(57)【要約】親機（１）から子機（２）に対してスタート信号を送る。次に、子機（２）は親機（１）からスタート信号を受け取ると子機（２）が送受信できる転送クロックを示すデータ列（パルス信号）である同期フィールドを親機（１）に送る。親機（１）は子機（２）から送られてきた同期フィールドが示す転送クロックでコマンドデータを子機（２）に対して送る。子機（２）は、親機（１）から送られてきたコマンドデータに対するレスポンスデータを、上記同期フィールドが示す転送クロックで親機（１）へ返信する。つまり、本発明のシリアルデータ伝送装置における通信システムでは親機（１）がデータ伝送の同期をとり子機（２）はデータ伝送のための同期をとる負担が無くなるように構成される。これにより、子機の構成が簡単化でき、全体として安価でありながら、低ノイズ化が可能なシリアルデータ伝送装置を実現することができる。
2003032567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリアルデータ伝送装置において、
データ伝送の開始を示すスタート信号を送信側から受信する手段（２０、２１）と、
上記受信手段（２０、２１）が上記スタート信号を受信したことを判断し、送信するシリアルデータの転送クロックを示すデータ列を発生する手段（２２、２４、２５）と、
上記転送クロックを示すデータ列を送信側に出力するシリアルデータ出力手段（２０、２１、２３）と、
を備えることを特徴とするシリアルデータ伝送装置。
【請求項２】
請求項１記載のシリアルデータ伝送装置において、上記シリアルデータの転送クロックを示すデータ列を送信側に返信した後に、上記転送クロックで送信側から送信されるシリアルデータ列を上記受信する手段（２０、２１）により受信することを特徴とするシリアルデータ伝送装置。
【請求項３】
請求項１記載のシリアルデータ伝送装置において、上記スタート信号には、このスタート信号を受信すべき対象を示す情報が重畳されていることを特徴とするシリアルデータ伝送装置。
【請求項４】
請求項３記載のシリアルデータ伝送装置において、上記受信すべき対象を示す情報は、パルスの数により表されることを特徴とするシリアルデータ伝送装置。
【請求項５】
請求項１記載のシリアルデータ伝送装置において、上記スタート信号は、一定期間ローレベルあるいはハイレベルに固定された状態と送信対象を示す情報とを有する信号であることを特徴とするシリアルデータ伝送装置。
【請求項６】
請求項１記載のシリアルデータ伝送装置において、アナログデータの出力手段（３８）と、このアナログデータの出力手段（３８）と上記シリアルデータ出力手段（２０、２１、２３）とを切り換える切り換え手段（４２）とを備え、上記切り換え手段（４２）は、上記スタート信号を受信することにより、出力手段を、上記アナログデータの出力手段（３８）から上記シリアルデータ出力手段（２０、２１、２３）に切り換えることを特徴とするシリアルデータ伝送装置。
【請求項７】
請求項６記載のシリアルデータ伝送装置において、被測定対象の測定量を検出する検出素子（４１）と、この検出素子（４１）からの検出値を所定の特性に調整する調整手段（３９）と、上記調整手段（３９）が調整する所定の特性であって、送信側から送信される特性データを記憶する記憶手段（３６）とをさらに備え、上記スタート信号は、所定の電圧レベルを有する信号であり、このスタート信号が有する電圧を、上記記憶手段に特性データを記憶される電圧源として使用することを特徴とするシリアルデータ伝送装置。
【請求項８】
シリアルデータ伝送装置において、
データ伝送の開始を示すスタート信号を、特定の受信側に送信する手段（１５、１８、１９）と、
上記特定の受信側から送信されるシリアルデータの転送クロックを示すデータ列を受信する手段（１２、１３）と、
上記特定の受信側から送信されるシリアルデータの転送クロックに同期させてシリアルデータを上記特定の受信側に送信する手段（１４、１７、１９）と、
を備えることを特徴とするシリアルデータ伝送装置。
【請求項９】
シリアルデータを送信する親機と、上記シリアルデータを受信する子機とを有するシリアルデータ伝送装置において、
上記親機は、データ伝送の開始を示すスタート信号を、特定の子機に送信する手段（１５、１８、１９）と、上記子機から送信されるシリアルデータの転送クロックを示すデータ列を受信する手段（１２、１３）と、上記子機から送信されるシリアルデータの転送クロックに同期させてシリアルデータを上記子機に送信する手段（１４、１７、１９）と、を備え、
上記子機は、データ伝送の開始を示すスタート信号を上記親機から受信する手段（２０、２１）と、
上記受信手段（２０、２１）が上記スタート信号を受信したことを判断し、送信するシリアルデータの転送クロックを示すデータ列を発生する手段（２２、２４、２５）と、
