(57)【要約】【課題】汎用のシリアル通信ケーブルおよび通信プロトコルを使用しつつ、ハードリアルタイム性を実現するシリアル通信装置、シリアル通信方法およびメカトロニクス機器を提供する。【解決手段】リアルタイムシリアル通信装置１００は、電源線ＰＬから電力供給を受け、信号線ＳＬを介して信号を送受信するリアルタイムシリアル通信装置であって、信号線および電源線に接続された付加デバイス２００と信号線を介してシリアル通信方式によって通信するシリアルＩ／Ｆ回路１２０と、シリアルＩ／Ｆ回路に接続され、該シリアルＩ／Ｆ回路によって送受信された信号を処理する信号処理回路１１０と、電源線と信号処理回路との間に接続され、該電源線を介して、信号処理回路に対して信号処理の割り込みを要求する割り込み要求信号を付加デバイスから受信する電源線通信回路１３０とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源線から電力供給を受け、信号線を介して信号を送受信するリアルタイムシリアル通信装置であって、
前記信号線および前記電源線に接続された付加デバイスと前記信号線を介してシリアル通信方式によって通信するシリアルインタフェース回路と、
前記シリアルインタフェース回路に接続され、該シリアルインタフェース回路によって送受信された信号を処理する信号処理回路と、
前記電源線と前記信号処理回路との間に接続され、該電源線を介して、前記信号処理回路に対して信号処理の割り込みを要求する割り込み要求信号を前記付加デバイスから受信する電源線通信回路とを備えたリアルタイムシリアル通信装置。
【請求項２】
前記電源線通信回路は、前記電源線を介して、前記付加デバイスを当該シリアル通信装置に同期させる同期指示信号を前記付加デバイスへ送信することを特徴とする請求項１に記載のリアルタイムシリアル通信装置。
【請求項３】
前記電源線通信回路は、前記付加デバイスが前記同期指示信号を受信するまで該付加デバイスを待機させる同期予告信号を、前記電源線を介して前記付加デバイスへ送信することを特徴とする請求項２に記載のリアルタイムシリアル通信装置。
【請求項４】
複数の前記付加デバイスが前記電源線に互いに並列に接続されており、
前記電源線通信回路は、前記電源線を介して、前記割り込み要求信号を複数の前記付加デバイスのそれぞれから受信し、
前記信号処理回路は、前記割込み要求信号の波形の相違に基づいた順番で前記割込み要求信号を処理することを特徴とする請求項１に記載のリアルタイムシリアル通信装置。
【請求項５】
前記信号処理回路は、前記割り込み要求信号の振幅が大きい順または波長が長い順に複数の前記付加デバイスからの信号を処理することを特徴とする請求項４に記載のリアルタイムシリアル通信装置。
【請求項６】
前記電源線通信回路は、前記電源線を介して、前記付加デバイスを識別する識別信号を受信することを特徴とする請求項１に記載のリアルタイムシリアル通信装置。
【請求項７】
前記電源線通信回路は、前記電源線を介して、通信を中止または開始する通信制御信号を前記付加デバイスから受信し、
前記信号処理回路は、前記通信制御信号に従って前記信号線を介して通信を中止または開始することを特徴とする請求項１に記載のリアルタイムシリアル通信装置。
【請求項８】
前記電源線通信回路は、前記電源線を介して、時分割方式または周波数分割方式によって前記付加デバイスと通信することを特徴とする請求項１に記載のリアルタイムシリアル通信装置。
【請求項９】
電源線から電力供給を受け、信号線を介して信号を送受信するリアルタイムシリアル通信装置を用いたリアルタイムシリアル通信方法であって、
前記通信線を介して前記信号線および前記電源線に接続された付加デバイスとシリアル通信方式によって通信する電源線通信ステップと、
前記電源線を介して、前記信号処理回路に対して信号処理の割り込みを要求する割り込み要求信号を前記付加デバイスから受信する電源線通信ステップと、
前記信号線通信ステップおよび前記電源線通信ステップによって通信される信号を処理するステップとを備えたリアルタイムシリアル通信方法。
【請求項１０】
電源線から電力供給を受け、信号線を介して信号を送受信するリアルタイムシリアル通信装置および前記信号線および前記電源線に接続された付加デバイスを備えたメカトロニクス機器であって、
前記リアルタイムシリアル通信装置は、
前記付加デバイスと前記信号線を介してシリアル通信方式によって通信するシリアルインタフェース回路と、
