JP4068079B2 - Data transmission method - Google Patents
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Description
この発明は、1台の制御装置に連なる複数の被制御機器を制御するためのデータ伝送方式に関するものである。 The present invention relates to a data transmission method for controlling a plurality of controlled devices connected to one control device.
従来、1台の制御装置(ホスト装置)に複数の被制御機器(増設装置)を接続してこれら被制御機器を制御する際に、被制御機器の増設に伴って制御信号の本数が増加してしまう不都合を改善するために、装置間をシリアル伝送により接続するという提案がある(例えば特許文献1参照)。この方式では、複数の増設装置は、全て並列に接続され、一定本数の信号線によりホスト装置と接続される構成を持つ。そして、ホスト装置は、増設装置に対して、クロック信号を送出すると共に、そのクロック信号に同期して、増設装置の別を示す選択ビットと伝送データとを一定ビット数単位でシリアル信号にして送出し、増設装置側からの伝送データを読み取ることを行うようにしている。一方、各増設装置は、ホスト装置からの一定ビット数のデータを受信した場合、そのデータ内にある選択ビットと、予め1台ごとに設定されている選択コードのビットデータとを照合し、両者が一致した場合にはその一定数のデータ内にある伝送データ読み取ると共に、その読取動作に並行して、送信すべき伝送データを一定ビット単位でシリアル信号により送出するようにしている。このことにより、ホスト装置と各増設装置は、シリアル信号により伝送データをやり取りするので、両者間の信号線の本数が少なく済み、また、複数の増設装置は信号線に並列接続されるので、台数が増加しても信号線の本数は増やす必要がなくなる。 Conventionally, when a plurality of controlled devices (expansion devices) are connected to a single control device (host device) to control these controlled devices, the number of control signals increases as the number of controlled devices increases. In order to improve the inconvenience, there is a proposal to connect devices by serial transmission (for example, see Patent Document 1). In this method, a plurality of extension devices are all connected in parallel and connected to the host device through a fixed number of signal lines. Then, the host device sends a clock signal to the extension device, and in synchronization with the clock signal, sends a selection bit indicating the type of the extension device and transmission data as a serial signal in units of a fixed number of bits. The transmission data from the expansion device side is read. On the other hand, when each extension device receives data of a certain number of bits from the host device, it collates the selection bit in the data with the bit data of the selection code set in advance for each unit, If they match, the transmission data in the fixed number of data is read, and in parallel with the reading operation, the transmission data to be transmitted is sent as a serial signal in units of a fixed bit. As a result, the host device and each expansion device exchange transmission data using serial signals, so the number of signal lines between them can be reduced, and multiple expansion devices are connected in parallel to the signal lines. Even if the number increases, it is not necessary to increase the number of signal lines.
以上のようなシリアル伝送を行うことによる機器接続の場合、選択機器の上限を予め設定して識別コード(ビット数)やデータフレームを決めているため、増設台数に上限がある。したがって、新たな被制機器を追加する際に、その追加台数の制限があるため、予め設定されたデータフレームに必要なデータ長が納まりきらないということが起り、既設の被制御機器にも接続条件で変更が要求されることになるなどの問題が生ずる。 In the case of device connection by performing serial transmission as described above, since the identification code (number of bits) and the data frame are determined by setting the upper limit of the selected device in advance, there is an upper limit on the number of additional devices. Therefore, when adding a new controlled device, there is a limit on the number of devices that can be added, so the data length necessary for the preset data frame will not fit, and it will be connected to the existing controlled device. There arises a problem that a change is required depending on conditions.
この発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、接続台数やデータフレームのデータ長の制限を取り除いて、制御データをシリアル伝送することにより被制御機器間の信号線の接続本数を増やすことのないデータ伝送方式を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and removes restrictions on the number of connected units and the data length of the data frame and serially transmits control data to reduce the number of signal lines connected between controlled devices. The purpose is to obtain a data transmission system that does not increase.
