(57)【要約】【課題】シリアルバスを無線化しつつ低遅延でデータを伝送可能な無線通信システムを提供する。【解決手段】１組の処理装置の間の通信を無線により行う１組の無線通信装置を有する無線通信システムにて、１組の無線通信装置のうち一方の無線通信装置が、１組の処理装置のうち一方の処理装置と接続されるシリアルバスを介して第１の受信データの入力を受け付け、第２の受信データに基づく第１の送信データをシリアルバスへ出力するトランシーバと、他方の無線通信装置から無線により第２の受信データを受信する受信手段と、第１の受信データと第２の受信データとに基づく第２の送信データを他方の無線通信装置に送信する送信手段とを有し、第１の受信データ及び第２の受信データの状態に応じてハイレベルを出力しローレベルが巡回することを抑止する。【選択図】図１
2020102770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリアルバスを介した双方向通信を行う１組の処理装置の間の通信を無線により行う１組の無線通信装置を有する無線通信システムであって、
前記１組の無線通信装置のうち一方の無線通信装置は、
前記１組の処理装置のうち一方の処理装置と接続されるシリアルバスを介して第１の受信データの入力を受け付けるバス入力手段と、
他方の無線通信装置から無線により第２の受信データを受信する無線受信手段と、
前記第２の受信データに基づく第１の送信データを前記一方の処理装置と接続される前記シリアルバスへ出力するバス出力手段と、
前記第１の受信データと前記第２の受信データとに基づく第２の送信データを前記他方の無線通信装置に送信する無線送信手段とを有することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記第１の受信データ及び前記第２の受信データが所定の状態である場合には前記無線送信手段により前記第２の送信データとして第１の信号レベルが出力されるように制御し、且つ、前記第１の受信データ及び前記第２の受信データが前記所定の状態とは異なる状態である場合には前記無線送信手段により前記第２の送信データとして前記第１の受信データが出力されるように制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記第１の受信データ及び前記第２の受信データが所定の状態であるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段での判定の結果に応じて、前記第１の信号レベル又は前記第１の受信データを選択して前記第２の送信データとして出力する選択手段とを有することを特徴とする請求項２記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第１の受信データが前記第１の信号レベルから前記第１の信号レベルとは異なる第２の信号レベルに変化したとき、前記第２の受信データが前記第２の信号レベルである場合には前記無線送信手段により前記第２の送信データとして前記第１の信号レベルが出力されるように制御し、前記第２の受信データが前記第１の信号レベルである場合には前記無線送信手段により前記第２の送信データとして前記第１の受信データが出力されるように制御することを特徴とする請求項２又は３記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第１の受信データがハイレベルからローレベルに変化したとき、前記第２の受信データがローレベルである場合には前記無線送信手段により前記第２の送信データとしてハイレベルが出力されるように制御し、前記第２の受信データがハイレベルである場合には前記無線送信手段により前記第２の送信データとして前記第１の受信データが出力されるように制御することを特徴とする請求項２又は３記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記シリアルバスは、Ｉ２Ｃ、１−ｗｉｒｅ、ｒｓ４８５、ＬＩＮのうちのいずれかであることを特徴とする請求項４又は５記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記１組の無線通信装置のうちの一方の前記制御手段は、
前記第１の受信データが前記第１の信号レベルから前記第２の信号レベルに変化したとき、前記第２の受信データが前記第１の信号レベルであって、前記第１の受信データが前記第２の信号レベルであるうちに前記第２の受信データが前記第２の信号レベルになった場合、前記無線送信手段により前記第２の送信データとして前記第１の信号レベルが出力されるように制御することを特徴とする請求項４記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記１組の無線通信装置のうちの一方の前記制御手段は、
前記第１の受信データがハイレベルからローレベルに変化したとき、前記第２の受信データがハイレベルであり前記無線送信手段により前記第２の送信データとして前記第１の受信データが出力されるように制御した後、１ユニットインターバル以下の所定の期間後に前記第２の受信データがローレベルになると前記無線送信手段により前記第２の送信データとしてハイレベルが出力されるように制御することを特徴とする請求項５記載の無線通信システム。
【請求項９】
前記所定の期間は、結合器が伝送可能なパルス幅を確保できる期間であることを特徴とする請求項８記載の無線通信システム。
【請求項１０】
前記シリアルバスは、ＣＡＮであることを特徴とする請求項７〜９の何れか１項に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