前記シリアルインタフェース回路に接続され、該シリアルインタフェース回路によって送受信された信号を処理する信号処理回路と、
前記電源線と前記信号処理回路との間に接続され、前記電源線を介して、前記信号処理回路に対して信号処理の割り込みを要求する割り込み要求信号を前記付加デバイスから受信する電源線通信回路とを備えたことを特徴とするメカトロニクス機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリアルタイムシリアル通信装置、リアルタイムシリアル通信方法およびメカトロニクス機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業機械やロボットなどのメカトロニクス機器に付加機能を与え、その性能を向上させるためには、様々な付加機器をメカトロニクス機器に追加する必要がある。メカトロニクス機器の内部機器と付加機器との間の通信には、専用の通信線および専用の通信プロトコルが必要であった。
【０００３】
一方で、近年、パソコンやＩＴ技術分野において、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂａｓｓ）やＩＥＥＥ１３９４などのシリアル通信規格が普及している。これらのシリアル通信規格は、機器の接続を自動的に認識するプラグ・アンド・プレイ機能および機器の電源を入れたままコネクタの抜き差しができるホット・プラグ機能を備える。
【０００４】
ＵＳＢまたはＩＥＥＥ１３９４などのシリアル通信規格をメカトロニクス機器に採用した場合には、メカトロニクス機器の内部機器と特定の付加機器との通信のために用いられる専用の通信線および通信プロトコルは必ずしも必要ではなくなる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−１４１０６０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、産業機械やロボットなどのメカトロニクス機器の動作制御においては、回転や移動など機械的または物理的に動作する機構が存在する。メカトロニクス機器は、その安全や性能を維持するために、周囲の環境における事象の発生に応じてその動作を即時に修正または変更する機能、即ち、リアルタイム性が求められる。リアルタイム性とは、このように周囲の環境に応じて自らの動作をリアルタイムで調整することができる特性をいう。特に、事象の発生からその事象に対応するまでの応答時間が非常に短い機器は、「ハードリアルタイム性」のある機器と呼ばれる。近年、メカトロニクス機器には、このハードリアルタイム性が強く求められている。
【０００７】
ＵＳＢ通信やＩＥＥＥ１３９４通信にはアイソクロナス転送がある。しかし、アイソクロナス転送は、リアルタイム性を有するものの応答時間が比較的長く、ストリーミングデータなどの連続的かつ周期的な通信に用いられる。従って、アイソクロナス転送は、例えば、ロボットが壁に衝突する場合や緊急停止する必要がある場合などの突発的な事象に対して応答できず、ハードリアルタイム性に劣る。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、汎用のシリアル通信ケーブルおよび汎用の通信プロトコルをそのまま使用しつつ、ハードリアルタイム性を実現することができるリアルタイムシリアル通信装置およびリアルタイムシリアル通信方法を提供することである。
【０００９】
また、本発明の目的は、上記の目的に記載したリアルタイムシリアル通信装置を備えたメカトロニクス機器を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に従った実施の形態によるリアルタイムシリアル通信装置は、電源線から電力供給を受け、信号線を介して信号を送受信するリアルタイムシリアル通信装置であって、
前記信号線および前記電源線に接続された付加デバイスと前記信号線を介してシリアル通信方式によって通信するシリアルインタフェース回路と、前記シリアルインタフェース回路に接続され、該シリアルインタフェース回路によって送受信された信号を処理する信号処理回路と、前記電源線と前記信号処理回路との間に接続され、該電源線を介して、前記信号処理回路に対して信号処理の割り込みを要求する割り込み要求信号を前記付加デバイスから受信する電源線通信回路とを備えている。
【００１１】
