(57)【要約】      （修正有）【課題】シリアル通信回路の劣化具合を検知し、通信ができなくなってしまうレベルの機器の故障が発生する前に、交換・修理を促すことが可能となるシリアル通信回路を提供する。【解決手段】サンプリングされたｎ個の受信データの多数決により多数と判定された値を受信データとするシリアル通信回路１００において、通常の通信モードと、シリアル通信の波形品質を検知する寿命判定モードとを切り替えるモード設定部と、寿命判定モードに移行したら、複数のサンプリングポイントのうちデータの先頭部と、データの後端部のデータのサンプリングを行い、正しく読めるポイントを判定するサンプリングデータ判定部と、正しく読めたポイントを基準値と比較し、閾値以上の差分がある場合、シリアル通信回路の寿命が近いと判断する寿命判定部を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプリングされたｎ個の受信データの多数決により多数と判定された値を受信データとするシリアル通信回路において、
通常の通信モードと、シリアル通信の波形品質を検知する寿命判定モードとを切り替えるモード設定部を有し、
前記寿命判定モードに移行したら、複数のサンプリングポイントのうちデータの先頭部のと、データの後端部のデータのサンプリングを行い、正しく読めるポイントを判定するサンプリングデータ判定部と、
正しく読めたポイントを基準値と比較し、閾値以上の差分がある場合、シリアル通信回路の寿命が近いと判断する寿命判定部を有することを特徴とするシリアル通信回路。
【請求項２】
前記寿命判定モード時の前記サンプリングポイントの周波数を通常モードのサンプリング周波数よりも高い周波数に設定することを特徴とする請求項１に記載のシリアル通信回路。
【請求項３】
前記サンプリングデータ判定部は、データの先頭部のサンプリングに対しデータのハイレベルからローレベルへの変化時とローレベルからハイレベルへの変化時、データの後端部のサンプリングに対しデータのハイレベルからローレベルへの変化時とローレベルからハイレベルへの変化時、を個別に判定を行うことを特徴とする請求項１に記載のシリアル通信回路。
【請求項４】
前記寿命判定部が、寿命が近いと判定した場合、Ｉ／Ｆを通じてユーザに通知することを特徴とする請求項１に記載のシリアル通信回路。
【請求項５】
前記基準値は、シリアル通信回路が劣化する前のデータを保存しておき、判定時に読み出すことを特徴とする請求項１に記載のシリアル通信回路。
【請求項６】
前記基準値は、前回寿命判定を行った際のデータを保存しておき、判定時に読み出すことを特徴とする請求項１に記載のシリアル通信回路。
【請求項７】
前記モード設定部は、通常モードから寿命判定モードへの移行を一定期間が経過するごとに行うことを特徴とする請求項１に記載のシリアル通信回路。
【請求項８】
前記モード設定部は通常モードから寿命判定モードへの移行を、ある特定の動作を実行した後毎回、もしくは特定の動作があらかじめ決められた回数以上実行されて際に行うことを特徴とする請求項１に記載のシリアル通信回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリアル通信を行う通信回路の寿命検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
調歩同期方式によるシリアル信号をパラレル信号に変換し、また、逆方向の変換を行うための集積回路としてＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｒｅｃｅｉｖｅｒ  Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）等の通信回路がある。前記通信回路は、通信データに含まれるスタートビットを検出してサンプリングクロックを生成し、サンプリングクロックのハイレベル期間に通信データをサンプリングすることで、受信データを得る。また１シンボル期間毎に３つずつ取り込まれたデータから多数決判定法を用いて各１シンボルの符号判定を行う技術が知られている（特許文献１）。
【０００３】
またサンプリングクロックのタイミングは任意に変えることができる。たとえばサンプリングクロックの生成スタートタイミングがずれてしまったときに、多数決をするために取り込んだ複数のデータのうち、先頭のデータとその他のデータが異なる場合、サンプリングクロックのタイミングをずらしてデータ読み取りポイントの補正を行う技術が知られている（特許文献２）。
【０００４】