この発明に係るデータ伝送方式は、制御装置から出力された伝送データが複数の被制御機器を一巡して戻る制御ループを形成し、伝送データは、制御装置および複数の被制御機器の動作の基準となるクロック信号と、複数の被制御機器に対応してビット列で表した設定データと状態データの各フレームからなる制御データと、制御データ上の設定データの取り込み個所と状態データの挿入個所を表すストローブと、制御データ上のフレームの区切りを示すフレーム区切り信号を有し、複数の被制御機器のそれぞれは、ストローブが設定データの取り込み個所を示す状態にあるとき自己の位置を示すフレーム区切り信号を検出すると、制御データから対応フレームの設定データを取り込んで所定の設定を行い、その後、ストローブが状態データの挿入個所を示す状態にあるとき自己の位置を示すフレーム区切り信号を検出すると、制御データ上の対応フレームに自己の状態データを挿入し制御ループを介して制御装置へ向けて伝送するものである。 The data transmission method according to the present invention forms a control loop in which transmission data output from a control device returns through a plurality of controlled devices, and the transmission data is a reference for operation of the control device and the plurality of controlled devices. Represents the clock signal, the control data consisting of each frame of setting data and status data expressed in bit strings corresponding to a plurality of controlled devices, and the location where setting data on the control data is fetched and the location where status data is inserted Each of the plurality of controlled devices has a frame delimiter signal indicating its own position when the strobe is in a state where the setting data is captured. When detected, the setting data of the corresponding frame is taken from the control data, and the predetermined setting is made. Upon detecting a frame delimiter signal indicating the position of the self when in the state shown the insertion point, and transmit toward the control device via the inserted control loop its own state data to the corresponding frame on the control data.
この発明によれば、被制御機器の接続数の増減は伝送データ上の段数Nの値をソフトウェア上で簡単に変更するだけで済むので、制御装置側においてハードウェアを作り変える必要が無く、配線を個別に追加して引き回す必要が無く、ほぼ無制限に被制御機器を追加できる効果がある。 According to the present invention, the number of controlled devices connected can be increased or decreased by simply changing the value of the number of stages N on the transmission data on the software, so there is no need to remake the hardware on the control device side. There is no need to add and route the devices individually, and there is an effect that controlled devices can be added almost unlimitedly.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1乃5によるデータ伝送方式の構成を示すブロック図である。この構成は、伝送データを光信号にして光ファイバを用いて伝送し被制御機器21〜2Nの制御を行うデータ伝送方式について例示したものであるが、この発明は電線を用いた場合においても同様に適用できるものである。
制御装置1は、被制御機器21〜2Nにおいて、例えば各種スイッチ切替、フィルタ選択、パラメータ切替等の制御を行わせ、かつ被制御機器21〜2Nの状態を入手するための伝送データの送受信を行う手段である。被制御機器21〜2Nのそれぞれは、例えばアンテナ素子を用いて受信した信号の通過帯域フィルタの切り替えを行うものであるが、この例は発明を特定するものではない。被制御機器21〜2N内の被制御機器5は、この例では受信器を表す。I/F変換部3は、光信号で入力される伝送データを電気信号に変換し、かつ被制御機器5の設定状態や状況を表す伝送データの電気信号を光信号に変換し伝送路に出力する機能と、シリアルデータを被制御機器5に与えるパラレルデータに変換し、被制御機器5からのパラレルデータをシリアルデータに変換する機能を有する手段であり、光I/Fカードのような名称で呼ばれている。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a data transmission system according to the first to fifth embodiments of the present invention. This configuration exemplifies a data transmission method in which transmission data is converted into an optical signal and transmitted using an optical fiber to control the controlled