本発明に従った実施の形態によるリアルタイムシリアル通信方法は、電源線から電力供給を受け、信号線を介して信号を送受信するリアルタイムシリアル通信装置を用いたリアルタイムシリアル通信であって、
前記通信線を介して前記信号線および前記電源線に接続された付加デバイスとシリアル通信方式によって通信する電源線通信ステップと、前記電源線を介して、前記信号処理回路に対して信号処理の割り込みを要求する割り込み要求信号を前記付加デバイスから受信する電源線通信ステップと、前記信号線通信ステップおよび前記電源線通信ステップによって通信される信号を処理するステップとを備えている。
【００１２】
本発明に従った実施の形態によるメカトロニクス機器は、電源線から電力供給を受け、信号線を介して信号を送受信するリアルタイムシリアル通信装置および前記信号線および前記電源線に接続された付加デバイスを備えたメカトロニクス機器であって、
前記リアルタイムシリアル通信装置は、前記付加デバイスと前記信号線を介してシリアル通信方式によって通信するシリアルインタフェース回路と、前記シリアルインタフェース回路に接続され、該シリアルインタフェース回路によって送受信された信号を処理する信号処理回路と、前記電源線と前記信号処理回路との間に接続され、前記電源線を介して、前記信号処理回路に対して信号処理の割り込みを要求する割り込み要求信号を前記付加デバイスから受信する電源線通信回路とを備えている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明による実施の形態を説明する。これらの実施の形態は本発明を限定するものではない。
【００１４】
本発明の実施の形態によるリアルタイムシリアル通信装置は、通信線だけでなく電源線を用いて他の付加機器と通信を行う。ロボットなどのメカトロニクス機器が突発的な事象に遭遇したときには、この電源線を介して付加機器と通信を行う。これにより、メカトロニクス機器のハードリアルタイム性を実現することができる。
【００１５】
図１は、本発明に係る実施の形態に従ったリアルタイムシリアル通信装置１００（以下単に、シリアル通信装置１００という）および付加デバイス２００を示すブロック図である。シリアル通信装置１００および付加デバイス２００は、共にロボットなどのメカトロニクス機器１０内に設けられている。図１において、付加デバイスは１つだけ示されているが、複数の付加デバイスがメカトロニクス機器１０内に設けられていてもよい。この場合、複数の付加デバイスは、互いに並列に、もしくは、デイジーチェイン状に電源線ＰＬおよび信号線ＳＬに接続される。
【００１６】
シリアル通信装置１００は、ホストシステム１１０、シリアルインタフェース回路１２０（以下単に、Ｉ／Ｆ回路１２０という）、電源線通信回路１３０、送信回路１４０、受信回路１５０および記憶部１６０を備えている。付加デバイス２００は、デバイスシステム２１０、シリアルインタフェース回路２２０（以下単に、Ｉ／Ｆ回路２２０という）、電源線通信回路２３０、送信回路２４０、受信回路２５０および記憶部２６０を備えている。
【００１７】
Ｉ／Ｆ回路１２０とＩ／Ｆ回路２２０とは、電源線ＰＬおよび信号線ＳＬに接続されている。電源線ＰＬおよび信号線ＳＬは、シリアル通信ケーブル１を構成している。それによって、Ｉ／Ｆ回路１２０とＩ／Ｆ回路２２０は、互いにシリアル通信をすることができるように構成されている。
【００１８】
ホストシステム１１０は、Ｉ／Ｆ回路１２０に接続されており、Ｉ／Ｆ回路１２０が付加デバイス２００へ送信する信号およびＩ／Ｆ回路１２０が付加デバイス２００から受信した信号を処理するように構成されている。
【００１９】
電源線通信回路１３０は、電源線ＰＬに接続されており、電源線ＰＬを介して、突発的な事象が発生したことを示す事象信号を付加デバイス２００へ送信する。あるいは、電源線通信回路１３０は、電源線ＰＬを介して、事象信号を付加デバイス２００から受信する。即ち、電源線通信回路１３０は、ハードリアルタイム制御に必要な事象信号を電源線ＰＬに重畳させる。
【００２０】
送信回路１４０は、ホストシステム１１０からの信号を変調し、この信号を電源線通信回路１３０へ送る。電源線通信回路１３０は、送信回路１４０において変調された信号を付加デバイス２００へ送信する。受信回路１５０は、電源線通信回路１３０が受信した付加デバイス２００からの信号を復調し、この信号をホストシステム１１０へ送る。ホストシステム１１０は、受信回路１５０において復調された信号を処理する。
