(57)【要約】【課題】  単一の信号線に接続しても、自身の出力による誤動作がなく、しかも競合時の調停も容易に行うことができるようにする。【解決手段】  ワンワイヤ通信装置１２が送信側となって出力部Ｏｕｔにハイレベルが出力されると、ＮＰＮトランジスタ１４のコレクタ・エミッタ間は導通状態となる。他のワンワイヤ通信装置１３が通信線１１を使用して、通信線１１がローレベルとなっていると、入力部Ｉｎにローレベルが入力されるので、送信を停止する。受信手段２６にローレベルが入力されるのは、送信手段２８がハイレベルを出力している時に限られるので、調停のための判断を簡単に行うことができる。【選択図】      図１
2006140710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空き状態で論理レベルが予め定める一方側となる単一の通信線に複数が接続可能で、通信線が空いていれば該論理レベルの一方側と他方側との間で変化する信号で情報を送信可能となる通信装置において、
通信線からの信号を受信するための受信手段と、
通信線へ信号を送信する送信手段と、
受信手段および送信手段と通信線との間に設けられ、送信手段から送信する信号の論理レベルが該一方側の時に通信線からの信号が受信手段に入力され、該論理レベルが他方側の時には受信手段に該論理レベルの一方側が入力されるように切換える切換手段と、
通信線に信号を送信していないときには送信手段から該論理レベルの一方側を出力させ、信号を送信するときに、受信手段に該論理レベルの他方側が入力されると、信号の送信を停止するように制御する制御手段とを、含むことを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記制御手段は、送信開始時に、予め優先度を反映させて設定される識別情報を前記送信手段から送信させ、該識別情報の送信中に、前記受信手段に前記論理レベルの他方側が入力されると、送信を停止するように制御することを特徴とする請求項１記載の通信装置。
【請求項３】
前記切換手段は、
前記通信線と前記送信手段との間に接続され、該通信線が前記論理レベルの一方側で該送信手段が該論理レベルの他方側のときに順方向となる方向で接続されたダイオードと、
スイッチング部と制御部とを有し、該通信線と前記受信手段との間にスイッチング部が接続され、制御部が送信手段に接続されて、制御部に入力される論理レベルが一方側か他方側かに応じてスイッチング部が導通または遮断するスイッチング素子とを、
含むことを特徴とする請求項１または２記載の通信装置。
【請求項４】
前記スイッチング素子はバイポーラトランジスタであり、
該バイポーラトランジスタは、前記受信手段にはコレクタ、前記送信手段にはベースがそれぞれ接続され、前記通信線にはエミッタが接続されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の通信装置。
【請求項５】
前記スイッチング素子のスイッチング部が接続される前記受信手段と電源のハイレベル側との間にはプルアップ抵抗が接続され、
前記通信線と電源のローレベル側との間にはプルダウン抵抗が接続されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の通信装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の通信装置が前記通信線を介して接続される複数の通信手段のうちの少なくとも一つの通信手段となり、
該通信手段の制御手段は、送信開始時に優先権を反映させた識別情報を送信して、識別情報のうちの論理レベルの一方側を送信中に、通信線から論理レベルの他方側を受信すれば送信を停止して、競合発生時の調停を行うことを特徴とする調停機能付き通信システム。
【請求項７】
空き状態で論理レベルが予め定める一方側となる単一の通信線に複数の通信手段を接続し、いずれの通信手段でも通信線が空いていれば該論理レベルの一方側と他方側との間で変化する信号で情報を送信可能となる通信で、送信が競合するときに調停を行う通信の調停方法において、
少なくとも一つの通信手段に、
通信線からの信号を受信するための受信手段と、
通信線へ信号を送信する送信手段と、
受信手段および送信手段と通信線との間に設けられ、送信手段から送信する信号の論理レベルが該一方側の時に通信線からの信号が受信手段に入力され、該論理レベルが他方側の時には受信手段に該論理レベルの一方側が入力されるように切換える切換手段とを設けておき、
通信線に信号を送信していないときには送信手段から該論理レベルの一方側を出力させ、信号を送信するときに、受信手段に該論理レベルの他方側が入力されると、信号の送信を停止することを特徴とする通信の調停方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信と受信とを１本の通信線で行い、調停機能を備える通信装置および通信システム、ならびに通信の調停方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、図８に示すようなワンワイヤ通信回路が用いられている。単一の通信線１は、通信手段２，３の間で半二重式のデジタル信号通信を行わせることができる。ただし、通信手段２，３間は、接地または電源など、他にも接続がなされていることが前提となる。各通信手段２，３には、たとえばマイコン４，５などを含む制御部が設けられ、通信線１はマイコン４，５に対する割り込み入力となり、相手側の通信手段２，３が信号を送信するときだけ、割り込み処理によって受信処理を行う。相手側の通信手段２，３に信号を送信するときは、出力ポートなどを介してデジタル信号を導出する。信号の入出力の経路には、バッファなどが設けられるけれども、説明を簡略化するために省略する。
【０００３】
通信線１は、両方の通信手段２，３の出力を、ローレベルがアクティブ側となるワイヤードＯＲの関係を有するように接続している。このために、両方の通信手段２，３の入力Ｉｎ間を通信線１で接続している。各通信手段２，３の出力Ｏｕｔと通信線１との間には、ダイオード６，７がそれぞれ接続される。ダイオード６，７のアノード・カソードの方向は、通信手段２，３の出力Ｏｕｔがアクティブになるときに順方向となるようにする。すなわち、電源のハイレベル側が正電圧であるときには、ダイオード６，７は、アノードを通信線１に接続し、カソードを通信手段２，３の出力に接続する。
【０００４】
また、各通信手段２，３で入力Ｉｎと電源のハイレベル側との間には、プルアップ抵抗８，９が接続されている。これによって、両方の通信手段２，３の出力が非アクティブ側となると、プルアップ抵抗８，９にはほとんど電流は流れず、通信線１のレベルはハイレベルとなる。いずれか一方、または両方の通信手段２，３の出力Ｏｕｔがローレベルとなれば、ダイオード６，７を介してプルアップ抵抗８，９に電流が流れ、電圧降下によって通信線１はローレベルとなる。説明の簡略化のため、ダイオード６，７の順方向電圧を０Ｖとし、電源のハイレベルを５Ｖとし、電源のローレベルを０Ｖとし、通信手段２，３の入力Ｉｎ側の入力インピーダンスを無限大とし、プルアップ抵抗８，９の抵抗値を１ｋΩとすると、各プルアップ抵抗８，９には５ｍＡずつの電流が流れ、合計１０ｍＡの電流が出力側の通信手段２の出力Ｏｕｔに流れる。
