JPH1051501A - 符号化伝送のための方法及び装置並びにその利用装置 - Google Patents

符号化伝送のための方法及び装置並びにその利用装置

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JPH1051501A
JPH1051501A JP9094775A JP9477597A JPH1051501A JP H1051501 A JPH1051501 A JP H1051501A JP 9094775 A JP9094775 A JP 9094775A JP 9477597 A JP9477597 A JP 9477597A JP H1051501 A JPH1051501 A JP H1051501A
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    • H04L5/1423—Two-way operation using the same type of signal, i.e. duplex for simultaneous baseband signals

Abstract

(57)【要約】 【課題】 最少数の導体を用いて、クロック信号、電源
電圧及び双方向性デジタルデータを符号化し、マスタ回
路μＰからスレーブ回路Ｍに伝送すること。 【解決手段】 本発明の方法は、〔１〕第１導体（Ｓ）
を第２導体（Ｇ）に関し第１電圧（Ｖ０）に保持するス
テップ、〔２〕第１導体を第２導体に関し第２電圧（Ｖ
１）に、周期的に、前回の第２電圧への上昇後或る固定
された周期（Ｔ）をもって、上昇させるステップ、
〔３〕いくつかの予め定められた期間のうちの一つの期
間の間、第１導体を第２電圧に保持し、その後、第１導
体を第１電圧に戻すステップであって、第１導体の電圧
が第１電圧を下回らないようにするステップ、及び、
〔４〕予め定められた期間を制御して、各期間にいくつ
かの固定持続期間の一つを与えるようにするステップで
あって、各持続時間が論理的な意味を持つステップから
成る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、デジタルデータを
通信バスに沿って或る電子回路から別の電子回路に伝送
する技術に関する。本発明は、より詳細には、最少数の
導体を備えるバスによる直列通信に関する。
【０００２】
【従来の技術】２つの回路間の通信は、「マスタ」回路
と「スレーブ」回路の間の通信バスを介して行われるこ
とが多い。このスレーブ回路は、マスタ回路の要請があ
ったときに限り、バスに沿ってデータを送る。これは、
特に、１つのマスタ回路が、いくつかの交換可能乃至取
外し可能なスレーブ回路と通信する必要がある場合に行
われ、各スレーブ回路には、何らかの情報を格納するこ
とができる。
【０００３】このようなスレーブ回路は、部品を識別す
るのに使用されるタグであってよく、タグは、瞬間的に
のみ通信バスとの接続状態がもたらされるか、或いは、
通信バスと接続状態になる最初のときにそれ自身に関す
る何らかの情報を提供する必要がある。
【０００４】一般に、マイクロプロセッサ・マスタ回路
とメモリ装置スレーブ回路との間で使用される通信バス
は、少なくとも４つの導体、すなわち、接地電圧供給、
電源電圧、クロック信号及び双方向データ導体を含む。
チップ・セレクト指令及びチップ・デセレクト指令（チ
ップ・セレクト解除指令）が必要な場合には、クロック
及びデータ信号の専用の組合せを用いることができ、こ
の組合せは、スレーブ回路によりチップ・セレクト乃至
デセレクトとして解釈することができる。
【０００５】２線式通信バスは、ダラスセミコンダクタ
（Dallas Semiconductors ）の製品DS2400に関して説明
されているように、よく知られている。これは、１本の
接地導体及び１本の信号導体を用いる。信号は接地導体
に関して０Ｖ〜５Ｖのパルスを含む。
【０００６】可能な限り少数の導体で通信することがで
きる通信バスを提供することが求められている。これに
よって、バスの設置が簡単になり、スレーブ回路を非常
に小型かつ安価なパッケージに収納することができる。
よく知られた２導体バスは、スレーブ回路に供給するの
に必要な電力を効率的には伝送しない。また、マスタ及
びスレーブ回路に共通のクロック信号がないため、これ
らの２つの回路は同期化されない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、最少
数の導体を用いて、必要な電源、クロック信号及び制御
信号を供給するマスタ回路・スレーブ回路間双方向通信
方法を提供することにある。
【０００８】さらに、本発明は、電源を備えない識別タ
グであるが、最少数のコネクタを有し、かつ、クロック
信号、電力供給、データならびに制御信号を伝送する通
信バスによって駆動することができる識別タグを提供す
ることを目的とする。
【０００９】本発明はまた、前述のような通信バスの接
続によって、利用可能な物品に関する情報をタグから読
み取ったり、タグ中に保存することができる前記タグを
備える利用可能な物品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】従って、本発明は、クロック信号、電源電