前記第１の信号レベルは、データが転送されていないときの前記シリアルバスの信号レベルであることを特徴とする請求項１〜４、７の何れか１項に記載の無線通信システム。
【請求項１２】
前記無線通信装置が有する前記無線送信手段及び無線受信手段は、他の無線通信装置と電磁界結合を用いた非接触データ伝送を行うことを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の無線通信システム。
【請求項１３】
前記無線通信装置が有する前記無線送信手段及び無線受信手段は、可視光又は赤外線を用いた非接触データ伝送を行うことを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の無線通信システム。
【請求項１４】
前記１組の無線通信装置は、ロボットアームの関節部分に実装されることを特徴とする請求項１〜１３の何れか１項に記載の無線通信システム。
【請求項１５】
シリアルバスを介した双方向通信を行う１組の処理装置の間の通信を無線により行う無線通信装置であって、
前記１組の処理装置のうち一方の処理装置と接続されるシリアルバスを介して第１の受信データの入力を受け付けるバス入力手段と、
通信を行う他方の無線通信装置から無線により第２の受信データを受信する無線受信手段と、
前記第２の受信データに基づく第１の送信データを前記一方の処理装置と接続される前記シリアルバスへ出力するバス出力手段と、
前記第１の受信データと前記第２の受信データとに基づく第２の送信データを前記他方の無線通信装置に送信する無線送信手段とを有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項１６】
シリアルバスを介した双方向通信を行う１組の処理装置の間の通信を１組の無線通信装置により無線で行う無線通信方法であって、
前記１組の無線通信装置のうち一方の無線通信装置が、
前記１組の処理装置のうち一方の処理装置と接続されるシリアルバスを介して第１の受信データの入力を受け付けるバス入力工程と、
他方の無線通信装置から無線により第２の受信データを受信する無線受信工程と、
前記第２の受信データに基づく第１の送信データを前記一方の処理装置と接続される前記シリアルバスへ出力するバス出力工程と、
前記第１の受信データと前記第２の受信データとに基づく第２の送信データを前記他方の無線通信装置に送信する無線送信工程とを有することを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム、無線通信装置、及び無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
機器内における電子回路基板間やモジュール間のシリアルバスの接続として、一般的にコネクタやハーネスが用いられる。シリアルバスとは、例えばＩ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）やＣＡＮ（Controller Area Network）等を示す。機器の製造過程における工場内の組立において、コネクタやハーネスの接続はロボットによる自動化が難しく、人手で行う必要がある。また例えば、ネットワークカメラのカメラと雲台間、生産ロボットのハンドとアーム間といった旋回可動部や、インクジェットプリンタのインクヘッドと装置間といったスライド可動部にもハーネスが用いられる。このような旋回可動部やスライド可動部にハーネスを使用する場合、可動によるハーネスの摩耗や、無限旋回が行えないといった機能的な制約が生じる。この問題を解決する技術の１つとして、ＣＡＮを無線化する技術が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２７４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、ＣＡＮで伝送するデータを一度バッファし、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠した無線プロトコルに変換することにより、ＣＡＮの無線化を実現している。そのため、無線化による伝送遅延が大きくなり、低遅延が要求される高速制御なシステムにシリアルバスを用いる場合には特許文献１に記載の技術は適さない。本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、シリアルバスを無線化しつつ低遅延でデータを伝送可能な無線通信システム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】
【０００５】
本発明に係る無線通信システムは、シリアルバスを介した双方向通信を行う１組の処理装置の間の通信を無線により行う１組の無線通信装置を有する無線通信システムであって、前記１組の無線通信装置のうち一方の無線通信装置は、前記１組の処理装置のうち一方の処理装置と接続されるシリアルバスを介して第１の受信データの入力を受け付けるバス入力手段と、他方の無線通信装置から無線により第２の受信データを受信する無線受信手段と、前記第２の受信データに基づく第１の送信データを前記一方の処理装置と接続される前記シリアルバスへ出力するバス出力手段と、前記第１の受信データと前記第２の受信データとに基づく第２の送信データを前記他方の無線通信装置に送信する無線送信手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、シリアルバスを無線化しつつ低遅延でデータを伝送可能な無線通信システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態における無線通信システムの構成例を示す図である。