【０００５】
通信手段２，３間のデジタル信号通信は、双方向で可能であるけれども、同時には一方向でしか可能ではない半二重式となる。すなわち、一方、たとえば通信手段２が送信側となり、他方の通信手段３が受信側となる。受信側となる通信手段３では、出力Ｏｕｔを非アクティブ側のハイレベルとしておき、送信側の通信手段２の出力Ｏｕｔから通信線１を介して送信されるデジタル信号を入力Ｉｎに受信する。通信手段２の出力Ｏｕｔがアクティブ側のローレベルになれば、電源のハイレベル側から両方のプルアップ抵抗８，９を通り、さらに通信手段２側のダイオード６を通って通信手段２の出力Ｏｕｔに電流が流れ、通信手段３の入力Ｉｎに接続されている通信線１の信号レベルはローレベルとなる。通信手段２の出力Ｏｕｔが非アクティブ側のハイレベルになれば、ダイオード６を通る電流はほとんどなくなり、通信線１の信号レベルはハイレベルとなって、通信手段３の入力Ｉｎにはハイレベルが与えられる。
【０００６】
図９は、ワンワイヤ通信回路の他の例を示す（たとえば、特許文献１参照）。図９で図８の構成に対応している部分には、同一の参照符を付して重複する説明を省略する。本例では、プルアップ抵抗８は１つだけ通信線１と電源のハイレベル側との間に接続される。プルアップ抵抗８は、通信手段２，３のいずれの側かに設けることもできる。図８と同様な条件であれば、送信側の通信手段２，３の出力Ｏｕｔがローレベルのときに流れる電流は５ｍＡとなる。図９でも、通信線１を介する半二重式のデジタル信号通信の基本的な動作は、図８と同様に行われる。
【０００７】
通信線１を介する半二重式のデジタル通信を行う場合には、通信線１が空いていれば、どの通信手段２，３でもマスタとなって、送信を行うことができるマルチマスタ・プロトコルが採用されている。通信線１のようなバスに接続されるノードとしての複数の通信手段２，３は、ＣＳＭＡ／ＣＤ（Carrier Sense Multiple Access with Collision
Detection）方式で、バスに最初にアクセスしたノードが送信権を獲得する。ただし、複数のノードからの送信が競合するときには、送信権についての調停が必要となる。
【０００８】
図１０は、調停機能を備えるデジタル通信に使用されるデータフレームの概略的な構成を示す。先頭にはＳＯＦ（Start Of Frame）が１ビットあり、続いて識別情報（ＩＤ）によるアービトレーションフィールドが続く。さらにコントロールフィールド（Control
Field ）、データフィールド（Data）、ＣＲＣフィールド、ＡＣＫフィールドおよびエンドオブフレーム（ＥＯＦ）が続く。データフレームの送信では、アービトレーションフィールドで送信権の調停を行い、データフィールドでデータを送信する。
【０００９】
図１１は、ＣＡＮ（Controller Area Network）と呼ばれ、２本の通信線を使用する通信方式のデータフレームで、アービトレーションフィールドの送信によって、送信権についての調停を行う考え方を示す。図８，９では通信線１に２つの通信手段２，３が接続されているけれども、さらにもう１つ通信手段が接続されるとして、３つのノードがバスに接続される場合を想定する。あるタイミングで時刻ｔ０からノードＡ〜Ｃの三者が同時に送信を開始して競合が生じるものとする。ＣＡＮでは、２本の通信線間の電位差をバスのレベルとして、優先的なドミナントレベル（Ｄ）と受容的なレセシブレベル（Ｒ）とがあるものとして論理的に取扱う。ここでは、ハイレベルがレセシブレベルであり、ローレベルがドミナントレベルであるものとして説明する。各ノードには、相互に異なる識別情報（ＩＤ）が与えられている。時刻ｔ０から、各ノードはＬレベルのＳＯＦを１ビット送信し、次に識別情報（ＩＤ）を送信する。識別情報は、複数のビットを有し、各ビットはＬレベルかＨレベルかであり、ＬレベルがＨレベルに優先する。すなわち、あるノードがＨレベルを出力していても、他にＬレベルを出力するノードがあれば、バスはＬレベルとなる。
【００１０】
図１１では、時刻ｔ０から時刻ｔ１までは、ノードＡ〜Ｃは同じようにＨＬが変化する識別情報を送信している。したがってノードＡ〜Ｃの三者の優劣は不明である。時刻ｔ１で、ノードＡはＨレベルを出力しても、他のノードＢ，ＣはＬレベルを出力するので、バスはＬレベルとなり、ノードＡは負けて送信→受信に切換えられる。さらに時刻ｔ２で、ノードＣがＨレベルを出力し、ノードＢがＬレベルを出力するので、ノードＣは負けて送信→受信に切換えられる。この三者では、ノードＢが勝ち残って、最後まで送信する権利を得ることになる。破線は、ノードＡおよびノードＣが送信を続ける場合の信号波形を示す。複数のノードからの送信が競合するときには、先に送信するビットがＬレベルとなるような識別情報が与えられるノードが優先する（たとえば、特許文献２，３参照）。
【００１１】
図１２は、図１１に示すような調停を行うために、各ノードで行う送信手順を示す。ＣＡＮでは、各ノードが送信するデータフレームの先頭には図１０に示すようにＳＯＦが設けられ、次にＩＤを含むアービトレーションフィールドが設けられる。送信開始後のステップｓ１では次に送信する信号のビットを用意し、ステップｓ２でその信号のビットを送信する。ステップｓ３では、送信する信号のビットがＬ出力であるか否かを判断する。Ｌ出力ではない、すなわちＨ出力と判断するときは、ステップｓ４で受信信号の入力チェックを行う。ステップｓ５では、入力チェックの結果、Ｌ入力となっているか否かを判断する。Ｌ入力ではない、すなわちＨ入力と判断されるときはステップｓ１に戻る。ステップｓ３でＬ出力と判断するときもステップｓ１に戻る。Ｌ出力時には必ずＬ入力と判断され、そのノードよりも優先するノードの存在を検知することができないからである。したがって、ステップｓ４ではＨ出力時にのみ、入力チェックを行うことになる。ステップｓ５でＬ入力と判断するときは、Ｈ出力にもかかわらず、他にＬ出力のノードが存在していることが検知されるので、ステップｓ６で受信を行い、受信が終了すれば、制御手順をいったん終了する。さらに送信が必要であれば、送信開始からの制御手順を実行する。
【００１２】
図１３は、図８の各通信手段２，３での送信処理と受信のための割り込み処理との概要を示す。図１３（ａ）は送信処理を示し、ステップａ１で送信データなどを読み出すなどの信号準備を行う。ステップａ２では、送信データのうち、次に送信する１ビット分が取り出され、ハイレベルであればステップａ３でＨｉ出力、ローレベルであればステップａ４でＬｏ出力がそれぞれ導出される。次にステップａ５では次の信号が準備され、ステップａ２に戻る。以下、次の信号がなくなるまで、ステップａ２からステップａ５までを繰り返す。なお、実際の送信処理では、ステップａ１の信号準備で、たとえば一定のビット数のデータをシフトレジスタに設定し、ステップａ２〜ステップａ５は、シフトレジスタに設定されているデータを１ビットずつシフトしながら出力するだけである。ステップａ２で信号レベルを判断して、信号レベルに応じてステップａ３またはステップａ４のいずれかを選択するように記載しているのは、ステップａ４でＬｏ出力を行うと、当該通信手段２，３の入力Ｉｎもローレベルとなり、破線で示すように、マイコン４，５への割り込みが発生することを明示するためである。
