(57)【要約】【課題】スレーブ通信装置からマスタ通信装置に送信されるデータ信号にノイズが重なる可能性を低減する。【解決手段】バス通信システム１は、マスタ通信装置２とスレーブ通信装置３と接続する単一のバス４がプルアップ抵抗器５によりプルアップ接続されている。マスタ通信装置２は、同期信号を所定の送信周期で間欠的に送信し、スレーブ通信装置３は、同期信号に重ねてデータ信号を送信する。マスタ通信装置２は、自身が送信した同期信号の波形とバス４上の信号の波形とを比較し、両者の波形が一致すると判定すると、同時信号の送信を抑制する。波形衝突の発生を抑制することができ、スレーブ通信装置３がデータ信号をロウレベルで送信中に同期信号がロウレベルからハイレベルに切替わる頻度を抑制できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスタ通信装置（２）とスレーブ通信装置（３、２２）とを接続する単一のバス（４）がプルアップ抵抗器（５）によりプルアップ接続され、前記マスタ通信装置が、同期信号を所定の送信周期で間欠的に送信するマスタ側ドライバ回路（８）と、データ信号を受信するマスタ側レシーバ回路（９）と、を備え、前記スレーブ通信装置が、前記同期信号を受信するスレーブ側レシーバ回路（１１）と、前記同期信号から同期タイミングを生成する同期回路（１０ｂ）と、前記データ信号を前記同期タイミングに追従して前記同期信号に重ねて送信するスレーブ側ドライバ回路（１２）と、を備えるバス通信システム（１、２１）において、
前記マスタ側ドライバ回路から送信された同期信号の波形と前記バス上の信号の波形とを比較して両者の波形が一致するか否かを判定する比較回路（７ｃ）と、
前記両者の波形が不一致であると前記比較回路により判定された場合に、前記マスタ側ドライバ回路からの前記同期信号の送信を抑制する送信制御回路（７ｄ）と、を備えたことを特徴とするバス通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載したバス通信システムにおいて、
前記同期回路は、前記送信制御回路が前記同期信号の送信を抑制している期間でも動作を継続し、
前記スレーブ側ドライバ回路は、前記マスタ側ドライバ回路が前記同期信号の送信を抑制している期間で前記データ信号を前記所定の送信周期で送信することを特徴とするバス通信システム。
【請求項３】
請求項１に記載したバス通信システムにおいて、
前記同期回路は、前記送信制御回路が前記同期信号の送信を抑制している期間で動作を停止することを特徴とするバス通信システム。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項に記載したバス通信システムにおいて、
前記送信制御回路は、前記同期信号の送信を抑制することとして、前記マスタ側ドライバ回路からの前記同期信号の送信を停止することを特徴とするバス通信システム。
【請求項５】
請求項１から３の何れか一項に記載したバス通信システムにおいて、
前記送信制御回路は、前記同期信号の送信を抑制することとして、前記マスタ側ドライバ回路からの前記同期信号の送信を間引くことを特徴とするバス通信システム。
【請求項６】
請求項１から５の何れか一項に記載したバス通信システムにおいて、
前記送信制御回路は、前記同期信号の送信を抑制した後に、前記スレーブ側ドライバ回路からの前記データ信号の送信終了を特定した場合に、前記同期信号の送信の抑制を解除することを特徴とするバス通信システム。
【請求項７】
請求項６に記載したバス通信システムにおいて、
前記送信制御回路は、前記スレーブ側ドライバ回路から送信される前記データ信号のデータ長を読取り、その読取ったデータ長のデータ信号の受信終了を特定することで、前記スレーブ側ドライバ回路からの前記データ信号の送信終了を特定することを特徴とするバス通信システム。
【請求項８】
請求項１から７の何れか一項に記載したバス通信システムにおいて、
前記バス上の信号の電圧を読取る電圧読取回路（２３）を備え、
前記スレーブ側ドライバ回路は、前記データ信号の電圧変化を、前記電圧読取回路に読取られた前記バス上の信号の電圧に基づいて加速・減速させることを特徴とするバス通信システム。
【請求項９】
スレーブ通信装置（３、２２）と接続する単一のバス（４）がプルアップ抵抗器（５）によりプルアップ接続され、前記スレーブ通信装置が、同期信号から同期タイミングを生成してデータ信号を前記同期タイミングに追従して前記同期信号に重ねて送信するバス通信システム（１、２１）内で用いられ、前記同期信号を所定の送信周期で間欠的に送信するマスタ側ドライバ回路（８）と、前記データ信号を受信するマスタ側レシーバ回路（９）と、を備えたマスタ通信装置（２）において、