上記転送クロックを示すデータ列を上記親機に出力するシリアルデータ出力手段（２０、２１、２３）と、を備えることを特徴とするシリアルデータ伝送装置。
【請求項１０】
シリアルデータ伝送装置において、
データ伝送の開始を示すスタート信号及び受信するシリアルデータの転送クロックを示すデータ列を、送信側に送信する手段（２０、２１２２、２４、２５）と、
上記シリアルデータの転送クロックを示すデータ列を送信側に送信した後に、上記転送クロックで送信側から送信されるシリアルデータ列を受信する手段（２０、２１）と、
を備えることを特徴とするシリアルデータ伝送装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、受信側と送信側とでデータの伝送同期をとる必要があるシリアルデータ伝送装置に関する。
背景技術
シリアルデータ伝送では、送信側と受信側とで互いにデータの伝送を行うために、伝送の同期を取る必要がある。このため、発振精度の高い水晶発振子を使用したり、データ伝送の同期をより高精度に行うフレーム同期を実現するためにＰローロー（フェイズド・ロック・ループ）などを使用していた。
しかし、水晶発振子やＰローローは高価であるために、シリアルデータ伝送を行いうる安価なセンサ装置やアクチェータ装置などの実現は困難であった。
したがって、安価なセンサ装置ではアナログ電圧による信号伝送が主流であり、これらの伝送距離や伝送精度には限界があった。
そこで、特開２０００−１９６７００号公報に記載されているような、周波数精度が低い発振器でシリアルデータを伝送する調歩同期式データ伝送方法がある。
この調歩同期式データ伝送方法は、高価な水晶発振子やＰローローを使用しなくてもよい方法である。
発明の開示
しかしながら、調歩同期式データ伝送方法にあっては、上記データの転送クロックに対して数百倍の周波数を発振させるＣＲ発振器と、このＣＲ発振器の発振周波数で動作し、転送クロックを検出して同期させるためのカウンタ等のデジタル回路が必要である。
この為、上記従来例では転送クロックが、ＣＲ発振器の最高発振周波数とデジタル回路の最高動作周波数に制限され、それ以上転送クロック周波数を高くすることに限界があった。
また、高周波で動作するＣＲ発振器やデジタル回路から発生するノイズにより微少電圧を扱うアナログ回路が影響を受け、精度劣化を招くために微少信号を扱うセンサ装置への適用が困難であった。
また、上述したように、ＣＲ発信器とカウンタ等のデジタル回路が必要なため、同期をとるためのデジタル回路の規模が大きくなり、やはり、シリアルデータ伝送を行い得る、安価なセンサ装置やアクチェータ装置等の実現は困難であった。
本発明の目的は、安価でありながら、低ノイズ化が可能なシリアルデータ伝送装置を実現することである。
上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。
（１）シリアルデータ伝送装置において、データ伝送の開始を示すスタート信号を送信側から受信する手段と、上記受信手段が上記スタート信号を受信したことを判断し、送信するシリアルデータの転送クロックを示すデータ列を発生する手段と、上記転送クロックを示すデータ列を送信側に出力するシリアルデータ出力手段とを備える。
（２）好ましくは、上記（１）において、上記シリアルデータの転送クロックを示すデータ列を送信側に返信した後に、上記転送クロックで送信側から送信されるシリアルデータ列を上記受信する手段により受信する。
（３）また、好ましくは、上記（１）において、上記スタート信号には、このスタート信号を受信すべき対象を示す情報が重畳されている。
（４）また、好ましくは、上記（３）において、上記受信すべき対象を示す情報は、パルスの数により表される。
（５）また、好ましくは、上記（１）において、上記スタート信号は、一定期間ローレベルあるいはハイレベルに固定された状態と送信対象を示す情報とを有する信号である。
（６）また、好ましくは、上記（１）において、アナログデータの出力手段と、このアナログデータの出力手段と上記シリアルデータ出力手段とを切り換える切り換え手段とを備え、上記切り換え手段は、上記スタート信号を受信することにより、出力手段を、上記アナログデータの出力手段から上記シリアルデータ出力手段に切り換える。
（７）また、好ましくは、上記（６）において、被測定対象の測定量を検出する検出素子と、この検出素子からの検出値を所定の特性に調整する調整手段と、上記調整手段が調整する所定の特性であって、送信側から送信される特性データを記憶する記憶手段とをさらに備え、上記スタート信号は、所定の電圧レベルを有する信号であり、このスタート信号が有する電圧を、上記記憶手段に特性データを記憶される電圧源として使用する。
