JPH08214045A - 周波数偏移変復調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】専用のモデムを用いることなく、伝送プロトコ
ルの変更に対して柔軟な適合性を有する伝送信号の周波
数偏移変復調装置を提供する。 【構成】送信部２と、受信部３と、マイクロコンピュー
タ４とを備え、送信部２は周波数f1、f2とカウンタ23と
を備え、送信データ72により周波数f1、f2のいづれかを
選択し１ビット長の間カウンタ23で周波数逓減し、マイ
クロコンピュータ４はスタートビット開始点検出手段42
と、カウンタSW/CNT43と、タイマ44と、１ビット長区分
手段45と、ビット検出手段46とを備え、スタートビット
開始点検出手段42は受信信号74の中間パルス幅ｎをカウ
ンタSW/CNT43で計数しスタートビット開始点Ａを演算・
検出し、１ビット長区分手段45はこの開始点Ａを起点と
し受信信号74を１ビット長に区分しこの区分内の受信信
号74のパルス幅のエッジ・エッジをカウンタSW/CNT43で
計数して"0","1" のビットデータを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、周波数偏移変調方法に
基づく通信機能を有する伝送信号の周波数偏移変復調装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】直列データによる通信は、マイクロコン
ピュータと入出力機器との間、入出力制御装置と入出力
機器との間、さらには比較的距離の遠い計算機間の情報
伝達に用いられておる。これらの通信におけるキーボー
ド／ディスプレイやインテリジェント端末などの入出力
機器は、比較的低速な伝送速度(110〜9600bps(bit pers
econd))で充分目的を達している。この様な伝送装置の
一つとして、図14に図示される専用に開発され、IC化さ
れたモデム装置がある。図14において、モデム装置６
は、モデムMODEM61 と、非同期送受信部UART62と、から
構成され、各種の応用プログラムに基づき、色々な制御
・演算・監視機能を発揮するマイコン装置(Micro proce
ssor) ５と接続される。

【０００３】かかる構成において、マイコン装置５の送
受信情報71は、データバス(Data-Bus)を介して非同期送
受信を司る非同期送受信部UART62と周波数偏移変調(FS
K) を行うモデムMODEM61 とを介して伝送回線11に送信
信号TXA 、受信信号RXA を送受信する。この様な伝送信
号として、送信周波数1.2kHz（ストップビット、ビット
データ１）と、送信周波数2.2kHz（スタートビット、ビ
ットデータ０）と伝送速度1200bps で構成した伝送方式
があり、この伝送方式を応用したものに、フィールド機
器と制御機器間のデータの授受を行うフィールドバスが
ある。図15は、計測技術 '90.6. P55 ；フィールド機器
からみたフィールドバス（本宮丈彦）にて開示されたフ
ィールドバスの伝送データのプロトコルを示す。

【０００４】図15において、マスタ局からスレーブ局へ
の伝送信号のフレーム構成を図15の(A) に、スレーブ局
からマスタ局への伝送信号のフレーム構成を図15の(B)
に示す。図15の(A) において、伝送信号は、非同期伝送
における５〜20バイトからなるプリアンブルPreamble
と、３バイトからなる送信方向を検知し, データ(FF,F
F,02)からなるMessage detectと、１バイトのアドレス
と、１〜２バイトからなる制御命令CMD と、送信するデ
ータ長を１バイトで示すByte countと、０〜25バイトか
らなるデータDataと、伝送データの誤りチェック等を行
うパリティチェック部Parity byte から構成される。ま
た、図15の(B) と図15の(A) との差異は、３バイトから
なる送信方向を検知し, データ(FF,FF,06)からなるMess
age detectと、データData領域の前に受信状態の良否な
どを示す２バイトからなるレスポンスコードResponnse
codeが存在する点にある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この様な従来技術の通
信機能を有する伝送信号の周波数偏移変復調装置は、モ
デム装置として専用のモデムを用いなければならない。
また、伝送プロトコルが上述の伝送データのフレーム構
成と異なる場合や、あるいは、データ値が浮動小数点や
バイナリ値で示される場合などでは、この様な伝送プロ
トコルに適合できるように、専用のモデムを変更する
か、あるいは、上位機種での対応が必要となる。

【０００６】本発明は上記の点にかんがみてなされたも
のであり、その目的は前記した課題を解決して、伝送信
号の周波数偏移変復調装置に専用のモデムを用いること
なく、また、伝送プロトコルの変更に対しても、柔軟な
適合性を有する伝送信号の周波数偏移変復調装置を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、伝送回線と接続し伝送信号を送受信す
る入出力インタフェースと、ベースバンドデータを周波
数偏移変調し伝送回線への伝送信号を形成する送信部
と、伝送回線からの伝送信号を受信し波形成形する受信
部と波形成形回路と、伝送規約に基づき送信情報に少な
くともスタートビットとストップビットを付加してなる
ベースバンドデータを送信部に渡し，波形成形回路から
の周波数偏移変調された受信信号をベースバンドデータ
に復調し受信情報に変換し，基準クロックで動作するマ
イクロコンピュータと、このマイクロコンピュータと送
受信情報を授受し情報処理する演算変換部と、を備え、
送信部は第１基準周波数f1と，第２基準周波数f2と，カ
ウンタと，を備え、マイクロコンピュータはフレーム同
期化手段と，スタートビット開始点検出手段と，受信信
号のパルス幅を計数するソフトウェアカウンタと，基準
クロックに基づき計時するタイマと，受信信号の１ビッ
ト長の時間間隔を区分する１ビット長区分手段と，この
１ビット長内の受信信号のパルス幅より"0","1" のビッ
トデータを検出するビット検出手段と、を備えるものと
する。