制御装置1からは4種類の信号線が被制御機器21〜2Nを一巡するように直列に接続されており、制御データがループして最終的に制御装置1側に戻ってくる構成を持つ。制御装置1からの伝送データ4a,4bは、シリアルに伝送される複数の信号からなり、所望の段数の被制御機器21〜2Nに取り込まれて被制御機器21〜2Nを必要な状態に設定し、また被制御機器21〜2Nの状態を制御装置1へ伝送する役割を持つ。伝送データ4a,4bの構成はこの実施の形態1に係る動作を説明する図2のタイムチャートに示される。ここでは、制御装置1から出力される伝送データ4aと制御ループから戻って来る伝送データ4b、I/F変換部3に入力されるデータ5a、I/F変換部3が伝送路へ出力するデータ5bが示されている。
Four types of signal lines are connected in series from the
伝送データ4a,4bは、制御装置1および被制御機器21〜2Nの動作の基準となるクロック信号CLK、ビット列で表される制御データDT、制御データDT上の設定データの取り込み個所と状態データの挿入個所を示すストローブSTB、および制御データDT上のフレームの区切りを示すフレーム区切り信号FRMの4本から少なくとも構成される。ここで、制御データDTは、被制御機器21〜2Nに対応する設定データ(設定1、設定2、…、設定N)のフレームと状態データ(状態1、状態2、…、状態N)のフレームからなる。各設定データのビット数はkで表され、各状態データのビット数はmで表されるものとする。ストローブSTBは、“H”と“L”の状態を持ち、“H”状態は、被制御機器21〜2Nが制御データDTから自己に対応した設定データを取り込める期間を表し、“L”の状態は、制御データDTに状態データを挿入できる期間を表している。
The
次に、一般的な伝送動作について説明する。
制御装置1から伝送データ4aが出力されると、被制御機器21〜2Nのそれぞれは、ストローブSTBが“H”の状態になるとフレーム区切り信号FRMを数え出す。自己の位置を示すフレーム区切り信号FRMが来ると、制御データDT上の対応フレームの設定データ(設定1、設定2…設定Nのうちの該当するデータ)の取り込みを行う。対応フレームに設定データが存在する場合、取り込まれた設定データは、パラレルデータに変換されて受信器(被制御部)5に送られ、その内容に従って被制御部5は所定の設定を行う。その後、ストローブSTBが“L”の状態になると、被制御機器21〜2Nは、フレーム区切り信号FRMを数え、自己の位置を示すフレーム区切り信号FRMが来ると、制御データDT上の対応フレーム(状態1、状態2…状態Nのうちの該当フレーム)内に自己の状態データを挿入する。これらの動作を被制御機器21〜2Nで順次行うことにより出力された伝送データ4bは制御装置1へ向けて伝送される。
なお、設定動作を行う時以外はクロック信号CLKを停止することでノイズ低減を行うようにしてもよい。
Next, a general transmission operation will be described.
When the
Note that noise reduction may be performed by stopping the clock signal CLK except when the setting operation is performed.
次に、被制御機器が増減される場合について説明する。
被制御機器が、例えば1段増えてN+1段となった場合、制御データDTを構成する設定データと状態データの各フレームをN+1個に増やす。ストローブSTBの長さもその分伸び、フレーム区切り信号FRMの数も増えるように設定される。逆に、被制御機器が減らされN−1段となった場合、制御データDTの設定データと状態データの各フレームはN−1個に減じ、ストローブSTBの長さもその分短くなり、フレーム区切り信号FRMの数も減じる。
Next, a case where the controlled devices are increased or decreased will be described.
For example, when the controlled device increases by one stage to N + 1 stages, the number of setting data and status data frames constituting the control data DT is increased to N + 1. The length of the strobe STB is also increased by that amount, and the number of frame delimiter signals FRM is also increased. On the other hand, when the controlled device is reduced to N−1 stages, each frame of setting data and status data of the control data DT is reduced to N−1, and the length of the strobe STB is also shortened by that amount. The number of signals FRM is also reduced.