圧及び双方向性デジタルデータを符号化し、マスタ回路
からスレーブ回路に伝送するための改良された方法及び
装置並びにその利用装置を提供する。本発明による方法
は、第１導体を第２導体に関して第１電圧に保持するス
テップ、第１導体を第２導体に関して第２電圧に周期的
に上昇させるステップであって、この上昇が前回の第２
電圧への上昇後或る固定された周期をもって行われるス
テップ、第２電圧への上昇後は或る固定された期間維持
するステップ、予め定められた期間の間、第１導体を第
２電圧に保持し、その後、第１導体を第１電圧に戻すス
テップ、及び、前記予め定められた期間を制御して、各
期間に論理的な意味を与えるようにするステップを具備
する方法において、さらに、第２導体を、第１及び第２
電圧とは異なる第３電圧に保持するステップ、第１導体
が第２電圧に上昇した時点に関して或る時間的なオフセ
ットにて第１導体の電圧を計測するステップ、前記計測
された電圧を、予め定められた論理的な意味に従って解
釈するステップ、及び、第１導体を第２電圧まで上昇さ
せるステップであって、この上昇がクロック信号として
用いられるステップを具備することを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に、本発明による所定の実施例
を、一例として、添付の図面を参照して説明しよう。
【００１２】図１は、本発明のシステム全体を示す。マ
スタ回路であるマイクロプロセッサμＰは、電源電圧Ｖ
ｃｃ及び接地電位ＧＮＤによって給電される。通常、こ
れらは＋５Ｖ及び０Ｖにそれぞれ設定される。通信バス
Ｂは、マスタ回路μＰをスレーブ回路Ｍと接続する。ス
レーブ回路Ｍは、個別の電源電圧接続を持たない。マス
タ回路は、入力インターフェースμＰＩ、出力インター
フェースμＰＯと、クロック発生回路μＰＣとを備え
る。スレーブ回路は、入力及び出力インターフェースＭ
Ｉ、ＭＯと、スレーブ回路の給電用の電源電圧発生回路
ＭＶと、タイミング回路ＭＣとを備える。通信バスを構
成する２本の導体は、信号線Ｓと接地線Ｇである。接地
線は、アース（ＧＮＤ）に接続され、信号線Ｓは、入力
及び出力インターフェース及び電源電圧発生回路ＭＶの
すべてに接続される。
【００１３】本発明によれば、信号線Ｓの電圧は、二つ
の値、すなわち、高い値Ｖ1 と低い値Ｖ0 のうちの一つ
を取ることができる。これらの値は、一般に、それぞれ
＋５Ｖ及び＋３Ｖでよい。
【００１４】二つの導体Ｓ，Ｇ間の電圧がＶ0 以下に下
がることは決してないため、スレーブ回路Ｍに対する安
定した電源電圧が、電源電圧発生回路ＭＶによって、信
号線Ｓの電圧から容易に導き出すことができる。これ
は、図２〜４に示されるように、少なくとも下記の三つ
の方法のうちの一つで実施することができる。
【００１５】１．（図２）：通信バス導体Ｓ，Ｇから直
接、スレーブ回路の電源電圧Ｖcmを導き出す。これは、
図示されるように、Ｖ1 及びＶ0 間で変動する電源電圧
Ｖcmを与えるが、特定のケースで許容することができ
る。
【００１６】２．（図３）：電源電圧発生回路ＭＶは、
通信バス導体Ｓ，Ｇ間に、単純な半波整流器Ｄ1 と平滑
回路Ｃ１とを直列に備える。これは、前出のケースより
はるかにＶ１に近い平均値であるが、図示されるように
大きなリップル電圧を持つダイオードＤ１とコンデンサ
Ｃ１との共通ノードにおいて、スレーブ回路電源電圧Ｖ
ｃｍを発生する。
【００１７】３．（図４）：電源電圧発生回路ＭＶは、
スレーブ回路のＳ導体、Ｇ導体及び電源電圧Ｖcm入力間
で接続された三端子電圧安定器ＲＥＧを備える。これ
は、図示されるように、非常に安定した電圧出力Ｖｃｍ
を与えるという利点があるが、一般にＶ０よりＶｄｒ低
い値では、安定器によって電圧降下が起こる。しかし、
この電圧降下がゼロの場合もある。
【００１８】図５（ａ）は、本発明の通信バスに沿った
典型的な通信状態を抜出して描いたものである。本発明
の通信バスによって伝送されるデジタルデータは、図２
で確認できる電圧Ｖ０及びＶ１間を変動するパルスのシ
ーケンスに送られる。これらパルスを孤立させるため、
閾値をＶ0 及びＶ1 の間に設定し、スレーブ回路Ｍ中で
電圧比較器を用いることができる。
【００１９】図５（ｂ）に示される信号ｏｕｔ（ｔ）
は、このような比較器によって発生させることができ
る。比較器は、信号線Ｓの高い電圧Ｖ1 を比較器の電源
レベルＶcm前後で高い値に移動させ、信号線Ｓの低い電
圧Ｖ0 を接地線Ｇの電圧前後で低い値に移動させる。
【００２０】信号線Ｓの信号は、各立上り遷移（rising
transition ）が、図５（ｂ）中に立上りエッジ上の矢
印で示されるクロック・エッジに対応するように設計さ
れている。従って、ｏｕｔ（ｔ）信号の０から１への遷
移は、前の遷移から所定の遅延Ｔをおいて起こる。
【００２１】図５（ａ），（ｂ）に示される周期Ｐ０，
Ｐ１は、それぞれ０と１を表すデータ・ビットの伝送を
示す。各周期は、持続時間Ｔであり、それぞれ、開始時
点ｔ１から時点ｔ１＋Ｔまでと、時点ｔ１＋Ｔから時点
ｔ１＋２Ｔまで続く。
【００２２】周期Ｐ０では、時点ｔ１に立上りエッジが
存在し、クロック周期の開始を示す。信号ｏｕｔ