【０００８】また、伝送信号の１ビット長に相当する時
間間隔は、低い周波数である第２基準周波数f2を送信部
のカウンタで計数し、１サイクル相当の時間間隔に選ぶ
ものとする。また、第１基準周波数f1を153.6kHzとし、
第２基準周波数f2を83.8kHz とし、送信部のカウンタは
35カウント値毎にその出力を反転し、マイクロコンピュ
ータの基準クロックを460.8kHzとし、１ビット幅当たり
の一定間隔を1200ボーとするものとする。

【０００９】また、送受信ベースバンドデータは、スタ
ートビットと、８ビットからなる送受信情報と、パリテ
ィビットと、ストップビットとからなる１フレーム構成
とし、複数のフレームより送受信信号を構成するものと
する。また、マイクロコンピュータによる伝送規約は，
プリアンブルと，機器アドレスと，制御コードと，伝送
データの可変長と，データと，ブロックチェックキャラ
クタと，エラーコードと，の組み合わせからなり、伝送
フレームは，この伝送フレームの先頭部に少なくとも１
バイト長のストップビットデータからなる１フレーム長
のプリアンブルを有するものとする。

【００１０】また、異なる伝送規約への対応は、予め定
められた各伝送規約に対応して構成されたマイクロコン
ピュータのファームウェアを搭載し、プリアンブルのフ
レーム長より適合する伝送規約を解読するものとする。

【００１１】

【作用】上記構成により、伝送回線に送信される伝送信
号は、伝送信号の１ビット長に相当する一定時間間隔
が、低い周波数である第２基準周波数f2を送信部のカウ
ンタで計数し、１サイクル相当の時間間隔に選ばれてい
る。即ち、第２基準周波数f2を選択したビットデータで
は、1/2 ビット長毎に反転する。また、第１基準周波数
f1では送信信号は1/2 ビット長より、より短い時間間隔
で反転する。そして、送信信号が反転するタイミングと
伝送信号の１ビット当たりの信号切り替わり時点のタイ
ミングは通常一致しない。この送信部のカウンタの計数
値が途中で基準周波数が切り換えられたとき発生するこ
のパルス幅は、第１基準周波数f1によるパルス幅と第２
基準周波数f2によるパルス幅の中間のパルス幅となる。

【００１２】受信信号でこの事を考えると、受信信号が
反転するタイミングと１ビット当たりの信号切り替わり
のタイミングは一致しないが、任意のタイミング関係に
おいて、伝送信号の１ビット長に相当する一定時間間隔
中に、必ず、第１基準周波数f1または第２基準周波数f2
だけをカウンタでカウントダウンしたパルス幅が存在す
る。従って、第１基準周波数f1または第２基準周波数f2
で構成されるパルス幅を計数することにより、受信信号
を"0","1" のビットデータに復調し、ベースバンドデー
タに変換することができる。

【００１３】この第１基準周波数f1または第２基準周波
数f2だけで構成されるパルス幅を計数するために、本発
明においては、(1) フレーム同期化手段により、送信情
報にスタートビットとストップビットを付加し、(2) ス
タートビット開始点検出手段により、受信信号のパルス
幅をソフトウェアカウンタで計数し受信信号がストップ
ビットからスタートビットに変わるときの受信信号の中
間パルス幅の計数値より，ストップビットからスタート
ビットに変わるスタートビット開始点を演算・検出し、
(3) １ビット長区分手段により、スタートビット開始点
検出手段で演算・検出した開始点を起点とし，１ビット
長の当たりの時間間隔を区分を行う。

【００１４】この時間間隔区分点は、ベースバンドデー
タに従い、ビットデータが切り替わる点であるので、こ
の時点での受信信号は、基準周波数f1、f2が混在した中
間パルス幅となる。従って、この中間パルス幅の計数を
捨て、次のパルス幅を計数することにより、基準周波数
f1、あるいはf2だけのパルス幅を計数することができ
る。即ち、(4) ビット検出手段により、上記１ビット長
の当たりの時間間隔における受信信号のパルス幅のエッ
ジから次のエッジまでをソフトウェアカウンタで計数し
この計数値より"0","1" のビットデータに復調し、ベー
スバンドデータに変換することができる。

【００１５】また、１ビット長区分手段は、スタートビ
ット開始点検出手段で演算・検出したデータをタイマに
設定し，マイクロコンピュータの基準クロックに基づき
計時し，予め設定された１ビット長に相当する計時値毎
にリセットし，受信信号を１ビット幅当たりの時間間隔
に仕切り、ソフトウェアカウンタは、タイマからのリセ
ット信号でソフトウェアカウンタをリセットし，受信信
号の信号値の変化を検出して計数を開始し次の受信信号
の信号値の変化を検出して計数を停止し，受信信号のパ
ルス幅を計数し、ビットデータ検出手段は、ソフトウェ
アカウンタで計数された受信信号のパルス幅の計数値よ
り，予め定められたテーブルにより受信信号のビットデ
ータの"0","1" を定めることができる。