【００２１】
電源線通信回路１３０から付加デバイス２００へ送信される送信信号は、ホストシステム１１０が付加デバイス２００を制御するための制御信号または付加デバイス２００をシリアル通信装置１００に同期させるためのタイミング信号などである。電源線通信回路１３０が付加デバイス２００から受信する受信信号は、付加デバイス２００の状態を示すステータス信号または付加デバイス２００からの要求を示すリクエスト信号などである。
【００２２】
記憶部１６０は、シリアル通信装置１００を識別するための識別番号、内部タイマ、シリアル通信装置１００の状態を示すステータス情報、シリアル通信装置１００の優先度を示す情報などが格納されている。優先度を示す情報とは、例えば、信号の振幅または信号の波長などで示せばよい。例えば、信号の振幅が大きいほど、その信号を送信した付加デバイスの優先度は高い。
【００２３】
デバイスシステム２１０、Ｉ／Ｆ回路２２０、電源線通信回路２３０、送信回路２４０、受信回路５０および記憶部２６０は、それぞれホストシステム１１０、Ｉ／Ｆ回路１２０、電源線通信回路１３０、送信回路１４０、受信回路１５０および記憶部１６０と同様の構成でよい。
【００２４】
但し、付加通信機２００は、シリアル通信装置１００が有する機能とは異なる機能を有していてもよい。例えば、記憶部２６０は、記憶部１６０が有するデータとは異なるデータを有し、記憶部２６０は、シリアル通信装置１００の識別番号とは異なる識別番号を格納する。また、デバイスシステム２１０は、ホストシステム１１０とは異なる処理を行う。さらに、付加通信機２００は、シリアル通信装置１００のタイミングに合わせて同期処理される。よって、付加通信機２００は、シリアル通信装置１００に対して従属している。
【００２５】
尚、以上の説明では、電源線に重畳させる信号の主従関係に関し、通信回路１３０が主であり、通信回路２３０が従である場合を例として説明した。しかし、本実施形態は、この主従関係を固定するものではなく、装置１００と装置２００のネゴシエーションによって、主従関係を互いに逆にすることも可能である。
【００２６】
図２は、シリアルケーブル１および電源線通信回路１３０を詳細に示した回路図である。シリアル通信ケーブル１は、例えば、シリアル通信に汎用される信号線＋Ｄａｔａと信号線−Ｄａｔａを備え、さらに、電力供給に用いられる電源線Ｖｐと電源線ＧＮＤを備えている。電源線通信回路１３０および２３０は、それぞれトランス結合により電源線ＶｐとＧＮＤに電気的に接続されている。電源線通信回路１３０および２３０は、トランス結合以外に、静電結合やフィルタ分波などの手段で電源線ＶｐとＧＮＤに電気的に接続されてもよい。
【００２７】
図３は、シリアル通信装置１００に複数の付加デバイス２００および３００が接続されているメカトロニクス機器１０のブロック図である。付加デバイス３００の構成は、付加デバイス２００の構成と同様である。
【００２８】
付加デバイス３００は、付加デバイス２００が有する機能と同一の機能を提供するデバイスの場合もあるし、異なる機能をメカトロニクス機器１０へ付加するものであってもよい。付加デバイス３００は、付加デバイス２００とは異なるデータを有する場合もあるし、付加通信機２００とは異なる処理を実行する場合もある。
【００２９】
図４は、図３に示したシリアル通信装置１００、付加デバイス２００および３００の動作を示した概念図である。信号線ＳＬおよび電源線ＰＬを介して送受信される信号が矢印で示されている。信号線ＳＬおよび電源線ＰＬの縦方向は時間軸を表す。従って、図４は、時間の経過に従って、シリアル通信装置１００、付加デバイス２００および３００の間で信号を送受信する様子を示している。
【００３０】
図５は、図３に示したシリアル通信装置１００、付加デバイス２００および３００の動作を示したフロー図である。図４および図５を参照して、付加デバイス２００および３００をシリアル通信装置１００に同期させるときの動作を説明する。
【００３１】
まず、シリアル通信装置１００が、信号線ＳＬを介してシリアル通信方式により、付加デバイス２００および３００へそれぞれ同期予告信号ＳＧ１０およびＳＧ２０を送信する（Ｓ１０）。シリアル通信装置１００は、同期予告信号ＳＧ１０およびＳＧ２０を同時に付加デバイス２００および３００へ送信してもよい。また、シリアル通信装置１００は、同期予告信号ＳＧ１０およびＳＧ２０を異なるタイミングで付加デバイス２００および３００へ送信してもよい。図４において、シリアル通信装置１００は、同期予告信号ＳＧ１０を時刻ｔ１で付加デバイス２００へ送信し、同期予告信号ＳＧ２０を時刻ｔ２で付加デバイス３００へ送信する。