【００１３】
図１３（ｂ）は、通信線１を介する信号受信のための割り込み処理を示す。図８に示すように、通信線１は、マイコン４，５の割り込み入力Ｉｎｔに接続されているので、通信線１がローレベルになると、マイコン４，５には割り込みがかかり、割り込みが禁止されていない限り、そのときに実行中の処理を中断して割り込み処理を実行する。ステップｂ１では、通信手段２，３自身が図１３（ａ）のステップａ４でＬｏ出力を行っているか否かを判断する。自身がＬｏ出力ではないと判断すると、ステップｂ２で相手側の通信手段２，３から通信線１を介して送られてくるデジタル信号を受信するための受信処理を行う。ステップｂ１で自身がＬｏ出力であると判断すると受信処理は行わない。ステップｂ２の受信処理が終了するとき、または受信処理を行わないときは、割り込みによって中断している処理に戻る。
【００１４】
図１４は、図８，９の各通信手段２，３での送信処理としての他の例の概要を示す。ステップｃ１で信号の準備、たとえばシフトレジスタへのデータのセットを行った後、ステップｃ２では割り込みを禁止する。割り込みが禁止されれば、割り込み入力Ｉｎｔがローレベルになっても割り込み処理は行われない。ステップｃ３からステップｃ６までは、図１３（ａ）のステップａ２からステップａ５までのそれぞれのステップと実質的には同等の動作を行う。すなわち、シフトレジスタに対して１ビット分ずつシフトを行わせながら、１ビット分の信号を送信する。ただし、ステップｃ２で割り込みを禁止しているので、ステップｃ５でＬｏ出力を行っても、割り込みはかからない。したがって、受信処理では、図１２（ｂ）のステップｂ１のように、自身がＬｏ出力であるか否かを判断する必要はなく、ステップｂ２の受信処理のみを常に行うようにすればよい。
【００１５】
【特許文献１】特許第２８４５０００号公報
【特許文献２】特開平８−１８５７７号公報
【特許文献３】特開平９−１３５２５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
図８，９に示すような従来のワンワイヤ通信回路は、送信と受信とを１本の通信線１で行うことができるけれども、送信するために出力した信号が、送信の相手側の通信手段ばかりではなく、送信側の通信手段自身にも入力されるので、相手側からの信号だけを受信するための工夫が必要となる。もし、送信側の通信手段自身の出力を相手側からの信号と混同すると、誤動作を起こすおそれがある。図１２に示すように、割り込み処理の中で自身のＬｏ出力か否かを判断するのは、相手側からの信号を受信するときに、判断を行う分だけ時間がかかってしまう。また、送信でＬｏ出力を行うと、割り込み処理が起動されてしまい、受信処理は行わないで割り込み処理から戻るにしても、余分な時間がかかってしまう。送信開始直後に割り込みを禁止すると、信号の送信が全部終了するまでは、相手側からの信号を受信することができない。
【００１７】
また、図８に示すように、通信線１の両側の通信手段２，３にプルアップ抵抗８，９をそれぞれ設ける場合、たとえば通信手段２のみがＬｏ出力を行うと、両方のプルアップ抵抗８，９に電流が流れて、消費電力が大きくなる。図９に示すようにプルアップ抵抗８を１つにすれば、Ｌｏ出力時に流れる電流は図８の半分となり、消費電力は低減される。しかしながら、プルアップ抵抗８を１つしか使用しないと、プルアップ抵抗８とＬｏ出力を行う通信手段２，３の出力部との間にしか電流が流れず、電流が流れない部分では電圧信号となるので、耐ノイズ性が低下してしまう。また、電流が流れないと、接触部分で電気絶縁性の酸化膜などを除去することができず、接触不良を生じるおそれがある。
【００１８】
たとえば、一方の通信手段２が送信側となり、他方の通信手段３が受信側となる頻度が高ければ、通信線１とプルアップ抵抗８との接続部から通信手段２側の部分には比較的大きな電流が流れるけれども、その接続部から通信手段３側にはほとんど電流が流れない。通信線１が通信手段２，３の出力部や入力部に接続される部分は、一般に端子やコネクタなどで、着脱可能に構成されている。着脱可能な部分では、導体と導体との接触で電気的な接続が行われる。導体と導体との接触部分にほとんど電流が流れないと、接触部分の酸化などで抵抗が大きくなり、接触不良が生じやすくなる。
【００１９】
さらに、図１１に示すような複数のノード間での衝突回避の調停を行うときには、図１２のステップｓ３に示すように、ノードは信号を送り出した直後に、信号がＬ出力か否かを判断して分岐を行う必要がある。図１２の制御手順には、このような条件分岐が含まれるので動作が複雑化する。条件分岐の結果を予測するのは困難なので、プログラムコードの読込み、解釈、実行などを並行して行うパイプライン処理で高速化を図ることが困難となる。プログラムコードを先行して読込んでも、条件分岐の結果が予測と異なると、改めて分岐先からのプログラムコードを読込む必要があるからである。
【００２０】
本発明の目的は、単一の信号線に接続しても、自身の出力による誤動作がなく、しかも競合時の調停も容易に行うことができる通信装置および通信システム、ならびに通信の調停方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、空き状態で論理レベルが予め定める一方側となる単一の通信線に複数が接続可能で、通信線が空いていれば該論理レベルの一方側と他方側との間で変化する信号で情報を送信可能となる通信装置において、
通信線からの信号を受信するための受信手段と、
通信線へ信号を送信する送信手段と、
受信手段および送信手段と通信線との間に設けられ、送信手段から送信する信号の論理レベルが該一方側の時に通信線からの信号が受信手段に入力され、該論理レベルが他方側の時には受信手段に該論理レベルの一方側が入力されるように切換える切換手段と、
通信線に信号を送信していないときには送信手段から該論理レベルの一方側を出力させ、信号を送信するときに、受信手段に該論理レベルの他方側が入力されると、信号の送信を停止するように制御する制御手段とを、含むことを特徴とする通信装置である。
【００２２】
本発明に従えば、通信装置は、空き状態で論理レベルが予め定める一方側となる単一の通信線に複数が接続可能である。通信装置では、通信線が空いていれば該論理レベルの一方側と他方側との間で変化する信号で情報を送信可能とするために、受信手段と、送信手段と、切換手段と、制御手段とを含む。切換手段は、通信線からの信号を受信するための受信手段と、通信線へ信号を送信する送信手段との間に設けられ、送信手段から送信する信号の論理レベルが一方側の時に通信線からの信号が受信手段に入力され、論理レベルが他方側の時には受信手段に論理レベルの一方側が入力されるように切換える。すなわち、送信手段から論理レベルの他方側を出力するなら、信号線の論理レベルにかかわらず、受信手段には論理レベルの一方側が入力される。送信手段から論理レベルの一方側を出力するなら、信号線の論理レベルがそのまま受信手段に入力される。制御手段は、通信線に信号を送信していないときには送信手段から論理レベルの一方側を出力させ、信号を送信するときに、受信手段に論理レベルの他方側が入力されると、信号の送信を停止するように制御するので、送信手段からの出力の論理レベルを判断する必要がなく、制御手順を短縮し、簡単化することができるとともに、単一の信号線に接続しても、自身の出力による誤動作がなく、しかも競合時の調停も容易に行うことができる。
