JP5224924B2 - 通信制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、通信制御装置に関し、特に、シリアル通信方式の通信制御装置に関する。

従来より、通信システムとして、１ビット毎にデータ通信を行なうシリアル通信システムが知られている（特許文献１乃至３参照）。

図５は、従来の全二重方式のシリアル通信システム５００の構成を概略的に示すブロック図である。図５において、主制御部であるマスター５１は制御対象装置全体を制御し、従制御部である複数のスレーブ５２ａ，５２ｂ・・・５２ｘは、例えば、制御対象装置のセンサ、モータの駆動、ＡＳＩＣのレジスタ設定等の各機能部としての各負荷部を制御する。マスター５１及び各スレーブ５２ａ，５２ｂ・・・５２ｘ間のデータ通信は、マスター５１から各スレーブ５２ａ，５２ｂ・・・５２ｘに送信されるクロック信号と同期して行なわれる。なお、スレーブの数は装置の構成により異なる。

シリアル通信システム５００の通信動作について、図６に示すタイミングチャートを用いて説明する。図６は、図５におけるマスター及びスレーブ間のデータ通信のタイミングチャートである。ＣＬＫは、例えばマスター５１及びスレーブ５２ａ間のクロック信号の波形を示し、ＴｘＤ及びＲｘＤは、例えば、それぞれマスター５１からスレーブ５２ａに送信される信号のタイミング及びスレーブ５２ａからマスター５１に送信される信号のタイミングを示す。マスター５１はスレーブ５２ａに制御信号のシリアルデータを送信し、スレーブ５２ａは受信したシリアルデータをパラレルデータに変換し、変換したパラレルデータに基づいて各負荷部の制御を行なう。また、スレーブ５２ａはマスター５１に各負荷部のステイタス通知等のシリアルデータを送信し、マスター５１は受信したシリアルデータをパラレル変換して情報を取得する。図５に示したシリアル通信システム５００によれば、マスター５１と各スレーブ５２ａ，５２ｂ・・・５２ｘとの間の信号線の数は各２本で足りる。

ところで、最近の画像形成装置では、複写スピードの高速化、及び多機能化に伴い、各機能部間のデータ通信に必要な信号線の本数が増加する傾向にある。このような画像形成装置において、図５に示したシリアル通信システム５００による通信制御を行なうことによって、信号線の本数の増加を抑制する試みがなされている。
特開平７−２６４６８５号公報 特開２００３−６９４５４号公報 特開２０００−１０９１７号公報

しかしながら、図５に示す従来のシリアル通信システム５００では、クロック信号はどのスレーブに対しても同じ周波数で設定されるため、各信号線から非常に大きなエネルギーの放射ノイズが放出されるという問題がある。この場合に、放射ノイズを公的機関による規格で制限された一定のレベル以下まで抑えるためには、フェライトコア、ビーズ等の放射ノイズ対策部品を設ける必要があり、余分なコストがかかることにもなる。

本発明の目的は、データ通信に伴う放射ノイズを低減することができる通信制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の通信制御装置は、主制御手段と、前記主制御手段からの信号に基づき負荷を制御する第１及び第２従制御手段と、前記第１及び第２従制御手段のそれぞれと前記主制御手段とがシリアル通信を行うための第１及び第２通信手段とを有し、前記主制御手段は、前記第１及び第２通信手段を用いて前記第１及び第２従制御手段のそれぞれと通信し、前記第１及び第２従制御手段のそれぞれとの通信結果に基づき、前記第１及び第２従制御手段のそれぞれとの通信で使用する第１周波数及び該第１周波数と異なる第２周波数を設定する設定手段と、前記設定手段によって設定された前記第１及び第２周波数のそれぞれに応じた第１及び第２クロック信号を生成する生成手段と、前記第１通信手段を用いて前記第１クロック信号に基づく通信を前記第１従制御手段と行い、前記第２通信手段を用いて前記第２クロック信号に基づく通信を前記第２従制御手段と行う通信制御手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、各従制御手段に送信されるクロック信号は、各従制御手段の通信データ量に応じて変調されるので、放射ノイズのエネルギーを分散させることができ、これにより、データ通信に伴う放射ノイズを低減させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る通信制御装置の構成を概略的に示すブロック図である。