【００３２】
付加デバイス２００および３００は、同期予告信号ＳＧ１０およびＳＧ２０を受信すると、電源線ＰＬを介して送信される同期指示信号ＳＧ３０を待機する状態に遷移する（Ｓ２０）。図４において、付加デバイス２００は時刻ｔ１からｔ３まで待機状態となり、付加デバイス３００は時刻ｔ２からｔ３まで待機状態となる。
【００３３】
次に、シリアル通信装置１００は、同期指示信号ＳＧ３０を電源線ＰＬに重畳させて付加デバイス２００および３００へ送信する（Ｓ３０）。シリアル通信装置１００は、同期指示信号ＳＧ３０を時刻ｔ３において同時に付加デバイス２００および３００へ送信する。付加デバイス２００および３００は、同期指示信号ＳＧ３０を受信して、同期処理を実行する（Ｓ４０）。同期処理は、例えば、付加デバイス２００および３００の内部タイマの時刻をシリアル通信装置１００の内部タイマの時刻に適合させる処理である。これにより、メカトロニクス機器１０は、ハードリアルタイム性に必要な動作を実行することができる。ハードリアルタイム性に必要な動作は、例えば、付加デバイス２００および３００の外部へ同時にデータを出力する動作、あるいは、付加デバイス２００および３００の外部から同時刻にデータを入力する動作などである。
【００３４】
このような信号線ＳＬを用いた通信と電源線ＰＬを用いた通信の組み合わせにより、メカトロニクス機器１０の動作を規定することができる。例えば、シリアル通信装置１００は特定の付加デバイスのみに同期予告信号を送信することによって、特定の付加デバイスのみを選択的に同期させることができる。また、シリアル通信装置１００は、通信量の比較的多い付加デバイスに対して独占的に通信線ＳＬの使用を割り当てることができる。
【００３５】
ステップＳ１０において、シリアル通信装置１００は、信号線ＳＬを介して同期予告信号ＳＧ１０およびＳＧ２０を送信した。しかし、シリアル通信装置１００は、電源線ＰＬを介して同期予告信号ＳＧ１０およびＳＧ２０を送信してもよい。それによって、信号線ＳＬを用いることなく付加デバイス２００および３００をシリアル通信装置１００に同期させることができる。
【００３６】
図６は、図３に示したシリアル通信装置１００、付加デバイス２００および３００において突発的な事象が生じたときの動作を示した概念図である。図６は、図４と同様に、時間の経過に従って、シリアル通信装置１００、付加デバイス２００および３００の間で信号を送受信する様子を示している。
【００３７】
図７は、図３に示したシリアル通信装置１００、付加デバイス２００および３００において突発的な事象が生じたときの動作を示したフロー図である。図６および図７を参照して、メカトロニクス機器１０がハードリアルタイム制御を実行する場合におけるシリアル通信装置１００、付加デバイス２００および３００の動作を説明する。
【００３８】
まず、メカトロニクス機器１０に突発的な事象が生じる（Ｓ５０）。突発的な事象は、例えば、メカトロニクス機器１０としてのロボットが壁や人に衝突しそうな場合、安全性のために緊急停止が必要な場合などである。
【００３９】
このような突発的な事象に対応して、付加デバイス２００は、電源線ＰＬに割り込み要求信号ＩＳ１０をシリアル通信装置１００へ送信する（Ｓ６０）。例えば、ロボットが壁に衝突しそうなときには、付加デバイス２００がシリアル通信装置１００へロボットを停止させるための信号を送信する。このときに、付加デバイス２００は、割り込み要求信号ＩＳ１０とともに記憶部２６０に格納された識別信号をシリアル通信装置１００へ送信してもよい。それによって、シリアル通信装置１００は、割り込み要求信号ＩＳ１０を送信した付加デバイス２００を容易に特定することができる。さらに、このとき、付加デバイス２００は、信号線ＳＬによる通信を中止する通信制御信号をシリアル通信装置１００へ送信してもよい。これにより、シリアル通信装置１００は、電源線ＰＬを介して送信された信号のみを処理するので、付加デバイス２００からの割り込み要求信号ＩＳ１０を高速に処理することができる。
【００４０】
シリアル通信装置１００は、電源線ＰＬを介して割り込み信号ＩＳ１０を受信すると、即座に、付加デバイス２００が要求する処理を実行する（Ｓ７０）。例えば、ロボットが壁に衝突しそうなときには、シリアル通信装置１００は、ロボットを停止させるための信号を処理し、それによりロボットを停止させる。