【００２３】
また本発明で、前記制御手段は、送信開始時に、予め優先度を反映させて設定される識別情報を前記送信手段から送信させ、該識別情報の送信中に、前記受信手段に前記論理レベルの他方側が入力されると、送信を停止するように制御することを特徴とする。
【００２４】
本発明に従えば、単一の通信線を介する信号の送信を開始する時点で、制御手段は、予め優先度を反映させて設定される識別情報を送信手段から送信させる。識別情報を、優先度が高い通信手段には早期に論理レベルの他方側が出力されるように設定しておけば、制御手段が識別情報の送信中に、受信手段に論理レベルの他方側が入力されると、送信を停止するように制御するようにして、送信が競合しても、優先度に応じた調停を容易に行うことができる。
【００２５】
また本発明で、前記切換手段は、
前記通信線と前記送信手段との間に接続され、該通信線が前記論理レベルの一方側で該送信手段が該論理レベルの他方側のときに順方向となる方向で接続されたダイオードと、
スイッチング部と制御部とを有し、該通信線と前記受信手段との間にスイッチング部が接続され、制御部が送信手段に接続されて、制御部に入力される論理レベルが一方側か他方側かに応じてスイッチング部が導通または遮断するスイッチング素子とを、
含むことを特徴とする。
【００２６】
本発明に従えば、切換手段にはダイオードとスイッチング素子とが含まれる。ダイオードは、通信線と送信手段との間に接続され、通信線が論理レベルの一方側で送信手段が論理レベルの他方側のときに順方向となる方向で接続されので、通信線が空き状態で論理レベルが一方側のときに送信手段が論理レベルの他方側を出力すれば、順方向となり、通信線の論理レベルを送信手段の出力によって他方側に遷移させることができる。通信線が空き状態ではなく、論理レベルが他方側になっているときに、送信手段が論理レベルの一方側を出力しても、ダイオードは逆方向となり、送信手段の出力は通信線には影響しない。スイッチング素子は、スイッチング部と制御部とを有し、通信線と受信手段との間にスイッチング部が接続され、制御部が送信手段に接続されて、制御部に入力される論理レベルが一方側か他方側かに応じてスイッチング部が導通または遮断する。送信手段の出力が論理レベルの一方側であれば、スイッチング部が導通し、通信線の論理レベルが受信手段に入力される。送信手段の出力が論理レベルの他方側であれば、スイッチング部が遮断し、受信手段の入力は、通信線の論理レベルではなく、論理レベルの一方側となる。したがって、受信手段に論理レベルの他方側が入力されるのは、送信手段から論理レベルの一方側を出力し、かつ通信線の論理レベルが他方側となっているときに限られる。
【００２７】
また本発明で、前記スイッチング素子はバイポーラトランジスタであり、
該バイポーラトランジスタは、前記受信手段にはコレクタ、前記送信手段にはベースがそれぞれ接続され、前記通信線にはエミッタが接続されることを特徴とする。
【００２８】
本発明に従えば、バイポーラトランジスタをスイッチング素子とし、受信手段にはコレクタ、送信手段にはベースがそれぞれ接続され、通信線にはエミッタが接続される。送信手段が論理レベルの一方側を出力すると、ベースに順方向のバイアスが印加され、コレクタとエミッタとの間が導通して、受信手段に通信線を接続することができる。送信手段が論理レベルの他方側を出力すると、ベースに順方向のバイアスが印加されず、受信手段は通信線とは切離される。
【００２９】
また本発明で、前記スイッチング素子のスイッチング部が接続される前記受信手段と電源のハイレベル側との間にはプルアップ抵抗が接続され、
前記通信線と電源のローレベル側との間にはプルダウン抵抗が接続されることを特徴とする。
【００３０】
本発明に従えば、スイッチング素子のスイッチング部が接続される受信手段と電源のハイレベル側との間にはプルアップ抵抗が接続されるので、送信手段が論理レベルの他方側を出力してスイッチング素子が遮断状態となると、受信手段には電源のハイレベル側が入力される。通信線が空いていて論理レベルの一方側であれば、順方向となるダイオードを介して送信手段からの論理レベルの他方側の出力に、通信線の論理レベルが遷移する。通信線に接続されるすべての送信手段から論理レベルの一方側が出力されれば、すべてのスイッチング素子は導通状態となり、通信線は論理レベルの一方側となる。通信線に接続される送信手段のうちに、論理レベルの一方側を出力するものと他方側を出力するものとがあれば、ダイオードによる論理和として、通信線の論理レベルは他方側となる。通信線に接続されるすべての送信手段から論理レベルの他方側が出力されると、すべてのスイッチング素子は遮断され、通信線はプルダウン抵抗を介して電源のローレベル側のみに接続される。電源のハイレベル側を論理レベルの一方側とし、電源のローレベル側を論理レベルの他方側として、通信線を介してシリアルデータの伝送を行うことができる。
【００３１】
さらに本発明は、前述のいずれか１つに記載の通信装置が前記通信線を介して接続される複数の通信手段のうちの少なくとも一つの通信手段となり、
該通信手段の制御手段は、送信開始時に優先権を反映させた識別情報を送信して、識別情報のうちの論理レベルの一方側を送信中に、通信線から論理レベルの他方側を受信すれば送信を停止して、競合発生時の調停を行うことを特徴とする調停機能付き通信システムである。
【００３２】
本発明に従えば、調停機能付き通信システムでは、単一の通信線に、少なくとも一つの通信手段として、自身の出力による誤動作がなく、しかも競合時の調停も容易に行うことができる通信装置を使用することができる。複数の通信手段が通信線に接続されていても、通信装置を用いる通信手段の制御手段は、送信開始時に優先権を反映させた識別情報を送信して、識別情報のうちの論理レベルの一方側を送信中に、通信線から論理レベルの他方側を受信すれば送信を停止して、競合発生時の調停を行う。優先度の高い通信手段に、論理レベルの他方側が早く送信されるような識別情報を与えておけば、他の優先度が低い通信手段との間に競合が生じても、他の通信手段に優先して通信線を使用することができるように、調停を行うことができる。
【００３３】
さらに本発明は、空き状態で論理レベルが予め定める一方側となる単一の通信線に複数の通信手段を接続し、いずれの通信手段でも通信線が空いていれば該論理レベルの一方側と他方側との間で変化する信号で情報を送信可能となる通信で、送信が競合するときに調停を行う通信の調停方法において、
少なくとも一つの通信手段に、
通信線からの信号を受信するための受信手段と、
通信線へ信号を送信する送信手段と、
受信手段および送信手段と通信線との間に設けられ、送信手段から送信する信号の論理レベルが該一方側の時に通信線からの信号が受信手段に入力され、該論理レベルが他方側の時には受信手段に該論理レベルの一方側が入力されるように切換える切換手段とを設けておき、
通信線に信号を送信していないときには送信手段から該論理レベルの一方側を出力させ、信号を送信するときに、受信手段に該論理レベルの他方側が入力されると、信号の送信を停止することを特徴とする通信の調停方法である。