前記マスタ側ドライバ回路から送信された同期信号の波形と前記バス上の信号の波形とを比較して両者の波形が一致するか否かを判定する比較回路（７ｃ）と、
前記両者の波形が不一致であると前記比較回路に判定された場合に、前記マスタ側ドライバ回路からの前記同期信号の送信を抑制する送信制御回路（７ｄ）と、を備えたことを特徴とするマスタ通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスタ通信装置とスレーブ通信装置とが単一のバス（データ伝送路）を介して接続され、バスがプルアップ抵抗器によりプルアップ接続されているバス通信システム、前記バス通信システム内のマスタ通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、マスタ通信装置とスレーブ通信装置とが単一のバス（データ伝送路）を介して接続され、バスがプルアップ抵抗器によりプルアップ接続されているバス通信システムが供されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−１１７８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種のバス通信システムにおいて、スレーブ通信装置がマスタ通信装置から送信された同期信号に重ねてデータ信号を送信する場合、マスタ通信装置からの同期信号とスレーブ通信装置からのデータ信号との双方がロウレベルとなる区間が発生する。即ち、マスタ通信装置からの出力波形とスレーブ通信装置からの出力波形とが重なり、波形衝突が発生する。波形衝突が発生すると、マスタ通信装置からの同期信号がロウベルからハイレベルに切替わると（立上ると）、それまでマスタ通信装置側に引き込まれていた電流が一気にスレーブ通信装置側に流れてしまう。その結果、スレーブ通信装置からマスタ通信装置に送信されるデータ信号にノイズが重なる可能性があるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、スレーブ通信装置からマスタ通信装置に送信されるデータ信号にノイズが重なる可能性を低減することができるバス通信システム及びマスタ通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載した発明によれば、マスタ通信装置とスレーブ通信装置とを接続する単一のバスがプルアップ抵抗器によりプルアップ接続されている。マスタ通信装置において、マスタ側ドライバ回路は、同期信号を所定の送信周期で間欠的に送信する。スレーブ通信装置において、同期信号をスレーブ側レシーバ回路により受信すると、同期回路は、同期信号から同期タイミングを生成し、スレーブ側ドライバ回路は、データ信号を同期タイミングに追従して同期信号に重ねて送信する。マスタ通信装置において、マスタ側ドライバ回路は、データ信号をマスタ側レシーバ回路により受信する。
【０００７】
本発明の課題であるマスタ通信装置側に引き込まれていた電流が一気にスレーブ通信装置側に流れてしまう現象は、スレーブ通信装置がデータ信号（ビット列）をロウレベルで送信することで波形衝突が発生し、そのデータ信号をロウレベルで送信中に同期信号がロウレベルからハイレベルに切替わる毎に発生する。このような課題に対し、比較回路は、マスタ側ドライバ回路から送信された同期信号の波形とバス上の信号の波形とを比較して両者の波形が一致するか否かを判定する。両者の波形が不一致であると比較回路により判定されると、送信制御回路は、マスタ側ドライバ回路からの同期信号の送信を抑制する（送信を停止する又は間引く）。このようにマスタ側ドライバ回路からの同期信号の送信を抑制することで、波形衝突の発生を抑制することができ、スレーブ通信装置がデータ信号をロウレベルで送信中に同期信号がロウレベルからハイレベルに切替わる頻度を抑制することができる。その結果、マスタ通信装置側に引き込まれていた電流が一気にスレーブ通信装置側に流れてしまう現象が発生する頻度を抑制することができ、データ信号にノイズが重なる可能性を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す機能ブロック図
【図２】タイミングチャート（その１）
【図３】タイミングチャート（その２）
【図４】タイミングチャート（その３）
【図５】タイミングチャート（その４）
【図６】本発明の第２の実施形態を示す機能ブロック図
【図７】タイミングチャート（その４）