【００４１】
シリアル通信装置１００は、割り込みによる処理が終了すると、信号線ＳＬを介して処理の終了を示すサービス信号ＲＳ１０を付加デバイス２００へ送信する（Ｓ８０）。このとき、付加デバイス２００は、信号線ＳＬによる通信を開始する通信制御信号をシリアル通信装置１００へ送信してもよい。これにより、シリアル通信装置１００は、信号線ＳＬによる通信を再開することができる。
【００４２】
このように、本実施の形態によれば、割り込み信号ＩＳ１０は、信号の送受信に用いられている信号線ＳＬを介することなく、電源線ＰＬを介して送受信される。よって、シリアル通信装置１００は、付加デバイス２００が割り込み信号ＩＳ１０を送信した直後にこれを受信することができる。さらに、シリアル通信装置１００は、割り込み信号ＩＳ１０に対して即座に応答することができる。
【００４３】
ステップＳ７０およびＳ８０において、シリアル通信装置１００は、割り込み信号ＩＳ１０を受信した後、即座に信号線ＳＬを介して突発的な事象に対処するために必要な情報をサービス信号ＲＳ１０として付加デバイス２００へ送信してもよい。
【００４４】
付加デバイス２００および３００が同時に割り込み要求信号ＩＳ２０およびＩＳ３０をシリアル通信装置１００へ送信した場合には、優先度の高い装置に対して優先的にサービスを提供する。
【００４５】
付加デバイス２００および３００の優先度の相違は、付加デバイス２００および３００が送信するそれぞれの割り込み信号の波形の相違によって示してよい。例えば、優先度が高い付加デバイスの割り込み信号ほど、振幅または波長を大きくする。
【００４６】
図８（Ａ）および図８（Ｂ）は、付加デバイスの優先度の高い順に、割り込み信号の振幅値を大きくした例を示すグラフである。例えば、付加デバイス２００により送信される割り込み信号ＩＳ２０の振幅値がＶＬであり、付加デバイス３００により送信される割り込み信号ＩＳ３０の振幅値がＶＬよりも高いＶＨであるとする。図８（Ａ）に示すグラフにより、付加デバイス３００の優先度は、付加デバイス２００のそれよりも低いことが理解できる。
【００４７】
図８（Ｂ）を参照し、優先度の判断時期は、割り込み信号ＩＳ２０およびＩＳ３０の立上り時点ｔ１０および立下り時点ｔ１３で判断する。本実施の形態では、付加デバイス２００および３００がほぼ同時に割り込み信号ＩＳ２０およびＩＳ３０を送信し、それにより、これらの割り込み信号が少なくともその一部が重複している。この場合には、割り込み信号の立上り時点ｔ１０または立下り時点ｔ１３の一方において割り込み信号の振幅はＶＨとなり、他方において割り込み信号の振幅はＶＬとなる。この場合、シリアル通信装置１００は、割り込み信号ＩＳ３０を優先的に処理し、その後、割り込み信号ＩＳ２０を処理する。これらの割り込み信号が完全に重複することを防止するために、割り込み信号ＩＳ３０の波長は、割り込み信号ＩＳ２０のそれよりも幾分小さくしてよい。
【００４８】
付加デバイス２００のみが割り込み信号ＩＳ２０を送信している場合には、立上り時期ｔ１０および立下り時期ｔ１２の両方の時期において割り込み信号ＩＳ２０の振幅はＶＬとなる。付加デバイス３００のみが割り込み信号ＩＳ３０を送信している場合には、立上り時期ｔ１１および立下り時期ｔ１２の両方の時期において割り込み信号ＩＳ３０の振幅はＶＨとなる。
【００４９】
また、付加デバイス２００および３００がそれぞれ異なるタイミングで割り込み信号ＩＳ２０およびＩＳ３０を送信し、これらの割り込み信号が重複していない場合には、優先度に関係なく、シリアル通信装置１００は、受信した順番で割り込み信号を処理する。
【００５０】
このように、本実施の形態は、割り込み信号の振幅値に基づいた順番で、複数の付加デバイスからの信号を処理することができる。
【００５１】
図９（Ａ）および図９（Ｂ）は、付加デバイスの優先度の高い順に、割り込み信号の波長を大きくした例を示すグラフである。割り込み信号の波長は、割り込み信号の波形の持続時間またはパルス幅と換言してもよい。例えば、付加デバイス２００により送信される割り込み信号ＩＳ２０の波長がＴＬであり、付加デバイス３００により送信される割り込み信号ＩＳ３０の振幅値がＴＬよりも長いＴＨであるとする。図９（Ａ）に示すグラフにより、付加デバイス３００の優先度は、付加デバイス２００のそれよりも低いことが理解できる。
【００５２】