（ｔ），Ｓは時間Ｔ０の間、それぞれの高い値にとどま
り、次に、それぞれの低い値に戻る。続く周期Ｐ１は、
時点ｔ１＋Ｔで開始し、時点ｔ１での立上りエッジ後の
１クロック周期Ｔである。
【００２３】周期Ｐ１では、時点ｔ１＋Ｔに立上りエッ
ジが存在し、クロック周期の開始を示す。信号Ｓ，ｏｕ
ｔ（ｔ）は時間Ｔ１の間、それぞれの高い値にとどま
り、次に、それぞれの低い値に戻る。これらの周期Ｐ
０，Ｐ１は、それぞれデータの１ビットを伝送する。続
く周期は、時点ｔ１＋２Ｔで、時点ｔ１＋Ｔにおける立
上りエッジ後の１クロック周期Ｔを開始する。
【００２４】これら信号の解釈は、スレーブ回路の入力
インターフェースＭＩによって行われる。
【００２５】信号ｏｕｔ（ｔ）の値は、点線で表された
時点に、各クロック・エッジ後の遅延Ｔｄで標本化す
る。Ｔｄは、Ｔ０より長く、しかもＴ１より短くなるよ
うに選択される。従って、この標本の値は、伝送される
データ・ビットの値、即ち、周期Ｐ０ついては（時点ｔ
１＋Ｔｄで）「０」、また、周期Ｐ１ついては（時点ｔ
１＋Ｔ＋Ｔｄで）「１」を与える。
【００２６】データ・バスが双方向性であることから、
スレーブ回路Ｍがマスタ回路μＰに情報を伝送すること
ができるようにしなければならない。マスタ回路によっ
て供給される信号Ｓは、データ・バス上にクロック・エ
ッジを送り続けなければならない。スレーブ回路へのア
ドレス指定、ならびにこの回路にすでに送られた他のデ
ータから、スレーブ回路は、必要な時点にデータを伝送
する準備をする。周期Ｐｍｘは、スレーブ回路がデータ
を戻すことができるように、マスタ回路から伝送される
可能化信号を示す。
【００２７】図５（ａ），（ｂ）の周期Ｐｍｘを考慮
し、立上りエッジが時点ｔ１＋３Ｔで起こり、信号Ｓ、
ｏｕｔ（ｔ）は、Ｔｓの遅延の間、高い値にとどまる。
この遅延は、Ｔ１に等しいか、望ましくはＴ１より長
い。
【００２８】データ・バスを介して双方向通信を行うこ
とができるようにするために、マスタ回路μＰの出力イ
ンターフェースμＰＯは、Ｖ０及びＶ１間の電圧につい
ては高いインピーダンス、また、Ｖ０以下の電圧につい
ては低いインピーダンスを示し、信号線Ｓの電圧がＶ─
を下回ることがないようにしなければならない。
【００２９】図５（ａ），（ｂ）の周期Ｐｍ０は、導体
Ｓ上の信号と、スレーブ回路が０を伝送したとき、スレ
ーブ回路によって供給された信号ｏｕｔ（ｔ）とを示
す。ｏｕｔ（ｔ）に対する返答として、スレーブ回路出
力インターフェースＭＯ中の低いインピーダンス回路
が、クロック・エッジｔ１＋４Ｔ後のＴｍの遅延で、時
間長さＴｍ０の間、導体Ｓを値Ｖ０にする。この時間長
さＴｍ０は、Ｔｓ後に満了するように選択される。導体
Ｓの電圧を低い値に引き込む様子は、太い線で示され
る。これは、すでに説明したが、マスタ回路の出力イン
ピーダンスによって可能であり、スレーブ回路が信号線
をＶ０レベル（しかし、Ｖ０以下ではない）にすること
を容易にする。スレーブ回路が１を伝送したいときに
は、スレーブ回路は、マスタ回路によって伝送された可
能化信号をそのままに〔図５（ａ），（ｂ）の周期Ｐｍ
１中にあるように〕しておくだけでよい。マスタ回路
は、クロック・エッジ後の遅延Ｔｍｘで信号Ｓの値を標
本化する。Ｔｍｘは、信号線の値を標本化する前にスレ
ーブ回路によって実施される遅延Ｔｄと等しくてよい。
周期ごとにこのように取られた標本は、伝送されたデー
タ・ビットの値（０，１）を表す。このようにしてスレ
ーブ回路からマスタ回路に伝送されたデータは、マスタ
回路中の直列データ・レジスタに保存し、語（ワード）
にアセンブルし、適宜解釈することができる。これは、
スレーブ回路がすべての要求されたデータを伝送し終わ
るまで続く。スレーブ回路は、その伝送が終了したこと
を知らせるために、特定コードを送ることができる。或
いは、単にマスタ回路が可能化信号を送るのを止めるだ
けでもよい。
【００３０】数個のスレーブ回路が同じデータ・バスに
接続されているシステムでは、チップ・セレクト及びデ
セレクト信号が各回路をアドレス指定する必要がある。
【００３１】図６（ａ），（ｂ）は、チップ・セレクト
及びデセレクト信号を伝送するのに使用される信号Ｓ及
びｏｕｔ（ｔ）を示す。チップ・セレクト条件（周期Ｐ
ｓｅｌ）を示すために、信号線Ｓの電圧は、時点ｔ２で
のクロック・エッジに続く期間Ｔｓｅｌの間、高電圧Ｖ
１に保持される。期間Ｔｓｅｌは、望ましくはクロック
周期Ｔより長く、しかも２クロック周期より短い。信号
ｏｕｔ（ｔ）は、このことを、期間ｔ２〜ｔ２＋Ｔｓｅ
ｌの間、１の値で表す。
【００３２】チップ・デセレクト条件（周期Ｐｄｅｓ）
を示すために、信号Ｓは時点ｔ３でのクロック・エッジ
後の遅延Ｔｒで、電圧Ｖ０と低くなり、期間Ｔｄｅｓの
間低いままである。遅延Ｔｒは、図５（ａ），（ｂ）を
参照にしてすでに述べた遅延Ｔ０と等しくてよい。この
ことは、図６（ｂ）に示すように、信号ｏｕｔ（ｔ）に
よって表される。期間Ｔｄｅｓは、望ましくはクロック
周期Ｔより長く、しかも２クロック周期より短い。信号
Ｓ，ｏｕｔ（ｔ）は、時点ｔ３＋２Ｔでの次のクロック
・エッジまでその低い値にとどまる。セレクト及びデセ
レクト信号期間Ｔｓｅｌ，Ｔｄｅｓも、２クロック周期