図１において、本通信制御装置１００は、マスター制御部（主制御手段）１と、マスター制御部１に各チャネル２ａ，２ｂ・・・２ｘを介して接続される各スレーブ用通信制御部（従制御手段）３ａ，３ｂ・・・３ｘとから主として構成されている。マスター制御部１は制御対象装置全体を制御し、スレーブ用通信制御部３ａ，３ｂ・・・３ｘは、マスター制御部１からの信号に基づいて制御対象装置の各機能部である負荷部を制御する。スレーブ用通信制御部の数、及びこれに対応するチャネルの数は、通信制御システム１００の構成によって変動する。スレーブ用通信制御部３ａ，３ｂ・・・３ｘは、通信制御装置１００に付設される付属装置類に設けられた制御部であってもよい。

マスター制御部１は、ＣＰＵ４と、ＲＯＭ５と、ＲＡＭ６と、発振器（クロック信号発生手段）７と、マスター用通信制御部８とを備える。ＣＰＵ４はアドレスバスを介して、ＲＯＭ５、ＲＡＭ６、及びマスター用通信制御部８と接続され、データバスを介して、ＲＯＭ５、ＲＡＭ６、及びマスター用通信制御部８の後述するマスター用シリアル−パラレル変換部９と接続される。

マスター用通信制御部８は、マスター用シリアル−パラレル変換部９と、クロック信号変調部（周波数変調手段）１０と、同期回路１１ａ，１１ｂ・・・１１ｘとを有する。マスター用シリアル−パラレル変換部９及びクロック信号変調部１０は、それぞれ各同期回路１１ａ，１１ｂ・・・１１ｘと並列に接続されている。同期回路１１ａ，１１ｂ・・・１１ｘは、チャネル２ａ，２ｂ・・・２ｘを介して、スレーブ用通信制御部３ａ，３ｂ・・・３ｘと１対１の関係で接続されている。各スレーブ用通信制御部３ａ，３ｂ・・・３ｘは、それぞれスレーブ用シリアル−パラレル変換部１２ａ，１２ｂ・・・１２ｘ（１２ｂ以降は不図示）を有する。

ＣＰＵ４は、通信制御装置１００全体の制御を行なうシステム制御部である。ＲＯＭ５は、ＣＰＵ４によって実行される通信制御システム１００の一連の動作を行なうための制御プログラムを格納する。ＲＡＭ６は、ＣＰＵ４で処理するデータ等を一時的に格納する作業領域として用いられる。発振器７は、ＣＰＵ４からの命令に基づいて、マスター制御部１の動作の基準となるクロック信号を発生させ、発生したクロック信号を初期クロック信号としてクロック信号変調部１０に出力する。

クロック信号変調部１０は、ＣＰＵ４の命令に基づいて、発振器７から出力された初期クロック信号の周波数を変調し、例えば、周波数が逓倍化されたクロック信号（以下、「変調クロック信号」という。）を生成する。逓倍化とは、周波数をＮ倍化することをいい、Ｎは整数である。また、クロック信号変調部１０は、生成した変調クロック信号を、各同期回路１１ａ，１１ｂ・・・１１ｘを介して各スレーブ用通信制御部３ａ，３ｂ・・・３ｘに送信する。各同期回路１１ａ，１１ｂ・・・１１ｘは、マスター制御部１と各スレーブ用通信制御部３ａ，３ｂ・・・３ｘとの間で通信される信号を、各変調クロック信号と同期させる。

マスター用シリアル−パラレル変換部９は、ＣＰＵ４から送信された制御信号のパラレルデータをシリアルデータに変換し、このシリアルデータを、各同期回路１１ａ，１１ｂ・・・１１ｘを介してスレーブ用通信制御部３ａ，３ｂ・・・３ｘに送信する。制御信号のシリアルデータを受信した各スレーブ用通信制御部３ａ，３ｂ・・・３ｘは、各スレーブ用シリアル−パラレル変換部１２ａ，１２ｂ・・・１２ｘによってシリアルデータをパラレルデータに変換する。そして、各スレーブ用通信制御部３ａ，３ｂ・・・３ｘは、変換されたパラレルデータに基づいて、制御対象装置、例えば、画像形成装置のＡＳＩＣ、モータ駆動部、センサ等の負荷部１３ａ，１３ｂ・・・１３ｘを制御する。

