていることから、外部プロセッサ6からニューロンチップ5にアクセスしようとする場合、制御信号のタイミングの不整合により直接アクセスすることはできない。従って、本実施の形態では、図3に示すように外部プロセッサ6とニューロンチップ5との間をインタフェース回路7で接続し、外部プロセッサ6がニューロンチップ5にアクセス可能としている。このインタフェース回路7は、次の機能を有する。
【0024】
(a)A12〜A15、〜AS信号、CLK、〜RD信号、〜WR信号に基づいた所定のタイミングでニューロンチップに〜CS信号を出力する。
(b)A12〜A15、〜RD信号、〜WR信号に基づいた所定タイミングでニューロンチップにR/〜W信号を出力する。
(c)A0に基づいく所定のタイミングでニューロンチップにA0を出力する。
【0025】
また、図3に示すようにニューロンチップ5にはRST端子が設けられており、ニューロンチップ5がリセット状態となったときにリセット信号が出力されるようになっている。この場合、ニューロンチップ5からのリセット信号の出力時間は極めて短いことから、インタフェース回路7において出力を延長した状態で外部プロセッサ6の特定の入力ポートINに与えられるようになっている。従って、外部プロセッサ6は、入力ポートINの入力状態を監視することによりニューロンチップ5がリセットされたことを検出可能となっている。
【0026】
ここで、ニューロンチップ5と外部プロセッサ6とはトークンパッシングによりデータの受渡しを行うようになっている。このトークンパッシングは、トークンを所持した際に送信データがない場合はトークンのみを送信し、送信データが有る場合は当該データが付加されたトークンを送信するもので、常に何れか一方がトークンの所持状態となってデータの送信権利を有することを特徴とする。
【0027】
次に上記構成の作用について説明する。
図5は外部プロセッサ6の動作のうち本発明に関連した動作を示すフローチャートである。この図5において、ネットワーク用コントローラ3に電源を投入すると、外部プロセッサ6が動作開始すると同時にニューロンチップ5がリセットする。これにより、外部プロセッサ6は、ニューロンチップ5がリセットしたことを検出したときは(S101:YES)、同期化コマンドをニューロンチップに送信する(S107)。
【0028】
図6はニューロンチップ5の通信用ファームウェアの動作のうち本発明に関連した動作を示すフローチャートである。この図6において、ニューロンチップ5の通信用ファームウェアは、外部プロセッサ6から同期化コマンドを受信したときは(S201:YES)、同期化終了コマンドを外部プロセッサ6に送信すると共に(S202)、アプリケーションを起動する(S203)。
以上のようにして同期化が終了すると、ニューロンチップ5のアプリケーションが動作開始する。また、同期化終了時においては外部プロセッサ6がトークンを所持することになる。
【0029】
図7はニューロンチップ5のアプリケーションの動作のうち本発明に関連した動作を示すフローチャートである。この図7において、ニューロンチップ5のアプリケーションは、通信用ファームウェアにより起動されたときは、受信タイムアウトタイマ及び定期送信要求タイマをスタートする(S301,S302)。これらのタイマは、後述するように外部プロセッサ6とニューロンチップ5との間でトークンが正常に受渡しされているかを判断するために設けられている。
【0030】
さて、上述したように同期化終了時は外部プロセッサ6がトークンを所持しているので、外部プロセッサ6は、図5に示すようにトークンを所持していると判断してから(S102:YES)、送信データが有るかを判断する(S109)。このとき、送信データがない場合は(S109:NO)、トークンのみをニューロンチップ5に送信し(S110)、送信データがある場合は(S109:YES)、当該データが付加されたトークンを送信する(S111)。
【0031】
また、外部プロセッサ6は、トークンをニューロンチップ5に送信したときはトークンを所持していないので(S102:NO)、ニューロンチップ5からのデータ受信処理を実行する(S103)。つまり、トークンをニューロンチップ5に渡したことから、ニューロンチップ5からデータが入力するまで待機するのである。このデータ受信処理においてトークンのみを受信した場合は(S104:NO)、そのままステップS101に戻る。また、トークンにデータが付加されていた場合は(S104:YES)、定期送信要求でないことを確認してから
(S105:NO)、受信内容処理を実行する(S106)。
【0032】
一方、ニューロンチップ5の通信用ファームウェアは、図6に示すように同期化が終了したときはアプリケーションによりリセット処理されていないことを確認してから(S204:NO)、トークンを所持しているかを判断する(S205)。このとき、外部プロセッサ6からのデータの入力に応じてトークンを所持していた場合は(S205:YES)、送信データが有るかを判断し(S211)、送信データがない場合は(S211:NO)、トークンのみを外部プロセッサ6に送信し(S212)、送信データがある場合は(S211:YES)、当該データが付加されたトークンを送信する(S213)。
【0033】