より長いが、３クロック周期或いは他のそのような長さ
より短い。
【００３３】各チップ・セレクト又はデセレクト指令に
ついて、スレーブ回路は、時点ｔ２＋Ｔ，ｔ３＋Ｔにお
ける不明クロック・エッジを検出する。ｏｕｔ（ｔ）の
値は、不明クロック・エッジが検出されたとき、最後の
クロック・エッジ後の遅延Ｔｃで標本化され、この標本
の値が、信号がチップ・セレクト（１）か、デセレクト
（０）かを示す。チップ・セレクト指令に続く直列デー
タは、要求されたチップを選択するように、識別特徴を
与えるために使用することができる。データ・バスは、
一回につき一つのスレーブ・チップとしか通信できない
ので、デセレクト指令と共に識別データを送る必要はな
い。単に以前選択されたチップが、デセレクトされた状
態になる。
【００３４】図７〜13は、本発明の通信バスを作成する
のに用いることのできる回路図である。
【００３５】図７は、スレーブ回路電源電圧発生回路Ｍ
Ｖとして使用するのに適した回路を示す。この回路は、
半波整流器及び平滑回路である。この回路は、抵抗器Ｒ
１、ダイオードＭ１或いはダイオード接続トランジス
タ、及び、通信バスＢのＳ及びＧ導体間で直列に接続さ
れたコンデンサＣ２を備える。
【００３６】トランジスタＱ１〜Ｑ４の直列配列が、Ｍ
１及びＣ２の共通ノードＦと導体Ｇとの間に接続されて
いる。これらのｎ型チャネル・トランジスタは、ソース
が次のトランジスタのゲート及びドレインに順次接続さ
れ、Ｑ４のソースは、導体Ｇに接続され、Ｑ１のゲート
及びドレインはノードＦに接続されている。
【００３７】別のトランジスタＭ２は、Ｓ導体とＶｃｍ
出力との間に接続されたチャネルを備え、ゲートがノー
ドＦに接続される。更に別のトランジスタＭ３は、Ｍ２
のチャネルと並列に接続されたチャネルを備え、ゲート
がＶｃｍ出力に接続されている。これらのトランジスタ
Ｍ２、Ｍ３は、ほぼ同一の閾値電圧をもつ。
【００３８】半波整流器及び平滑回路Ｍ１，Ｒ１，Ｃ２
は、ノードＦに比較的一定の電圧を供給するように作動
し、電圧の値は電圧Ｖ１とＶ０との間にある。トランジ
スタＱ１〜Ｑ４はダイオード接続されており、ノードＦ
で、約3.3 Ｖの一定電圧を保持するように作用する。こ
れらのトランジスタは、その閾値電圧及び要求される一
定電圧に応じて、数を増やしたり減らしたりすることが
できる。トランジスタＭ２は、電圧フォロアとして作動
する。これは、Ｖｃｍ出力とノードＦとの間の閾値電圧
を保持し、Ｓからの電流通路を提供することにより、低
いインピーダンス供給出力を与える。電源電圧Ｖｃｍは
約2.8 Ｖに保持される。出力電圧Ｖｃｍも、Ｓ導体から
直接出力Ｖｃｍに電流を送るトランジスタＭ３によっ
て、約2.8Ｖに保持される。
【００３９】この回路は、比較的安定している電源電圧
Ｖｃｍを供給するが、この電圧はかなり低い値である。
【００４０】図８は、スレーブ回路のための入力インタ
ーフェースＭＩの第一の実施例を示す。抵抗Ｒ２，Ｒ３
を備える分圧器が通信バスの導体Ｓ，Ｇ間に配置されて
いる。Ｇ導体と分圧器の共通ノードＦ２との間には、コ
ンデンサＣ３が配置される。ノードＦ２はトランジスタ
Ｑ５のゲートに接続され、このトランジスタのチャネル
は、導体ＧとノードＸの間に接続され、電流ｉの電流源
Ｓｏの第１端子と共通である。インバータＩＮＶは、入
力がこのノードＸに接続され、出力がインターフェース
される信号ｏｕｔ（ｔ）となる。電流ｉの電流源Ｓｏ
は、単純に、高い値の抵抗器でよい。抵抗分圧器は、信
号Ｓの電圧の約１／４がＱ５のゲートに印加されるよう
に設計されている。コンデンサＣ３は、抵抗Ｒ２，Ｒ３
と共同してノイズ・フィルタとして作動する。このフィ
ルタは、望ましくは、100 ns前後の時定数を持ってい
る。例えば、Ｒ２が300 kwの値を持ちＲ３が100 kwの値
を持つ場合には、Ｃ３は１pF前後の値を持つ。Ｓが５〜
３Ｖの間を変動する場合には、ノードＦ２における電圧
は、1.25〜0.75Ｖの間を変動する。従って、ＳがＶ０の
ときには、ノードＸにおける電圧が高く、また、ＳがＶ
１のときには低くなるように、Ｑ５は、１Ｖ前後の閾値
電圧を持つよう選択する必要がある。
【００４１】図９は、スレーブ回路の入力インターフェ
ースＭＩの別の実施例を示す。図８と同じ要素は同じ参
照記号で示されている。ここで、通信バスの導体Ｓ，Ｇ
間に接続された抵抗器Ｒ２及びコンデンサＣ３は、共通
ノードＦ３を有する。所定数のダイオード接続トランジ
スタ、例えば、２つのトランジスタＱ６，Ｑ７が、ノー
ドＦ３と別のノードＹとの間に直列に接続される。ノー
ドＹはトランジスタＱ５のゲートに接続され、また、電
流源Ｉ８を通じて、導体Ｇに接続される。電流源Ｉ８
は、ＭＯＳトランジスタを用いる電流ミラーでよく、飽
和モードで作動する。固有ｎ型チャネル・トランジスタ
Ｑ８は、電流ミラー回路（図示せず）によって供給され
るゲート電圧Ｖｇｉによって制御される。これは、一般
に、100 μＡの電流を供給することができる。
【００４２】コンデンサＣ３は、抵抗器Ｒ２と共同して
ノイズ・フィルタとして作動し、約１ｐＦの値を持つ。
トランジスタＱ６、Ｑ７は、各々が約1.5 Ｖの閾値電圧
を持つｐ型チャネル固有トランジスタでよい。従って、