（８）シリアルデータ伝送装置において、データ伝送の開始を示すスタート信号を、特定の受信側に送信する手段と、上記特定の受信側から送信されるシリアルデータの転送クロックを示すデータ列を受信する手段と、上記特定の受信側から送信されるシリアルデータの転送クロックに同期させてシリアルデータを上記特定の受信側に送信する手段とを備える。
（９）シリアルデータを送信する親機と、上記シリアルデータを受信する子機とを有するシリアルデータ伝送装置において、上記親機は、データ伝送の開始を示すスタート信号を、特定の子機に送信する手段と、上記子機から送信されるシリアルデータの転送クロックを示すデータ列を受信する手段と、上記子機から送信されるシリアルデータの転送クロックに同期させてシリアルデータを上記子機に送信する手段とを備え、上記子機は、データ伝送の開始を示すスタート信号を上記親機から受信する手段と、上記受信手段が上記スタート信号を受信したことを判断し、送信するシリアルデータの転送クロックを示すデータ列を発生する手段と、上記転送クロックを示すデータ列を上記親機に出力するシリアルデータ出力手段とを備える。
（１０）シリアルデータ伝送装置において、データ伝送の開始を示すスタート信号及び受信するシリアルデータの転送クロックを示すデータ列を、送信側に送信する手段と、上記シリアルデータの転送クロックを示すデータ列を送信側に送信した後に、上記転送クロックで送信側から送信されるシリアルデータ列を受信する手段とを備える。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
まず、本発明の第１の実施形態であるシリアルデータ伝送装置を図１、図２、図３、図４、図５、図６を参照して説明する。
なお、図１は本発明の第１の実施形態であるシリアルデータ伝送装置のデータ通信シーケンスを示す図であり、図２は上記第１の実施形態であるシリアルデータ伝送装置の概略システム構成図である。
また、図３は本発明の第１の実施形態であるシリアルデータ伝送装置における親機と子機との内部構成図であり、図４は本発明の第１の実施形態であるシリアルデータにおける子機の制御シーケンスである。
図５は本発明の第１の実施形態における転送データのタイミングチャートであり、図６は本発明の第１の実施形態におけるコマンドデータとレスポンスデータのビット構成を示す図である。
まず、本発明の第１の実施形態であるシリアルデータ伝送装置のデータ通信シーケンスを図１を用いて説明する。
本発明の第１の実施形態におけるシリアルデータ伝送装置のデータ通信シーケンスでは、まず、親機１から子機２に対してスタート信号を送る。次に、子機２は、親機１からスタート信号を受け取ると、子機２が送受信できる転送クロックを示すデータ列（パルス信号）である同期フィールドを親機１に送る。
親機１は、子機２から送られてきた同期フィールドが示す転送クロックでコマンドデータを子機２に対して送る。子機２は、親機１から送られてきたコマンドデータに対するレスポンスデータを、上記同期フィールドが示す転送クロックで親機１へ返信する。
つまり、本発明の第１の実施形態であるシリアルデータ伝送装置における通信システムでは、親機１がデータ伝送の同期をとり、子機２はデータ伝送のための同期をとる負担が無くなるように構成している。
なお、ここで表現した親機１は、スタート信号を子機２に送り、子機２の通信を開始させる管理者（マスタ）と言う意味で親機という文言を使用している。つまり、本発明の第１の実施形態では、スタート信号を発生し通信要求をする親機１が、正確なクロックを持たない子機２の動作クロックに合わせてシリアル通信を行うように構成されている。
次に、本発明の第１の実施形態であるシリアルデータ伝送装置のシステム構成を図２を参照して説明する。
本発明の第１の実施形態であるシリアルデータ伝送装置は、図２に示すように、親機３と子機４、５、６、７、８、９とが、それぞれ１本の線で接続され１対１の通信を実現できるようにしている。
また、親機３と子機４、５、６、７、８、９とは、それぞれオープンドレインまたはオープンコレクタの出力ドライバを有し双方向の通信を実現できるようにしている。
ここで、親機３は、センサである複数の子機４、５、６から情報を収集し、アクチエータである複数の子機７、８、９を制御するコントローラを例として示している。
このことから、本発明の第１の実施形態であるシリアルデータ伝送装置のシステムでは、親機３にデータ伝送の同期をとる為の負担を持たせ、子機４、５、６、７、８、９にはデータ伝送の同期をとる為の負担を無くし、子機４、５、６、７、８、９の構成を簡略化できるように構成にした。
上述したように構成することにより、主にアナログ回路で構成されるセンサやアクチェータを想定した子機４、５、６、７、８、９についても、安価にデジタル信号をシリアル伝送する装置を組み込むことができる。