【００３４】
本発明に従えば、空き状態で論理レベルが予め定める一方側となる単一の通信線に複数の通信手段を接続して行う通信では、いずれの通信手段でも通信線が空いていれば該論理レベルの一方側と他方側との間で変化する信号で情報を送信可能となるけれども、複数の通信手段が通信線が空き状態であると判断して、同時に送信を開始する送信の競合が生じ、調停が必要となる。通信線に接続される複数の通信手段のうちの少なくとも一つには、通信線に対する信号の受信および送信のための受信手段および送信手段とともに、切換手段を設ける。切換手段は、受信手段および送信手段と通信線との間に設けられ、送信手段から送信する信号の論理レベルが一方側の時に通信線からの信号が受信手段に入力され、論理レベルが他方側の時には受信手段に論理レベルの一方側が入力されるように切換えるようにする。通信線に送信手段から出力する信号の論理レベルが一方側である時に、切換手段が通信線からの信号が受信手段に入力されるように切換えるので、信号線の論理レベルが他方側となっていれば、受信手段に論理レベルの他方側が入力され、他の通信手段が通信線を介して論理レベルの他方側を出力していることが判る。受信手段に論理レベルの他方側が入力されて、他の通信手段が通信線を使用していることが判るときには、送信を停止するので、競合を回避するように、調停することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、受信手段に論理レベルの他方側が入力されるのは、送信手段が論理レベルの一方側を送信し、通信線が論理レベルの他方側となっているときに限られる。受信手段に入力される論理レベルが他方側となるときに信号の送信を停止するように制御するので、送信手段からの出力の論理レベルを判断する必要がなく、制御手順を短縮し、簡単化することができるとともに、単一の信号線に接続しても、自身の出力による誤動作がなく、しかも競合時の調停も容易に行うことができる。
【００３６】
また本発明によれば、単一の通信線を介する信号の送信を開始時に競合が生じても、予め優先度を反映させて設定される識別情報を送信手段から送信させて、優先度に応じた調停を容易に行うことができる。
【００３７】
また本発明によれば、切換手段にはダイオードとスイッチング素子とが含まれ、通信線が論理レベルの一方側で送信手段が論理レベルの他方側のときには、順方向とダイオードを介して、通信手段の論理レベルが一方側であれば他方側に遷移させるとともに、スイッチング素子を遮断させて、受信手段には論理レベルの一方側を入力させることができる。通信線が空き状態ではなく、論理レベルが他方側になっているときに、送信手段が論理レベルの一方側を出力しても、ダイオードは逆方向となり、送信手段の出力は通信線には影響しない。送信手段の出力が論理レベルの一方側であれば、スイッチング部が導通して通信線の論理レベルが受信手段に入力される。受信手段に論理レベルの他方側が入力されるのは、送信手段から論理レベルの一方側を出力し、かつ通信線の論理レベルが他方側となっているときに限られるので、他の通信手段が通信線に論理レベルの他方側を出力していることを、容易に確認することができる。送信手段の出力が論理レベルの他方側となるときにスイッチング素子のスイッチング部が遮断されるので、受信部に論理レベルの一方側が入力されても、送信手段と受信手段との間に流れる電流は少なく、電力消費を低減することができる。
【００３８】
また本発明によれば、バイポーラトランジスタのコレクタを受信手段に、ベースを送信手段に、エミッタを通信線に、それぞれ接続し、送信手段から出力される論理レベルに応じて、受信手段と通信線との間のスイッチングを行うことができる。
【００３９】
また本発明によれば、電源のハイレベル側を論理レベルの一方側とし、電源のローレベル側を論理レベルの他方側として、通信線を介してシリアルデータの伝送を行うことができる。
【００４０】
さらに本発明によれば、自身の出力による誤動作がなく、しかも競合時の調停も容易に行うことができる通信装置を複数の通信手段のうちの少なくとも一つとして使用し、単一の通信線を介して通信可能に接続することができる。通信装置を用いる通信手段の制御手段は、送信開始時に優先権を反映させた識別情報を送信して、容易に調停を行うことができる。
【００４１】
さらに本発明によれば、空き状態で論理レベルが予め定める一方側となる単一の通信線に複数の通信手段を接続して行う通信では、いずれの通信手段でも通信線が空いていれば送信可能となるマルチマスタ・プロトコルで信号の送信を行うことができる。送信競合時の調停は、受信手段に入力される信号線の論理レベルが他方側となっていれば送信を停止することで、簡単に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
図１は、本発明の実施の一形態であるワンワイヤ通信システム１０の概略的な電気的構成を示す。ワンワイヤ通信システム１０では、見かけ上、単一の通信線１１を介して、複数のワンワイヤ通信装置１２，１３間での半二重式のデジタル信号通信が行われる。各ワンワイヤ通信装置１２，１３は、入力部Ｉｎと出力部Ｏｕｔとを備えている。各ワンワイヤ通信装置１２，１３の入力部Ｉｎは、バイポーラ型のＮＰＮトランジスタ１４，１５のコレクタにそれぞれ接続される。ＮＰＮトランジスタ１４，１５のエミッタ間に通信線１１が接続される。ＮＰＮトランジスタ１４，１５のエミッタとワンワイヤ通信装置１２，１３の出力部Ｏｕｔとの間には、ダイオード１６，１７がそれぞれ接続される。ダイオード１６，１７の接続方向は、アノードが通信線１１側でカソードが通信手段１２，１３の出力部Ｏｕｔ側となるようにする。ＮＰＮトランジスタ１４，１５のコレクタは、プルアップ抵抗１８，１９を介して電源の正電圧側にも接続される。ＮＰＮトランジスタ１４，１５のベースは、電流制限用のベース抵抗２０，２１を介して、ワンワイヤ通信装置１２，１３の出力部Ｏｕｔにそれぞれ接続される。
【００４３】
各ワンワイヤ通信装置１２，１３では、ＮＰＮトランジスタ１４，１５、ダイオード１６，１７、プルアップ抵抗１８，１９、およびベース抵抗２０，２１が切換手段２２，２３をそれぞれ形成する。また、各ワンワイヤ通信装置１２，１３には、制御手段となるマイコン２４，２５がそれぞれ設けられている。各ワンワイヤ通信装置１２，１３の入力部Ｉｎおよび出力部Ｏｕｔには、受信手段２６，２７および送信手段２８，２９がそれぞれ設けられる。
【００４４】
