JPH11205359A - マスターレスシリアルバス占有制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】共通バスに接続されている処理装置のなかで、
大量のデータを送信する少数の処理装置がある場合、マ
スターレスシリアルバス占有方式の伝送効率の改善と伝
送周期の短縮を目的とする。 【解決手段】送信データ量の大きい処理装置に複数のシ
リアル番号を割り付け、かつ他の処理装置の送信データ
量相当に分割し、一定時間間隔でデータを送信し、各デ
ータ送信後には自シリアル番号を変更し、他の処理装置
の送信データを受信時に変更したシリアル番号に対応す
る送信待ち時間を計算してタイマに設定する。 【効果】共通バスに接続されている処理装置に大量のデ
ータを送信する少数の処理装置がある場合、伝送効率の
改善と伝送周期の短縮により通信レスポンスの改善を実
現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数台の装置が通
信用バスを共用する場合のバス占有制御方式に係り、特
にコントローラと、複数のプロセス入出力ユニットをシ
リアルバスにて接続し、サイクリックに通信を行うシス
テムに適用するに最適なバス占有制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の装置がシリアルバスによる通信を
行う際のバスの占有制御方法として、特開昭62−162159
号公報に記載されている技術がある。このシリアルバス
占有制御方法は、複数台の処理装置が共有バスに接続さ
れたシステムにおいて、バスの占有制御を管理するマス
タを設けず、立ち上げ時に各処理装置にユニークなシリ
アル番号（以下の説明ではポート番号とする）を一つ割
り当て、ポート番号と各処理装置間の送信時間間隔によ
り決定される送信待ち時間を各処理装置中に設定した計
時装置を用いることにより送信タイミングを計り、シリ
アルバス上へデータを送信する方式である。

【０００３】送信タイミングは、自己の処理装置のポー
ト番号と、自己の処理装置が前回データを受信した処理
装置のポート番号との差に送信間隔時間を乗じ、この積
から前回データがシリアルバス上に送出されている時間
を減算して送信待ち時間を決定する。こうして算出した
送信時間の経過後に自己の処理装置が、共通バスにデー
タを送信することによって、全処理装置が行うデータの
サイクリック通信を一定の伝送周期内で行え、また、簡
単な構成でバス上のデータの衝突の回避を可能としてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記特開昭62
−162159号公報に記載された技術では、処理装置同士の
送信時間間隔は、予め共通バスに接続されている処理装
置の送信データ量に対して最適な時間を決定されてお
り、各処理装置で共通である。この場合、接続されてい
る処理装置のなかで一つだけ大量のデータを送信する処
理装置がある場合には、大きいデータの量にあわせて、
送信時間間隔が決定されることになり、結果的に送信時
間間隔が長くなるため、シリアルバスにデータが送信さ
れていない時間が長くなる。このため全処理装置による
伝送の１周期あたりの伝送路効率が悪くなり、伝送周期
の時間も間延びするためにデータの更新周期が遅くなる
という問題があった。

【０００５】本発明は、共通バスに接続されている処理
装置のなかに大量のデータを送信する特定の処理装置が
僅かに存在する場合のマスターレスシリアルバス占有方
法の伝送効率の改善と伝送周期の短縮を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】送信データ量の大きい処
理装置に複数のポート番号を割り付け、送信データを他
の処理装置の送信データ量相当に分割して複数のポート
番号からサイクリックに送信する際に、自ポート番号を
割り当てられた複数のポート番号のうち他のポート番号
に順次変更して送信することにより達成される。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の一実施
例を説明する。