【００１６】

【実施例】図１は本発明による一実施例の周波数偏移変
復調装置のブロック線図、図２は送信部のブロック線
図、図３はマイクロコンピュータが処理する周波数偏移
変復調手段を説明する説明図、図４はスタートビット開
始点検出手段を説明する波形図、図５は受信信号の１ビ
ット長区分手段を説明する波形図、図６は本発明による
伝送規約に基づくデータフォーマットを説明する説明
図、図７は送信部の送信部プログラムのフローチャー
ト、図８は１フレーム送信のフローチャート、図９は受
信部プログラムのフローチャート、図10はスタートビッ
ト開始点検出のフローチャート、図11はパルス幅ｎより
参照するスタートビット開始点n0の決定を説明する説明
図、図12はパルス幅ｎを５マシンサイクル毎に読み取る
ときの読み取り誤差を説明する説明図、図13は１フレー
ム長の受信フローチャートであり、図14、図15に対応す
る同一機能部材には同じ符号が付してある。

【００１７】図１〜図３によって本発明の周波数偏移変
復調装置の機能構成を説明する。図１において、周波数
偏移変復調装置は、伝送回線11と接続し伝送信号73を送
受信する入出力インタフェース１と、ベースバンドデー
タ72を周波数偏移変調し伝送回線11への伝送信号73を形
成する送信部２と、伝送回線11からの伝送信号73を受信
し波形成形する受信部３と波形成形回路31と、伝送規約
に基づき送信情報71に少なくともスタートビットとスト
ップビットを付加してなる送信ベースバンドデータ72を
送信部渡し，波形成形回路31からの周波数偏移変調され
た受信信号74をベースバンドデータに復調し受信情報71
に変換し，基準クロックで動作するマイクロコンピュー
タ４と、このマイクロコンピュータ４と送受信情報71を
授受し情報処理する演算変換部５と、から構成される。

【００１８】図２において、送信部は、スタートビット
またはビットデータ"0" に対応する第１基準周波数f1(2
1)と、ストップビットまたはビットデータ"1" に対応す
る第２基準周波数f2(22)と、カウンタ23と、から構成さ
れ、ベースバンドデータ72のビットデータ値("0"または
"1")に基づき、上記第１基準周波数f1(21)または第２基
準周波数f2(22)のいづれかを選択し，１ビット長に相当
する一定時間間隔で上記カウンタ23に入力し，周波数逓
減して伝送回線11に出力する。

【００１９】ここで、伝送信号73の１ビット長に相当す
る時間間隔は、ストップビットに相当する低い周波数で
ある第２基準周波数f2(22)を送信部２のカウンタ23で計
数し、１サイクル相当の時間間隔に選択する。１実施例
では、第１基準周波数f1(21)として153.6kHzをスタート
ビットもしくはビットデータ"0" とし、第２基準周波数
f2(22)として 83.8kHzをストップビットもしくはビット
データ"1" に割り付け、１ビット長に相当する時間間隔
を1/1200bps ＝0.833msec.で、カウント値35で出力が反
転するカウンタ23に入力する。

【００２０】この様な実施例では、カウンタ23の出力が
反転し、１サイクル相当の時間では70カウント値を必要
とする。従って、153.6kHzの第１基準周波数f1(21)のと
きは153.6kHz/70=2.194kHzとなり、また、 83.8kHzの第
２基準周波数f2(22)のときは83.8kHz/70=1.197kHzとな
り、これらの２つの周波数により、伝送規約に基づき伝
送速度1200bps の直列データを伝送回線11に伝送信号73
として伝送を行う。

【００２１】次に、図３において、マイクロコンピュー
タ４は、メモリ48を介して演算変換部５と送受信情報71
を交信するフレーム同期化手段41と、スタートビット開
始点検出手段42と、受信信号74のパルス幅を計数するソ
フトウェアカウンタ（以下、ソフトウェアカウンタをカ
ウンタSW/CNTと略称する）43と、基準クロック40からの
周波数あるいはその分周期周波数70に基づき計時するタ
イマ44と、受信信号74の１ビット長の時間間隔を区分す
る１ビット長区分手段45と、この１ビット長内の受信信
号74のパルス幅より"0","1" のビットデータを検出する
ビット検出手段46と、を備えて構成される。

【００２２】かかる構成において、フレーム同期化手段
41は、適用する周波数偏移変復調方式の伝送規約に基づ
き、送信情報71に少なくともスタートビットとストップ
ビットとを付加し、ノンリターンゼロのベースバンドデ
ータ72を形成して、送信部２にこのベースバンドデータ
72を渡し、送信部２にて上述の周波数偏移変調を行い、
送信信号を伝送回線11に送信する。また、伝送回線11か
ら受信した受信信号74は、後述する周波数偏移復調方法
により受信ベースバンドデータ80に変換され、フレーム
同期化手段41にて上記伝送規約に基づき、受信データの
誤り検出・訂正機能を含めて処理され、受信情報71とし
て演算変換部５と交信される。