すなわち、切換手段２２，２３にはダイオード１６，１７と、スイッチング素子であるＮＰＮトランジスタ１４，１５とが含まれる。ダイオード１６，１７は、通信線１１と送信手段２８，２９との間に接続され、通信線１１がハイレベル、すなわち論理レベルの一方側で送信手段２８，２９がローレベル、すなわち論理レベルの他方側のときに順方向となる方向で接続されので、通信線１１が空き状態で論理レベルが一方側のときに送信手段２８，２９が論理レベルの他方側を出力すれば、順方向となり、通信線１１の論理レベルを送信手段２８，２９の出力によって他方側に遷移させることができる。通信線１１が空き状態ではなく、論理レベルが他方側になっているときに、送信手段２８，２９が論理レベルの一方側を出力しても、ダイオード１６，１７は逆方向となり、送信手段２８，２９の出力は通信線１１には影響しない。スイッチング素子であるＮＰＮトランジスタ１４，１５は、コレクタ・エミッタ間によって形成されるスイッチング部とベースによって形成される制御部とを有し、通信線１１と受信手段２６，２７との間にスイッチング部が接続され、制御部が送信手段２８，２９に接続されて、制御部に入力される論理レベルが一方側か他方側かに応じてスイッチング部が導通または遮断する。送信手段２８，２９の出力が論理レベルの一方側であれば、スイッチング部が導通し、通信線１１の論理レベルが受信手段２６，２７に入力される。送信手段２８，２９の出力が論理レベルの他方側であれば、スイッチング部が遮断し、受信手段２６，２７の入力は、通信線１１の論理レベルではなく、論理レベルの一方側となる。したがって、受信手段２６，２７に論理レベルの他方側が入力されるのは、送信手段２８，２９から論理レベルの一方側を出力し、かつ通信線１１の論理レベルが他方側となっているときに限られる。
【００４５】
なお、図示を省略しているけれども、ワンワイヤ通信装置１２，１３は接地を共通にしている。各ワンワイヤ通信装置１２，１３には、接地の電位を基準に、所定のハイレベルの正電圧を発生する電源が個別または共通に接続される。プルアップ抵抗１８，１９は、入力部Ｉｎをこのような電源の正電圧側に接続している。したがって、実際のデジタル信号の転送では、少なくとも接地が信号の戻り経路として機能している。
【００４６】
図１のワンワイヤ通信システム１０は、通信線１１の両側のワンワイヤ通信装置１２，１３の出力部Ｏｕｔが一方の論理状態であるハイレベルをともに出力しているとき、通信線１１の論理状態もハイレベルとなる。出力部Ｏｕｔがハイレベルであると、ＮＰＮトランジスタ１４，１５の制御部であるベースは順方向にバイアスされ、コレクタ・エミッタ間のスイッチング部は導通状態となって低インピーダンス状態となる。しかしながら、通信線１１もハイレベルであるので、プルアップ抵抗１８，１９およびＮＰＮトランジスタ１４，１５のコレクタ・エミッタ間を通って通信線１１まで流れる電流は少なく、プルアップ抵抗１８，１９での電圧降下も小さくなって、ワンワイヤ通信装置１２，１３の入力部Ｉｎにはハイレベルが入力される。
【００４７】
一方の通信手段、たとえばワンワイヤ通信装置１２が送信側となって出力部Ｏｕｔに他方の論理状態であるローレベルが出力されると、ＮＰＮトランジスタ１４のベースはハイレベルの通信線１１に接続されるエミッタに対して逆方向の電圧でバイアスされ、コレクタ・エミッタ間は遮断状態となって高インピーダンスとなる。ダイオード１６は順方向にバイアスされて導通状態となり、通信線１１からワンワイヤ通信装置１２の出力部Ｏｕｔに電流が流れて、通信線１１の論理状態をローレベルに遷移させる。通信線１１に流れる電流は、他方のワンヤイヤ通信装置１３側のＮＰＮトランジスタ１５のコレクタ・エミッタ間とプルアップ抵抗１９とを介して、電源の正電圧側から供給される。この電流による電圧降下で、ワンヤイヤ通信装置１３の入力部Ｉｎの論理状態はローレベルとなる。ワンワイヤ通信装置１３の出力部Ｏｕｔの論理状態がハイレベルであれば、ＮＰＮトランジスタ１５は導通状態を続け、通信線１１と出力部Ｏｕｔとの間のダイオード１７は逆方向にバイアスされて遮断状態を続ける。ワンワイヤ通信装置１２の出力部Ｏｕｔからハイレベルの論理状態が出力されれば、ＮＰＮトランジスタ１５のコレクタ・エミッタ間が導通状態を続けていても、通信線１１の論理状態がハイレベルとなって、プルアップ抵抗１９およびＮＰＮトランジスタ１５のコレクタ・エミッタ間を流れる電流は少なくなり、ワンワイヤ通信装置１３の入力部Ｉｎの論理状態はハイレベルとなる。
【００４８】
このようにして、ワンワイヤ通信装置１３では、出力部Ｏｕｔからハイレベルを出力していれば、通信線１１を介して接続されるワンワイヤ通信装置１２から送信されるデジタル信号を入力部Ｉｎで受信することができる。同様にして、ワンワイヤ通信装置１２でも、出力部Ｏｕｔからハイレベルを出力させるようにして、ワンワイヤ通信装置１３から送信されるデジタル信号を入力部Ｉｎで受信することができる。
【００４９】
なお、ワンワイヤ通信装置１２，１３の一方の出力部Ｏｕｔがローレベルになり、他方の出力部がハイレベルのときに、ハイレベル側のプルアップ抵抗およびＮＰＮトランジスタ、通信線、ローレベル側のダイオードからローレベル側の出力部Ｏｕｔに至る経路に電流が流れるけれども、ローレベル側のＮＰＮトランジスタは遮断状態となるのでプルアップ抵抗を介しての電流は流れない。したがって、図８で説明しているような両方のプルアップ抵抗を電流が流れることはなく、消費電力の低減を図ることができる。通信線１１を介して流れる電流は図８と同等に流れるので、耐ノイズ性などでは同等の通信品質を保つことができる。
【００５０】
図２は、図１１に示すような調停を行うために、本実施の形態のワンワイヤ通信装置１２，１３が各ノードとなる場合の送信手順を示す。送信開始後のステップｔ１では次に送信する信号のビットを用意し、ステップｔ２でその信号のビットを送信する。ステップｔ３では、受信信号の入力チェックを行う。ステップｔ４では、入力チェックの結果、Ｌ入力となっているか否かを判断する。Ｌ入力ではない、すなわちＨ入力と判断されるときはステップｔ１に戻る。本実施の形態のワンワイヤ通信装置１２，１３では、Ｌ出力時には必ずＬ入力と判断され、そのノードよりも優先するノードの存在を検知する。ステップｔ４でＬ入力と判断するときは、そのノード自身はＨ出力にもかかわらず、他にＬ出力のノードが存在していることになるので、ステップｔ５で受信を行い、受信が終了すれば、制御手順をいったん終了する。さらに送信が必要であれば、送信開始からの制御手順を実行する。
【００５１】
図２に示す制御手順を、図１２に示す手順と比較すると、図２の制御手順では、図１２のステップｓ３に示すように、ノードは信号を送り出した直後に、信号がＬ出力か否かを判断して分岐を行う必要がない。図１２の制御手順には、このような条件分岐が含まれるので動作が複雑化する。条件分岐の結果を予測するのは困難なので、プログラムコードの読込み、解釈、実行などを並行して行うパイプライン処理で高速化を図ることが困難となる。プログラムコードを先行して読込んでも、条件分岐の結果が予測と異なると、改めて分岐先からのプログラムコードを読込む必要があるからである。分岐の条件が単純化するので、プログラム動作ではなく、対応する動作が可能な論理回路を形成することもできる。
【００５２】
図３は、図１でＮＰＮトランジスタ１４を使用する理由を示す。入力部ＩｎがローレベルＬｏになる条件の一つは、出力部ＯｕｔＡがハイレベルＨｉかつ出力部ＯｕｔＢがローレベルＬｏとなることである。しかし、出力部Ｏｕｔとして、ＯｕｔＡとＯｕｔＢとは接続されているので、この条件は成立しない。他の条件は、出力部ＯｕｔＡがハイレベルＨｉかつ出力部ＯｕｔＣがローレベルＬｏが成立することであり、このとき入力部ＩｎがローレベルＬｏになる。出力部ＯｕｔＣは、実際には図１に示す通信手段１３の出力部Ｏｕｔである。したがって、通信手段１２が受信側となるときは出力部Ｏｕｔをハイレベルとして、ＯｕｔＡ＝ＯｕｔＢ＝Ｈｉとして、送信側となる通信手段１３の出力部Ｏｕｔからのデジタル信号を、通信線１１およびＮＰＮトランジスタのエミッタ・コレクタ間を通る通信ラインを介し、入力部Ｉｎで受信することができる。相手の通信手段１３の出力部Ｏｕｔがハイレベルのときに、通信線１１を介して、通信手段１２は送信側となって、出力部Ｏｕｔからデジタル信号を送信し、受信側の通信手段１３の入力部Ｉｎに受信させることができる。両方の通信手段１２，１３の出力部Ｏｕｔがローレベルを出力するときは、いわゆる衝突が生じる。衝突が生じるときの対策は、図６や図７のワンワイヤ通信回路で既に考えられているものを利用することができる。