【０００８】図１は本発明を適用したコントローラの構
成を、図２はコントローラを使用したシステムの概略を
示す。

【０００９】まず、図２により全体構成を説明する。コ
ントローラ１は主にプログラムを実行する中央処理装置
（以下ＣＰＵと略す）３と、ＣＰＵ３とシリアルバス９
のインターフェースを行うリモートインターフェース
（以下ＲＩＦと略す）２にて構成される。ＰＩＯユニッ
ト４は、制御システムの制御対象とのインターフェース
を司るプロセス入出力装置（以下ＰＩＯと略す）７及
び、シリアルバス９と各ＰＩＯ７とのインターフェース
を行うＰＩＯユニットドライバ(以下ＵＤと略す)５を備
える。また、コントローラ１とＰＩＯユニット４との間
は、シリアルバス９で接続されたシステム構成となる。

【００１０】次に、全体のデータの流れを説明すること
により全体の動作説明をする。図２のＵＤ５は制御対象
８のプロセスデータをＰＩＯ７より周期的に入力し、自
PIOユニット内のプロセスデータをシリアルバス９を経
由してコントローラ１ヘ送信する。コントローラ１で
は、シリアルバス９上のプロセスデータをＲＩＦ２を介
してＣＰＵ３が取り込み、ＣＰＵ３に予め格納されてい
るプログラムに基づき制御のための演算を実行する。コ
ントローラ１は、その演算結果をＲＩＦ２，UD5を経由
してＰＩＯ７を通じて制御対象８へ出力する、これらの
制御対象からのデータの読み込み→演算→制御対象への
データ出力という動作を周期的に繰り返すことにより、
コントローラ１は制御対象８の制御を行う。

【００１１】次に図１によりコントローラ１の説明をす
る。コントローラ１は、制御対象からのプロセスデータ
を元に演算を行うＣＰＵ３と、シリアルバス９とのイン
ターフェースを管理するＲＩＦ２を備える。ＣＰＵ３は
ＲＩＦ２を介してシリアルバス９に送出される制御対象
のプロセスデータを取り込み、演算した結果をRIF2を介
して制御対象８へ出力する。また、ＣＰＵ３とＲＩＦ２
とのインターフェースは、ＣＰＵ３がＲＩＦ２のデータ
送受信動作に同期してＲＩＦ２のメモリ２５の内容をリ
ード／ライトすることにより行う。ＲＩＦ２の構成は、
ＣＰＵ３からのデータ，演算結果をシリアルバス９へ送
信するシリアルバス出力回路２１，UD5からシリアルバ
ス９上へ送出されたプロセスデータを受信するシリアル
バス入力回路２２、これらシリアルバス入出力回路の制
御を行うシリアルバス入出力制御回路２３、シリアルバ
ス入出力回路を制御するプログラムとプロセスデータと
を一時的に格納するメモリ２５、メモリ２５に格納され
ているプログラムを実行するマイクロプロセッシングユ
ニット（以下ＭＰＵと略す）２４、ＲＩＦ２のポート番
号を複数設定することのできるポート番号設定装置２
８、ポート番号設定装置２８を参照してＲＩＦ２のポー
ト番号の設定を遷移させるポート番号遷移手段２９、シ
リアルバス９への送信間隔時間を設定する設定装置２
７、ポート番号遷移手段２９と設定装置２７により設定
されるポート番号及び送信間隔時間と伝送周期とから各
送信ポート番号の送信時間を設定しＭＰＵ２４へ送信タ
イミングを与えるタイマ２６とを備える。

【００１２】次に、ＲＩＦ２のデータ伝送制御動作につ
いて説明する。ＲＩＦ２では、一定の伝送周期でデータ
送信を行うようにタイマ２６からＭＰＵ２４へ送信タイ
ミングが与えられる。ＭＰＵ２４はＲＩＦ２が送信する
１伝送周期当たりのデータを１ポートが送信出来るデー
タ量に分割し、分割した数分のポートをＲＩＦ２に割り
当てる。分割された各データを順番にシリアルバス入出
力制御回路２３へ転送する事により、シリアルバス出力
回路２１を介してシリアルバス９へデータを送出する。
この時各データは割り当てられたポート番号に対して順
番に送信される。即ちＭＰＵ２４では、データ送信後
に、ポート番号遷移手段２９によりポート番号設定装置
２８を参照して、予め割り当てられている複数の送信ポ
ートの中から次に送信するポート番号を決定し、ＲＩＦ
２のポート番号をこの決定されたポート番号に設定す
る。ＭＰＵ２４では、このようにして変更された次のデ
ータ送信に使用するポート番号に対する次回データ送信
までの最大の送信待ち時間を計算して、設定装置２７に
よりタイマ２６へ設定する。