一方前記通信回路は、送信側、受信側それぞれのＩＣ、通信ライン上のダンパー抵抗やフィルタ等の部品からなる。これら部品は過電圧、高温、経年劣化などの要因から特性が変わることがある。たとえば通信ＩＣの故障による信号のドライブ特性の低下や、ダンパー抵抗の故障による抵抗値の変化により、通信波形の立ち上がり時間、立下り時間が変化する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３４１０８９号公報
【特許文献２】特許第５８９６６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記部品の故障・劣化により波形品質が劣化すると、データの取り込みエラーが起きやすくなる。また劣化している部品を放置しているとさらに劣化が進み通信不能となる可能性がある。ユーザからすると突然通信不能となり機器の動作が停止してしまうのは利便性に欠ける。部品の故障・劣化を事前に検知し、通信が突然止まってしまう前に劣化具合を検知し事前に修理・交換を促すことができるような方法が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明に係るシリアル通信回路は、
サンプリングされたｎ個の受信データの多数決により多数と判定された値を受信データとするシリアル通信回路において、
通常の通信モードと、シリアル通信の波形品質を検知する寿命判定モードとを切り替えるモード設定部を有し、
前記寿命判定モードに移行したら、複数のサンプリングポイントのうちデータの先頭部のと、データの後端部のデータのサンプリングを行い、正しく読めるポイントを判定するサンプリングデータ判定部と、
正しく読めたポイントを基準値と比較し、閾値以上の差分がある場合、シリアル通信回路の寿命が近いと判断する寿命判定部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るシリアル通信回路によれば、シリアル通信回路の劣化具合を検知し、通信ができなくなってしまうレベルの機器の故障が発生する前に、交換・修理を促すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】シリアル通信回路のブロック図
【図２】シリアル通信のサンプリングタイミングの説明図
【図３】寿命判定モード時のサンプリングタイミング設定の説明図
【図４】通信回路劣化時における通信波形のイメージ図
【図５】実施例１におけるフローチャート
【図６】寿命判定モード時のサンプリング箇所の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１１】
実施例１では、データサンプリングのタイミングを意図的にずらし、波形のなまり具合を検知し、劣化が進んでいるか否かを判定する方法について説明を行う。
【００１２】
＜本発明のブロック図＞
図１に発明のブロック図を示す。
【００１３】
シリアル通信回路１００は、内部でシリアル通信を行う回路を備えた電気機器である、内部にマスター側通信回路２００とスレーブ側通信回路を備え、双方でシリアル通信を行う。
【００１４】
マスター側通信回路２００は、シリアル通信におけるデータの送信側の回路である。
【００１５】
スレーブ側通信回路３００は、シリアル通信におけるデータの受信側の回路である。
【００１６】
マスター側通信回路２００のデータ送信部２０１は、送信したいデータのシリアル変換を行いスレーブ側通信回路３００に送信を行う。また寿命判定モードであった場合は、予め決められたデータ（たとえば１，０をトグルするデータ列）を複数回送信する。
【００１７】
モード設定部１０１は、通常のシリアル通信を行う「通常モード」か、シリアル通信回路の劣化を検知する「寿命判定モード」かを決定し、通信制御部２０２とデータ送信部２０１に情報を送信する。なおどちらのモードにするかは、図示しないＵＩ（Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）からユーザの指定を受け付けて決定してもよいし、たとえば１か月のように一定の時間経過後に寿命判定モードに移行したり、または特定動作の後に寿命判定モードにしたりするなどのルールで定期的に変える方法でもよい。
【００１８】