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１から図５を参照して説明する。バス通信システム１は、マスタ通信装置２と複数のスレーブ通信装置３とが単一のバス４を介して接続されて構成されている。バス４と電源電圧（Ｖｄｄ）との間にはプルアップ抵抗器５及びダイオード６が直列接続されている。即ち、バス４がプルアップ抵抗器５により電源電圧側にプルアップ接続されていることで、ハイレベル又はロウレベルの電圧がマスタ通信装置２及びスレーブ通信装置３に印加されている。ハイレベルとロウレベルの中間の電圧がマスタ通信装置２又はスレーブ通信装置３に印加されると、内部状態が不安定になったり誤動作したりする可能性がある。又、ロウレベルよりも低い電圧やハイレベルよりも高い電圧がマスタ通信装置２又はスレーブ通信装置３に印加されると、設計外の電流が流れて回路の破壊等を誘発する可能性がある。本構成では、バス４がプルアップ抵抗器５により電源電圧側にプルアップ接続されていることで、このような想定され得る不具合の発生を未然に回避し、システム全体の動作を安定させている。尚、マスタ通信装置２及び複数のスレーブ通信装置３は、例えば集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）である。
【００１０】
マスタ通信装置２は、ロジック回路７と、ドライバ回路８（マスタ側ドライブ回路）と、レシーバ回路９（マスタ側レシーバ回路）とを有する。ロジック回路７は、データ送信回路７ａと、データ受信回路７ｂと、データ比較回路７ｃ（比較回路）と、データ送信制御回路７ｄ（送信制御回路）とを有する。データ送信回路７ａは、送信データ（ビット列）を生成し、その生成した送信データをデータ比較回路７ｃ及びデータ送信制御回路７ｄに出力する。尚、データ送信回路７ａは、外部から入力した送信データをそのままデータ比較回路７ｃ及びデータ送信制御回路７ｄに出力しても良い。データ受信回路７ｂは、レシーバ回路９から入力する信号（バス４上の信号）により受信データを入力すると（Ａ２）、その入力した受信データをデータ比較回路７ｃに出力する。データ比較回路７ｃは、データ送信回路７ａから送信データを入力し、データ受信回路７ｂから受信データを入力すると、それら入力した送信データと受信データとを比較し、その比較した結果に応じた制御指令をデータ送信制御回路７ｄに出力する。データ送信制御回路７ｄは、データ送信回路７ａから入力した送信データのドライバ回路８への出力（Ａ１）を、データ比較回路７ｃから入力する制御指令に基づいて制御する（許可又は禁止する）。
【００１１】
ドライバ回路８は、ドレイン端子又はコレクタ端子がバス４に接続されており、オープンドレイン又はオープンコレクタの出力回路である。尚、マスタ通信装置２において、ロジック回路７自体をマイクロコンピュータ等で代用しても良い。
【００１２】
スレーブ通信装置３は、ロジック回路１０と、レシーバ回路１１（スレーブ側レシーバ回路）と、ドライバ回路１２（スレーブ側ドライバ回路）とを有する。ロジック回路１０は、立下りエッジ検知回路１０ａと、同期回路１０ｂと、データ送信回路１０ｃと、データ送信制御回路１０ｄとを有する。立下りエッジ検知回路１０ａは、レシーバ回路１１から入力する信号（バス４上の信号）の立下りエッジを検知すると（Ｂ２、Ｘ２）、立下りエッジの検知を同期回路１０ｂに出力する。同期回路１０ｂは、立下りエッジ検知回路１０ａから立下りエッジの検知を入力すると、その立下りエッジのタイミングで同期を確立し、同期指令をデータ送信制御回路１０ｄに出力する。データ送信回路１０ｃは、送信データ（ビット列）を生成し、その生成した送信データをデータ送信制御回路１０ｄに出力する。尚、データ送信回路１０も、マスタ通信装置２のデータ送信回路７ａと同様に、外部から入力した送信データをそのままデータ送信制御回路１０ｄに出力しても良い。データ送信制御回路１０ｄは、データ送信回路１０ｃから入力した送信データのドライバ回路１２への出力（Ｂ１、Ｘ１）を、同期回路１０ｂから入力する同期指令に基づいて制御する。
【００１３】
ドライバ回路１２は、ドレイン端子又はコレクタ端子がバス４に接続されており、オープンドレイン又はオープンコレクタの出力回路である。尚、スレーブ通信装置３においても、ロジック回路１０自体をマイクロコンピュータ等で代用しても良い。
【００１４】
次に、上記した構成の作用について図２から図５も参照して説明する。