【００１３】ＭＰＵ２４は、送信中の状態以外の時は、
ＵＤ５からの送信データを受信するために、シリアルバ
ス入出力制御回路２３を受信待ち状態に設定しておく。
シリアルバス入出力制御回路２３は、データを正常受信
するとＭＰＵ２４へデータ受信を知らせる。ＭＰＵ２４
は、データ受信の通知を受けるとシリアルバス入出力制
御回路２３よりメモリ２５へ受信したデータを転送す
る。ＲＩＦ２では、これらの動作を繰り返すことによっ
てデータ伝送を行う。

【００１４】シリアルバスに送出されるデータのフォー
マットは図３に示す通り、送信ポート番号（ＳＡ），送
信データ量（ＤＬ），送信データ（ＤＡＴＡ）により構
成される。

【００１５】図４，図５にＭＰＵ２４のデータ送信及び
受信処理フローチャートを示す。

【００１６】図４のデータ送信処理は、タイマ２６から
の送信タイミングにより起動される。まず、送信データ
分割４１ではＲＩＦ２が伝送周期１周期内に送信するデ
ータを１ポートが送信できるデータ量に分割する。１ポ
ート当たりが送信できるデータ量は、システムの応答性
能や各ＵＤが送信または受信するデータ量によって決ま
る。次に、分割された各部分データヘＳＡ，ＤＬを付加
して送信処理４２によりシリアルバス９へ送出する。ポ
ート番号遷移処理４３にて、次回送信ポートをポート番
号設定装置２８より決定して、次回送信ポートヘＲＩＦ
２のポート番号を変更する。

【００１７】次回送信時間算出４４にて今回送信ポート
番号と次回送信ポート番号の差と、送信間隔時間から次
回送信時間の最大値を算出して、送信待ち時間セット４
５によりタイマ２６へセットする。前記の処理終了後に
ＭＰＵ２４は受信待ち状態とし、データ送信処理を終了
する。

【００１８】次回の送信タイミングでは、送信データは
前回送信の残りから、１ポート分のデータを切取り、デ
ータにＳＡ，ＤＬを付加して送信する。この動作を繰り
返えして、ＲＩＦ２が１周期で送信するデータを分割し
て送信する。

【００１９】図５は、ＭＰＵ２４データ受信処理を示
す。ＵＤ５から送出されたデータの受信をシリアルバス
入出力制御回路２３より通知されるまで処理５１にて待
ち続ける。データの受信を通知された後に、受信処理５
２においてシリアルバス入出力制御回路２３からメモリ
２５へ受信データを転送する。送信待ち時間算出５３で
は、受信データ内に付加されているＳＡと次回送信ポー
ト番号との差と送信間隔時間ｔにより次回送信時間を算
出して送信待ち時間セット５４にて次回送信時間をタイ
マ２６へセットする。

【００２０】図６にＰＩＯユニットが３台（ＰＩＯユニ
ット１〜３）の構成での伝送周期Ｔにおけるシリアルバ
スの状態とＲＩＦ２，ＵＤ５の状態をタイムチャートで
示す。このシステムでは、各ＰＩＯユニットはいずれも
コントローラ１にデータを送信し、またコントローラ１
からのデータを受信するものとし、各ＰＩＯユニットが
送信するデータ量もコントローラ１が各ＰＩＯユニット
に送るデータ量もほぼ同じであるものとする。各ポート
から一定の送信間隔時間ｔでデータがシリアルバス９上
に送出される。シリアルバス９上へは、ＲＩＦ２とＵＤ
５のデータが交互に送出されている状態であり、ＲＩＦ
２の１周期にて送出するデータがＵＤ５の台数分に分割
されていることを示している。また、ＲＩＦ２の状態
は、ポート番号をシフトさせてデータを送出しているこ
とを示している。各ＵＤ５は伝送周期Ｔの間に自ポート
番号より１回だけデータを送出している。