以上のように、この実施の形態1によれば、被制御機器の接続数の増減は伝送データを構成する制御データDTのフレームの段数N、対応したストローブSTBの長さおよびフレーム区切り信号FRMの数を変更することで対応が可能となるので、制御装置側はソフトウェア上の簡単な変更を行うだけで済み、ハードウェアを作り変える必要も無く、また配線を個別に追加して引き回す必要も無いという効果が得られる。既設の被制御機器に識別ビットの追加などの変更を加えることなく、ほぼ無制限に被制御機器を追加できる効果が得られる。
なお、上記動作例では、制御ループ上にある被制御機器の接続順が設定データの送付順序と一致させるようにして説明してきたが、この被制御機器の接続順は必ずしも設定データの送付順序と一致させなくてもこの発明は適用できる。すなわち、各被制御機器でフレーム区切り信号FRMの識別位置を予め決めておけば、送付順序は制限されない。したがって、物理的な配置に制約を持たずに被制御機器を増減させることができる効果が得られる。
As described above, according to the first embodiment, the increase / decrease in the number of connected controlled devices is determined by the number of frames N of the control data DT constituting the transmission data, the length of the corresponding strobe STB, and the frame delimiter signal FRM. Since it is possible to respond by changing the number, the control device only needs to make a simple software change, there is no need to change the hardware, and there is no need to add and route wiring individually The effect is obtained. An effect can be obtained in which controlled devices can be added almost unlimitedly without adding an identification bit or the like to existing controlled devices.
In the above operation example, the connection order of controlled devices on the control loop has been described so as to match the setting data sending order. However, the controlled device connection order is not necessarily the setting data sending order. The present invention can be applied without matching. That is, if the identification position of the frame delimiter signal FRM is determined in advance in each controlled device, the sending order is not limited. Therefore, it is possible to obtain an effect that the controlled devices can be increased or decreased without restricting the physical arrangement.
実施の形態2.
図3は実施の形態2に係る伝送データを説明するタイムチャートである。
図3(A)は上記実施の形態1の場合について示したもので、伝送データを構成している制御データのフレーム長(設定1、設定2…設定Nのビット数kおよび状態1、状態2…状態Nのビット数mに相当する。)を固定している。図3(B)はこの実施の形態2の例を示している。データフレーム長は固定長にせず、必要に応じた値(全てが異なる場合もあり、一部が同じ値となる場合もある。)に設定する。例えば設定データのフレームをビット数k1,k2,…kn、状態データのフレームをm1,m2,…,mnなどユニークな値に設定にする。
被制御機器21〜2Nが同一のタイプでない場合、設定や状態を表すデータ量が異なる場合がある。したがって、このような場合、実施の形態2のように設定データおよび状態データの少なくとも一方のフレーム長を選択設定できるようにすることで、制御装置側はハードウェアを作り変えることなく対応可能となる。
FIG. 3 is a time chart for explaining transmission data according to the second embodiment.
FIG. 3A shows the case of the first embodiment. The frame length of the control data constituting the transmission data (setting 1, setting 2... Bit number k of setting N and
When the controlled
実施の形態3.
図4は実施の形態3に係る伝送データのタイムチャートである。
この図は、制御データDTにおいて、設定データ「設定2」(および「状態2」)には有効/無効のフラグが「有効」に設定され、その他の設定データには有効/無効のフラグが「無効」に設定された場合を示している。この場合、例えば「設定1」には有効/無効のフラグが「無効」であるため、対応する被制御機器21の設定は実行(上書き)されないが、有効/無効のフラグが「有効」である「設定2」は対応する被制御機器22の設定が実行(上書き)される。制御データDT内に有効/無効のフラグを設けない場合は、変更が無くともすべての設定を毎回逐一送信しないと、それまでの設定がクリアされてしまうことになり、伝送制御上の無駄が多くなる。なお、設定された状態は、状態2として制御装置1に伝送される。
したがって、制御データDT内に有効/無効のフラグを設けることにより、被制御機器22のみ設定を更新したい場合に、被制御機器22〜被制御機器2Nのすべてのデータを伝送することなく、更新すべき個所だけフラグを「有効」とし設定データを伝送すれば、所定の被制御機器のみを制御することが可能となる。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 4 is a time chart of transmission data according to the third embodiment.