【００５３】
図４は、本発明の実施の他の形態であるワンワイヤ通信システム３０の概略的な電気的構成を示す。本実施形態で、図１の実施形態に対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。本実施形態では、通信線１１に比較的抵抗値が大きいプルダウン抵抗３１を接続し、両方の通信手段１２，１３の出力がローレベルのときに、通信線１１が確実にローレベルになるようにしている。プルダウン抵抗３１の抵抗値は、両方の通信手段１２，１３の出力部Ｏｕｔがハイレベルのとき、両方のＮＰＮトランジスタ１４，１５が導通状態となって、プルアップ抵抗１８，１９に電流が流れても、プルダウン抵抗３１で制限されて、プルアップ抵抗１８，１９での電圧降下は小さく、入力部Ｉｎはハイレベルの範囲に留まる程度とする。
【００５４】
図５は、図１または図４の実施形態のワンワイヤ通信システム１０，３０に使用するワンワイヤ通信装置１２，１３の内部構成と、実施のさらに他の形態としての動作とを示す。図５（ａ）に示すように、ワンワイヤ通信装置１２，１３内には通信制御用のマイコン４０などが含まれる。マイコン４０は割り込み処理を起動するための起動入力Ｉｎｔを有する。ワンワイヤ通信装置１２，１３の入力部Ｉｎは、マイコン４０の割り込み処理起動入力Ｉｎｔに接続する。この接続の途中にバッファなどを介在させることもできる。マイコン４０には、出力ポートＯｕｔも備えられ、ワンワイヤ通信装置１２，１３の出力部Ｏｕｔに接続される。この接続の途中にも、バッファなどを介在させることができる。図１や図４に示す実施の形態では、ワンワイヤ通信装置１２，１３の入力部Ｉｎへのローレベルの入力は、マイコン４０での割り込み処理を起動する。前述のように、ワンワイヤ通信装置１２，１３は自身の出力部Ｏｕｔがローレベルの出力を導出しているときには、入力部Ｉｎをローレベルにはしないので、自分自身の出力部Ｏｕｔがローレベルになっても、割り込み処理を起動して誤動作をしないようにすることができる。したがって、図１３（ａ）のようにステップａ４でのＬｏ出力が必ず割り込みを発生することはなく、図１３（ｂ）のステップｂ１での判断は不要で、割り込みが発生されれば受信処理のみを行うようにすればよい。
【００５５】
図５（ｂ）は、図５（ａ）のマイコン４０による出力部Ｏｕｔの制御で、さらに省電力のパワーセーブを実現する実施形態を示す。ワンワイヤ通信装置１２，１３が受信側となって出力部Ｏｕｔからハイレベルを出力していると、通信線１１の信号が相手側のワンワイヤ通信装置１２，１３からの出力で時刻ｔ１０からローレベルに変化する場合を想定する。受信側のワンワイヤ通信装置１２，１３での受信処理は時刻ｔ１１までに可能であれば、時刻ｔ１１以降は出力部Ｏｕｔをローレベルに変化させ、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの期間は受信側のプルアップ抵抗に電流を流さないようにして、パワーセーブを実現することができる。時刻ｔ１１以降も受信側の出力部Ｏｕｔをハイレベルにしておくと、受信側のＮＰＮトランジスタは導通状態を続け、受信側のプルアップ抵抗およびＮＰＮトランジスタから通信線を介して送信側の出力部Ｏｕｔに電流が流れ続ける。時刻ｔ１１に受信側の出力部Ｏｕｔをローレベルに変化させれば、受信側のＮＰＮトランジスタを遮断状態にして、この電流を遮断することができる。時刻ｔ１２までは、送信側は出力部Ｏｕｔがローレベルであるので、送信側のＮＰＮトランジスタは遮断状態であり、したがって時刻ｔ１１以降時刻ｔ２０まで、パワーセーブ状態を続けることができる。時刻ｔ１２で送信側の出力部Ｏｕｔがハイレベルとなるので、受信側の出力部Ｏｕｔもハイレベルに戻せば、次に送信側が出力をローレベルにする時刻ｔ２０まで、電流がほとんど流れない状態を継続することができる。時刻ｔ２１以降も時刻ｔ１１以降と同様にすればよい。
【００５６】
図６は、図１または図４のワンワイヤ通信システム１０，３０で、図１０に示すようなデータフレームを送信する場合のマイコン２４，２５；４０による概略的な制御手順を示す。ステップｕ１では通信線１１が空いているか否かを判断する。通信線１１が空いていることは、ハイレベルの状態が予め定める時間以上続いていることで判断する。ステップｕ１で通信線１１が空いていると判断すると、ステップｕ２でＳＯＦを１ビット送信する。ステップｕ３では、アービトレーションフィールドが残っているか否かを判断する。アービトレーションフィールドが残っていれば、ステップｕ４で残っている先頭の１ビットの信号を送信する。ステップｕ５では、ローレベルが入力部Ｉｎに入力されているか否かを判断する。ローレベルが入力されていなければ、ステップｕ３に戻る。ステップｕ５でローレベルが入力されていると判断すると、ステップｕ６で受信に移行する。ステップｕ３でアービトレーションフィールドが残っていないと判断するときは、ステップｕ７で残りのコントロールフィールド以降を送信する。
【００５７】
図７は、本発明の実施のさらに他の形態としてのワンワイヤ通信システム５０の概略的な電気的構成を示す。本実施形態で、図１または図４の実施形態に対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。単一の通信線１１を介して接続されるワンワイヤ通信装置５１，５２は、ＮＰＮトランジスタ１４，１５と、ダイオード１６，１７と、操作スイッチ５３，５４と、第１の表示負荷５５，５６と、第２の表示負荷５７，５８と、バイアス抵抗５９，６０とをそれぞれ含む。第１の表示負荷５５，５６や第２の表示負荷５７，５８は、音で表示を行うベルやブザー、または光で表示を行うランプや発光ダイオード（ＬＥＤ）で実現される。
【００５８】
ＮＰＮトランジスタ１４，１５のコレクタと電源の正電圧側との間に第１の表示負荷５５，５６がそれぞれ接続され、ベースと正電圧側との間にはバイアス抵抗５９，６０がそれぞれ接続される。ＮＰＮトランジスタ１４，１５のエミッタ間が通信線１１で接続され、エミッタと接地との間に、ダイオード１６，１７、第２の表示負荷５７，５８および操作スイッチ５３，５４がそれぞれ接続される。ダイオード１６，１７および第２の表示負荷５７，５８の直列回路は、操作スイッチ５３，５４の一端にそれぞれ接続され、この接続部は、ＮＰＮトランジスタ１４，１５のベースにも接続される。操作スイッチ５３，５４の他端は接地される。
【００５９】