【００２３】次に、伝送回線11からの受信信号74の周波
数偏移復調方法を説明する。以下、説明を簡明化するた
め、図２の送信部で説明した実施例の数値を用いて図
４、図５で説明する。図４において、上段部に送信部で
ベースバンドデータによって選択される第１基準周波数
f1(21)または第２基準周波数f2(22)を図示し、下段部に
送信部のカウンタ23で周波数逓減された送信出力（受
信）波形を示す。図示例では、送信部のカウンタ23がス
トップビット期間中を83.8kHz の第２基準周波数f2(22)
を計数し, カウント値35で出力が反転し, 計数を続行
し、スタートビット開始点Ａで153.6kHzの第１基準周波
数f1(21)に切り替わり, 計数が続行し, カウント値35に
到達して出力が反転する。今、スタートビットに切り替
わりカウンタ23の出力が反転するまでの送信部のカウン
タ23のカウント数をx とする。また、この信号を受信信
号としてマイクロコンピュータ４のカウンタSW/CNT43で
受信し、計数した計数値をn で表し、第１基準周波数f1
(21)と第２基準周波数f2(22)とが混在する期間のパルス
幅（以下、この基準周波数f1、f2が混在するパルス幅を
中間パルス幅と略称する）の計数値をｎ、上記のスター
トビット開始点Ａからカウンタ23の出力が反転するまで
の上記カウント数x に対応する計数値をn0とする。ま
た、マイクロコンピュータ４の基準クロックを460.8kHz
とし、カウンタSW/CNT43が４クロックで１カウントを行
うものとする。上記において、中間パルス幅の時間関係
は次式となる。

【００２４】

【数１】

【００２５】従って、カウント数x で(1) 式を整理する
と、 ｘ≒77−1.6n ‥‥(2) また、基準周波数の関係から、カウント数x を期間n0に
変換すると、 n0＝(460.8kHz/4)÷(153.6kHz) x ＝ 0.75(77−1.6n) ‥‥(3) (3) 式を得る。即ち、中間パルス幅ｎを計数することに
より、スタートビット開始点Ａから送受信信号出力が反
転するまでの期間n0を演算・検出できる。

【００２６】即ち、図３のスタートビット開始点検出手
段は、受信信号74の中間パルス幅ｎをカウンタSW/CNT43
で計数することにより、受信信号74がストップビットか
らスタートビットに変わるときのパルス幅ｎの計数値75
より、(3) 式に基づいてスタートビット開始点Ａを演算
・検出することができる。次に、図３において、１ビッ
ト長区分手段45は、上記基準クロック40からのクロック
信号(460.8kHz あるいはその４分周期）70を入力し計時
するタイマ44を備え、１ビット長毎の区分は、スタート
ビット開始点Ａを起点とし、上記スタートビット開始点
検出手段42で演算・検出したデータn0を中間パルス幅ｎ
の終了時点でタイマ44に設定し、上記基準クロック信号
70で計時し、予め設定された１ビット長（1/1200bps)に
相当する計数値 (４分周期のとき96サイクル) 毎にリセ
ット信号78を発してカウンタSW/CNT43リセットし、受信
信号74を１ビット幅当たりの時間間隔に区分する。図５
はこの時間間隔区分の一例を図示したものである。図５
において、中間パルス幅ｎを計数し、演算・検出したデ
ータn0をタイマ44に設定し、タイマ44の計数値が予め設
定された１ビット長（1/1200bps)に相当する計数値(96
サイクル) まで計時(B点) し、以降96サイクル(C点,D
点, …) 毎に受信信号74を１ビット幅当たりの時間間隔
に区分する。

【００２７】図３において、ビットデータ検出手段46は
一実施例では次の様にビットデータ検出を行う。即ち、
カウンタSW/CNT43は、上記１ビット長区分手段45で時間
区分された間隔毎に、タイマ44からのリセット信号78に
よりカウンタSW/CNT43をリセットし、受信信号74の信号
値の変化（エッジ）を検出して計数を開始し、次の受信
信号の信号値の変化（エッジ）を検出して計数を停止
し、受信信号74のパルス幅76を計数する。次に、このカ
ウンタSW/CNT43で計数された受信信号74のパルス幅の計
数値76により受信信号74のビットデータ("0","1") を定
める（図13参照）。このビットデータの時系列データは
受信ベースバンドデータ80に相当し、前述したフレーム
同期化手段41で必要により受信データの誤り検出・訂正
処理などを受け、演算変換部５との交信が容易な例えば
並列データに変換され、送受信情報71として変換され
る。

【００２８】図６は本発明による一実施例の伝送規約に
基づくデータフォーマットを説明する説明図であり、図
６の(A) はマスタ局からスレーブ局への伝送データフォ
ーマットを、図６の(B) はスレーブ局からマスタ局への
伝送データフォーマットを、図６の(C) は８ビットのデ
ータで構成される１フレーム分のデータフォーマットを
示す。図６の(A) において、伝送信号は、１バイト長の
ビットデータ"1" で構成されるプリアンブルPreamble
と、１バイト長からなり伝送方向を示すビット（１；マ
スタ局からスレーブ局、０；スレーブ局からマスタ局へ
の伝送）と７ビット構成のアドレスと、１〜２バイトか
らなる制御命令CMD と、送信するデータ長を１バイトで
示すByte countと、０〜16バイト長からなるデータData
と、伝送データの誤りチェック等を行うブロックチェッ
クキャラクタ(BCC) とから構成される。

【００２９】この方式では、特に、フィールド機器（ス
レーブ局）と制御機器（マスタ局）間のデータの授受を
行うフィールドバスで高頻度なデータの授受を行うと
き、プリアンブルが１バイト長で済むので、データ伝送
が効率的であり、特に、センサから高頻度にデータを授
受するのに適している。図６の(B) と図６の(A) との差
異は、１バイト長のプリアンブルPreambleの後にあり、
伝送方向を示すビット（０；スレーブ局からマスタ局へ
の伝送）の部分と、データData領域の前に受信状態の良
否などを示す２バイトからなるエラーコードERR codeが
存在する点にある。図６の(C) は、１フレーム分のデー
タフォーマットを示し、先頭にスタートビットであるビ
ットデータ"0" が配置され、続いて８ビット分のデータ
と、パリティチェックコードＰと、ストップビット"1"
が配置される。