また、先に示した従来例のように、それぞれの子機４、５、６、７、８、９側でデータ伝送の同期をとるのではなく、親機３側のみでデータ伝送の同期をとるようにすることで、システム全体における、データ伝送の同期をとる為の回路の数を滅らすことができ、回路規模をシステム全体では大幅に増加すること無く、安価に、シリアルデータ伝送を実現することができる。
また、それぞれの子機４、５、６、７、８、９側でデータ伝送の同期をとろうとした場合、それぞれの子機４、５、６、７、８、９に、データ転送レートの数百倍の周波数信号を発振すを発振器と同期をとるために必要なカウンタなどのデジタル回路を必要とする。
しかし、上記のようなデジタル回路等を備えた場合、微少信号を扱うセンサなどでは高周波数の発振器や高周波数で動作するデジタル回路は大きなノイズ源となる。
このため、発振器の周波数やデジタル回路の動作周波数を高くすることはできない。さらに、先に示した従来例のように、それぞれの子機４、５、６、７、８、９でデータ伝送の同期をとる場合、転送クロックの最大が、転送クロックが最も遅い子機に制限を受け、それ以上転送クロックを上げることができない。
これに対して、本発明の第１の実施形態では、それぞれの子機４、５、６、７、８、９のなかの最高クロックであっても、シリアルデータ伝送ができ、システム全体としての通信速度を上げることができる。
また、親機３の適用対象としてコントローラを想定した場合、データ伝送のための絶対的な時間管理を必要とされることが多く、演算処理も多いため、マイクロコンピュータが使用されることが多い。このように、マイクロコンピュータが使用されるような装置では、マイクロコンピュータを動作させる為に高周波数の水晶発振器を有することが多く、高周波のデジタル回路も多数有している。
このため、子機４〜９に比較して、親機３であれば、データ伝送の同期をとる為の回路を配置することは容易にできる（既に、高周波数の発振器は所有しており、また、高周波数で動作するデジタル回路を配置することは困難ではない）。
次に、本発明の第１の実施形態であるシリアルデータ伝送装置の親機１と子機２の概略内部構成を図３を参照して説明する。
まず、本発明の第１の実施形態であるシリアルデータ伝送装置の親機１は、センサである子機からの情報を収集し、アクチェータを制御するマイコン（マイクロコンピュータ）１０と、このマイコン１０を動作させるための基本クロック信号を発生する水晶発振器１１と、スタート信号を発生するスタート信号発生器１５と、同期フィールドから転送クロックを検出するクロック検出回路１２と、コマンドデータを送出する送信回路１４と、レスポンスデータを受信する受信回路１３と、信号線をプルアップするプルアップ抵抗１６と、信号線をドライブするトランジスタ１７、１８と、各子機を切り換えるセレクタ１９とを備えている。
なお、スタート信号発生器１５と、クロック検出回路１２と、送信回路１４と、受信回路１３とはマイコン１０の動作により制御される。
次に、本発明の第１の実施形態におけるシリアルデータ伝送装置の子機２は、信号線をプルアップするプルアップ抵抗２０と、信号線をドライブするトランジスタ２１と、コマンドデータとレスポンスデータのシリアル／パラレル変換を行うシフトレジスタ２２と、子機２の入力と出力を制御するＡＮＤゲート２３と、スタート信号の検出とシフトレジスタ２２の入出力とＡＮＤゲート２３への信号印加を行う制御回路２４と、この制御回路２４とシフトレジスタ２２を動作させるためのクロック信号を発生させるＣＲ発振器２５とを備える。
次に、親機１と子機２との動作について説明する。なお、コマンドデータ及びレスポンスデータは図６に示すような６ビット情報ビットを備えるのデータ列を想定した。
図４もステップ１００において、子機２の制御回路２４は、まず、ＡＮＤゲート２３へローレベル信号を出力し、トランジスタ２１をオフ状態にさせる。そして、ステップ１０１において、図５に示すように、親機１からスタート信号が送出され、信号線がハイレベルになるのを待つ。
親機１は子機２へ通信要求を出す場合にはセレクタ１９で子機２を選択し、スタート信号発生器１５によりスタート信号を出力する（信号線をハイレベルにする）。
これを子機２が検出すると、ステップ１０２に進み、制御回路２４はＡＮＤゲート２３へハイレベル信号を出力し、ステップ１０３において、シフトレジスタ２２へ２進数で０１０１０１を書き込む。
次に、ステップ１０４において、シフトレジスタ２２は６クロックウエイトし、ステップ１０５において、制御回路２４はＡＮＤゲート２３へローレベル信号を出力する。
このように、シフトレジスタ２２はＣＲ発振器２５のクロック信号で常にシフト動作させておけば、シフトレジスタ２２に書き込まれたデータ０１０１０１が、ＡＮＤゲート２３とトランジスタ２１とを介して信号線に出力され、信号線に１０１０１０のデータを出力する。このデータは子機２の転送クロックの１／２を示すデータになる。