通信制御部３０２は、通信データに含まれるスタートビットを検出して通信データのサンプリングを行うためのサンプリングクロックを生成する。サンプリングクロックは通信データのビットレート（周波数）のｍ（ｍは４以上の整数）倍の周波数であり、通信データの１ビット期間に連続するｎパルス（ｎはｍより小さい奇数）である。以降の説明では、例えばｍ＝８，ｎ＝３として説明する。つまりサンプリングするポイントは図２にしますように通信データの１ビット期間につき８つのタイミングのうち連続した３か所を選択する。なおサンプリングクロックの周波数やタイミングは、データの周波数や通信回路の波形タイミングに合わせて最適な値を設定することが可能である。また寿命判定モード時は検出精度を上げるためサンプリングクロックの周波数を上げる（たとえばｍ＝１６）など設定を変更してもよい。モード設定部３０７から受信したモード情報が通常モードであった場合、スタートビット検出後一定の通信回路の波形に応じてあらかじめ設定されたサンプリングポイントでサンプリングを行う。寿命検知モードであった場合、８つのサンプリングポイントの先頭よりに設定したり、後端よりのサンプリングポイントを設定したりすることで、データの先端後端が側でのサンプリングを行う。なお、ここでは寿命検知モード時に先端後端別々に判定する方法を説明するが、すべてのサンプリングポイントで同時（ここでは８か所同時）にサンプリングを行う方法でもよい。
【００１９】
受信データサンプリング部３０１は上記通信データの１ビット期間に３パルスのサンプリングクロックを用いて通信データのサンプリングを行う。通常モードの場合、得られた受信データを多数決判定部２０３に供給する。寿命判定モードの場合、予め決められた任意のデータに対し、先頭３ポイントに設定されたサンプリングポイントと、後端３ポイントに設定されたサンプリングポイントに対し、データがＨＩＧＨからＬＯＷへの遷移時、ＬＯＷからＨＩＧＨへの遷移時に分け、それぞれ複数回サンプリングを行いサンプリングデータ判定部３０５に送信する。
【００２０】
多数決回路３０３は１ビット期間にサンプリングされた受信データの多数決判定を行い、多数と判定された値の受信データを受信データ格納部に供給する。
【００２１】
受信データ格納部３０４は多数決判定部３０３から供給される受信データを例えば１フレーム分格納し、図示しない上位装置であるＣＰＵからの読み出し要求に従って格納している受信データを端子１０２からＣＰＵに供給する。
【００２２】
図３は寿命判定モード時のサンプリングタイミング設定の説明図である。
【００２３】
サンプリングデータ判定部３０５は、寿命判定モード時に受信データサンプリング部３０１から受信した受信データに対し、寿命判定モードで任意に決められたデータ通りに正しく読めているか否かを判定する。サンプリングポイントの先頭３ポイント時と、後端３ポイント時それぞれにおいて、３データすべての値が送信データと異なっている場合は、サンプリングポイントをずらして再度サンプリングを行うよう、通信制御部３０２に通知する。前記フローを正しく読めるポイントと誤っているポイントの境目が判定できるまで繰り返し行う。なお前述したように、すべてのサンプリングポイントを同時に見る場合は、正しく読めるポイントと誤っているポイントの境目が一度で判定できるので繰り返し動作は不要である。
【００２４】
寿命判定部３０６は、サンプリングデータ判定部３０５から受信したデータのどこのサンプリングポイントまで正しく読めたかの情報と、基準値とを比較し、閾値以上のずれが発生した場合に、通信回路の寿命であると判定する。前記基準値は、機器の初期状態の結果を保存した値でもよいし、寿命判定モードで前回判定した結果でもよい。
【００２５】
図示しないＣＰＵは、必要に応じて前記判定結果を受信データ端子１０３読み出し、たとえばユーザに寿命が近い旨を通知したり、図示しないネットワーク部から機器の管理者に判定結果を通知して、回路基板の交換を促したりする。即ち、寿命判定部が、寿命が近いと判定した場合、ＵＩ等のＩ／Ｆを通じてユーザに通知する。
【００２６】
＜寿命時の波形の説明＞
図４を用いて、寿命判定する際の通信波形の説明を行う。図４（ａ）は通信回路の劣化前の波形イメージである。実線が実波形の例である。実波形を受信したスレーブ側通信回路は、波形の電圧をみてある閾値（たとえばＨＩＧＨレベル２．１Ｖ以上、ＬＯＷレベル０．７Ｖ以下）を基に二値化を行う。二値化したデータに対し各サンプリングポイントのタイミングでの値を読みだす。図４（ａ）では、サンプリングポイントを先頭側に設定し、すべてのポイントで正しく読めている場合の例である。
【００２７】
一方図４（ｂ）は、通信回路の部品等の劣化で波形の立ち上がりが図４（ａ）よりも遅くなった場合のイメージである。実波形の立ち上がり時間が遅くなったことで、二値化した際のＬＯＷからＨＩＧＨへ遷移するタイミングが遅くなり、結果サンプリングポイントの先頭２点が正しい値（ここではＨＩＧＨ）が読めていないケースの例である。またここでは立ち上がり時間が変化したときの例を示したが、立下り時間が変化する可能性もある。よって、寿命判定モードの場合のサンプリングデータは、サンプリングポイントが先頭時の、立ち上がり波形と立下り波形、サンプリングポイントが後端時の、立ち上がり波形と立下り波形の４種類のポイントでサンプリングする。
【００２８】
＜フローチャート＞