図５に示すように、マスタ通信装置２が同期信号を所定の送信周期で間欠的にドライバ回路８から送信する場合を想定する（図５中ｔ１、ｔ３、ｔ７、ｔ９、ｔ１３、ｔ１７）。このとき、マスタ通信装置２が同期信号を送信することに追従し、バス４上の信号がハイレベルからロウレベルに切替わり、バス４上では電流（バス電流）がマスタ通信装置２側に流れる。スレーブ通信装置３は、バス４上の信号のハイレベルからロウレベルへの切替わりを検知し、マスタ通信装置２から送信された同期信号をレシーバ回路１１により受信する。スレーブ通信装置３は、同期信号をレシーバ回路１１により受信すると、その受信した同期信号の立下りエッジを立下りエッジ検知回路１０ａにより検知し、その立下りエッジのタイミングで同期回路１０ｂにより同期を確立し、同期タイミングを生成する。スレーブ通信装置３は、同期タイミングに追従し、データ信号を同期信号に重ねてドライバ回路１２から送信する（図５中ｔ４、ｔ１０、ｔ１４）。
【００１５】
この場合、スレーブ通信装置３がデータ信号を同期信号に重ねて送信する構成では、マスタ通信装置２からの出力波形とスレーブ通信装置３からの出力波形とが重なり、波形衝突が発生する（図５中ｔ４〜ｔ５、ｔ１０〜ｔ１１、ｔ１４〜ｔ１５）。波形衝突が発生すると、マスタ通信装置２からの同期信号がロウレベルからハイレベルに切替わると（立上ると）、それまでマスタ通信装置２側に引き込まれていた電流が一気にスレーブ通信装置３側に流れてしまう（最大の電流変化が発生する）。その結果、スレーブ通信装置３からマスタ通信装置２に送信されるデータ信号にノイズが重なる可能性がある。即ち、図５に示すように、マスタ通信装置２が同期信号を所定の送信周期で間欠的に送信し続ければ、最大の電流変化が発生する現象が頻繁に発生し、その分、データ信号にノイズが重なる可能性が高まってしまう。
【００１６】
この点を考慮し、本発明では、マスタ通信装置２において、データ比較回路７ｃは、データ送信回路７ａから入力した送信データと、データ受信回路７ｂから入力した受信データとを比較することで、ドライバ回路８から送信する同期信号の波形と、バス４上の信号の波形とを比較する。データ比較回路７ｃは、ドライバ回路８から送信する同期信号の波形と、バス４上の信号の波形とが異なることを検知すると、送信データの出力停止を示す制御指令をデータ送信制御回路７ｄに出力する。データ送信制御回路７ｄは、送信データの出力停止を示す制御指令をデータ比較回路７ｃから入力すると、送信データのドライバ回路８への出力を停止し、ドライバ回路８からの同期信号の送信を停止する（送信を抑制する）。
【００１７】
即ち、図２に示すように、マスタ通信装置２は、ドライバ回路８から送信する同期信号の波形と、バス４上の信号の波形とが異なることを図２中ｔ５のタイミングで検知すると、これ以降、例えばドライバ回路８をリセットしたりドライバ回路８の入力をハイレベルに固定したりする等してドライバ回路８の出力をハイレベルに固定することで、ドライバ回路８からの同期信号の送信を停止する。同期信号の送信を停止するとは、本来の同期信号の送信タイミングで同期信号を送信しない制御を連続的に行うことである。具体的には、マスタ通信装置２は、図２中ｔ３のタイミングで同期信号をドライバ回路８から送信するが、図２中ｔ７、ｔ９、ｔ１３のタイミングでの同期信号の送信を停止する。これにより、スレーブ通信装置３がデータ信号（ビット列）を送信する際には、データ信号の先頭（最初の１回）で波形衝突が発生するだけで済み、これ以降にデータ信号の送信が完了するまで波形衝突が発生することがなくなる。その結果、スレーブ通信装置３がデータ信号を送信する場合に、その１回の送信で送信するデータ信号をＭバイトとし、そのうちのＮビットがロウレベルであれば、データ信号にノイズが重なる可能性を従来の構成（図５の構成）と比較して１／Ｎに低減することが可能となる。尚、スレーブ通信装置３は、このようにマスタ通信装置２が同期信号の送信を停止している期間では、同期回路１０ｂが動作を継続しても良いし停止しても良い。
【００１８】
又、図２に示したように、マスタ通信装置２が同期信号の送信を停止している期間で、同期信号が本来送信されるタイミングでスレーブ通信装置３がデータ信号を送信するようにすれば、他のスレーブ通信装置３との同期を確保することが可能となる。又、他のスレーブ通信装置３との同期を確保する必要がない、又は精度が低い同期で良ければ（高い精度の同期が要求されなければ）、図３に示すように、立下りエッジの周期を一定に保持したままスレーブ通信装置３がデータ信号を送信するようにしても良い。
【００１９】
又、図４に示すように、マスタ通信装置２は、ドライバ回路８から送信する同期信号の波形と、バス４上の信号の波形とが異なることを検知した以降では、ドライバ回路８からの同期信号の送信を停止せずに間引いても良い（図４中ｔ２９、ｔ３５、ｔ４１）。同期信号の送信を間引くとは、本来の同期信号の送信タイミングで同期信号を送信しない制御を間欠的に行うことである。このような構成でも、データ信号にノイズが重なる可能性を従来の構成と比較して低減することが可能となる。又、この場合は、同期信号の送信を停止せずに間引くだけであるので、他のスレーブ通信装置３との同期を確保することが可能となる。尚、マスタ通信装置２は、同期信号の送信をどのような割合で間引いても良い。