本発明ではこの転送クロックの１／２を示すデータを同期フィールドと呼称する。親機１はこの同期フィールドからクロック検出器１２で転送クロック信号を検出して送信回路１４よりコマンドデータを送出する。
なお、コマンドデータは図５に示すように同期フィールドの１０１０１０の信号と位相が一致するように出力する。
こうすることで、子機２のシフトレジスタ２２は単にＣＲ発振器２５の出力クロックでシフト動作をさせておくだけで、コマンドデータを正確にシフトレジスタ２２に転送することができる。
従って、制御回路２４は同期フィールドのデータを送出後、ステップ１０６において、６クロック待って、ステップ１０７で単にシフトレジスタ２２を読み込むだけで子機２はコマンドデータを読み込むことができる。
そして、ステップ１０８において、子機２は読み込んだコマンドデータを解釈し、ステップ１０９及び１１０において、ＡＮＤゲート２３へハイレベル信号を出力し、レスポンスデータをシフトレジスタ２２に書き込むことにより、シフトレジスタ２２に書き込まれたレスポンスデータはＡＮＤゲート２３とトランジスタ２１を介して信号線に出力される。
親機１は、信号線に出力されたレスポンスデータを受信回路１３により読み込むことで子機２との通信を完了する。
このように、本発明の第１の実施形態であるシリアルデータ伝送装置では子機２を非常に簡単な構成とすることができる。
また、データ通信を実現するための無駄時間が無いため高速に送受信を実現することができる。
さらに、ＣＲ発振器２５の発振周波数も転送クロックと同じ周波数で良く転送クロックの数百倍の発振周波数を必要としない。この為、高周波の発振器により生じるノイズの問題も生じない。
次に、本発明の第１の実施形態におけるシリアルデータ伝送装置の変形例を図７を参照して説明する。なお、図７は第１の実施形態の変形例の信号タイミングチャートである。図７に示す変形例においては、図５の例と比較すれば、理解できるように、図５の例ではコマンドデータと同期フィールドとは位相差はほとんど無いが、図７の例では、コマンドデータを同期フィールドに対して１／４クロック位相が遅れている。
図７の例のようにすることで、シフトレジスタ２２の入力タイミングをより確実にすることができる。
つまり、シフトレジスタ２２は単にＣＲ発振器２５の出力クロックでシフト動作を行うため、シフトレジスタ２２の入力は同期フィールドの立ち上がりエッジと立ち下がりエッジで行われる。
このため、コマンドデータがこの同期フィールドの立ち上がりエッジと立ち下がりエッジに同期したのでは、シフトレジスタ２２がコマンドデータを入力する際のホールド時間とセットアップ時間とが不足する可能性が生じる。
そこで、コマンドデータの立ち上がりを同期フィールドに対して、１／４クロック位相を遅らせることでホールド時間とセットアップ時間とが確実に確保できるようになる。
また、同期フィールドを受信後、コマンドデータを送信するまでに１／４クロックの時間ができるためにマイコン１０の処理時間を確保することもできる。
なお、この位相の遅延は、１／４クロックに限らず、予め所定の値を決めておけばいくらでも良い。
次に、本発明の第１の実施形態であるシリアルデータ伝送装置の他の変形例を図８を参照して説明する。
なお、図８は第１の実施形態の変形例のコマンドデータとレスポンスデータとのビット構成を示す図である。
この他の変形例においては、シリアルデータ伝送装置のコマンドデータとレスポンスデータのビット構成を、図８に示すようにスタートビットを設けることで調歩同期を実現できるようにすることで位相合わせが容易となる。
また、パリティビットを設けることで通信の信頼性を向上させることができる。
次に、本発明の第１の実施形態であるシリアルデータ伝送装置の、さらに他の変形例を図９を用いて説明する。
なお、図９は、第１の実施形態の変形例における通信シーケンスの説明図である。なお、この図９の例においては、子機２からのレスポンスデータの無い場合の例である。これは、子機２がアクチェータ等の場合、親機１から子機２へ指令が出れば十分で、レスポンスを返す必要が無いからである。
次に、本発明の第１の実施形態であるシリアルデータ伝送装置の、さらに他の変形例を図１０を参照して説明する。なお、図１０の例においては、第１の実施形態であるシリアルデータ伝送装置の通信シーケンスの説明図である。なお、この図１０に示す例は、親機１からのコマンドデータの無い場合の例である。
これは、子機２がセンサ等の場合、子機２から親機１へ計測結果を出力すれば十分であり、コマンドデータをもらう必要が無いからである。
ただし、子機２であるセンサが複数の計測点あるいは複数の物理量の計測をしている場合や故障診断などの機能を有している場合にはコマンドデータは当然必要であり、かつ、計測点や計測物理量の切換や診断モードへ移行させるのにこのコマンドデータは有効に働く。
次に、本発明の第２の実施形態であるシリアルデータ伝送装置を図１１及び図１２を参照して説明する。