【００３０】かかる構成のデータフォーマットにより、
伝送開始時に、送信局から、ストップビット"1" に相当
する１バイト長のプリアンブルが送信され、受信局はこ
のストップビット"1" を所定数受信することにより、こ
のデータフレームがプリアンブルであることを認知し、
続いてくるデータフレームのスタートビットより、上記
説明の様に、スタートビット開始点を演算・検出し、１
ビット長の時間区分をし、ビットデータの"0","1" を安
定に検出する。

【００３１】図７に送信部の送信部プログラムのフロー
チャートを示す。図７において、送信要求が発生する
と、ステップS1でプリアンブルを送信し、受信局に対し
て非同期直列伝送における受信を促す。続いて、ステッ
プS2で図６の(C) で図示した１フレーム分のデータを送
信し、ステップS3で送信データ終了をチェックし、未終
了のときはステップS2に戻り、図6 の(A),(B) で図示さ
れるデータフォーマットのデータが終了するまで送信を
継続し、ステップS3で送信データ終了で受信データ待ち
の処理に入る。

【００３２】図８に１フレーム送信の詳細フローチャー
トを示す。図８において、ステップS11 でこのビットが
スタートビットか否かをチェックし、スタートビットで
あればステップS12 で2200Hzの周波数を伝送速度1200bp
s 相当の期間(0.833msec) 出力してステップS13 に移行
する。ステップS13 では送信データを１ビットシフトし
て次のビットデータの送信を行う。ステップS14 でこの
ビットデータが"0" であればステップS15 で2200Hzの周
波数を0.833msec 出力する。この2200Hzの周波数はスト
ップビットではないので、ステップS13 に戻り後続のビ
ットデータの送信を行う。

【００３３】また、ステップS11 でこのビットがスター
トビットでないとき、ステップS22に移行し、1200Hzの
周波数を伝送速度1200bps 相当の期間(0.833msec) 出力
してステップS23 に移行する。ステップS23 ではステッ
プS13 と同様に送信データを１ビットシフトして次のビ
ットデータの送信を行う。ステップS24 でこのビットデ
ータが"1" であればステップS25 で1200Hzの周波数を0.
833msec 出力する。ステップS26 でこの送信したビット
がストップビットか否かをチェックし、ストップビット
であれば１フレーム分の送信を終了する。また、ストッ
プビットでなければ、ステップS23 に戻り後続のビット
データの送信を行う。尚、ステップS14でビットデータ
が"0"? Noのときはビットデータ"1" に相当するステッ
プS25 に移行し、ステップS24 でビットデータが"1"?
Noのときはビットデータ"0" に相当するステップS15 に
移行して送信データを継続出力する。

【００３４】図９〜図13は受信関係のプログラムを示
す。図９において、マイクロコンピュータ４は受信信号
74を受信すると、ステップS4で周波数1.2kHzのプリアン
ブルを検出し、ステップS5（詳細は図10、図11で後述す
る）でスタートビット開始点Ａの演算・検出を行い、ス
テップS6（詳細は図13で後述する）で １フレーム分の
受信を行い、ステップS7で図６の(C) に符号Ｐで図示さ
れるパリティチェックを行い、ステップS8で受信信号が
終了したか否かをチェックし、未終了であればステップ
S5に戻り、順次フレームの受信を行い、図６の(A) また
は(B) に図示されるデータフォーマットの全データの受
信終了で、図３のフレーム同期化手段41で受信信号の誤
り検出・訂正処理を含めた受信処理が行われる。

【００３５】図10はスタートビット開始点Ａの演算・検
出のフローチャートを示す。図３〜５で説明した上述の
スタートビット開始点Ａの演算・検出では、本発明の原
理の理解を簡明化するため、カウンタSW/CNT43は、マイ
クロコンピュータ４の基準クロック(460.8kHz)を４クロ
ック（マイクロコンピュータの１マシンサイクル）で１
カウントを行うものとして説明したが、ビットデータ検
出に影響を与えない範囲で、より間欠的に受信信号74を
計数できれば、マイクロコンピュータ４を他の仕事に割
り当てることができる。図10〜図13は、この様な目的
で、一実施例では、マイクロコンピュータ４を５マシン
サイクル毎に受信信号74をカウンタSW/CNT43で計数した
場合を示す。即ち、ここでは、カウンタSW/CNT43が計数
できる受信信号74のパルス幅の計数値は５マシンサイク
ル（以下、マシンサイクルをcyで表示する）毎の読み取
り値となる。

【００３６】先ず、図12によりカウンタSW/CNT43が受信
信号74のパルス幅を５マシンサイクル毎に計数したと
き、カウンタSW/CNT43の読み取り精度がビットデータ検
出に与える影響を考察する。図12において、横軸に時間
軸をとり、ここでは、カウンタSW/CNT43が5cy 毎に読み
取りを行う点を×印で示す。縦軸に受信信号74のパルス
信号を示し、図示例では、太線ａで図示されるパルス信
号は0cy の直後にＨレベルからＬレベル変動した場合を
示し、点線ｂで図示されるパルス信号は5cy の直前にＨ
レベルからＬレベル変動した場合を示す。