【００２１】この様なシステムとしては、コントローラ
１から、各ＰＩＯユニットに対して指令を送り、その指
令に基づき各ＰＩＯユニットが自ＰＩＯユニットのＰＩ
Ｏのデータをコントローラに返す処理が一定の周期で繰
り返されるシステムが一例としてあげられる。

【００２２】図６のタイムチャートをみると、シリアル
バス９に接続されているＲＩＦ２，ＵＤ５の中でＲＩＦ
２のみが伝送周期Ｔの間にＵＤ５の送信データ量に対し
てＵＤ５の台数倍のデータを送出している。しかし、Ｒ
ＩＦ９では、送信データを各ＰＩＯユニットのＵＤに対
する送信データ毎に分割し、分割されたデータを各ポー
ト毎に送信している。そして各ポートは別々のＵＤに対
応している。これにより各送信間隔時間ｔに占めるデー
タ送信に要する時間が概ね均等になり、伝送周期Ｔが間
延びせず、シリアルバス上の空き時間に無駄がなく、バ
ス上でのデータの衝突も回避されていることがわかる。

【００２３】

【発明の効果】共通バスに接続されている処理装置のな
かで一つだけ大量のデータを送信する処理装置がある場
合のマスターレスシリアルバス占有方式において、デー
タの送信間隔時間に占めるデータ送信時間を均等にし
て、伝送効率の改善と伝送周期の短縮による通信レスポ
ンスの改善を実現する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したコントローラの内部構成図。

【図２】本発明を適用したコントローラによるシステム
構成を示す図である。

【図３】シリアルバス上のデータフォーマットを示す図
である。

【図４】データの送受信処理フローチャートを示す図で
ある。

【図５】データの送受信処理フローチャートを示す図で
ある。

【図６】シリアルバス上及び各装置の処理タイムチャー
トを示す図である。

【符号の説明】

ｔ…送信間隔時間、Ｔ…伝送周期、１…コントローラ、
２…ＲＩＦ、３…CPU、４…ＰＩＯユニット、５…Ｕ
Ｄ、６…内部バス、７…ＰＩＯ、８…制御対象、９…シ
リアルバス、２３…シリアルバス入出力制御回路、２６
…タイマ、２７…設定装置、２８…ポート番号設定装
置、２９…ポート番号遷移手段。

フロントページの続き (72)発明者 海老名 邦男 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 日 立プロセスコンピュータエンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 小林 正光 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】共通バスに接続された複数台の処理装置に
   シリアル番号を割り付け、各処理装置から一定時間間隔
   でサイクリックにデータを共通バスに送信し、他の処理
   装置で送信されたデータを受信することにより、全処理
   装置がデータのサイクリックな送信を一定の伝送周期内
   で行うマスターレスシリアルバス占有制御方法におい
   て、 前記処理装置のうち、送信データ量が大きい一つの処理
   装置では、 当該送信データ量の大きい処理装置に複数のシリアル番
   号を割り付け、 大きい送信データを他の処理装置の送信データ量相当に
   分割し、 一定間隔で前記分割したデータを送信する際に、 各データ送信後に自シリアル番号を複数のシリアル番号
   のうち順次他のシリアル番号に変更し、 他の処理装置の送信データを受信時に前記変更後のシリ
   アル番号に対応する送信待ち時間を計算して設定するこ
   とを特徴とするマスターレスシリアルバス占有制御方
   法。