In this figure, in the control data DT, the valid / invalid flag is set to “valid” for the setting data “setting 2” (and “
Accordingly, by providing the enable / disable flag in the control data DT, if you want to update the configuration only the controlled
実施の形態4.
図5は実施の形態4に係る伝送データのタイムチャートである。
実施の形態1乃至3ではストローブSTBが“L”時に制御データDTが被制御機器21〜2Nの出力の状態データを伝送していたが、この実施の形態4ではこの状態データの伝送を行わないようにしている。すなわち、ここでは制御データDTは状態データのフレームを有せず、被制御機器21〜2Nを制御する設定データのみの片方通信を行う。被制御機器の設定だけを対象とした場合に対応するものである。
また、被制御機器21〜2Nのうち所定の複数台、例えば2段目から4段目の機器22〜24に同一設定「設定2」を行う場合、被制御機器22〜24はいずれも同一段数のフレーム区切り信号FRM、すなわち2番目の信号を検出するように予めセットしておく。すると、所定の複数台の被制御機器はいずれも設定データ「設定2」を取り込むので、同一設定を行うことが可能になる。片方通信による制御であって同一設定を対象とする被制御機器が多い場合、このように制御データDTに対して被制御機器を並列動作させることができるので、制御装置側での伝送データの構成設定の簡略化が図れる。
さらに、この場合に加え、設定データのフレーム内に同一段数内での被制御機器を識別するための識別ビットを設けておくようにする。例えば設定データ「設定2」のフレーム内にある識別ビットの設定が「0」であった場合は、これら3台の被制御機器がすべて設定データ「設定2」を取り込むが、識別ビットの設定が「4」であった場合は、これら3台のうちの被制御機器24だけが設定データ「設定2」を取り込むといった制御が可能となる。したがって、同一段数のフレーム設定機器を、必要に応じてまとめて、もしくは個別に設定することが可能となる。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 5 is a time chart of transmission data according to the fourth embodiment.
In the first to third embodiments, when the strobe STB is “L”, the control data DT transmits the status data of the output of the controlled
Further, when the predetermined plurality of controlled
Further, in addition to this case, an identification bit for identifying controlled devices within the same number of stages is provided in a frame of setting data. For example, if the setting of the identification bit in the frame of the setting data “setting 2” is “0”, all these three controlled devices capture the setting data “setting 2”, but the setting of the identification bit is If the it was the "4", only the controlled
実施の形態5.
図6は実施の形態5に係る伝送データのタイムチャートである。
上記実施の形態1ではフレーム区切り信号FRMを計数することにより設定データのフレームの取り込み動作と状態データのフレームの挿入動作を行っていたが、この実施の形態5ではフレーム区切り信号FRMを用いない信号構成としている。ここでは、フレーム区切り信号FRMの代わりにタイムスロット(信号の時間の区切り)を用いて設定データと状態データのフレームを認識するようにしたものである。そのための条件として、設定データと状態データの長さはそれぞれ一定もしくは整数倍の関係に設定される。タイムスロットの検出は、被制御機器21〜2Nにおいて、ストローブSTBの立ち上がりからクロック信号CLKを計数することにより行われる。
この実施の形態5によれば、実施の形態1の場合からフレーム区切り信号FRMの信号線を削減できることになる。
FIG. 6 is a time chart of transmission data according to the fifth embodiment.
In the first embodiment, the setting data frame capturing operation and the status data frame inserting operation are performed by counting the frame delimiter signal FRM. However, in the fifth embodiment, a signal that does not use the frame delimiter signal FRM. It is configured. Here, a frame of setting data and status data is recognized using a time slot (signal time delimiter) instead of the frame delimiter signal FRM. As a condition for this, the lengths of the setting data and the state data are set to a constant or integer multiple relationship. Time slot detection is performed by counting the clock signal CLK from the rising edge of the strobe STB in the controlled
According to the fifth embodiment, the signal lines of the frame delimiter signal FRM can be reduced from the case of the first embodiment.