両方の操作スイッチ５３，５４をＯＦＦにしていると、ＮＰＮトランジスタ１４，１５のベースには電源の正電圧側からバイアス抵抗５９，６０を介して順方向のバイアス電圧が印加されて導通状態となる。しかし、エミッタ側と接地との間は遮断されているので、第１の表示負荷５５，５６および第２の表示負荷５７，５８には電流は流れず、表示は行われない。一方、たとえばワンワイヤ通信装置５１側の操作スイッチ５３をＯＦＦからＯＮに操作すると、ワンワイヤ通信装置５１側のＮＰＮトランジスタのベースは接地されて遮断状態となるけれども、通信線１１を介してダイオード１６および第２の表示負荷５７が通信線１１を介して接続されているワンワイヤ通信装置５２側ではＮＰＮトランジスタ１５が導通状態を続けているので、電源の正電圧側から第１の表示負荷５６およびＮＰＮトランジスタ１５のコレクタ・エミッタ間を介して電流が流れ、操作スイッチ５３から接地に至る。この電流によって、ワンワイヤ通信装置５２側の第１の表示負荷５６とワンワイヤ通信装置５１側の第２の表示負荷５７での表示が行われる。第２の表示負荷５７での表示で、通信線１１を介する相手側のワンワイヤ通信装置５２の第１の表示負荷５６で表示が行われることを確認することができる。
【００６０】
相手側のワンワイヤ通信装置５２で操作スイッチ５４を操作してＯＦＦからＯＮに操作すると、ＮＰＮトランジスタ１５のベースが接地されて、ＮＰＮトランジスタ１５は遮断状態となり、第１の表示負荷５６、ＮＰＮトランジスタ１５のコレクタ・エミッタ間、通信線１１、ダイオード１６、第２の表示負荷５７および操作スイッチ５３間を流れる電流経路も遮断され、第１の表示負荷５６の表示が停止するとともに、第２の表示負荷５７での表示も停止して、相手側のワンワイヤ通信装置５２での表示が停止されていることを確認することができる。
【００６１】
両方の操作スイッチ５３，５４がともにＯＮとなっているときは、第１の表示負荷５５，５６および第２の表示負荷５７，５８はすべて表示を停止している。この状態で、ワンワイヤ通信装置５１側の操作スイッチ５３をＯＦＦに操作すると、ＮＰＮトランジスタ１４のベースは順方向にバイアスされて導通状態となり、電源の正電圧側から第１の表示負荷５５、ＮＰＮトランジスタ１４のコレクタ・エミッタ間、通信線１１、ダイオード１７、第２の表示負荷５８およびＯＮ状態の操作スイッチ５４を介して接地に電流が流れ、第１の表示負荷５５および第２の表示負荷５８で表示が行われる。さらに操作スイッチ５４をＯＮからＯＦＦに操作すると、第１の表示負荷５５，５６および第２の表示負荷５７，５８の全部で表示を停止する。
【００６２】
本実施形態のワンワイヤ通信システム５０は、第１の表示負荷５５，５６としてベルやブザーを使用する呼びリン型で合図を送るような通信を行うことができる。また、第１の表示負荷５５，５６として、照明などを行うようにすれば、離れた位置で、照明をＯＮ／ＯＦＦすることができる。操作スイッチ５３，５４の操作状態のみでは第１の表示負荷５５，５６の表示状態を直接確認することができなくても、第２の表示負荷５７，５８で確認することができる。
【００６３】
本実施形態のワンワイヤ通信システム５０でも、操作スイッチ５３，５４がＯＦＦのときに、第１の表示負荷５５，５６で表示が行われると、送信権を相手に譲ることによって、調停を行うことができる。
【００６４】
以上の各実施の形態の説明では、単一の通信線１１の両側にワンワイヤ通信装置１２，１３；５１、５２が設けられているけれども、単一の通信線１１に３以上のワンワイヤ通信装置を接続することもできる。３以上のワンワイヤ通信装置を接続する場合でも、自分自身の出力で誤動作をすることの防止と、自分自身に流れる電流の低減による省電力の効果とを同様に得ることができるとともに、ＣＡＮのような通信規格を用いた通信と同様な論理判断での調停も容易に行うことができる。
【００６５】
また、スイッチング素子としてＮＰＮ型のバイポーラトランジスタを使用しているけれども、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴなど、他のスイッチング素子を使用することもできる。さらに、正電圧側をハイレベルとしているけれども、電圧の極性は、たとえば負電圧側をハイレベルにするように、必要に応じて変更することができる。極性を変更する場合は、スイッチング素子の導電形式を極性に併せて、たとえばＰＮＰ型バイポーラトランジスタやｐチャネルＭＯＳＦＥＴなどに変更すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施の一形態であるワンワイヤ通信システム１０の概略的な電気的構成を示すブロック図である。
【図２】図１のワンワイヤ通信装置１２，１３で送信を行う制御手順を示すフローチャートである。
【図３】図１のワンワイヤ通信装置１２でＮＰＮトランジスタ１４を使用する理由を示す電気回路図である。
【図４】本発明の実施の他の形態であるワンワイヤ通信システム３０の概略的な電気的構成を示すブロック図である。
【図５】図１および図４に示すワンワイヤ通信装置１２，１３の内部構成を示すブロック図、および本発明の実施のさらに他の形態としての動作を示す波形図である。
【図６】図１および図４の実施の形態で、図１０のデータフレームを送信するための概略的な制御手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施のさらに他の形態としてのワンワイヤ通信回路５０の概略的な電気的構成を示す電気回路図である。
【図８】従来からのワンワイヤ通信回路の概略的な電気的構成を示すブロック図である。
【図９】従来からの他のワンワイヤ通信回路の概略的な電気的構成を示すブロック図である。
【図１０】デジタル通信でのＣＡＮのデータフレームの構成を示す図である。
【図１１】ＣＡＮで競合時に行う調停の例を示すタイムチャートである。
【図１２】ＣＡＮでデータを送信する概略的な制御手順を示すフローチャートである。
【図１３】図８のワンワイヤ通信回路での送信処理および割り込み処理の概略的な手順をそれぞれ示すフローチャートである。
【図１４】図８のワンワイヤ通信回路での他の送信処理の概略的な手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６７】
１０，３０，５０  ワンワイヤ通信システム
１１  通信線
１２，１３，５１，５２  ワンワイヤ通信装置
１４，１５  ＮＰＮトランジスタ
１６，１７  ダイオード
１８，１９  プルアップ抵抗
２２，２３  切換手段
２４，２５，４０  マイコン
２６，２７  受信手段
２８，２９  送信手段
３１  プルダウン抵抗
５３，５４  操作スイッチ
５５，５６  第１の表示負荷
５７，５８  第２の表示負荷
【図１】
2006140710.tif 000003
【図２】
2006140710.tif 000004
【図３】
2006140710.tif 000005
【図４】
2006140710.tif 000006
【図５】
2006140710.tif 000007
【図６】
2006140710.tif 000008
【図７】
2006140710.tif 000009
【図８】
2006140710.tif 000010
【図９】
2006140710.tif 000011
【図１０】
2006140710.tif 000012
【図１１】
2006140710.tif 000013
【図１２】
2006140710.tif 000014
【図１３】
2006140710.tif 000015
【図１４】
2006140710.tif 000016