【図２】電磁界結合を用いた非接触データ伝送に係る信号波形を説明する図である。
【図３】第１の実施形態に係る課題を説明する信号タイミング図である。
【図４】第１の実施形態における制御回路の構成例を示す図である。
【図５】第１の実施形態における伝送例を示す信号タイミング図である。
【図６】第２の実施形態に係る課題を説明する信号タイミング図である。
【図７】第２の実施形態における制御回路の構成例を示す図である。
【図８】第２の実施形態における伝送例を示す信号タイミング図である。
【図９】第３の実施形態における制御回路の構成例を示す図である。
【図１０】第４の実施形態における制御回路の構成例を示す図である。
【図１１】第４の実施形態における無線通信システムの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
以下に説明する実施形態において、シリアルバスとは、Ｉ２Ｃ、１−ｗｉｒｅ（登録商標）、ｒｓ４８５、ＣＡＮ、ＬＩＮのようなＧＮＤ線も含めて２線で双方向通信を実現するシリアルバス（以下、２線式シリアルバス）を指す。つまり、本実施形態におけるシリアルバスは、ＴＸ（送信データ）ラインとＲＸ（受信データ）ラインが物理的に同一の線で実現されるものである。
【０００９】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について説明する。第１の実施形態では、Ｉ２Ｃや１−ｗｉｒｅのような、シリアルバスに接続される各ノードの送信タイミングが同時に発生しないシリアルバスを無線化する例について説明する。図１は、第１の実施形態における無線通信システムの構成例を示す図である。
【００１０】
第１の実施形態における無線通信システムでは、１組の無線通信装置１１０、１２０により、処理装置１３０と処理装置１４０との間で信号を伝送するシステムバスを無線化する。すなわち、処理装置間のシリアルバスを対向する２つの無線通信装置により無線化する。例えば、１組の無線通信装置１１０及び１２０はロボットアームの関節部分に設けられる。そして、処理装置１３０はその関節に対してロボットアームの根本側に設けられ、処理装置１４０はその関節に対してロボットアームの先端側に設けられる。処理装置１３０から処理装置１４０へは、アームの先端を動かすための制御信号が無線通信装置１１０及び１２０を介して送信される。また、処理装置１４０から処理装置１３０へは、アームの先端に設けられたセンサによる検出結果などの情報が無線通信装置１１０及び１２０を介して送信される。なお、無線通信システムの適用先はロボットアームに限定されない。例えば、ネットワークカメラの撮像部と雲台との間の通信や、インクジェットプリンタのプリントヘッドと制御回路との間の通信が、無線通信装置１１０及び１２０により無線化されてもよい。
【００１１】
１組の無線通信装置のうちの一方の無線通信装置１１０は、トランシーバ１１１、制御回路１１２、結合器１１３、１１４、及び変換回路１１５を有する。１組の無線通信装置のうちの他方の無線通信装置１２０は、トランシーバ１２１、制御回路１２２、結合器１２３、１２４、及び変換回路１２５を有する。また、トランシーバ１１１は、レシーバ１１６及びトランスミッタ１１７を有し、トランシーバ１２１は、レシーバ１２６及びトランスミッタ１２７を有する。結合器１１３、１２３は無線送信手段の一例であり、結合器１１４と変換回路１１５、及び結合器１２４と変換回路１２５は、無線受信手段の一例である。また、レシーバ１１６、１２６はバス入力手段の一例であり、トランスミッタ１１７、１２７はバス出力手段の一例である。
【００１２】
処理装置１３０は、バストランシーバ１３１及びマイコン１３２を有し、処理装置１４０は、バストランシーバ１４１及びマイコン１４２を有する。また、バストランシーバ１３１は、トランスミッタ１３３及びレシーバ１３４を有し、バストランシーバ１４１は、トランスミッタ１４３及びレシーバ１４４を有する。処理装置１３０のマイコン１３２と処理装置１４０のマイコン１４２との間におけるデータの伝送は、バストランシーバ１３１、１４１を介してシリアルバスにて伝送される。
【００１３】
無線通信装置１１０と処理装置１３０とが、それぞれのトランシーバ１１１及びトランシーバ１３１を介してシリアルバスＢＵＳ１により接続される。また、無線通信装置１２０と処理装置１４０とが、それぞれのトランシーバ１２１及びトランシーバ１４１を介してシリアルバスＢＵＳ２により接続される。処理装置１３０から出力されるデータは、無線通信装置１１０から電磁界結合により無線通信装置１２０に伝送され、処理装置１４０から出力されるデータは、無線通信装置１２０から電磁界結合により無線通信装置１１０に伝送される。このようにして、処理装置１３０と処理装置１４０との間のシリアルバスの無線化を実現する。
【００１４】
処理装置１３０において、トランシーバ１３１のトランスミッタ１３３は、マイコン１３２が出力するデータＴＸＤ＿３に応じてシリアルバスＢＵＳ１を駆動する。また、トランシーバ１３１のレシーバ１３４は、シリアルバスＢＵＳ１上のデータをデータＲＸＤ＿３としてマイコン１３２へ出力する。
【００１５】
無線通信装置１１０において、トランシーバ１１１のトランスミッタ１１７は、制御回路１１２が出力するデータＴＸＤ＿１に応じてシリアルバスＢＵＳ１を駆動する。また、トランシーバ１１１のレシーバ１１６は、シリアルバスＢＵＳ１上のデータをデータＲＸＤ＿１として制御回路１１２へ出力する。制御回路１１２は、トランシーバ１１１のレシーバ１１６から入力されるデータＲＸＤ＿１について後述する変換を施してデータＲｃｏｎｖ＿１として結合器１１３へ入力する。また、制御回路１１２は、変換回路１１５から入力されるデータＴｃｏｎｖ＿１について後述する変換を施してデータＴＸＤ＿１としてトランシーバ１１１のトランスミッタ１１７へ出力する。変換回路１１５は、結合器１１４から入力される信号に対して信号整形を行いデータＴｃｏｎｖ＿１として出力する。