【００３７】最初に、ストップビットからスタートビッ
トに切り替わるスタートビット開始点Ａ、あるいは、12
00bps の一定間隔で区分される点B,C,D,…が図示される
様に0cy 以前に行われており、カウンタSW/CNT43で計数
されるパルス幅信号は単一の基準周波数f1またはf2で構
成されているものとする。図12の(A) はこのパルス幅信
号が基準周波数f1(153.6kHz)だけで構成された場合であ
り、この基準周波数f1を送信部２のカウンタ23で35カウ
ント値経過したときの経過時間は、カウンタSW/CNT43の
計数cyで26.25cy となる。パルス特性ａのときは、カウ
ンタSW/CNT43で25〜30cyの間でパルスの変化が検出され
るので、カウンタSW/CNT43の計数値は25cyとなる。同様
に、パルス特性ｂのときは、カウンタSW/CNT43で30〜35
cyの間でパルスの変化が検出されるので、カウンタSW/C
NT43の計数値は30cyとなる。即ち、5 cy間隔のカウンタ
SW/CNT43で単一基準周波数f1(153.6kHz)のパルス幅を計
数した計数値は25または30cyとなる。

【００３８】図12の(B) はパルス幅信号が基準周波数f2
(83.8kHz) だけで構成された場合であり、この基準周波
数f2をカウンタ23で35カウント値経過したときの経過時
間は、カウンタSW/CNT43の計数cyで48.11cy となり、図
12の(A) の場合と同様に、5cy間隔のカウンタSW/CNT43
で単一基準周波数f2(83.8kHz) のパルス幅を計数した計
数値は45または50cyとなる。

【００３９】次に、ストップビットからスタートビット
に切り替わる中間パルス幅ｎをカウンタSW/CNT43が計数
するときの読み取り誤差が与える影響を考察する。5cy
間隔のカウンタSW/CNT43が中間パルス幅ｎを計数すると
きの最大読み取り誤差は±5cyであり、(3) 式よりこの
±5 cyがタイマ44の設定値n0に与える影響は±6cy であ
る。カウンタSW/CNT43が１ビット長区間区分点B,C,D,…
で上記パルス幅信号を計数するとき、このパルス幅信号
が上述の単一周波数のみの場合は、上記したごとく、パ
ルス幅の計数値は25または30cy、あるいは、45または50
cyとなりビットデータの判別に支障を与えない。影響を
与えるケースは、基準周波数f1,f2 が混在する中間パル
スを構成する場合である。例えば、図12の(A) におい
て、5cy 間隔のカウンタSW/CNT43が中間パルス幅ｎを計
数した誤差により、１ビット長区間区分点B,C,D,…は丁
度0cy の直前で発生し、パルス幅信号が太線ａの様に0c
y 直後で変化し、カウンタSW/CNT43が計数を開始し、し
かし、実際の基準周波数f2からf1への切り換えは6cy 遅
れたA'点で発生した場合である。この6cy 分の混在周波
数による計数誤差は3.65cyとなり、図12の(A) ではパル
ス幅信号が広がる方向に、また、図12の(B) ではパルス
幅信号が狭まる方向に作用する。この計数誤差3.65cyを
丸めて5cy とみると、カウンタSW/CNT43が5cy 間隔でパ
ルス幅信号を読み取る影響は、ビットデータ"0" の場合
では、25〜35cyの計数値となり、また、ビットデータ
"1" の場合では、40〜50cyの計数値となる。即ち、ビッ
トデータ"0" とビットデータ"1" との間には尚5cy の計
数値の差があり、ビットデータ"0"とビットデータ"1"
との判別を行うことができる。

【００４０】図10、11、13は上述の様なビットデータ検
出原理の発明に基づきカウンタSW/CNT43が5cy 間隔でパ
ルス幅信号を読み取り、ビットデータを検出し、ベース
バンドデータに変換する受信プログラムの要部フローチ
ャートを示したものである。図10において、スタートビ
ット開始点の検出は、ステップS51 で受信信号74の中間
パルス幅をカウンタSW/CNT43で計数する。この計数値に
基づいてステップS52〜ステップS58 の処理に分岐す
る。中間パルス幅ｎの計数値が20cy以下のとき、あるい
は、この計数値が50cyを越えるときは本来中間パルス幅
として存在しない計数値であるので、ステップS52 ある
いはステップS58 で異常入力処理に移行する。計数値が
25,30,35,40,45,50cy のときは、ステップS60 に移行し
スタートビット開始点の計算を行う。この詳細は図11に
図示される。図11の(B) は、中間パルス幅ｎの計数値に
対する期間n0との関係を(3) 式に基づき予め計算し、端
数を四捨五入してこれをテーブル化したものである。図
11の(A) において、ステップS60 で計数した中間パルス
幅ｎの計数値より図11の(B) のテーブルを参照して期間
n0を決定し、ステップS61 でこのn0のデータをタイマ44
に設定し、ステップS62 でタイマ44は設定されたデータ
n0の値より計時し、図13に詳細図示されているステップ
S6の１フレーム受信フローチャートに移行する。

