JPH0669911A - データ伝送回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成で全２重通信を可能とする。 【構成】 マスタ１の伝送制御回路１１からトランジス
タ１３Ａ，１３Ｂおよびトランス１４などを介して、デ
ータを直流電圧Ｖｃｃに重畳し電圧信号としてスレーブ
２に伝送する一方、スレーブ２の伝送制御回路２１から
のデータはトランジスタ２３を経てマスタ１へ電流信号
として伝送することにより、マスタ１ではこれを電流検
出回路１５を介して受信できるようにし、２線式で全２
重通信を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＦＡ（Ｆａｃｔｏｒ
ｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）で代表される産業分野のよ
うに、専ら不平衡伝送路を介してデータ伝送を行なう場
合に用いて好適なデータ伝送回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８はこの種の伝送方式の一例を示す概
要図で、１は伝送制御回路１１，コンパレータ１２およ
びトランジスタ（Ｔｒ）１３などからなる主装置（以
下、マスタともいう）、２は伝送制御回路２１，コンパ
レータ２２およびトランジスタ（Ｔｒ）２３などからな
る従装置（以下、スレーブともいう）、Ｌ１，Ｌ２は回
線である。すなわち、マスタ１からスレーブ２へデータ
を伝送するときはスレーブ２のトランジスタ２３をオフ
とし、マスタ１の送信信号ＴｘＤによるトランジスタ１
３のドライブと、抵抗Ｒによる電圧降下とによって回線
Ｌ１，Ｌ２間の電位差を変化させてデータを伝送する。
一方、スレーブ２からマスタ１へデータを伝送するとき
はマスタ１のトランジスタ１３はオフとし、スレーブ２
の送信信号ＴｘＤによるトランジスタ２３のドライブ
と、抵抗Ｒによる電圧降下とによって回線Ｌ１，Ｌ２間
の電位差を変化させてデータを伝送する。つまり、マス
タ→スレーブまたはスレーブ→マスタの伝送を時分割に
実施する、いわゆる半２重の伝送を行なっている。

【０００３】また、図９のようなクロック同期式（半２
重方式）も知られている。これは、データ送受信のタイ
ミングをクロック信号によって決定する、すなわち、マ
スタ１からスレーブ２へは図１０（イ）に示すようなク
ロック信号（デューティは５０％）を送信し、マスタ１
ではスレーブ２から送られて来るデータを図１０（ロ）
のように、データの中央であるｔ１〜ｔ８の各タイミン
グで受信することにより、図８のような調歩同期式より
も伝送速度を速めるようにしたものである。なお、図９
のＤＲはドライバ、ＲＥはレシーバである。ところが、
クロック同期式は図９からも明らかなように、データ伝
送路の他にクロック信号線Ｌ３を必要とするため、伝送
線路が１本増えてコスト高になるという問題がある。な
お、このクロック同期式についてはＲＺ信号（Ｒｅｔｕ
ｒｎｔｏ Ｚｅｒｏ）やマンチェスターコードのよう
に、クロック信号にデータを重畳させて伝送することに
より伝送線路を増加させないようにすることもできる
が、このようにすると受信側のデコード回路が複雑にな
るという新たな問題が生じる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】つまり、図９のような
方式では全２重通信ができず、しかも伝送速度が遅くな
るという問題があり、また、図１０のような方式では伝
送速度は改善されるが全２重通信ができないという問題
を有していることになる。したがって、この発明の課題
は比較的簡単な構成で全２重通信を可能とすることにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、この発明では、マスタとスレーブとの間でデー
タの双方向通信を行なうデータ伝送回路において、マス
タからスレーブへデータを伝送するときは、直流電圧に
伝送すべきデータを重畳して電圧信号により伝送を行な
う一方、スレーブからマスタへデータを伝送するとき
は、回線間に常に存在する電位差から定電流回路を介し
て電流を引き込み電流信号として伝送することにより、
２線式で全２重通信を可能にしたことを特徴としてい
る。この発明では、前記マスタからスレーブへの伝送デ
ータの各ビットには立ち上がりおよび立ち下がりエッジ
を持たせるとともに、その立ち上がりのタイミングを互
いに異ならせて論理「１」，「０」を対応付けることに
より、クロック信号にデータを重畳してスレーブへ供給
する一方、スレーブからマスタへのデータは前記クロッ
ク信号に同期させて伝送することができ、さらには、ク
ロック信号を伝送するためのクロック信号線を付加し、
クロック同期式で通信することもできる。

【０００６】

【作用】マスタからスレーブへは電圧信号で、またスレ
ーブからマスタへは電流信号によりそれぞれデータを伝
送することにより、２線式で全２重通信を行なうことが
できるようにする。また、データに重畳してクロックも
送信するか、クロック信号線を別途設けることにより、
より高速なクロック同期式のデータ伝送を可能にする。