【００１６】
同様に、処理装置１４０において、トランシーバ１４１のトランスミッタ１４３は、マイコン１４２が出力するデータＴＸＤ＿４に応じてシリアルバスＢＵＳ２を駆動する。また、トランシーバ１４１のレシーバ１４４は、シリアルバスＢＵＳ２上のデータをデータＲＸＤ＿４としてマイコン１４２へ出力する。
【００１７】
また、無線通信装置１２０において、トランシーバ１２１のトランスミッタ１２７は、制御回路１２２が出力するデータＴＸＤ＿２に応じてシリアルバスＢＵＳ２を駆動する。また、トランシーバ１２１のレシーバ１２６は、シリアルバスＢＵＳ２上のデータをデータＲＸＤ＿２として制御回路１２２へ出力する。制御回路１２２は、トランシーバ１２１のレシーバ１２６から入力されるデータＲＸＤ＿２について後述する変換を施してデータＲｃｏｎｖ＿２として結合器１２３へ入力する。また、制御回路１２２は、変換回路１２５から入力されるデータＴｃｏｎｖ＿２について後述する変換を施してデータＴＸＤ＿２としてトランシーバ１２１のトランスミッタ１２７へ出力する。変換回路１２５は、結合器１２４から入力される信号に対して信号整形を行いデータＴｃｏｎｖ＿１として出力する。
【００１８】
無線通信装置１１０の結合器１１３と無線通信装置１２０の結合器１２４、及び無線通信装置１１０の結合器１１４と無線通信装置１２０の結合器１２３は、それぞれ近接して対向配置されることで電磁界結合（電界結合及び／又は磁界結合）にて結合する。そして、無線通信装置１１０と無線通信装置１２０との間で電磁界結合を用いた非接触データ伝送を行う。図２を参照して、電磁界結合を用いた非接触データ伝送の仕組みについて説明する。図２において、入力信号Ｖｉは、結合器１１３、１２３に入力される信号を示し、受信信号Ｖｒは、結合器１１４、１２４が受信する信号を示し、出力信号Ｖｏは、変換回路１１５、１２５が出力する信号を示している。
【００１９】
制御回路１１２、１２２は、“１”、“０”を示す２値のデジタル信号を入力信号Ｖｉとして結合器１１３、１２３に入力する。結合器１１３から結合器１２４、及び結合器１２３から結合器１１４は電磁界結合にて結合されているため、低域では結合度が弱く、高域で結合度が高くなるＨＰＦ（ハイパスフィルタ）に似た伝達特性を有する。そのため、入力信号Ｖｉにおける高周波成分のみが伝達され、理想的には図示のように受信信号Ｖｒは入力信号Ｖｉの不完全微分がされた波形となる。
【００２０】
変換回路１１５、１２５は、受信信号Ｖｒに対して信号整形を行うことで、制御回路１１２、１２２が出力した“１”、“０”を示す２値の信号を復元する。変換回路１１５、１２５は、例えばヒステリシスコンパレータによって実現される。このようにして、無線通信装置１１０と無線通信装置１２０との間での電磁界結合による非接触でのデータ伝送が実現される。
【００２１】
次に、本実施形態における制御回路１１２、１２２について説明する。説明の便宜上、まず無線通信装置１１０、１２０が制御回路１１２、１２２を有していないと仮定した場合、つまりＲｃｏｎｖ＝ＲＸＤ、ＴＸＤ＝Ｔｃｏｎｖとした場合に生じる問題について、図３を用いて説明する。
【００２２】
図３は、無線通信装置１１０、１２０が制御回路１１２、１２２を有していない場合の無線通信システムにおける信号の一例を示す信号タイミング図である。なお、本実施形態においてシリアルバスは、プルアップされており、データが伝送されていないときにはハイレベル（Ｈｉｇｈ、“Ｈ”）であるものとする。図３には、時刻Ｔ３０１にて、処理装置１３０のマイコン１３２が、ローレベル（Ｌｏｗ、“Ｌ”）のデータＴＸＤ＿３を出力した際の各信号のタイミングを一例として示している。
【００２３】
時刻Ｔ３０１にて、データＴＸＤ＿３がローレベルとなると、トランシーバ１３１のトランスミッタ１３３による伝送遅延分だけ遅れた時刻Ｔ３０２にて、シリアルバスＢＵＳ１がローレベルに駆動される。その後、シリアルバスＢＵＳ１及びトランシーバ１１１のレシーバ１１６による伝送遅延分だけ遅れた時刻Ｔ３０３にて、データＲＸＤ＿１がローレベルとなる。ここで、制御回路１１２がない場合、データＲｃｏｎｖ＿１はデータＲＸＤ＿１と同じレベルであるので、時刻Ｔ３０３にて、データＲｃｏｎｖ＿１もローレベルとなる。
【００２４】
その後、結合器１１３及び結合器１２４間の電磁界結合、及び変換回路１２５の変換遅延分遅れた時刻Ｔ３０４にて、データＴｃｏｎｖ＿２がローレベルになる。ここで、制御回路１２２がない場合、データＴＸＤ＿２はデータＴｃｏｎｖ＿２と同じレベルであるので、時刻Ｔ３０４にて、データＴＸＤ＿２もローレベルとなる。その後、トランシーバ１２１のトランスミッタ１２７による伝送遅延分だけ遅れた時刻Ｔ３０５にて、シリアルバスＢＵＳ２がローレベルとなる。
【００２５】
その後、トランシーバ１２１のレシーバ１２６による伝送遅延分だけ遅れた時刻Ｔ３０６にて、データＲＸＤ＿２がローレベルとなる。ここで、制御回路１２２がない場合、データＲｃｏｎｖ＿２はデータＲＸＤ＿２と同じレベルであるので、時刻Ｔ３０６にて、データＲｃｏｎｖ＿２もローレベルとなる。
【００２６】