【００４１】図13において、ステップS63 でスタートビ
ットを除いた１フレーム長のビット数を設定する。ステ
ップS64 で１ビット長毎に区分された受信信号74のパル
ス幅を5cy 毎にカウンタSW/CNT43で計数する。この計数
値に基づいてステップS65 〜S68 またはステップS70 〜
S72 の処理に分岐する。中間パルス幅ｎの計数値が20cy
以下のとき、あるいは、この計数値が50cyを越えるとき
は本来中間パルス幅として存在しない計数値であるの
で、ステップS65 あるいはステップS72 で異常入力処理
に移行する。計数値が25,30,35cyのときは、ステップS6
9 に移行しビットデータを"0" に設定する。計数値が4
0,45,50cyは、ステップS73 に移行しビットデータを"1"
に設定し、受信信号74の１ビット分のビットデータが
定まる。

【００４２】ステップS74 で１フレームビット数を１ビ
ット分シフトし、１フレーム分の受信信号74を受信した
か否かをチェックする。１フレーム分の受信信号74が未
受信のとき、ステップS75 に移行しタイマ44のカウンタ
値をチェックする。ステップS76 でこのカウンタ値が96
cy未満のときは、１ビット長の区間区分に未到着である
ので、ステップS75 に戻り、タイマ44のカウンタ値をチ
ェックする。ステップS76 でこのカウンタ値が96cyにな
った時点で、１ビット長の区間区分に到着したことにな
り、ステップS77 でカウンタSW/CNT43のカウント値を０
にリセットし、ステップS64 に戻り、次の１ビット分の
受信信号74を計数する。

【００４３】ステップS74 で１フレーム分の受信信号74
を受信完了したとき、ステップS78に移行し、１フレー
ム分の受信信号74のパリティチェックを行い、受信デー
タが正常か否かをチェックし、異常のときは異常入力処
理を行う。１フレーム分の受信データが正常に受信でき
たとき、ステップS79 に移行し、先に図６の(A),(B)で
述べたデータフォーマットの全受信信号74が受信できた
か否かをチェックし、未受信のときはステップS5に戻
り、次の１フレーム分の受信信号74を受信し、ステップ
S5からステップS79 までを繰り返し全受信信号74を受信
する。

【００４４】ステップS79 で全受信信号74を受信したと
き、ここでは図示省略されているが図３のフレーム同期
化手段41で、受信ベースバンドデータを受信処理ルーチ
ンに従って処理し、受信データの誤り検出・訂正処理な
どを行い、演算変換部５との交信が容易な例えば並列デ
ータに変換して、送受信情報71として変換することがで
きる。

【００４５】本発明では、受信信号74をソフトウェアカ
ウンタSW/CNT43で５マシンサイクル毎に受信しても、ビ
ットデータを正常に切り分けて受信することができるの
で、マイクロコンピュータ４を他の仕事に割り当てるこ
とができる。例えば、異なる伝送規約に対して、予め定
められた各伝送規約に対応するファームウェアを搭載
し、プリアンブルのフレーム長より適合する伝送規約を
解読して伝送処理を行うことができる。

【００４６】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、伝送
信号の周波数偏移変復調装置に専用のモデムを用いるこ
となく、また、伝送プロトコルの変更に対しても、柔軟
な適合性を有する伝送信号の周波数偏移変復調装置を提
供できる。また、プリアンブルは、この伝送フレームの
先頭部に配置し、少なくとも１バイト長のストップビッ
トのデータからなる１フレーム長のプリアンブルで構成
することができるため、伝送をより効率的に行うことが
できる。

【００４７】また、異なる伝送規約への対応も、予め定
められた各伝送規約に対応して構成されたマイクロコン
ピュータのファームウェアを搭載し、プリアンブルのフ
レーム長より適合する伝送規約を解読することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例の周波数偏移変復調装置
のブロック線図

【図２】送信部のブロック線図

【図３】マイクロコンピュータが処理する周波数偏移変
復調手段を説明する説明図

【図４】スタートビット開始点検出手段を説明する波形
図

【図５】受信信号の１ビット長区分手段を説明する波形
図

【図６】本発明による伝送規約に基づくデータフォーマ
ットを説明する説明図

【図７】送信部の送信部プログラムのフローチャート

【図８】１フレーム送信のフローチャート

【図９】受信部プログラムのフローチャート

【図10】スタートビット開始点検出のフローチャート

【図11】パルス幅ｎより参照するスタートビット開始点
n0の決定を説明する説明図

【図12】パルス幅ｎを5cy 毎に読み取るときの読み取り
誤差を説明する説明図

【図13】１フレーム受信のフローチャート

【図14】従来技術におけるモデム装置のブロック線図

【図15】従来技術における伝送規約に基づくデータフォ
ーマットを説明する説明図

【符号の説明】

１ 入出力インタフェース 11 伝送回線 ２ 送信部 21 第１基準周波数f1 22 第２基準周波数f2 23 カウンタ ３ 受信部 31 波形成形回路 ４ マイクロコンピュータ 41 電源切断信号 42 スタートビット開始点検出手段 43 カウンタ 44 タイマ 45 １ビット長区分手段 46 ビットデータ検出手段 ５ 演算変換部 ６ モデム装置 61 モデム 62 UART 71 送受信情報 72 送信ベースバンドデータ 73 伝送信号 74 受信信号 80 受信ベースバンドデータ ｎ 中間パルス幅 n0 スタートビット開始点からの中間パルス幅期間 A,B,C,… １ビット長区分点