なお、図１１は本発明の第２の実施形態であるシリアルデータ伝送装置の概略システム構成図であり、図１２は本発明の第２の実施形態であるシリアルデータ伝送装置における信号のタイミングチャートである。
図１１において、本発明の第２の実施形態であるシリアルデータ伝送装置のシステム構成は、親機２６と子機２７、２８、２９を１本の信号線で接続した、親機２６が１に対して子機が多数の、１対多数の通信システムである。
本発明の第２の実施形態による通信システムでは、図１２に示すように、親機２６からのスタート信号に、子機のアドレスを示す情報（子機２７はアドレス２、子機２８はアドレス３、子機２９はアドレス４）をパルスの数で重畳するようにした。
従って、子機２７、２８、２９は、閾値の異なる２つの比較器で信号線をモニタし、第１の閾値を有する比較器でスタート信号を検出し、第２の閾値を有する比較器でアドレスを示すパルスの信号を検出してパルスの数を計数することで、どの子機が選択されたかを識別するように構成する。
図１２に示す例の場合、スタート信号に重畳されたパルスの数は４個なので、アドレスが４の子機つまり子機２９が選択される。
上述のように構成することで、親機２６と子機２７、２８、２９との同期が取れていなくても選択情報をそれぞれの子機２７、２８、２９へ伝達することができる。
そして、選択された子機（図１２の例の場合は子機２９）は第１の実施形態と同様に、同期フイールドの返信、コマンドデータの受信、レスポンスデータの返信を行う。
なお、スタート信号に子機のアドレスを示す情報を重畳する他の方法としてはスタート信号の振幅やパルス幅などを子機のアドレスで変化させる方法も考えられる。
以上のように、本発明の第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。
次に、本発明の第３の実施形態であるシリアルデータ伝送装置を図１３を参照して説明する。なお、図１３は、本発明の第３の実施形態であるシリアルデータ伝送装置のスタート信号の波形である。
本発明の第３の実施形態は、上述した第２の実施形態のスタート信号を、図１３に示すように変形した例で、スタート信号を２つのブランク（一定期間信号が無い状態）で構成し、この２つのブランクの間に子機のアドレスを示すパルスを重畳したものである。
この図１３に示すようにスタート信号を構成しても、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。
次に、本発明の第４の実施形態であるシリアルデータ伝送装置を図１４、図１５及び図１６を参照して説明する。なお、図１４は本発明の第４の実施形態のシリアルデータ伝送装置を有するセンサ装置の生産ラインの説明図であり、図１５は第４の実施形態のシリアルデータ伝送装置を有するセンサ装置の概略構成図、図１６は第４の実施形態のセンサ装置の信号のタイミングチャートである。
図１４に示す製造ラインでは検査調整装置３０に対して、生産ラインを流れるセンサ装置３１、３２、３３、３４、３５は、図１４の左から右に順次流れ、センサ装置３３が検査調整装置３０に接続されている。
ここで、センサ装置３１、３２、３３、３４、３５には、上述した本発明の第１〜第３の実施形態であるシリアルデータ伝送装置が組み込まれており、調整検査装置３０を各センサ装置３１、３２、３３、３４、３５に順次接続することで、センサ装置の内部モニタ、調整情報を記憶するＥＰＲＯＭへのデータ書込などを、この通信装置を利用することで１本の信号線で行うことができるように構成している。
また、信号線が１本であればコネクタ等に信号端子を設けることができるので、センサ装置を完全に組み立てた後でも、センサ装置の内部モニタ、調整情報を記憶するＥＰＲＯＭへのデータ書込などを行うことができる。
センサ装置は機械的あるいは電気的に非常に敏感でセンサ装置を完全に組み立てた後にセンサ特性を調整したいという要求は非常に強い。しかし、この為に必要な回路はできる限り小さくしたいと言う要求もある。
これらの要求を本発明の第４の実施形態であるシリアルデータ伝送装置は、満足させることができる。
次に、センサ装置３１、３２、３３、３４、３５の内部構成を図１５を参照して説明する。
本発明の第４の実施形態におけるセンサ装置は、計測測定量に応じて物理量が変化する検出素子４１と、この検出素子４１の物理量の変化を電気信号に変換する検出回路４０と、この検出回路４０の出力を所定の特性に調整する調整回路３９と、この調整回路３９の出力をアナログ電圧として外部へ出力するアナログ電圧出力回路３８と、外部と通信を行う通信回路３７と、出力信号を、アナログ電圧出力回路３８が出力するアナログ電圧と通信回路に接続する通信信号とに切り換える切換器４２と、調整回路３９が特性を調整するための調整情報を記憶するＥＰＲＯＭ３９と、制御信号と出力信号の信号端子を機械的に固定するコネクタ４３とにより構成される。