【０００７】

【実施例】図１はこの発明の実施例を示す回路図であ
る。同図において、マスタ１は伝送制御回路１１、トラ
ンジスタ（Ｔｒ）１３Ａ，１３Ｂ、トランス１４および
電流検出回路１５、インバータＩＮ等から構成され、ス
レーブ２は伝送制御回路２１、コンパレータ２２および
トランジスタ（Ｔｒ）２３などから構成されている。な
お、マスタ１の電流検出回路１５は、増幅器ＡＭＰおよ
びコンパレータＣＭＰ等から構成される。また、トラン
ス１４のインダクタンスは、マスタ→スレーブの伝送デ
ータ帯域に応じて適宜に選択し、トランス１４の２次側
のＬ，Ｃは伝送データ信号を重畳させるためのものであ
る。

【０００８】このような構成において、マスタ１の伝送
制御回路１１から図２（イ）に示すような送信信号Ｔｘ
Ｄが出力されると、この信号はトランジスタ１３Ａ，イ
ンバータＩＮおよびトランジスタ１３Ｂを経てトランス
１４を駆動し、その出力側には直流電源の電圧Ｖｃｃに
送信信号が重畳された形で出力され、電圧信号としてス
レーブ２側に与えられる。スレーブ２はこの電圧信号を
コンパレータ２２により受信し、伝送制御回路２１にお
いて図２（ハ）のようなロジック信号（受信信号Ｒｘ
Ｄ）に変換する。このとき、コンパレータ２２の参照電
圧ｒｅｆは図２（ロ）に示すように、伝送信号のピーク
値ｖｐと電源電圧Ｖｃｃとの中間値であるｖｓに選ばれ
る。

【０００９】一方、スレーブ２１から図３（イ）に示す
ような送信信号ＴｘＤが出力されると、これに応じてト
ランジスタ２３がオン，オフし、電流信号としてマスタ
１に与えられる。このとき、マスタ１からスレーブ２へ
は、直流電圧Ｖｃｃに信号を重畳して送信しているの
で、回線Ｌ１，Ｌ２間には常に電位差が生じており、こ
の電位差を利用して定電流回路を形成するトランジスタ
２３を介して、図３（ロ）のような定電流ｉＴｘが流れ
るようになっている。マスタ１側では電流ｉＴｘを電流
検出回路１５により図３（ハ）のように検出することに
より、マスタ１からスレーブ２へのデータとは無関係に
スレーブからマスタへのデータを受信し得るようになっ
ている。

【００１０】なお、スレーブ２側のコンパレータ２２の
入力電流は、スレーブからマスタへの伝送信号であるｉ
Ｔｘに比較して充分小さいことが必要である。すなわ
ち、コンパレータ２２の入力インピーダンスをハイイン
ピーダンスとする。また、トランス１４の出力電流の定
格は、スレーブからの送信電流ｉＴｘよりも大きな値の
ものを選定する。このような不平衡伝送路は、平衡伝送
路に比べて伝送速度を速くすることはできないが、伝送
路として特性インピーダンスを持つケーブル（ツイスト
ペア，シールド線等）を必要としない、終端抵抗を必要
としないなどのメリットがあるため、ＦＡ等の配線の省
線化，省力化にとって有効である。

【００１１】ここで、伝送データを図４のように、例え
ば１ビットの２／３がローレベル（Ｌ）で１／３がハイ
レベル（Ｈ）のとき論理「０」とし、１ビットの２／３
がハイレベル（Ｈ）で１／３がローレベル（Ｌ）のとき
論理「１」とすれば、データとともにクロック同期式の
タイミングクロックも送信可能となる。なお、このよう
な符号はＲＺ信号とも呼ばれ、マンチェスタ符号も同様
である。このような実施例を示すのが図５であり、図１
に示すものに対しカウンタ１６，２４およびシフトレジ
スタ１７，２５等を付加して構成される。すなわち、ス
レーブ２側にパラレル−シリアル変換を行なう、例えば
８ビットのシフトレジスタ２５を設け、ここにデータと
ともにクロック信号を入力し、クロック信号の立ち下が
りでパラレルデータをシリアルデータに変換することに
より、スレーブからマスタへの伝送をクロック同期式と
することが可能となる。

【００１２】また、マスタ側にはシリアル信号をパラレ
ル信号に変換するシフトレジスタ１７を設け、そのクロ
ック端子にデータを含むクロック信号を入力する一方、
電流信号として与えられ電流検出部１５において電圧信
号に変換された伝送データをシフトレジスタ１７のシリ
アル入力ｓｉに入力することにより、クロックの立ち上
がりのタイミングで伝送データであるシリアル信号をパ
ラレルデータとする。ここに、カウンタ１６および２４
は８ビット分をカウントするために設けられている。な
お、伝送制御回路１１Ａ，２１Ａなどにマイコンを使用
し、カウンタおよびシフトレジスタが１チップに組み込
まれているものにあっては、特にカウンタやシフトレジ
スタを設ける必要を無くすことができる。