その後、結合器１２３及び結合器１１４間の電磁界結合、及び変換回路１１５の変換遅延分遅れた時刻Ｔ３０７にて、データＴｃｏｎｖ＿１がローレベルになる。ここで、制御回路１１２がない場合、データＴＸＤ＿１はデータＴｃｏｎｖ＿１と同じレベルであるので、時刻Ｔ３０７にて、データＴＸＤ＿１もローレベルとなる。そのため、トランシーバ１１１のトランスミッタ１１７による伝送遅延分だけ遅れた時刻Ｔ３０８にて、トランシーバ１１１は、シリアルバスＢＵＳ１をローレベルへ駆動する。
【００２７】
つまり、時刻Ｔ３０８以降、トランシーバ１３１及びトランシーバ１１１の双方がシリアルバスＢＵＳ１をローレベルへ駆動することとなる。ゆえに、時刻Ｔ３０９にて、処理装置１３０のマイコン１３２がデータＴＸＤ＿３としてハイレベルを出力しても、無線通信装置１１０のトランシーバ１１１がローレベルを出力するため、シリアルバスＢＵＳ１はローレベルのまま保持される。したがって、トランシーバ１１１、結合器１１３、結合器１２４、変換回路１２５、トランシーバ１２１、結合器１２３、結合器１１４、変換回路１１５、トランシーバ１１１によって構成されるループ回路内でローレベルが巡回することになる。そのため、シリアルバスＢＵＳ１、ＢＵＳ２が、いつまでもローレベルに保持され、データ伝送が不能状態となってしまう。
【００２８】
第１の実施形態では、図４に示すような制御回路１１２、１２２を用いることで、データ伝送が不能状態となることを防止する。図４は、第１の実施形態における制御回路１１２、１２２の構成例を示す図である。図４に示すように、制御回路１１２、１２２は、Ｈ出力部４０１、マルチプレクサ４０２、及び切断判定部４０３を有する。
【００２９】
Ｈ出力部４０１は、デジタル信号“１”、“０”における“１”にあたるハイレベルの信号を出力する。なお、“０"はローレベルの信号である。マルチプレクサ４０２は、切断判定部４０３から出力される信号ＳＥＬに応じて、入力されるデータＲＸＤ又はＨ出力部４０１が出力するハイレベルの信号をデータＲｏｎｖとして出力する。具体的には、マルチプレクサ４０２は、信号ＳＥＬがハイレベルである場合にはデータＲｃｏｎｖとしてデータＲＸＤを選択して出力し、信号ＳＥＬがローレベルである場合にはデータＲｃｏｎｖとしてハイレベルの信号を選択して出力する。
【００３０】
切断判定部４０３は、入力されるデータＴｃｏｎｖ及びデータＲＸＤの信号レベルを監視し、マルチプレクサ４０２を制御する信号ＳＥＬを出力する。具体的には、切断判定部４０３は、データＲＸＤがハイレベルからローレベルへ変化するとき、データＴｃｏｎｖがハイレベルであれば信号ＳＥＬをハイレベルとし、マルチプレクサ４０２よりデータＲｃｏｎｖとしてデータＲＸＤを出力させる。また、切断判定部４０３は、データＲＸＤがハイレベルからローレベルへ変化するとき、データＴｃｏｎｖがローレベルであれば信号ＳＥＬをローレベルとし、マルチプレクサ４０２よりデータＲｃｏｎｖとしてハイレベルの信号を出力させる。
【００３１】
制御回路１１２、１２２についてまとめると以下のようになる。
・ＲＸＤが“Ｈ”→“Ｌ”にてＴｃｏｎｖ＝“Ｈ”ならば、Ｒｃｏｎｖ＝ＲＸＤ（ＳＥＬ＝“Ｈ”）
・ＲＸＤが“Ｈ”→“Ｌ”にてＴｃｏｎｖ＝“Ｌ”ならば、Ｒｃｏｎｖ＝“Ｈ”（ＳＥＬ＝“Ｌ”）
なお、本実施形態においてデータＴＸＤは、データＴｃｏｎｖがそのままスルーされる。
【００３２】
無線通信装置１１０、１２０が制御回路１１２、１２２を配置した場合、つまり本実施形態における無線通信システムの動作について図５を用いて説明する。図５は、本実施形態における無線通信システムでの伝送例を示す信号タイミング図である。図５には、時刻Ｔ５０１にて、処理装置１３０のマイコン１３２が、ローレベルのデータＴＸＤ＿３を出力した際の各信号のタイミングを一例として示している。なお、時刻Ｔ５０１から時刻Ｔ５０５までは、図３に示した時刻Ｔ３０１から時刻Ｔ３０５までと同様であるので、説明は省略する。
【００３３】
時刻Ｔ５０６にて、制御回路１２２は、データＲＸＤ＿２がハイレベルからローレベルへ変化するときにデータＴｃｏｎｖ＿２がローレベルであるため、データＲｃｏｎｖ＿２としてハイレベルの信号を出力する。したがって、時刻Ｔ５０７にて、無線通信装置１１０におけるデータＴｃｏｎｖ＿１及びデータＴＸＤ＿１が変化することなく、データＴｃｏｎｖ＿１及びデータＴＸＤ＿１もハイレベルとなる。そのため、トランシーバ１１１のトランスミッタ１１７による伝送遅延分だけ遅れた時刻Ｔ５０８にて、トランシーバ１１１が、シリアルバスＢＵＳ１をローレベルへ駆動することもない。
【００３４】
よって、制御回路１２２によりローレベルが巡回することが抑止されるため、時刻Ｔ５０９にて、処理回路１３０のマイコン１３２がデータＴＸＤ＿３としてハイレベルを出力すると、時刻Ｔ５１０にて、シリアルバスＢＵＳ１はハイレベルとなる。また、時刻Ｔ５１１にて、システムバスＢＵＳ２もハイレベルとなり、正常にデータ伝送が完了される。
【００３５】
第１の実施形態によれば、処理装置１３０と処理装置１４０との間のシリアルバスによるデータ転送に不都合を発生させることなく、シリアルバスを無線化しつつ低遅延でのデータ伝送が可能となる。
【００３６】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、ＣＡＮのような、シリアルバスに接続される各ノードの送信タイミングが任意であるシリアルバスを無線化する例について説明する。第２の実施形態における無線通信システムの全体構成は、図１に示した第１の実施形態における無線通信システムと同様であるので、説明は省略する。
【００３７】
第２の本実施形態における制御回路１１２、１２２について説明する。説明の便宜上、まず各ノードの送信タイミングが任意であるシリアルバスに対して、第１の実施形態における制御回路１１２、１２２を適用した場合に発生し得る現象について説明する。