ノードＹにおける電圧は、ノードＦ３における電圧より
約３Ｖ低い。これは、導体Ｓが５Ｖ〜３Ｖの間を変動す
ることから、Ｒ２の端子電圧に応じて、２Ｖ〜０Ｖの間
を変動する。また、トランジスタＱ５は、Ｓが低い（Ｖ
Ｏ）とき、ノードＸに高い電圧を、またＳが高い（Ｖ
１）とき、ノードＸに低い電圧を供給するように作動す
る。インバータＩＮＶは、論理を修正し、閾値作用によ
ってclean out （ｔ）信号を送る。このようにインター
フェースされたデータは、スレーブ回路のクロック信号
に従って、周期ごとに一度作動されるラッチを用いて、
保存することができ、このようにして保存されたデータ
は、解釈のためにレジスタ中にまとめてアセンブルす
る。
【００４３】図10は、スレーブ回路Ｍの出力インターフ
ェースＭＯの実施例を示す。抵抗器Ｒ４及びｎ型チャネ
ルＭＯＳトランジスタＴ３は、それぞれ、データ・バス
の導体Ｓ，Ｇ間に直列に接続される。直列に出力される
べきであるデータＳｄｍは、インバータＩＮＶＡを通じ
て、トランジスタＴ３のゲートに与えられる。
【００４４】スレーブ回路が「０」ビットを伝送したい
場合には、インバータＩＮＶＡはＴ３のゲートに高い電
圧を印加する。トランジスタＴ３は導電状態になり、導
体Ｓの電圧は、トランジスタＴ３の短絡効果によって導
体Ｇの電圧に接近し、この短絡効果に抵抗Ｒ４によって
制限される。
【００４５】スレーブ回路が「１」ビットを伝送したい
場合には、インバータＩＮＶＡはＴ３のゲートに低い電
圧を印加する。トランジスタＴ３は非導電状態になり、
導体Ｓの電圧は影響を受けない。
【００４６】図11は、マスタ回路出力インターフェース
μＰＯの実施例を示す。インバータＩＮＶ２を介して、
ＭＯＳトランジスタＭ４のゲートに送られるべき直列デ
ータ信号Ｓｄμが与えられる。このトランジスタＭ４
は、通信バスの２つの導体Ｓ，Ｇ間に、抵抗器Ｒ５と並
列に接続される。直列順方向バイアス・ダイオードＤ４
ａ〜Ｄ４ｃが電源電圧ＶｃｃとＳ導体との間に接続され
る。これらのダイオードはダイオード接続ＭＯＳトラン
ジスタでよい。抵抗器Ｒ６はこれらのダイオードと並列
に接続される。
【００４７】Ｓｄμの値が低い場合には、インバータ
は、トランジスタＭ４のゲートに高い電圧を起こし、こ
れを導電状態にする。次にＳ導体の電圧は、抵抗器Ｒ
５、Ｒ６によって形成される分圧器によって決定され
る。従って、導体Ｓは、Ｒ５がＲ６とほぼ等しければＶ
ｃｃ／２に、また、５Ｖの電源Ｖｃｃについては約2.5
Ｖとなる。
【００４８】Ｓｄμが高いレベルにある場合には、イン
バータＩＮＶ２によって変換され、トランジスタＭ４の
ゲートに低い電圧を印加する。このトランジスタは非導
電状態になり、Ｓ導体の電圧は、引上げ（pull-up ）抵
抗器Ｒ６によって、Ｖｃｃになるまで上昇する。スレー
ブ回路が導体Ｓを３Ｖ以下にしようとする場合には、順
方向バイアス・ダイオードＤ４ａ〜Ｄ４ｃは、導体Ｓ上
に約３Ｖの値を保持する。このようにして、すでに説明
したように、この回路は、Ｖ１とＶ０の間の所望の高い
出力インピーダンスを持ち、Ｖ０以下の値については低
い出力インピーダンスを持つ。
【００４９】図12は、マスタ回路の入力インターフェー
スμＰＩの実施例を示す。信号線Ｓは、抵抗器Ｒ７を介
して、比較器ＣＯＭ２の非変換入力に接続されている。
抵抗器Ｒ８、Ｒ９から成る抵抗分圧器は、Ｖｃｃと接地
導体Ｇとの間に接続され、中央ノードＮを持ち、このノ
ードは、比較器ＣＯＭ２の変換入力に接続される。比較
器の出力は、マスタ回路による使用のために、直列デー
タ入力信号ｉｎ（ｔ）を供給する。この信号は、すでに
述べた信号ｏｕｔ（ｔ）に類似するが、マスタ回路への
入力用である。抵抗分圧器は、Ｒ９がＲ８の値の約４倍
の値を持つように設計されている。Ｇ導体がマスタ回路
の接地端子に接続されているので、ノードＮは、４Ｖ前
後の電圧を持つことになる。
【００５０】導体Ｓの電圧がノードＮの電圧を上回る場
合には、比較器の出力ｉｎ（ｔ）は高くなる。また、導
体Ｓの電圧がこの値を下回る場合には、出力ｉｎ（ｔ）
は高くなる。マスタ回路は、（例えば）送りレジスタ中
に信号ｉｎ（ｔ）を保存することによって、このように
受信したデータを解釈することになる。
【００５１】本発明の通信バスに送られた信号の符号解
読や解釈は、導体Ｓ上の電圧の標本化及び発生の正確な
タイミングに左右される。クロック・エッジがマスタ回
路によって連続的に供給されるため、スレーブ回路は最
新のクロック・エッジに関するタイミング遅延を計測す
るだけでよい。これを達成する最も単純な方法は、各ク
ロック・エッジでリセットされるタイマを用いることで
ある。
【００５２】図13（ａ）は、スレーブ回路のタイミング
回路の実施例を示す。スレーブ回路では、スレーブ回路
クロック発生器ＭＣは、直列のラッチＬ１〜Ｌ６から成
る多段階カウンタＣＯＮの入力に、例えば、２ＭＨｚ前
後でクロック信号ＣＫＭを発生する。各ラッチの立上り
エッジ感知リセットが、ｏｕｔ（ｔ）信号を受信するよ
うに接続される。クロックＣＫＭ発生器ＭＣは、環状発
振器のように非常に単純な構造でよい。
【００５３】図13（ｂ）に示すように、各ラッチの出力
信号Ｃｏ１〜Ｃｏ６は、ｏｕｔ（ｔ）信号の各クロック