実施の形態6.
図7は実施の形態6によるデータ伝送方式の構成を示すブロック図である。
ここでは、図1の構成と比べると、方路切替部7を備え、被制御機器が方路切替部7を介して制御ループ構成を変更できるように構成されている。
この場合、制御データDTにおいて最初の設定データのフレームを方路切替動作に割り当てる。方路切替部7は、被制御機器のI/F変換部3と同様な動作を行うもので、自己の設定データを受信すると、その内容に従って被制御機器201〜20Nのグループを制御ループに加えるか、除くかの設定を行う。制御ループに加えた場合、他の被制御機器211〜21Mのグループと制御ループを構成し、伝送データが送られ実施の形態1で述べたと同様の動作を行う。一方、方路切替部7で、被制御機器201〜20Nのグループを除く設定が行われた場合、伝送データは方路切替部7から直接被制御機器211〜21Mのグループだけの制御ループに送られ、これらの被制御機器211〜21Mに対する設定を順次行うことになる。
したがって、この実施の形態6のような構成にすることで、常時制御する被制御機器と必要に応じて制御する被制御機器とに分けて編成することができる。このことにより全数制御する時間がない場合などに対応可能となる。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a data transmission system according to the sixth embodiment.
Here, compared with the configuration of FIG. 1, the
In this case, the first setting data frame in the control data DT is assigned to the route switching operation. The
Therefore, by adopting the configuration as in the sixth embodiment, it is possible to organize by dividing into controlled devices that are always controlled and controlled devices that are controlled as necessary. This makes it possible to deal with a case where there is no time to control the total number.
1 制御装置、21〜2N,201〜20N,211〜21M 被制御機器、3 I/F変換部、4a,4b 伝送データ、5 受信器(被制御部)、7 方路切替部、DT 制御データ、CLK クロック信号、FRM フレーム区切り信号、STB ストローブ。 1 control device, 2 1 to 2 N , 20 1 to 20 N , 21 1 to 21 M controlled device, 3 I / F conversion unit, 4a and 4b transmission data, 5 receiver (controlled unit), 7 routes Switching unit, DT control data, CLK clock signal, FRM frame delimiter signal, STB strobe.
Claims (8)
前記伝送データは、
前記制御装置および前記複数の被制御機器の動作の基準となるクロック信号と、
前記複数の被制御機器に対応してビット列で表した設定データと状態データの各フレームからなる制御データと、
制御データ上の設定データの取り込み個所と状態データの挿入個所を表すストローブと、
制御データ上のフレームの区切りを示すフレーム区切り信号を有し、
前記複数の被制御機器のそれぞれは、ストローブが設定データの取り込み個所を示す状態にあるとき自己の位置を示すフレーム区切り信号を検出すると、制御データから対応フレームの設定データを取り込んで所定の設定を行い、その後、ストローブが状態データの挿入個所を示す状態にあるとき自己の位置を示すフレーム区切り信号を検出すると、制御データ上の対応フレームに自己の状態データを挿入し前記制御ループを介して前記制御装置へ向けて伝送することを特徴とするデータ伝送方式。 The transmission data output from the control device forms a control loop that makes a round of multiple controlled devices,
The transmission data is
A clock signal serving as a reference for the operation of the control device and the plurality of controlled devices;
Control data consisting of each frame of setting data and status data represented by a bit string corresponding to the plurality of controlled devices,
A strobe that represents the location where setting data on the control data is captured and the location where status data is inserted;
It has a frame delimiter signal indicating the frame delimiter on the control data,
When each of the plurality of controlled devices detects a frame delimiter signal indicating its own position when the strobe indicates a setting data capture location, it captures the setting data of the corresponding frame from the control data and performs a predetermined setting. And then detecting the frame delimiter signal indicating its own position when the strobe is in the state indicating the insertion position of the state data, inserting its own state data into the corresponding frame on the control data, and passing through the control loop A data transmission method characterized by transmitting to a control device.
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