【００３８】
図６は、第１の実施形態における制御回路１１２、１２２を適用した場合の無線通信システムにおける信号の一例を示す信号タイミング図である。図６には、時刻Ｔ６０１にて、処理装置１３０のマイコン１３２及び処理装置１４０のマイコン１４２が同時にローレベルのデータＴＸＤ＿３及びデータＴＸＤ＿４を出力した場合の各信号のタイミングを一例として示している。
【００３９】
時刻Ｔ６０１にて、データＴＸＤ＿３及びデータＴＸＤ＿４が同時にローレベルになると、トランシーバ１３１又は１４１のトランスミッタ１３３又は１４３の伝送遅延分だけ遅れた時刻Ｔ６０２にて、シリアルバスＢＵＳ１及びＢＵＳ２はローレベルとなる。その後、シリアルバスＢＵＳ１及びトランシーバ１１１のレシーバ１１６、又はシリアルバスＢＵＳ２及びトランシーバ１２１のレシーバ１２６による伝送遅延分だけ遅れた時刻Ｔ６０３にてデータＲＸＤ＿１及びデータＲＸＤ＿２がローレベルとなる。
【００４０】
つまり、時刻Ｔ６０３にて、データＲＸＤ＿１及びデータＲＸＤ＿２がハイレベルからローレベルへ変化する。この時刻Ｔ６０３にて、データＴｃｏｎｖ＿１はハイレベルであるため、制御回路１１２はデータＲｃｏｎｖ＿１としてデータＲＸＤ＿１を出力し、つまりデータＲｃｏｎｖ＿１はローレベルとなる。同様に、データＴｃｏｎｖ＿２はハイレベルであるため、制御回路１２２はデータＲｃｏｎｖ＿２としてデータＲＸＤ＿２を出力し、データＲｃｏｎｖ＿２もローレベルとなる。
【００４１】
その後、結合器１１３及び結合器１２４間の電磁界結合、及び変換回路１２５の変換遅延分遅れた時刻Ｔ６０４にて、データＴｃｏｎｖ＿２がローレベルになる。同様に、結合器１２３及び結合器１１４間の電磁界結合、及び変換回路１１５の変換遅延分遅れた時刻Ｔ６０４にて、データＴｃｏｎｖ＿１もローレベルとなる。ここで、制御回路１１２及び１２２においては、データＴＸＤとしてデータＴｃｏｎｖが出力されるため、データＴＸＤ＿２及びデータＴＸＤ＿１はローレベルとなる。そのため、トランシーバ１１１のトランスミッタ１１７又はトランシーバ１２１のトランスミッタ１２７による伝送遅延分だけ遅れた時刻Ｔ６０５にて、トランシーバ１１１及び１２１は、各々シリアルバスＢＵＳ１及びＢＵＳ２をローレベルへ駆動する。
【００４２】
つまり、時刻Ｔ６０５以降、シリアルバスＢＵＳ１についてはトランシーバ１３１及びトランシーバ１１１の双方がローレベルへ駆動することとなる。また、シリアルバスＢＵＳ２についてはトランシーバ１４１及びトランシーバ１２１の双方がローレベルへ駆動することとなる。ゆえに、時刻Ｔ６０６にて、処理装置１３０のマイコン１３２がデータＴＸＤ＿３としてハイレベルを出力しても、無線通信装置１１０のトランシーバ１１１がローレベルを出力するため、シリアルバスＢＵＳ１はローレベルが保持される。同様に、処理装置１４０のマイコン１４２がデータＴＸＤ＿４としてハイレベルを出力しても、無線通信装置１２０のトランシーバ１２１がローレベルを出力するため、シリアルバスＢＵＳ３はローレベルが保持される。つまり、処理装置１３０のマイコン１３２及び処理装置１４０のマイコン１４２によるデータの同時送信（以後、衝突）により、シリアルバスＢＵＳ１、ＢＵＳ２が、いつまでもローレベルに保持され、データ伝送が不能状態となってしまう。
【００４３】
第２の実施形態では、図７に示すような制御回路１１２を用いることで、前述のような現象が発生してデータ伝送が不能状態となることを防止する。なお、制御回路１２２の構成は、第１の実施形態と同一であるとする。また、制御回路１１２以外は、第１の実施形態と同様であるため、説明は省略する。
【００４４】
図７は、第２の実施形態における制御回路１１２の構成例を示す図である。図７において、図４に示した構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図７に示すように、制御回路１１２は、Ｈ出力部４０１、マルチプレクサ４０２、切断判定部４０３、衝突検知部７０１、切断解除部７０２、ＯＲ回路（論理和演算回路）７０３、及びＡＮＤ回路（論理積演算回路）７０４を有する。本実施形態において、切断判定部４０３が出力する信号は信号Ａ＿ｓｅｌとする。
【００４５】
衝突検知部７０１は、入力されるデータＴｃｏｎｖ及びデータＲＸＤの信号レベルを監視し、マルチプレクサ４０２の制御に係る信号Ｃ＿ｓｅｌを出力する。具体的には、衝突検知部７０１は、信号Ｃ＿ｓｅｌを基本的にはハイレベルとし、データＲＸＤがハイレベルからローレベルへ変化したＴ２期間後にデータＴｃｏｎｖがローレベルであること（衝突）を検知したら、信号Ｃ＿ｓｅｌをローレベルにする。そして、衝突検知部７０１は、データＴｃｏｎｖがローレベルからハイレベルに変化したＴ３期間後に信号Ｃ＿ｓｅｌを再びハイレベルへリセットする。
【００４６】
切断解除部７０２は、入力されるデータＴｃｏｎｖ及びデータＲＸＤの信号レベルを監視し、マルチプレクサ４０２の制御に係る信号Ｂ＿ｓｅｌを出力する。具体的には、切断解除部７０２は、信号Ｂ＿ｓｅｌは基本的にはローレベルとし、データＴｃｏｎｖがローレベルからハイレベルに変化したＴ１期間後にデータＲＸＤがローレベルである場合のみ信号Ｂ＿ｓｅｌをハイレベルとする。そして、切断解除部７０２は、データＲＸＤがローレベルからハイレベルに変化したときに信号Ｂ＿ｓｅｌを再びローレベルへリセットする。切断解除部７０２は、切断判定部４０３の判定においてローレベルの巡回が発生しない期間は、切断判定部４０３の判定を解除する。
【００４７】