【００１３】ところで、図５のような方式ではクロック
の立ち上がりタイミングが図６（イ）のように、１ビッ
トの１／３と２／３の２つ生じるので、いずれのタイミ
ングでもデータが確定するように、データのサンプリン
グ時期（ｔ１〜ｔ８）や伝送速度などを決めることが必
要となる。また、マスタ→スレーブの伝送データのビッ
ト数よりも、スレーブ→マスタの伝送データビット数を
等しいか少なくなるよう伝送データ長を決めることによ
り、スレーブからのデータを確実に取り込めるようにす
ることが望ましい。このようにすれば、完全にマスタ主
体のタイミングで伝送が可能となり、スレーブ→マスタ
伝送時におけるマスタの受信タイムアウト待ち制御が不
要となる。さらには、図７のような１対Ｎ通信方式にお
いて、Ｎ個のスレーブに対する送信タイミングをクロッ
ク信号で与えることが可能となり、マスタの受信待ち時
間を低減することができる。なお、上記ではクロックに
データを重畳して送信するようにしたが、クロック送信
のための専用線を設ける、つまり、図１に示す実施例に
対し、図９の場合と同様のクロック信号線を付加するこ
とにより、クロック同期式とし得ることは云うまでもな
い。

【００１４】

【発明の効果】この発明によれば、マスタからスレーブ
へは電圧信号で、またスレーブからマスタへは電流信号
よりデータを伝送することにより、２線式で全２重通信
を行なうことができ、伝送路の限られた伝送帯域内で効
率の良い伝送が可能となる利点が得られる。また、デー
タに重畳してクロックを送信することにより、クロック
同期式の伝送を可能にすることができ、より高速の伝送
が可能となる。さらに、クロック同期式とすれば完全に
マスタ主体のタイミングで伝送が可能となり、スレーブ
→マスタ伝送時におけるマスタの受信タイムアウト待ち
制御が不要となる。また、マスタ，スレーブの１対Ｎ通
信方式において、Ｎ個のスレーブに対する送信タイミン
グをクロック信号で与えることが可能となり、マスタの
受信待ち時間を低減することができる、などの利点も得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す回路図である。

【図２】図１のマスタ→スレーブ送信時の動作を説明す
るための波形図である。

【図３】図１のスレーブ→マスタ送信時の動作を説明す
るための波形図である。

【図４】この発明で用いる符号信号の１例を示す波形図
である。

【図５】この発明の他の実施例を示す回路図である。

【図６】図５の動作を説明するための波形図である。

【図７】マスタとスレーブの１対Ｎ通信方式を示す概要
図である。

【図８】半２重通信方式の従来例を示す回路図である。

【図９】クロック同期方式の従来例を示す回路図であ
る。

【図１０】図９の動作を説明するための波形図である。

【符号の説明】

１…マスタ（主装置）、２…スレーブ（従装置）、１
１，１１Ａ，２１，２１Ａ…伝送制御回路、１２，２
２，ＣＭＰ…コンパレータ、１３，２３，２３Ａ，２３
Ｂ…トランジスタ、１４…トランス、１５…電流検出回
路、１６，２４…カウンタ、１７，２５…シフトレジス
タ、Ｌ１〜Ｌ３…回線。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスタとスレーブとの間でデータの双方
   向通信を行なうデータ伝送回路において、 マスタからスレーブへデータを伝送するときは、直流電
   圧に伝送すべきデータを重畳して電圧信号により伝送を
   行なう一方、スレーブからマスタへデータを伝送すると
   きは、回線間に常に存在する電位差から定電流回路を介
   して電流を引き込み電流信号として伝送することによ
   り、２線式で全２重通信を可能にしてなることを特徴と
   するデータ伝送回路。
2. 【請求項２】 前記マスタからスレーブへの伝送データ
   の各ビットには立ち上がりおよび立ち下がりエッジを持
   たせるとともに、その立ち上がりのタイミングを互いに
   異ならせて論理「１」，「０」を対応付けることによ
   り、クロック信号にデータを重畳してスレーブへ供給す
   る一方、スレーブからマスタへのデータは前記クロック
   信号に同期させて伝送することを特徴とする請求項１に
   記載のデータ伝送回路。
3. 【請求項３】 クロック信号を伝送するためのクロック
   信号線を付加し、クロック同期式で通信を可能にしてな
   ることを特徴とする請求項１に記載のデータ伝送回路。