また、各スレーブ用通信制御部３ａ，３ｂ・・・３ｘは、制御対象装置、例えば、画像形成装置において収集されたセンサの信号を各スレーブ用シリアル−パラレル変換部１２ａ，１２ｂ・・・１２ｘによってシリアルデータに変換し、マスター用通信制御部８に送信する。シリアルデータを受信したマスター用通信制御部８は、マスター用シリアル−パラレル変換部９によってシリアルデータをパラレルデータに変換し、このパラレルデータをＣＰＵ４に送信する。

次に、通信制御装置１００の通信制御動作について、図２を用いながら詳述する。図２は、図１に示した通信制御装置における、マスター制御部１がチャネル２ａ，２ｂを介してスレーブ用通信制御部３ａ，３ｂを制御する場合のデータ通信のタイミングチャートである。ＣＬＫ１、ＴｘＤ１及びＲｘＤ１はチャネル２ａのタイミングチャートを、ＣＬＫ２、ＴｘＤ２及びＲｘＤ２はチャネル２ｂのタイミングチャートを示す。ＣＬＫ１はマスター制御部１及びスレーブ用通信制御部３ａ間のクロック信号の波形を示し、ＴｘＤ１及びＲｘＤは、それぞれマスター制御部１からスレーブ用通信制御部３ａに送信される信号のタイミング及びスレーブ用通信制御部３ａからマスター制御部１に送信される信号のタイミングを示す。同様に、ＣＬＫ２はマスター制御部１及びスレーブ用通信制御部３ｂ間のクロック信号の波形を示し、ＴｘＤ２及びＲｘＤ２は、それぞれマスター制御部１からスレーブ用通信制御部３ｂに送信される信号のタイミング及びスレーブ用通信制御部３ｂからマスター制御部１に送信される信号のタイミングを示す。

図２において、通信制御動作開始直後の通信制御装置１００の各チャネル２ａ，２ｂには、発振器７によって発生された周波数ｆの初期クロック信号が送信されている。通信制御装置１００において、まず、ＣＰＵ４は、マスター用通信制御部８に各スレーブ用通信制御部３ａ，３ｂに対するＩＤ問合せ命令を送信する。ＩＤ問合せ命令を受信したマスター用通信制御部８は、マスター用シリアル−パラレル変換部９によってＩＤ問い合わせ命令をシリアルデータに変換し、このシリアルデータを各スレーブ用通信制御部３ａ，３ｂに向けて送信する。各スレーブ用通信制御部３ａ，３ｂに向けて送信されたシリアルデータは、各同期回路１１ａ，１１ｂを介することによって初期クロック信号と同期し、各チャネル２ａ，２ｂを介して各スレーブ用通信制御部３ａ，３ｂに送信される。

シリアルデータを受信した各スレーブ用通信制御部３ａ，３ｂは、スレーブ用シリアル−パラレル変換部１２ａ，１２ｂによってシリアルデータをパラレルデータに変換して、ＣＰＵ４からのＩＤ問合せ信号を認識する。ＩＤ問合せ信号を認識した各スレーブ用通信制御部３ａ，３ｂは、それぞれＩＤ「００」，「０１」を各スレーブ用シリアル−パラレル変換部１２ａ，１２ｂによってシリアルデータに変換し、このシリアルデータをマスター用通信制御部８に向けて送信する。ここで、ＩＤは、各スレーブ用通信制御部３ａ，３ｂが通信処理可能な通信データ量に応じて各スレーブ用通信制御部３ａ，３ｂに予め割り当てられたのものであり、各スレーブ用通信制御部３ａ，３ｂの固有のものである。

各ＩＤを受信したマスター用通信制御部８は、マスター用シリアル−パラレル変換部９によってシリアルデータをパラレルデータに変換し、このパラレルデータをＣＰＵ４に送信する。パラレルデータを受信したＣＰＵ４は各ＩＤを認識し、ＲＯＭ５に格納されている、例えば、図３に示すテーブルのような情報を読み出して、各ＩＤに対応したクロック設定値を抽出する。