また、ニューロンチップ5の通信用ファームウェアは、トークンをニューロンチップ5に送信したときはトークンを所持していないので(S205:NO)、外部プロセッサ6からのデータ受信処理を実行する(S206)。つまり、トークンを外部プロセッサ6に渡したことから、外部プロセッサ6からデータが入力するまで待機するのである。このデータ受信処理においてトークンのみを受信した場合は(S207:NO)、そのままステップS204に戻り、トークンにデータが付加されていた場合は(S207:YES)、そのデータをバッファにセットすることによりアプリケーションに渡すと共に(S208)、受信イベントを発生させる(S209)。
【0034】
ニューロンチップ5のアプリケーションは、受信イベントが発生したときは (S303:YES)、受信タイムアウトタイマをリセットしてから(S304)、受信内容処理を実行する(S305)。つまり、外部プロセッサ6から受信したデータに基づいた処理を実行する。
【0035】
尚、図6には示していないが、ニューロンチップ5のアプリケーションが送信データを所定のバッファにセットしたときは、当該データは通信用ファームウェアにより外部プロセッサ6に送信される。
以上のようにしてニューロンチップ5と外部プロセッサ6とは、トークンを媒体としてデータの受渡しを行うことができる。
【0036】
ところで、ニューロンチップ5と外部プロセッサ6との間の通信データがデータ化けしてトークンが紛失してしまった場合は、上述したようなトークンパッシングによるデータ通信を適切に実行することができなくなってしまう。このような場合、外部プロセッサ6がトークンの紛失を検出するように構成し、トークンの紛失を検出したときはネットワーク用コントローラ3全体をリセットすることも考えられるものの、それではニューロンチップ5の実行動作が中断されてしまって致命的なエラーを生じる虞がある。
【0037】
そこで、本実施の形態では、ニューロンチップ5のアプリケーションによりトークンの紛失を検出するように構成し、トークンの紛失を検出したときは適切なタイミングでニューロンチップ5をリセットすると共に、そのことを外部プロセッサ6に通知することによりトークンパッシングを初期状態に復帰するようにした。
【0038】
即ち、ニューロンチップ5のアプリケーションは、図7に示すように定期送信要求タイマがタイムアウト(例えば1.5秒経過)したときは(S306:YES)、定期送信要求を特定のバッファにセットしてから(S309)、定期送信要求タイマをリセットする(S310)。
【0039】
ニューロンチップ5の通信用ファームウェアは、アプリケーションにより定期送信要求がセットされたときは、図6に示すようにトークンを所持したところで(S205:YES)、定期送信要求が付加されたトークンを外部プロセッサ6に送信する(S213)(図1参照)。
【0040】
外部プロセッサ6は、図5に示すようにトークンに付加されたデータが定期送信要求であったときは(S105:YES)、送信データが有るかを判断し(S112:YES)、送信データがないときは(S112:NO)、定期送信要求応答を送信データとしてセットする(S113)。そして、トークンを所持したところで(S102:YES)、データが付加されたトークンをニューロンチップ5に送信する(S111)。従って、外部プロセッサ6は、ニューロンチップ5が定期送信要求を受信した際に送信データがないときは特定の定期送信要求応答をニューロンチップ5に送信し、送信データが有るときは当該データを定期送信要求応答として送信することになる(図1参照)。
【0041】
ニューロンチップ5の通信用ファームウェアは、図6に示すように外部プロセッサ6から定期送信要求応答を受信したときはデータが有ると判断し(S207:YES)、定期送信要求応答をバッファにセットしてから(S208)、受信イベントを発生させる(S209)。これにより、ニューロンチップ5のアプリケーションは、受信イベントが発生することに応じて(S303:YES)、受信タイムアウトタイマをリセットする(S304)。従って、トークンパッシングが正常に行われている場合は、定期送信要求の送信に応じて受信タイムアウトタイマはタイムアウトすることなくリセットされる(図1参照)。
【0042】
しかしながら、トークンが紛失したときは、ニューロンチップ5のアプリケーションは、定期送信要求を外部プロセッサ6に送信するにしても、外部プロセッサ6から定期送信要求応答が付加されたトークンが返信されないので、受信イベントが発生せず(S303:NO)、受信タイムアウトタイマがタイムアウトするようになる(S307:YES)。この結果、ニューロンチップ5のアプリケーションは、トークンが失われたと判断してリセット処理を実行する(S308)(図1参照)。
【0043】
すると、ニューロンチップ5の通信用ファームウェアは、上述したようにしてアプリケーションによりリセット処理されたときは、図6に示すようにニューロンチップ5をリセットする(S210)。
【0044】
このようにしてニューロンチップ5がリセットすると、外部プロセッサ6は、図5に示すようにニューロンチップ5がリセットしたことを検出するので(S101:YES)、起動時と同様にしてニューロンチップ5との同期化を図る。これにより、同期化が終了した時点では外部プロセッサ6がトークンを所有するようになるので、トークンを復活させてトークンパッシングによるデータの受渡しを正常に行うことができるようなる(図1参照)。