・エッジによってリセットされた後、それぞれ、ＣＫＭ
の１，２，４，８，16，32周期以内に第１の立上り遷移
（transition）を与える。信号ｏｕｔ（ｔ）のクロック
・エッジはカウンタＣＯＮをリセットするが、クロック
信号ＣＫＭと同期しないため、ラッチによって与えられ
る遷移は、信号ｏｕｔ（ｔ）のクロック・エッジ後、整
数分のＣＫＭクロック周期だけオフセットすることがで
きない。各ラッチ出力信号は、本発明のプロトコルにお
ける事象を時間調節するのに用いられる。それぞれ調節
された遅延は、マスタ回路が送る信号ｏｕｔ（ｔ）の最
新クロック・エッジと相関することから、このタイミン
グ回路は特に精確である必要はない。
【００５４】Ｃｏ１は、信号ｏｕｔ（ｔ）のクロック・
エッジの後（前述した２ＭＨｚについて）、500 ns以内
に立上りエッジを与える。これは、遅延Ｔｍの調節に用
いることができ、この遅延の後に、「０」ビットを伝送
するために、導体Ｓはより低い値（Ｖ０）になることが
できる。
【００５５】Ｃｏ２は、信号ｏｕｔ（ｔ）のクロック・
エッジ後１μｓ以内に立上りエッジを与える。これは、
マスタ回路からの伝送における０又は１の検出のための
遅延Ｔｄの調節に用いることができる。
【００５６】Ｃｏ３は、信号ｏｕｔ（ｔ）のクロック・
エッジ後２μｓ以内に立上りエッジを与える。これは、
スレーブ回路がデータを伝送するのを許可する可能化信
号として、マスタ回路が送る高い電圧（Ｖ１）の終了Ｔ
１を調節するために用いることができる。
【００５７】Ｃｏ４は、信号ｏｕｔ（ｔ）のクロック・
エッジ後４μｓ以内に立上りエッジを与える。これは、
スレーブ回路がＳ導体をその低い方の値（Ｖ０）にする
期間Ｔｍ０の終了を調節するために用いることができ
る。
【００５８】Ｃｏ５は、信号ｏｕｔ（ｔ）のクロック・
エッジ後８μｓ以内に立上りエッジを与える。これは、
マスタ回路のクロック周期Ｔとほぼ等しくてよい。
【００５９】Ｃｏ６は、信号ｏｕｔ（ｔ）のクロック・
エッジ後16μｓ以内に立上りエッジを与える。これは、
クロック周期よりはるかに長く、チップ・セレクト又は
デセレクト信号を検出するのに必要な遅延Ｔｃの調節に
用いることができる。
【００６０】「０」を伝送する際、マスタ回路によって
送られるパルスの持続時間Ｔ０は、Ｔｍとほぼ等しくて
よい。
【００６１】信号ｏｕｔ（ｔ）のクロック・エッジごと
のマスタ回路タイミングと再同期化することから、通
常、非常に単純なタイマで十分である。マスタ回路とス
レーブ回路によって用いられるタイミングがほぼ同一で
あったとしても、マスタ・タイマと比較して、スレーブ
・タイマの精度の30〜40％ほどの大きさの変動を許容す
ることができる。このような変動は、中でも、プロセス
変動や気温の変化によって起こる。この理由で、前述の
実施例で調節される遅延は、それぞれ、その前に調節さ
れた遅延の２倍の長さになる。タイミング回路として、
直列の単安定回路を用いることができ、或いは、高い精
度が要求される場合には、ＰＬＬタイマを用いることが
できる。
【００６２】図14は、本発明の通信バス上の双方向通信
の可能な内容を示す。最初に、チップ・セレクト指令
が、スレーブ回路を可能化するために送られる。多数の
スレーブ回路が通信バスに接続されている場合には、ど
のチップが可能化される必要があるのかを識別するため
に、このセレクト指令後にチップ・アドレスを送ること
ができる。次に、演算コード（"opcode"）のような命令
を送ることができ、これに続いて、この命令が実行され
るべきメモリ・セルのアドレスが送られ、さらに、この
命令を実施すべきデータが続く。要求される全データ乃
至命令を転送するために、演算コード（"opcode"）−ア
ドレス・データのシーケンスが何回か繰り返される。ス
レーブ回路によってマスタ回路に情報を伝送することが
できるようにするためには、図５（ａ），（ｂ）を参照
にしてすでに説明したように、演算コード（"opcode"）
転送の代わりに、可能化信号Ｐｍ０、Ｐｍ１を用いるこ
とができる。
【００６３】本発明に従う双方向２線式通信バスは、各
要素中に取り付けたタグと通信するために、好適に使用
することができる。例えば、プリンタに用いられるトナ
ーを充填したカートリッジは、タグ及び本発明のデータ
バスを備えることができ、このデータバスは、プリンタ
内若しくはホスト・コンピュータ内の何れかで、タグと
ホスト・マイクロプロセッサとの間の通信を確実するた
めに使用される。タグは、カートリッジに関する情報、
例えば、カートリッジの使用年数、トナーの種類、トナ
ー残存量及び製造者により入力された識別コード等を与
えることができる。この情報は、ホスト・マイクロプロ
セッサによって読み取られ、適切なタイプのカートリッ
ジを使用しているか否か、必要な印刷作業のために十分
なトナーが使用可能か否か、或いは、所望の種類のトナ
ーが存在するか否かを決定することができる。ホスト・
マイクロプロセッサは、オペレータに対して、適切な警
告をすることもできる。
【００６４】同様の構想は、安価で消費可能な又は交換
可能な要素−電池パック、写真フィルム、更には、自動
車部品のためのタグに適用することができ、そこでは、
低いデータ転送速度、データ・バスの非常に簡単な設置