次に、本発明の第４の実施形態であるセンサ装置の動作を図１６を参照して説明する。
第４の実施形態におけるセンサ装置では制御信号により切換器４２を制御することで、出力端子をアナログ電圧を出力する状態と通信を行う状態とに切り換える。
つまり、制御信号が０Ｖの時には出力信号にはアナログ電圧出力回路３８が接続され、検出素子４１で計測した値に応じたアナログ電圧が出力され、制御信号が１２Ｖの時には出力信号は通信回路３７に接続され、外部から通信が行えるようになる。
ここで、制御信号に１２Ｖを使用することで、この電圧をＰＲＯＭ３６の書込に必要な高電圧に利用し回路内部の昇圧回路を省くと共に、制御信号の閾値を高くすることで制御信号にノイズが印加されても誤動作し難いように構成している。
また、本発明の第４の実施形態では、この制御信号を通信開始を示すスタート信号とすることで通信回路の回路構成を簡略化した。通信自体は先の実施形態で説明したように出力信号に、同期フィールド、コマンドデータ、レスポンスデータを順次乗せることで実行する。
次に、本発明の第４の実施形態であるシリアルデータ伝送装置の変形例を図１７を参照して説明する。なお、図１７は第４の実施形態におけるセンサ装置の変形例の信号タイミングチャートである。
この変形例では制御信号にパルス信号を与えることでスタート信号とし、この制御信号のパルスに同期させて、出力信号にコマンドデータとレスポンスデータを乗せることで通信を実現している。このような制御信号であっても、同様な効果を得ることができる。
なお、上述した例においては、親機１がスタート信号を子機２に送信し、それに応じて、子機２が同期フィールドを親機１に送信するように構成したが、子機２が、スタート信号と同期フィールドとを親機１に送信し、それに応じて、親機１が、受信した同期フィールドに合わせてシリアルデータを子機２に送信するように構成することもできる。
産業上の利用可能性
本発明によれば、水晶発振子やＰＬＬあるいは転送クロックに対して数百倍の周波数を発振させる発振器を必要とせずにデータ伝送の同期を行うことができるので、安価でありながら、低ノイズ化が可能なシリアルデータ伝送装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１の実施形態であるシリアルデータ伝送装置のデータ通信シーケンスを示す図である。
図２は、第１の実施形態であるシリアルデータ伝送装置のシステム構成図である。
図３は、第１の実施形態であるシリアルデータ伝送装置の親機と子機との内部構成を示す図である。
図４は、第１の実施形態における子機の制御シーケンスを示す図である。
図５は、第１の実施形態における信号のタイミングチャートである。
図６は、第１の実施形態におけるコマンドデータとレスポンスデータとのビット構成を示す図である。
図７は、第１の実施形態の変形例における信号のタイミングチャートである。
図８は、第１の実施形態の変形例におけるコマンドデータとレスポンスデータとのビット構成を示す図である。
図９は、第１の実施形態であるシリアルデータ伝送装置の通信シーケンスの変形例を示す図である。
図１０は、第１の実施形態であるシリアルデータ伝送装置の通信シーケンスの変形例を示す図である。
図１１は、本発明の第２の実施形態であるシリアルデータ伝送装置のシステム構成図である。
図１２は、第２の実施形態であるシリアルデータ伝送装置の信号のタイミングチャートである。
図１３は、本発明の第３の実施形態であるシリアルデータ伝送装置のスタート信号の波形図である。
図１４は、本発明の第４の実施形態であるシリアルデータ伝送装置を有するセンサ装置の生産ラインを示す図である。
図１５は、第４の実施形態であるシリアルデータ伝送装置を有するセンサ装置の概略構成図である。
図１６は、第４の実施形態であるセンサ装置の信号タイミングチャートである。
図１７は、第４の実施形態であるセンサ装置の変形例の信号タイミングチャートである。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年3月14日(2002.3.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリアルデータ伝送装置において、
データ伝送の開始を示すスタート信号を送信側から受信する手段（２０、２１）と、
上記受信手段（２０、２１）が上記スタート信号を受信したことを判断し、受信するシリアルデータの受信側の転送クロックを示すデータ列を発生する手段（２２、２４、２５）と、
上記受信側の転送クロックを示すデータ列を送信側に出力するシリアルデータ出力手段（２０、２１、２３）と、
を備え、上記シリアルデータの受信側の転送クロックを示すデータ列を送信側に返信した後に、上記受信側の転送クロックで送信側から送信されるシリアルデータ列を上記受信する手段（２０、２１）により受信することを特徴とするシリアルデータ伝送装置。