切断判定部４０３から出力される信号Ａ＿ｓｅｌと切断解除部７０２から出力される信号Ｂ＿ｓｅｌとはＯＲ回路７０３にて論理和演算される。また、ＯＲ回路７０３での演算結果（Ａ＿ｓｅｌ｜Ｂ＿ｓｅｌ）と衝突検知部７０１から出力される信号Ｃ＿ｓｅｌとはＡＮＤ回路７０４にて論理積演算され、その演算結果が信号ＳＥＬとしてマルチプレクサ４０２へ入力される。
【００４８】
ここで、期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３は、以下を満足する所定の期間とする。Ｔ１期間及びＴ３期間を設けた理由は、トランシーバ（レシーバ及びトランスミッタ）の遅延に伴う１ユニットインターバル以下（１ＵＩ以下）のパルス的なローレベルがシリアルバス上に発生することを防ぐためである。当該パルス的なローレベルの状態が通信において問題にならない場合は設ける必要はない（例えば、Ｔ１＝０、Ｔ３＝０で良い）。
・期間Ｔ１：トランシーバ（レシーバ及びトランスミッタ）の伝送遅延分以上、且つ１ＵＩ以下。なお、１ＵＩ内に存在するバスプロトコル上のサンプリングポイントに影響しないこと（データ化けしないこと）。
・期間Ｔ２：１ＵＩ以下。なお、結合器が伝送可能なパルス幅を確保できること。
・期間Ｔ３：トランシーバ（レシーバ及びトランスミッタ）の伝送遅延分以上、且つ１ＵＩ以下。なお、１ＵＩ内に存在するバスプロトコル上のサンプリングポイントに影響しないこと（データ化けしないこと）。
【００４９】
制御回路１１２についてまとめると以下のようになる。
＜切断判定部４０３＞
・ＲＸＤが“Ｈ”→“Ｌ”にてＴｃｏｎｖ＝“Ｈ”ならば、Ａ＿ｓｅｌ＝“Ｈ”
・ＲＸＤが“Ｈ”→“Ｌ”にてＴｃｏｎｖ＝“Ｌ”ならば、Ａ＿ｓｅｌ＝“Ｌ”
＜ループ切断解除部７０２＞
・Ｔｃｏｎｖが“Ｌ”→“Ｈ”のＴ１期間後にＲＸＤ＝“Ｌ”ならばＢ＿ｓｅｌ＝“Ｈ”
・ＲＸＤが“Ｌ”→“Ｈ”にてＢ＿ｓｅｌ＝“Ｌ”
＜衝突検知部７０１＞
・ＲＸＤが“Ｈ”→“Ｌ”のＴ２期間後にＴｃｏｎｖ＝“Ｌ”ならばＣ＿ｓｅｌ＝“Ｌ”
・Ｔｃｏｎｖが“Ｌ”→“Ｈ”のＴ３期間後にＣ＿ｓｅｌ＝“Ｈ”
＜信号ＳＥＬ＞
ＳＥＬ＝（Ａ＿ｓｅｌ  ｏｒ  Ｂ＿ｓｅｌ）  ＆Ｃ＿ｓｅｌ
（ＳＥＬ＝“Ｈ”のときＲｃｏｎｖ＝ＲＸＤ、ＳＥＬ＝“Ｌ”のときＲｃｏｎｖ＝“Ｈ”）
【００５０】
無線通信装置１１０が図７に示す制御回路１１２を配置した場合、つまり第２の実施形態における無線通信システムの動作について図８を用いて説明する。図８は、第２の実施形態における無線通信システムでの伝送例を示す信号タイミング図である。図８には、時刻Ｔ８０１にて、処理装置１３０のマイコン１３２及び処理装置１４０のマイコン１４２が同時にローレベルのデータＴＸＤ＿３及びデータＴＸＤ＿４を出力した場合の各信号のタイミングを一例として示している。なお、時刻Ｔ８０１から時刻Ｔ８０５までは、図６に示した時刻Ｔ６０１から時刻Ｔ６０５までと同様であるので、説明は省略する。
【００５１】
時刻Ｔ８０５からＴ２期間後の時刻Ｔ８０６にて、衝突検知部７１は、データＴｃｏｎｖ＿１がローレベルであることを検知し、つまり衝突が発生していることを検知し、時刻Ｔ８０７にて、信号Ｃ＿ｓｅｌをローレベルに制御する。したがって、信号ＳＥＬはローレベルとなり、制御回路１１２は、データＲｃｏｎｖ＿１としてハイレベルの信号を出力する。ゆえに、無線通信装置１２０におけるデータＴｃｏｎｖ＿２及びデータＴＸＤ＿２もハイレベルとなる。
【００５２】
よって、制御回路１１２によりローレベルが巡回することが抑止されるため、時刻Ｔ８０８にて、データＴＸＤ＿３及びデータＴＸＤ＿４がハイレベルとなると、時刻Ｔ８０９にて、システムＢＵＳ２はハイレベルとなる。その後、時刻Ｔ８１０にて、システムバスＢＵＳ１もハイレベルとなり、正常にデータ伝送が完了される。なお、本実施形態において、衝突検知部７０１、切断解除部７０２、ＯＲ回路７０３、及びＡＮＤ回路７０４を有する制御回路を無線通信装置１１０が有する制御回路１１２としたが、無線通信装置１２０が有する制御回路１２２に設けても良い。その場合、無線通信装置１１０が有する制御回路１１２は、第１の実施形態と同様にすればよい。
【００５３】
また、第１及び第２の実施形態において信号ＳＥＬや信号Ａ＿ｓｅｌ、Ｂ＿ｓｅｌ、Ｃ＿ｓｅｌなどのロジックレベル（Ｈ、Ｌ）や論理演算を明記したが、これに限定されるものではない。目的の動作が成り立つのであれば異なるロジックレベル、論理演算処理または他の処理を用いても構わない。
【００５４】
第２の実施形態によれば、各ノードの送信タイミングが任意であるシリアルバスであっても、シリアルバスによるデータ転送に不都合を発生させることなく、シリアルバスを無線化しつつ低遅延でのデータ伝送が可能となる。
【００５５】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第１及び第２の実施形態では、制御回路１１２及び１２２内に入力されるデータＲＸＤ及びデータＴｃｏｎｖの信号レベルに応じて、データＲｃｏｎｖを強制的にハイレベルにするマルチプレクサを配置することで、物理的にローレベルが巡回することを抑止した。
【００５６】
第３の実施形態では、制御回路１１２及び１２２内に２線式シリアルバスを３線式シリアルバスに変換するプロトコル変換部を設けることで、論理的にローレベルが巡回することを抑止し、シリアルバスを無線化する例について説明する。なお、制御回路１１２及び１２２の構成以外は、第１及び第２の実施形態と同様であるため、説明は省略する。
【００５７】
図９は、第３の実施形態における制御回路１１２、１２２の構成例を示す図である。有線プロトコル変換部９０１は、２線シリアルバスから受信したデータＲＸＤをバッファリング及びプロトコル変換を施して、３線式シリアルバスのデータＲｃｏｎｖとして出力する。ここで３線式シリアルバスとは、例えばＵＡＲＴである。また、有線プロトコル変換部９０１は、変換回路１１５、１２５から入力される３線式シリアルバスのデータＴｃｏｎｖをバッファリング及びプロトコル変換を施して、２線式シリアルバスのデータＴＸＤとして出力する。