及び非常に安価なスレーブ諸回路が組み合わせられ、非
常に効果的な解決策を提供する。
【００６５】特定の実施例を参照にして説明してきた
が、通信バスについては多数の変形例が可能であり、こ
れらも本発明の範囲内にある。
【００６６】特に、信号の極性と論理的な意味は逆転す
ることができる。負の電源電圧を伝送したり、接地導体
Ｇをアース以外の固定電圧にしたり、或いは、差分信号
を２本の導体Ｓ，Ｇに伝送することも可能である。
【００６７】ダイオードとして使用されるトランジスタ
の選択は、要求される極性及び必要な順方向電圧降下に
よって異なる。
【００６８】切替えに使用されるｎ型チャネルＭＯＳト
ランジスタの代わりに、同等のｐｎｐ型バイポーラ・ト
ランジスタを用いることもできる。また、ゲート信号の
極性が逆転した場合には、ｐ型チャネルＭＯＳ又はｐｎ
ｐ型バイポーラを用いてもよい。同様に、切替えのため
には、ｐ型チャネルＭＯＳトランジスタを用いることも
できる。
【００６９】立上りエッジから導き出されたクロック信
号は、スレーブ回路の内部作業用にはるかに高いクロッ
ク周波数を発生する位相ロックドループに送ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に従うデータ・バス・システム全体の
概略図。
【図２】 図１のシステムで用いられる電圧供給を示
す。
【図３】 図１のシステムで用いられる電圧供給を示
す。
【図４】 図１のシステムで用いられる電圧供給を示
す。
【図５】 （ａ）は、図１のシステムのデータ・バスに
沿って伝送される信号を示し、（ｂ）は、閾値回路を通
過した後の図５（ａ）の信号を示す。
【図６】 （ａ）は、図１のシステムのデータ・バスに
沿って伝送される信号を示し、（ｂ）は、閾値回路を通
過した後の図５（ａ）の信号を示す。
【図７】 本発明のスレーブ回路で用いられる電圧供給
を示す。
【図８】 本発明のスレーブ回路で使用するための入力
インターフェースを示す。
【図９】 本発明のスレーブ回路で使用するための別の
入力インターフェースを示す。
【図10】 本発明のスレーブ回路で使用するための出力
インターフェースを示す。
【図11】 本発明のマスタ回路で使用するための出力イ
ンターフェースを示す。
【図12】 本発明のマスタ回路で使用するための入力イ
ンターフェースを示す。
【図13】 （ａ）は、本発明の通信システムで使用する
ためのタイミング回路を示し、（ｂ）は、（ａ）のタイ
ミング回路で発生する信号を示す。
【図14】 本発明のシステム内に伝送される典型的なデ
ータのシーケンスを示す。
【符号の説明】
μＰ 出力インターフェースμＰＯ、入力インターフェ
ースμＰＩ及びタイミング回路μＰＣを備えるマスタ回
路（マイクロプロセッサ）、 Ｍ 入力インターフェースＭＩ、出力インターフェース
ＭＯ、電圧発生回路ＭＶ及びタイミング回路ＭＣを備え
るスレーブ回路、 Ｂ 第１導体（信号導体）Ｓ及び第２導体（接地導体）
のみから成る通信バス、 Ｖ０，Ｖ１ 第１及び第２電圧、 Ｔ 固定された周期、 Ｃｏ１〜Ｃｏ６ 予め定められた遅延。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 クロック信号、電源電圧及び双方向性デ
    ジタルデータを符号化し、マスタ回路（μＰ）からスレ
    ーブ回路（Ｍ）に伝送するための方法であって、 第１導体（Ｓ）を第２導体（Ｇ）に関して第１電圧（Ｖ
    ０）に保持するステップ、 第１導体を第２導体に関して第２電圧（Ｖ１）に周期的
    に上昇させるステップであって、この上昇は、前回の第
    ２電圧への上昇後或る固定された周期（Ｔ）をもって行
    われるステップ、 予め定められた期間の間、第１導体を第２電圧に保持
    し、その後、第１導体を第１電圧に戻すステップ、及
    び、 前記予め定められた期間を制御して、各期間に論理的な
    意味を与えるようにするステップを具備する方法におい
    て、さらに、 第２導体（Ｇ）を、第１及び第２電圧とは異なる第３電
    圧（ＧＮＤ）に保持するステップ、 第１導体が第２電圧に上昇した時点に関して或る時間的
    なオフセット（Ｔｄ，Ｔｍｘ）にて第１導体の電圧を計
    測するステップ、 前記計測された電圧を、予め定められた論理的な意味に
    従って解釈するステップ、及び、 第１導体を第２電圧まで上昇させるステップであって、
    この上昇がクロック信号として用いられるステップを具
    備することを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 予め定められた第１の期間が「０」ビッ
    トを意味し、予め定められた第２の周期が「１」ビット
    を意味することを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記固定周期（Ｔ）より長い期間の間、
    第１導体を第１及び第２電圧のうちの一方の電圧に保持
    して、チップ・セレクト指令を指示するようにすること
    を特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記固定周期（Ｔ）より長い期間の間、