【００２０】
又、マスタ通信装置２は、スレーブ通信装置３が送信するデータ信号の送信フレーム中にデータ長が格納されている場合には、バス４上の信号の波形からデータ長を読み取り、送信終了を検知した以降に同期信号の送信の停止や間引きを解除し、同期信号の送信を再開すれば良い（図２中ｔ１７）。マスタ通信装置２は、スレーブ通信装置３が送信するデータ信号の送信フレーム中にデータ長が格納されていない場合には、スレーブ通信装置３からのデータ信号の受信終了を検知した以降に同期信号の送信の停止や間引きを解除し、同期信号の送信を再開すれば良い。
【００２１】
以上に説明したように第１の実施形態によれば、マスタ通信装置２において、自身が送信した同期信号の波形とバス４上の信号の波形とを比較し、両者の波形が一致すると判定すると、同時信号の送信を抑制するようにした。これにより、波形衝突の発生を抑制することができ、スレーブ通信装置３がデータ信号をロウレベルで送信中に同期信号がロウレベルからハイレベルに切替わる頻度を抑制することができる。その結果、マスタ通信装置２側に引き込まれていた電流が一気にスレーブ通信装置３側に流れてしまう現象が発生する頻度を抑制することができ、データ信号にノイズが重なる可能性を低減することができる。この場合、同期信号の送信を抑制することとして、同期信号の送信を停止するようにすれば、データ信号の先頭（最初の１回）で波形衝突が発生するだけで済み、これ以降の波形衝突の発生を完全に抑制することができる。又、同期信号の送信を抑制することとして、同期信号の送信を間引くようにすれば、データ信号にノイズが重なる可能性を低減することができつつ、他のスレーブ通信装置３との同期を確保することが可能となる。
【００２２】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図６及び図７を参照して説明する。尚、上記した第１の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。第２の実施形態では、スレーブ通信装置２２は、ロジック回路１０と、レシーバ回路１１と、ドライバ回路１２とに加え、電圧読取回路２３を有する。電圧読取回路２３は、バス４上の信号の電圧を読取り、その読取った電圧をドライバ回路１２に出力する。ドライバ回路１２は、データ信号の電圧変化を、電圧読取回路２３から入力する電圧に基づいて加速・減速させる。即ち、スレーブ通信装置２２は、ドライバ回路１２から送信するデータ信号の電圧変化を、バス４上の信号の電圧が電圧に基づいて加速・減速させることで、データ信号を、矩形波（方形波）よりも電圧変化を緩やかにした波形で送信する。この場合、ノイズがエッジの端部に重なり易い性質を有するので、電圧変化を緩やかにすることで、データ信号にノイズが重なり難くすることができる。
【００２３】
以上に説明したように第２の実施形態によれば、スレーブ通信装置３において、データ信号の電圧変化を加速・減速するようにした。これにより、データ信号にノイズが重なる可能性をより一層低減することができる。
【００２４】
（その他の実施形態）
本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のように変形又は拡張することができる。
第２の実施形態において、電圧読取回路２３に代えて、バス４上に流れる信号の電流を読取る電流読取回路を設ける構成でも良い。又、スレーブ通信装置２２に電圧読取回路２３や電流読取回路を設けると共に、マスタ通信装置２にも電圧読取回路や電流読取回路を設け、同期信号の電圧変化を加速・減速するようにしても良い。このように構成すれば、データ信号にノイズが重なる可能性を低減することに加え、同期信号にノイズが重なる可能性をも低減することができる。
【符号の説明】
【００２５】
図面中、１、２１はバス通信システム、２はマスタ通信装置、３、２２はスレーブ通信装置、４はバス、７ｃはデータ比較回路（比較回路）、７ｄはデータ送信制御回路（送信制御回路）、８はドライバ回路（マスタ側ドライバ回路）、９はレシーバ回路（マスタ側レシーバ回路）、１０ｂは同期回路、１１はレシーバ回路（スレーブ側レシーバ回路）、１２はドライバ回路（スレーブ側ドライバ回路）、２３は電圧読取回路である。
【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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