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】伝送回線と接続し伝送信号を送受信する入
   出力インタフェースと、ベースバンドデータを周波数偏
   移変調し前記伝送回線への伝送信号を形成する送信部
   と、前記伝送回線からの伝送信号を受信し波形成形する
   受信部と波形成形回路と、伝送規約に基づき送信情報に
   少なくともスタートビットとストップビットを付加して
   なる前記ベースバンドデータを前記送信部に渡し，前記
   波形成形回路からの周波数偏移変調された受信信号をベ
   ースバンドデータに復調し受信情報に変換し，基準クロ
   ックで動作するマイクロコンピュータと、このマイクロ
   コンピュータと送受信情報を授受し情報処理する演算変
   換部と、を備え、 送信部は、第１基準周波数f1と、第２基準周波数f2と、
   カウンタと、を備え、前記ベースバンドデータのビット
   データ値に基づき前記第１基準周波数f1または第２基準
   周波数f2のいづれかを選択し，１ビット長に相当する一
   定時間間隔前記カウンタに入力し，周波数逓減して前記
   伝送回線に出力し、 マイクロコンピュータは、 フレーム同期化手段と、スタートビット開始点検出手段
   と、前記受信信号のパルス幅を計数するソフトウェアカ
   ウンタと、前記基準クロックに基づき計時するタイマ
   と、前記受信信号の１ビット長の時間間隔を区分する１
   ビット長区分手段と、この１ビット長内の前記受信信号
   のパルス幅より"0","1" のビットデータを検出するビッ
   ト検出手段と、を備え、 フレーム同期化手段は，前記伝送規約に基づき送信情報
   に少なくともスタートビットとストップビットとを付加
   し，ノンリターンゼロの前記ベースバンドデータを形成
   し，前記送信部に渡し、 スタートビット開始点検出手段は，前記受信信号のパル
   ス幅を前記ソフトウェアカウンタで計数し，前記受信信
   号がストップビットからスタートビットに変わるときの
   受信信号のパルス幅計数値よりスタートビット開始点を
   演算・検出し、 １ビット長区分手段は，前記スタートビット開始点検出
   手段で演算・検出した開始点を起点とし，前記１ビット
   長の当たりの時間間隔を区分し、 ビット検出手段は，この時間間隔内における前記受信信
   号のパルス幅のエッジから次のエッジまでを前記ソフト
   ウェアカウンタで計数し，この計数値より"0","1" のビ
   ットデータを検出し、 受信ベースバンドデータに変換し、受信情報に変換す
   る、 ことを特徴とする周波数偏移変復調装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の周波数偏移変復調装置に
   おいて、伝送信号の１ビット長に相当する時間間隔は、
   低い周波数である第２基準周波数f2を送信部のカウンタ
   で計数し、１サイクル相当の時間間隔に選ぶ、ことを特
   徴とする周波数偏移変復調装置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の周波数偏
   移変復調装置において、１ビット長区分手段は，スター
   トビット開始点検出手段で演算・検出したデータをタイ
   マに設定し，計数し，予め設定された１ビット長に相当
   する計数値毎にリセットし，受信信号を１ビット幅当た
   りの時間間隔に仕切り、ソフトウェアカウンタは，前記
   タイマからのリセット信号で前記ソフトウェアカウンタ
   をリセットし，受信信号の信号値の変化を検出して計数
   を開始し，次の受信信号の信号値の変化を検出して計数
   を停止し，前記受信信号のパルス幅を計数し、ビットデ
   ータ検出手段は，前記ソフトウェアカウンタで計数され
   た前記受信信号のパルス幅の計数値より予め定められた
   テーブルにより受信信号のビットデータを定める、こと
   を特徴とする周波数偏移変復調装置。
4. 【請求項４】請求項１ないし請求項３のいづれかの項に
   記載の周波数偏移変復調装置において、第１基準周波数
   f1を153.6kHzとし、第２基準周波数f2を83.8kHz とし、
   送信部のカウンタは35カウント値毎にその出力を反転
   し、マイクロコンピュータの基準クロックを460.8kHzと
   し、１ビット幅当たりの一定間隔を1200ボーとする、こ
   とを特徴とする周波数偏移変復調装置。
5. 【請求項５】請求項１ないし請求項４のいづれかの項に
   記載の周波数偏移変復調装置において、ソフトウェアカ
   ウンタは５マシンサイクル毎に受信信号を検出する、こ
   とを特徴とする周波数偏移変復調装置。
6. 【請求項６】請求項１ないし請求項５のいづれかの項に
   記載の周波数偏移変復調装置において、送受信ベースバ
   ンドデータは、スタートビットと、８ビットからなる送
   受信情報と、パリティビットと、ストップビットとから
   なる１フレーム構成とし、複数のフレームより送受信信
   号を構成する、ことを特徴とする周波数偏移変復調装
   置。
7. 【請求項７】請求項１ないし請求項６のいづれかの項に
   記載の周波数偏移変復調装置において、マイクロコンピ
   ュータによる伝送規約は，プリアンブルと，機器アドレ
   スと，制御コードと，伝送データの可変長と，データ
   と，ブロックチェックキャラクタと，エラーコードと，
   の組み合わせからなり、伝送フレームは，この伝送フレ
   ームの先頭部に少なくとも１バイト長のストップビット
   データからなる１フレーム長のプリアンブルを有する、
   ことを特徴とする周波数偏移変復調装置。
8. 【請求項８】請求項１ないし請求項７のいづれかの項に
   記載の周波数偏移変復調装置において、異なる伝送規約
   への対応は、予め定められた各伝送規約に対応して構成
   されたマイクロコンピュータのファームウェアを搭載
   し、プリアンブルのフレーム長より適合する伝送規約を
   解読する、ことを特徴とする周波数偏移変復調装置。