【0045】
要するに、図1に示すようにニューロンチップ5のアプリケーションは、定期的に定期送信要求を通信用ファームウェアを介して外部プロセッサ6に送信し、定期送信要求の送信に応じて所定時間内に受信イベントが発生したときはトークンパッシングは正常に行われていると判断し、定期送信要求の送信に応じて受信イベントが発生しなかったときはトークンが紛失されたと判断して通信用ファームウェアに対してリセット処理を行うようにしたので、ニューロンチップ5の通信用ファームウェアは適切なタイミングでニューロンチップ5をリセットすることができる。
【0046】
このような実施の形態によれば、ネットワーク用コントローラ3においてニューロンチップ5のアプリケーションによりトークンを紛失したことを検出するように構成し、アプリケーションがトークンを紛失したことを検出したときは通信用ファームウェアにより適切なタイミングでニューロンチップ5をリセットするようにしたので、外部プロセッサ6によりニューロンチップ5を強制的にリセットする構成に比較して、ニューロンチップ5の実行動作が中断されてしまって致命的なエラーを生じる事態を防止することができる。
【0047】
また、外部プロセッサ6は、ニューロンチップ5から定期送信要求を受信した際に送信データが有るときは当該データが付加されたトークンを定期送信要求としてニューロンチップ5に送信するので、定期送信要求として特定のデータを送信する構成に比較して、ニューロンチップ5にデータを遅滞なく送信することができる。
【0048】
しかも、このように優れた効果を奏する構成は、ニューロンチップ5のアプリケーション及び外部プロセッサ6のプログラムの変更により実施することができるので、コストが高くなることなく容易に実施することができる。
【0049】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、マスタとスレーブとの間でトークンパッシングを実行し、さらにスレーブとして通信用ファームウェア及びアプリケーションを搭載した構成のものであれば、ネットワーク用コントローラに限らず広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態におけるトークンパッシングを説明するためのシーケンス図
【図2】ネットワークの構成を示す概略図
【図3】ネットワーク用コントローラを示すブロック図
【図4】ニューロンチップの端子を示す図
【図5】外部プロセッサの動作を示すフローチャート
【図6】ニューロンチップの通信用ファームウェアの動作を示すフローチャート
【図7】ニューロンチップのアプリケーションの動作を示すフローチャート
【符号の説明】
3はネットワーク用コントローラ(通信端末)、5はニューロンチップ(スレーブ)、6は外部プロセッサ(マスタ)である。
Claims (2)
- トークンパッシングによる通信機能を備えた通信用ファームウェアを通じて外部とデータを受渡すアプリケーションが搭載されたスレーブと、
このスレーブとトークンパッシングによりデータを受渡すマスタとを備え、
前記マスタは、前記スレーブがリセットしたことを検出したときは前記スレーブとの同期化を実行してからトークンを所持し、
前記スレーブの通信用ファームウェアは、前記マスタによる同期化に応じて前記アプリケーションを起動し、
前記マスタは、トークンを所持している状態で送信データがない場合はトークンのみを前記スレーブに送信し、送信データがある場合は当該データが付加されたトークンを送信してから前記スレーブからのトークンの受信状態に移行し、
前記スレーブの通信用ファームウェアは、トークンを所持している状態で前記アプリケーションから送信データが渡されていない場合はトークンのみを前記マスタに送信し、送信データが渡されている場合は当該データが付加されたトークンを送信してから前記マスタからのトークンの受信状態に移行し、受信したトークンにデータが付加されていたときは受信イベントを発生し、
前記スレーブのアプリケーションは、送信データが有るときは通信用ファームウェアにデータを渡し、受信イベントが発生したときは通信用ファームウェアからデータを受取る通信端末の内部通信方法において、
前記スレーブのアプリケーションは、動作開始したときは定期送信タイマ及び受信タイムアウトタイマをスタートすると共に、定期送信タイマがタイムアウトする毎に前記通信用ファームウェアに定期送信要求を送信データとして渡し、
前記マスタは、前記スレーブから送信データとして定期送信要求を受信したときはデータが付加されたトークンを定期送信要求応答として送信し、
前記スレーブのアプリケーションは、受信イベントの発生に応じて前記通信用ファームウェアから定期送信要求応答を受取ったときは前記受信タイムアウトタイマをリセットし、前記受信タイムアウトタイマタイマがタイムアウトしたときはトークンが紛失したと判断してリセット処理を実行することを特徴とする通信端末の内部通信方法。 - 前記マスタは、定期送信要求を受信した際に送信データが有るときは当該データが付加されたトークンを定期送信要求応答として送信することを特徴とする請求項1記載の通信端末の内部通信方法。
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