図５を用いて、実施例１における動作フローを説明する。なお通常モード時の動作は既知の動作であるため説明は省略し、ここでは寿命判定モード時のフローの説明を行う。
【００２９】
Ｓ５０１において、モード設定部１０１は動作モードが通常モードか、寿命判定モードかを決定する。ここでは寿命判定モードである旨を通信制御部３０２と、データ送信部２０１に送信する。
【００３０】
Ｓ５０２において、通信制御部３０２は寿命判定モードであった場合、サンプリングを行うポイントを先頭側３点に設定する。
【００３１】
Ｓ５０３において、データ送信部２０１は決められた任意のデータ（たとえば１、０をトグルしたデータ等）を送信する。受信データサンプリング部３０１は受信したデータに対し、先頭３ポイントの位置でサンプリングを行い、結果をサンプリングデータ判定部３０５に送信する。サンプリングデータ判定部３０５はサンプリングデータ３点がそれぞれ正しく読めているか否かを判定する。
【００３２】
Ｓ５０４において、サンプリングデータ判定部３０５はすべて、もしくは一部のサンプリングデータが正しく読めているか否かを判定する。すべて、もしくは一部のサンプリングデータが正しく読めている場合、Ｓ５０６に遷移する。すべてのサンプリングデータが誤って読めていた場合、Ｓ５０５に遷移する。
【００３３】
Ｓ５０５において、サンプリングデータ判定部３０５はすべてのサンプリングデータが誤って読めていた場合、正しく読めるタイミングの境目はサンプリングポイントの真ん中よりに存在するため、サンプリングポイントの設定を真ん中寄りに変更して、再度通信とサンプリングを行う。
【００３４】
Ｓ５０６において、通信制御部３０２は先頭側のサンプリングが終了したのち、サンプリングを行うポイントを後端側３点に設定する。
【００３５】
Ｓ５０７において、データ送信部２０１は決められた任意のデータ（たとえば１、０をトグルしたデータ等）を送信する。受信データサンプリング部３０１は受信したデータに対し、後端３ポイントの位置でサンプリングを行い、結果をサンプリングデータ判定部３０５に送信する。サンプリングデータ判定部３０５はサンプリングデータ３点がそれぞれ正しく読めているか否かを判定する。
【００３６】
Ｓ５０８において、サンプリングデータ判定部３０５はすべて、もしくは一部のサンプリングデータが正しく読めているか否かを判定する。すべて、もしくは一部のサンプリングデータが正しく読めている場合、Ｓ５１０に遷移する。すべてのサンプリングデータが誤って読めていた場合、Ｓ５０９に遷移する。
【００３７】
Ｓ５０９において、サンプリングデータ判定部３０５はすべてのサンプリングデータが誤って読めていた場合、正しく読めるタイミングの境目はサンプリングポイントの真ん中よりに存在するため、サンプリングポイントの設定を真ん中寄りに変更して、再度通信とサンプリングを行う。
【００３８】
Ｓ５１０において、寿命判定部３０６はサンプリングデータが正しく読めているポイントの境目を基準と比較する。なお比較は図６に示すように、サンプリングポイントを先頭側３点に設定したときのデータが１から０への遷移時、先頭側３点に設定したときのデータが０から１への遷移時、後端側３点に設定したときのデータが０から１への遷移時、後端側３点に設定したときのデータが１から０への遷移時、４つのパターンに対しそれぞれ判定を行う。またばらつきを考慮して、複数回サンプリングし正しく読めたか否かの結果を平均してもよい。前記判定結果を基準値と比較し、正しく読み取れる範囲の差分を判定する。差分が閾値以上、つまり正しく読める範囲が閾値より狭くなっている場合はＳ５１２に遷移する。差分が閾値以下、つまり正しく読める範囲が閾値より狭くなっていない場合、Ｓ５１１に遷移する。
【００３９】
Ｓ５１１において、寿命判定部３０６は寿命は近くないと判定する。モード設定部１０１は通常モードに設定し、通常のシリアル通信を行うモードに遷移し処理を終了する。
【００４０】
Ｓ５１２において、寿命判定部３０６は寿命が近いと判定する。判定結果をユーザや管理者になんらかの方法で通知する。モード設定部１０１は通常モードに設定し、通常のシリアル通信を行うモードに遷移し処理を終了する。
【００４１】
以上の処理により、シリアル通信回路の寿命判定モード時にサンプリングポイントを変えることで、波形品質の劣化を検知し、回路の寿命が近いか否かを判定することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１００  シリアル通信回路、２００  マスター側通信回路、２０１  データ送信部、
３００  スレーブ側通信回路
【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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