    第１導体を第１及び第２電圧のうちの一方の電圧に保持
    して、チップ・デセレクト指令を指示するようにするこ
    とを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に請求項１に
    記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記マスタ回路は、前記スレーブ回路が
    通信することができるように、第１導体上に一連のパル
    スを第２電圧にて送出し、前記スレーブ回路は、第２導
    体を第４電圧に引込んで、伝送されたビットの第１の極
    性を指示するようにし、また、第２導体の電圧に影響を
    与えないで、伝送されたビットの第２極性を指示するよ
    うにすることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に
    記載の方法。
  6. 【請求項６】 第４電圧は第１電圧に等しいことを特徴
    とする請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 第２導体の電圧は、前記固定周期を超え
    る延長期間の間、第２電圧まで上昇せず、この事象は、
    この延長期間の間、第２導体に存在する電圧に応じて、
    チップ・セレクト又はデセレクト信号として解釈される
    ことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の方
    法。
  8. 【請求項８】 出力インターフェース（μＰＯ）及び入
    力インターフェース（μＰＩ）を備えるマスタ回路（μ
    Ｐ）、入力インターフェース（ＭＩ）、出力インターフ
    ェース（ＭＯ）、電圧発生回路（ＭＶ）及びタイミング
    回路（ＭＣ）を備えるスレーブ回路（Ｍ）、並びに、二
    つの導体（Ｓ，Ｇ）のみから成る通信バス（Ｂ）を具備
    し、前記マスタ回路出力インターフェースが、予め定め
    られた二つの電位（Ｖ０、Ｖ１）の一方に第１導体
    （Ｓ）を保持するデータ通信システムにおいて、 第１の導体の電位を、定期的に、しかも、或る固定され
    た周期（Ｔ）をもって、第１電位に戻る前に第２電位と
    する動作を繰り返し行うための回路を具備し、 第１及び第２電位は第３電位（ＧＮＤ）とは異なってお
    り、前記スレーブ回路に電力を供給するために、第２の
    導体が第３電圧にもたらされることを特徴とするデータ
    通信システム。
  9. 【請求項９】 前記マスタ回路出力インターフェース
    （μＰＯ）は、第１の電圧（Ｖ０）と第２の電圧（Ｖ
    １）との間の中間電圧に対する出力インピーダンスが、
    第１及び第２の電圧のうち低い方の電圧（Ｖ０）より低
    位の大きさをもつ低位電圧に比べて、実質的に高くされ
    ていることを特徴とする請求項８に記載のデータ通信シ
    ステム。
  10. 【請求項10】 前記スレーブ回路の出力インターフェー
    ス（ＭＯ）は、第１の導体と第２の導体との間に低いイ
    ンピーダンス通路が置かれて、第１極性の信号を前記マ
    スタ回路に伝送するようにし、また、前記スレーブ回路
    の出力インターフェースは、第１の導体と第２の導体と
    の間にこのような低いインピーダンス通路が置かれない
    で、第２極性の信号を前記マスタ回路に伝送するように
    することを特徴とする請求項８又は９の何れか一項に記
    載のデータ通信システム。
  11. 【請求項11】 前記スレーブ回路タイミング回路（Ｍ
    Ｃ）は、第１の導体上の各遷移の受信からの所定数の予
    め定められた遅延（Ｃｏ１〜Ｃｏ６）を決定し、前記ス
    レーブ回路入力インターフェースに信号を供給すること
    によって、第１電圧と第２電圧との間にある予め定めら
    れた基準値と比較して、第１の導体の電圧が計測される
    ようにすることを特徴とする請求項８〜10の何れか一項
    に記載のデータ通信システム。
  12. 【請求項12】 入力インターフェース、出力インターフ
    ェース、タイミング回路（ＭＣ）及び電源電圧発生回路
    を備えるスレーブ回路を具備する識別タグにおいて、 前記スレーブ回路は、２つの外部導体に接続され、両導
    体間に連続的に存在するｄｃ電圧から電力を取り出し、 前記タイミング回路は、両導体間の電圧の定期的な変化
    に応じた遅延を決定し、 前記出力インターフェースは、両導体間に低インピーダ
    ンス通路を提供して、第１極性の信号を伝送するように
    し、また、このような低インピーダンス通路を提供しな
    いで、第２極性の信号を伝送するようにすることを特徴
    とする識別タグ。
  13. 【請求項13】 請求項12に記載の識別タグを含むプリン
    タ用のトナー・カートリッジ。
  14. 【請求項14】 請求項12に記載の識別タグを含む利用可
    能な物品。
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