図３は、ＩＤとクロック設定値（クロック信号の周波数）との対応関係を示す図であり、ＲＯＭ５に格納された情報を例示するものである。図３において、ＩＤ「００」を送信したスレーブ用通信制御部３ａに対するクロック設定値は「ｆ＋ｘ％」であり、ＩＤ「０１」を送信したスレーブ用通信制御部３ｂに対するクロック設定値は「ｆ−ｙ％」である。ここで、「ｆ＋ｘ％」、「ｆ−ｙ％」及び「ｆ±ｍ％」は、周波数ｆの逓倍である。

ＲＯＭ５から各クロック設定値を抽出したＣＰＵ４は、クロック信号変調部１０に、各クロック設定値に基づいて各スレーブ用通信制御部３ａ，３ｂに対するクロック信号をそれぞれ変調させる変調命令を送信する。変調命令を受信したクロック信号変調部１０は、「ｆ＋ｘ％」のクロック設定値に基づいて初期クロック信号の周波数ｆをｆ＋ｘ％であるｆ２に変調し、周波数ｆ２の変調クロック信号をスレーブ用通信制御部３ａに送信する。また、クロック信号変調部１０は、「ｆ−ｙ％」のクロック設定値に基づいて初期クロック信号の周波数ｆをｆ−ｙ％であるｆ１に変調し、周波数ｆ１の変調クロック信号をスレーブ用通信制御部３ｂに送信する。その後、マスター制御部１と各スレーブ用通信制御部３ａ，３ｂとの間で種々のデータ通信が行なわれる。

上述の通信制御装置１００のデータ通信時における放射ノイズの特性を図４に示す。図４において、縦軸は通信制御装置１００から放出される放射ノイズのエネルギーを示し、横軸は通信制御装置１００におけるクロック信号の周波数を示す。通信制御装置１００の放射ノイズの特性を点線で示し、比較例として、全てのチャネルに同じ周波数のクロック信号を送信する従来の通信制御装置の放射ノイズの特性を実線で示す。

従来の通信制御装置では、各チャネル２ａ，２ｂに周波数ｆのクロック信号が送信される。このため、各チャネル２ａ，２ｂでのデータ通信の際、図４中に実線で示されるように、共振により周波数ｆ（２逓倍の２ｆ，３逓倍の３ｆ・・・）のエネルギーの高い放射ノイズが放出されることになる。

一方、上述の通信制御装置１００では、各チャネル２ａ，２ｂにそれぞれ周波数ｆ２のクロック信号、周波数ｆ１のクロック信号が送信される。このため、各チャネル２ａ，２ｂでのデータ通信の際、図４中に点線で示されるように、周波数ｆ１（２逓倍の２ｆ１，３逓倍の３ｆ１・・・）及び周波数ｆ２（２逓倍の２ｆ２，３逓倍の３ｆ２・・・）のエネルギーの低い放射ノイズが放出される。このように、通信制御装置１００によれば、放射ノイズのエネルギーが分散されるので、データ通信に伴う各放射ノイズのエネルギーが低減される。

以上のように、本実施の形態に係る通信制御装置１００によれば、マスター制御部１と各スレーブ用通信制御部３ａ，３ｂ・・・３ｘとの間の各クロック信号は、各スレーブ用通信制御部３ａ，３ｂ・・・３ｘの通信データ量に応じて変調される。したがって、各チャネル２ａ，２ｂ・・・２ｘからの放射ノイズのエネルギーを分散させることができ、通信制御装置１００によって通信制御を行なう、例えば、画像形成装置の放射ノイズを低減させることができる。

また、本実施の形態では、各スレーブ用通信制御部３ａ，３ｂ・・・３ｘの通信データ量に応じて、各スレーブ用通信制御部３ａ，３ｂ・・・３ｘに予め割り当てられた各ＩＤに基づいて変調クロック信号の周波数が設定される。これは、スレーブ用通信制御部３ａ，３ｂ・・・３ｘが標準装備のものではなく、通信方式が未知な装置として後から付設されるような場合に、特に有効である。一方、標準装備のスレーブ用通信制御部３ａ，３ｂ・・・３ｘであれば、ＩＤのかわりに通信データ量を示すデータをマスター用通信制御部８に送信してもよい。この場合、ＲＯＭ５には、通信データ量とクロック設定値とが直接対応付けられて格納される。