【請求項２】
請求項１記載のシリアルデータ伝送装置において、上記受信する手段によりシリアルデータ列を受信した後に、上記転送クロックで、上記送信側にシリアルデータ列を送信する手段を、さらに備えることを特徴とするシリアルデータ伝送装置。
【請求項３】
請求項１記載のシリアルデータ伝送装置において、上記スタート信号には、このスタート信号を受信すべき対象を示す情報が重畳されていることを特徴とするシリアルデータ伝送装置。
【請求項４】
請求項３記載のシリアルデータ伝送装置において、上記受信すべき対象を示す情報は、パルスの数により表されることを特徴とするシリアルデータ伝送装置。
【請求項５】
請求項１記載のシリアルデータ伝送装置において、上記スタート信号は、一定期間ローレベルあるいはハイレベルに固定された状態と送信対象を示す情報とを有する信号であることを特徴とするシリアルデータ伝送装置。
【請求項６】
シリアルデータ伝送装置において、
データ伝送の開始を示すスタート信号を送信側から受信する手段（２０、２１）と、
上記受信手段（２０、２１）が上記スタート信号を受信したことを判断し、受信するシリアルデータの転送クロックを示すデータ列を発生する手段（２２、２４、２５）と、
上記転送クロックを示すデータ列を送信側に出力するシリアルデータ出力手段（２０、２１、２３）と、
アナログデータの出力手段（３８）と、
このアナログデータの出力手段（３８）と上記シリアルデータ出力手段（２０、２１、２３）とを切り換える切り換え手段（４２）と、
を備え、上記切り換え手段（４２）は、上記スタート信号を受信することにより、出力手段を、上記アナログデータの出力手段（３８）から上記シリアルデータ出力手段（２０、２１、２３）に切り換えることを特徴とするシリアルデータ伝送装置。
【請求項７】
請求項６記載のシリアルデータ伝送装置において、被測定対象の測定量を検出する検出素子（４１）と、この検出素子（４１）からの検出値を所定の特性に調整する調整手段（３９）と、上記調整手段（３９）が調整する所定の特性であって、送信側から送信される特性データを記憶する記憶手段（３６）とをさらに備え、上記スタート信号は、所定の電圧レベルを有する信号であり、このスタート信号が有する電圧を、上記記憶手段に特性データを記憶される電圧源として使用することを特徴とするシリアルデータ伝送装置。
【請求項８】
シリアルデータ伝送装置において、
データ伝送の開始を示すスタート信号を、特定の受信側に送信する手段（１５、１８、１９）と、
上記特定の受信側から送信されるシリアルデータの受信側の転送クロックを示すデータ列を受信する手段（１２、１３）と、
上記特定の受信側から送信されるシリアルデータの受信側の転送クロックに同期させてシリアルデータを上記特定の受信側に送信する手段（１４、１７、１９）と、
を備えることを特徴とするシリアルデータ伝送装置。
【請求項９】
シリアルデータを送信する親機と、上記シリアルデータを受信する子機とを有するシリアルデータ伝送装置において、
上記親機は、データ伝送の開始を示すスタート信号を、特定の子機に送信する手段（１５、１８、１９）と、上記子機から送信されるシリアルデータの子機側の転送クロックを示すデータ列を受信する手段（１２、１３）と、上記子機から送信されるシリアルデータの子機側の転送クロックに同期させてシリアルデータを上記子機に送信する手段（１４、１７、１９）とを備え、
上記子機は、データ伝送の開始を示すスタート信号を上記親機から受信する手段（２０、２１）と、
上記受信手段（２０、２１）が上記スタート信号を受信したことを判断し、送信するシリアルデータの子機側の転送クロックを示すデータ列を発生する手段（２２、２４、２５）と、
上記子機側の転送クロックを示すデータ列を上記親機に出力するシリアルデータ出力手段（２０、２１、２３）と、を備えることを特徴とするシリアルデータ伝送装置。
【請求項１０】
シリアルデータ伝送装置において、
データ伝送の開始を示すスタート信号及び受信するシリアルデータの受信側の転送クロックを示すデータ列を、送信側に送信する手段（２０、２１２２、２４、２５）と、
上記シリアルデータの受信側の転送クロックを示すデータ列を送信側に送信した後に、上記受信側の転送クロックで送信側から送信されるシリアルデータ列を受信する手段（２０、２１）と、
を備え、上記シリアルデータの受信側の転送クロックを示すデータ列を送信側に送信した後に、上記受信側の転送クロックで送信側から送信されるシリアルデータ列を上記受信する手段（２０、２１）により受信することを特徴とするシリアルデータ伝送装置。
【国際調査報告】
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