【００５８】
以上のように、有線プロトコル変換部９０１を有することで、論理的にローレベルが巡回することを抑止することができ、シリアルバスの無線化が可能となる。第３の実施形態の構成は、有線プロトコル変換のみで実現できるため、無線プロトコル変換を行う構成より低遅延、且つ簡易に実現できる。なお、本実施形態において、３線式シリアルバスとしてＵＡＲＴを例として示したが、これに限定されるものではない。例えば、ＳＰＩ、ｍｉｃｒｏｗｉｒｅ、ＬＶＤＳ等を用いても良いし、独自のプロトコルでも良い。
【００５９】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。Ｉ２Ｃのようにマスター側がすべての制御の主導権を持ち、スレーブはマスターのコマンドに応答する方式のプロトコルである場合、プロトコルを理解すれば、データ通信の方向（上り／下り）を判定することが可能である。そこで、第４の実施形態では、制御回路１１２又は１２２内にデータ通信の方向を判定する通信方向判定部を設け、使用していない通信方向をスイッチにより物理的に遮断することで、ローレベルが巡回することを抑止する例について説明する。
【００６０】
第４の実施形態における制御回路１１２又は１２２の構成例について、図１０を用いて説明する。なお、図１０に示す制御回路は、無線通信装置１１０及び１２０のどちらか一方にのみ設ければよい。制御回路を設けない無線通信装置は、データＲｃｏｎｖ＝データＲＸＤ、データＴＸＤ＝データＴｃｏｎｖとして実装すればよい。図１０は、第４の実施形態における制御回路１１２、１２２の構成例を示す図である。図１０に示すように制御回路１１２は、通信方向判定部１００１、下りスイッチ１００２、及び上りスイッチ１００３を有する。
【００６１】
スレーブ側の無線通信装置が図１０に示す制御回路を有するものとして説明する。通信方向判定部１００１は、基本的には下りスイッチ１００２をＯＮ（オン状態、閉状態）に制御し、上りスイッチ１００３をＯＦＦ（オフ状態、開状態）に制御する。通信方向判定部１００１は、データＲＸＤをスニファすることでマスターが出力するコマンドを検知し、データＴｃｏｎｖをスニファすることでスレーブが出力するコマンドを検知する。通信方向判定部１００１は、マスターがコマンド出力を完了してスレーブがマスターへコマンドを応答する手順に移行したと判定した場合にのみ、下りスイッチ１００２をＯＦＦに制御し、上りスイッチ１００３をＯＮに制御する。そして、通信方向判定部１００１は、スレーブがコマンドの送信を完了した場合には、下りスイッチ１００２をＯＮにし、上りスイッチ１００３をＯＦＦに戻す。
【００６２】
以上のように、通信方向判定部１００１がデータ通信の方向を判定し、使用していない通信方向をスイッチにより物理的に遮断することで、ローレベルが巡回することを抑止することができ、シリアルバスの無線化が可能となる。
【００６３】
なお、本実施形態においてループ切断回路は無線通信装置１１０及び１２０のどちらか一方にのみ設ければよいとしたが、双方に実装しても構わない。双方に実装した場合には、図１１に示すように無線通信装置１１０に結合器１１０１、無線通信装置１２０に結合器１１０２と、無線通信装置に各々１個ずつの結合器を実装する構成が実現できる。この際、高速信号を伝達する等の理由で、制御回路から結合器、及び結合器から変換回路までのインピーダンスコントロールが必要となる場合がある。その場合、結合器１１０１と変換回路１１５との間、及び結合器１１０２と変換回路１２５との間に各々スイッチを設ける。また、制御回路１１２の出力と結合器１１０１との間、及び制御回路１２２の出力と結合器１１０２との間に各々スイッチを設ける。そして、処理装置１３０から処理装置１４０へのデータ転送時には、結合器１１０１と変換回路１１５の間、及び制御回路１２２の出力と結合器１１０２間のスイッチをオフにする。一方、処理装置１４０から処理装置１３０へのデータ転送時には、結合器１１０２と変換回路１２５の間及び制御回路１１２の出力と結合器１１０１間のスイッチをオフにする。このようにして、インピーダンスを制御する構成としても良い。
【００６４】
なお、前述した各実施形態では、無線通信の方法として、電磁界結合を用いた非接触データ伝送を用いたが、これに限定されるものではない。例えば、可視光や赤外線、超音波による非接触データ伝送を用いても構わない。
【００６５】
なお、前記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１１０、１２０：無線通信装置  １１１、１２１：トランシーバ  １１２、１２２：制御回路  １１３、１１４、１２３、１２４：結合器  １１５、１２５：変換回路  １３０、１４０：処理装置  １３１、１４１：トランシーバ  １３２、１４２：マイコン  ４０１：Ｈ出力部  ４０２：マルチプレクサ  ４０３：切断判定部  ７０１：衝突検知部  ７０２：切断解除部  ７０３：ＯＲ回路  ７０４：ＡＮＤ回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020102770.tif 000009
【図８】
2020102770.tif 000010
【図９】
2020102770.tif 000011
【図１０】
2020102770.tif 000012
【図１１】
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