さらに、本実施の形態に係る通信制御装置１００において、スレーブ通信制御装置の通信データ量が大きくなるほど、対応するスレーブ通信制御装置に送信される変調クロック信号の周波数が大きくなるようにクロック設定値を設定してもよい。例えば、スレーブ用通信制御部３ａ，３ｂ，３ｃにおいて、各通信データ量の大きさが３ａ＞３ｂ＞３ｃの場合に、各スレーブ用通信制御部に送信される変調クロック信号の周波数の大きさが３ａ＞３ｂ＞３ｃとなるように変調する。これにより、大容量のデータ通信を行うチャネル２ａの通信速度の低下が抑制されるとともに、各チャネル２ａ，２ｂ，２ｃ間での通信速度のばらつきを低減することができる。

また、本実施の形態に係る通信制御装置１００において、スレーブ通信制御装置の通信データ量が小さくなるほど、対応するスレーブ通信制御装置に送信される変調クロック信号の周波数が小さくなるようにクロック設定値を設定してもよい。

本発明は、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても実現できる。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード及び該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

また、プログラムコードを供給するための、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷなどの光ディスク、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。または、プログラムコードを、ネットワークを介してダウンロードしてもよい。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行するだけではなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その拡張機能を拡張ボードや拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

本発明の実施の形態に係る通信制御システムの構成を概略的に示すブロック図である。 図１に示した通信制御装置における、マスター制御部１がチャネル２ａ，２ｂを介してスレーブ用通信制御部３ａ，３ｂを制御する場合のデータ通信のタイミングチャートである。 ＩＤとクロック設定値との対応関係を示す図である。 本実施の形態に係る通信制御装置の放射ノイズの特性を示す図である。 従来の全二重方式のシリアル通信システムの構成を概略的に示すブロック図である。 図５におけるマスター及びスレーブ間のデータ通信のタイミングチャートである。

符号の説明

１ マスター制御部
３ａ，３ｂ，３ｘ スレーブ用通信制御部
４ ＣＰＵ
７ 発振器
８ マスター用通信制御部
１０ クロック信号変調部
１００ 通信制御システム

Claims (7)

1. 主制御手段と、
   前記主制御手段からの信号に基づき負荷を制御する第１及び第２従制御手段と、
   前記第１及び第２従制御手段のそれぞれと前記主制御手段とがシリアル通信を行うための第１及び第２通信手段とを有し、
   前記主制御手段は、
   前記第１及び第２通信手段を用いて前記第１及び第２従制御手段のそれぞれと通信し、前記第１及び第２従制御手段のそれぞれとの通信結果に基づき、前記第１及び第２従制御手段のそれぞれとの通信で使用する第１周波数及び該第１周波数と異なる第２周波数を設定する設定手段と、
   前記設定手段によって設定された前記第１及び第２周波数のそれぞれに応じた第１及び第２クロック信号を生成する生成手段と、
   前記第１通信手段を用いて前記第１クロック信号に基づく通信を前記第１従制御手段と行い、前記第２通信手段を用いて前記第２クロック信号に基づく通信を前記第２従制御手段と行う通信制御手段とを有することを特徴とする通信制御装置。
2. 前記設定手段は、前記第１及び第２周波数を設定するために、所定周波数の初期クロック信号に基づき前記第１及び第２従制御手段のそれぞれと通信することを特徴とする請求項１記載の通信制御装置。
3. 前記シリアル通信は、全二重方式のシリアル通信であることを特徴とする請求項１又は２に記載の通信制御装置。
4. 前記生成手段は、基準クロック信号を逓倍し、前記第１及び第２クロック信号を生成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の通信制御装置。
5. 前記設定手段は、
   前記第１及び第２通信手段を用いて前記第１及び第２従制御手段のそれぞれと通信し、前記第１及び第２従制御手段のそれぞれの識別情報を取得し、
   前記第１及び第２従制御手段のそれぞれの識別情報に基づき、前記第１及び第２周波数を設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の通信制御装置。
6. 前記設定手段は、
   前記第１及び第２通信手段を用いて前記第１及び第２従制御手段のそれぞれと通信し、前記第１及び第２従制御手段のそれぞれの通信データ量を示すデータを取得し、
   前記第１及び第２従制御手段のそれぞれの通信データ量を示すデータに基づき、前記第１及び第２周波数を設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の通信制御装置。
7. 前記設定手段は、通信データ量が多い従制御手段に対して高い周波数を設定することを請求項６記載の通信制御装置。

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