図９（Ｂ）を参照し、優先度の判断時期は、割り込み信号ＩＳ２０およびＩＳ３０の立上り時点ｔ２０から立下り時点ｔ２３までの時間で判断する。付加デバイス２００および３００がほぼ同時に割り込み信号ＩＳ２０およびＩＳ３０を送信し、それにより、これらの割り込み信号が少なくともその一部が重複している場合には、割り込み信号の立上り時点ｔ２０からｔ２３までの時間はＴＨ以上となる。この場合、シリアル通信装置１００は、割り込み信号ＩＳ３０を優先的に処理し、その後、割り込み信号ＩＳ２０を処理する。割り込み信号ＩＳ２０およびＩＳ３０が完全に重複した場合に、割り込み信号ＩＳ２０およびＩＳ３０を識別するために、割り込み信号ＩＳ２０の振幅は、割り込み信号ＩＳ３０のそれよりも幾分大きくしてよい。
【００５３】
付加デバイス２００のみが割り込み信号ＩＳ２０を送信している場合には、立上り時期ｔ２０から立下り時期ｔ２１までの時間はＴＬに等しくなる。付加デバイス３００のみが割り込み信号ＩＳ３０を送信している場合には、立上り時期ｔ２０から立下り時期ｔ２３までの時間はＴＨに等しくなる。
【００５４】
また、付加デバイス２００および３００がそれぞれ異なるタイミングで割り込み信号ＩＳ２０およびＩＳ３０を送信し、これらの割り込み信号が重複していない場合には、優先度に関係なく、シリアル通信装置１００は、受信した順番で割り込み信号を処理する。
【００５５】
このように、本実施の形態は、割り込み信号の波長に基づいた順番で、複数の付加デバイスからの信号を処理することができる。
【００５６】
このように、シリアル通信装置１００は、同時に発生した事象に対する割り込み信号を優先度に応じて適切に処理することができる。これによって、本実施の形態は、シリアル通信を用いているにもかかわらず、ハードリアルタイム性を実現することができる。
【００５７】
図１および図２に示す電源線通信回路１３０、２３０は、シリアル通信装置１００または付加デバイス２００の識別番号のほか、ステータス信号などの他の通信データを電源線ＰＬに重畳してもよい。また、電源線を使った情報通信においては、ＴＤＭ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）またはＦＤＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を採用してもよい。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によるシリアル通信装置、シリアル通信方法およびメカトロニクス機器は、汎用のシリアル通信ケーブルおよび汎用の通信プロトコルをそのまま使用しつつ、ハードリアルタイム性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態に従ったシリアル通信装置１００および付加デバイス２００を示すブロック図。
【図２】シリアルケーブル１および電源線通信回路１３０を示した回路図。
【図３】シリアル通信装置１００に複数の付加デバイス２００および３００が接続されているメカトロニクス機器１０のブロック図。
【図４】シリアル通信装置１００、付加デバイス２００および３００の動作を示した概念図。
【図５】シリアル通信装置１００、付加デバイス２００および３００の動作を示したフロー図。
【図６】シリアル通信装置１００、付加デバイス２００および３００において突発的な事象が生じたときの動作を示した概念図。
【図７】シリアル通信装置１００、付加デバイス２００および３００において突発的な事象が生じたときの動作を示したフロー図。
【図８】付加デバイスの優先度の高い順に、割り込み信号の振幅値を大きくした例を示すグラフ。
【図９】付加デバイスの優先度の高い順に、割り込み信号の波長を大きくした例を示すグラフ。
【符号の説明】
１  シリアル通信ケーブル
１０  メカトロニクス機器
１００  リアルタイムシリアル通信装置
２００  付加デバイス
１１０  ホストシステム
１２０、２２０  Ｉ／Ｆ回路
１３０、２３０  電源線通信回路
１４０、２４０  送信回路
１５０、２５０  受信回路
１６０、２６０  記憶部
２１０  デバイスシステム
ＰＬ  電源線
ＳＬ  信号線
【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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