(57)【要約】【課題】Ｉ2Ｃ通信方式において主制御装置と従属装置との間の通信に不具合が発生したときにその後通信不能状態に陥ることを抑えることのできる技術を提供すること。【解決手段】マスターからスレーブに通常の通信速度である例えば４００ｋｂｐｓで通信を行う。マスターが８ビットのデータを送信し、そのデータに対応する受領確認が所定時間経過後に行われない場合、クロック信号の周波数を低くして通信速度を例えば１０ｋｂｐｓまで下げる。そしてこの通信速度で通信が可能であれば更に通信速度を例えば１０ｋｂｐｓだけ高め、通信が不可能であれば通信が復帰できないと判断する。従って、通信の復帰が可能であれば、通信速度を一旦１０ｋｂｐｓまで下げた後、段階的に通信速度を高め、通信が成立しないときに一つ前の段階の通信速度で通信を行うようにする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主制御装置と従属装置とをクロック信号線及びデータ信号線により互いに接続し、主制御装置からクロック信号をクロック信号線を介して出力すると共に前記クロック信号に同期してデータ信号を従属装置に送信し、前記データ信号の受信先である従属装置が当該データ信号を受信したときに受領確認信号を前記データ信号線を介して主制御装置に送信する通信システムにおいて、
前記主制御装置は、
通常時は第１の周波数のクロック信号を前記クロック信号線に出力する発振回路部と、
データ信号を従属装置に送信した後、予め設定した時間経過したときに当該データ信号に対応する受領確認信号を受信していないときには前記クロック信号の周波数を前記第１の周波数よりも低い周波数とするための信号を出力する通信速度制御部と、を備えたことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記通信速度制御部は、データ信号を従属装置に送信した後、予め設定した時間が経過したときに当該データ信号に対応する受領確認信号を受信していないときには前記クロック信号の周波数を前記第１の周波数よりも低い第２の周波数に設定するステップと、前記主制御装置から第２の周波数のクロック信号に同期してデータ信号を従属装置に送信した後、予め設定した時間が経過したときに当該データ信号に対応する受領確認信号を受信していないときには、通信不成立と判断して報知するステップと、前記受領確認信号を受信したときにはクロック信号の周波数を第２の周波数よりも高くかつ第１の周波数よりも低い第３の周波数に設定するステップと、を実行するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項３】
前記通信速度制御部は、更に前記主制御装置から第３の周波数のクロック信号に同期してデータ信号を従属装置に送信した後、予め設定した時間が経過したときに当該データ信号に対応する受領確認信号を受信していないときには、クロック信号の周波数を第２の周波数に設定して通信を行い、前記受領確認信号を受信したときにはクロック信号の周波数を第３の周波数よりも高くかつ第１の周波数よりも低い第４の周波数に設定するステップと、以後、同様にしてクロック信号の周波数を、受領確認信号を受信しなければ一つ前の周波数に設定して通信を行い、受領確認信号を受信すれば第１の周波数よりも低い周波数に増加させる処理を繰り返すステップと、を実行するように構成されていることを特徴とする請求項２記載の通信システム。
【請求項４】
前記主制御装置には複数の従属装置が接続され、
複数の従属装置の各々に対して請求項２及び３に記載したステップを実行した結果、設定されたクロック信号の周波数のうち、最も低い周波数を複数の従属装置に対して共通のクロック信号の周波数として設定されるように構成されることを特徴とする請求項３記載の通信システム。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載した通信システムに用いられる主制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主制御装置と従属装置とをクロック信号線及びデータ信号線により互いに接続して両装置の間で通信を行う技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
近距離の通信を行う通信方式として、フィリップス社により提案されたＩ2Ｃ通信方式（バス方式）が知られている。この方式は、例えば近距離の通信、例えば同じ基板内の複数のデバイスの間で行われる通信に好適なシリアル通信方式であるが、発振装置などの複数の電気機器と主制御装置とをケーブルで接続する場合にも使用される。適用例としては、例えば携帯機器やテレビ放送の基地局や中継基地などで、主制御装置から複数の発振装置のパラメータを変更する場合、あるいは発振装置内の主制御装置に相当するコントローラから従属装置に相当するメモリ例えばＥＥＰＲＯＭ（Elecronically Erasable Read Only Memory）に対してデータの書き込み、更新を行う場合などが挙げられる。
【０００３】
Ｉ2Ｃ通信方式は、主制御装置と従属装置とをＩ2Ｃバスを構成するクロック信号線及びデータ信号線により互いに接続し、主制御装置からクロック信号をクロック信号線を介して出力すると共に前記クロック信号に同期してデータ信号を従属装置に送信する方式である。通信速度は例えば１００ｋｂｐｓあるいは４００ｋｂｐｓに設定される。ところで装置間で通信の不具合が発生した場合、システムあるいは装置を停止させて原因の排除を行う必要があるが、その間の通信停止による影響が大きい場合がある。通信ができなくなる要因としては、ノイズや伝送線路の浮遊容量などによる影響、あるいは信号ケーブルの近くに他の信号ケーブルが配置された場合や、通信速度を決めるクロック信号の周波数に近い周波数の電波の影響、更には近傍に配置された機器などの影響が挙げられる。
【０００４】
特許文献１には、主制御装置と従属装置との間の通信に不具合が発生したときにその後通信不能状態に陥ることを防止する技術として、両装置間の通信状態が停止しているときには、従属装置に設けた通信手段を非動作状態にすることが提案されているが、本発明を示唆するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１９７７５２号（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、主制御装置と従属装置との間の通信に不具合が発生したときにその後通信不能状態に陥ることを抑えることのできる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、主制御装置と従属装置とをクロック信号線及びデータ信号線により互いに接続し、主制御装置からクロック信号をクロック信号線を介して出力すると共に前記クロック信号に同期してデータ信号を従属装置に送信し、前記データ信号の受信先である従属装置が当該データ信号を受信したときに受領確認信号を前記データ信号線を介して主制御装置に送信する通信システムにおいて、
前記主制御装置は、
通常時は第１の周波数のクロック信号を前記クロック信号線に出力する発振回路部と、
データ信号を従属装置に送信した後、予め設定した時間経過したときに当該データ信号に対応する受領確認信号を受信していないときには前記クロック信号の周波数を前記第１の周波数よりも低い周波数とするための信号を出力する通信速度制御部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、主制御装置からデータ信号を従属装置に送信した後、予め設定した時間経過したときに当該データ信号に対応する受領確認信号を受信していないときにはクロック信号の周波数を下げて通信速度を遅くするようにしているため、通信に不具合が発生したときに直ちに通信不能状態に陥ることを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態の全体構成を示すブロック図である。
【図２】Ｉ2Ｃ通信方式の信号の伝送の一例を示すタイムチャートである。
【図３】本発明の実施形態にかかるフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態の変形例を示すブロック図である。。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明の通信装置システムの実施形態を示すブロック図である。１は主制御装置であるマスター、２１〜２３はマスター１に、Ｉ2Ｃバスを構成するクロック信号線（ＳＣＬ）３及びデータ信号線（ＳＤＡ）４を介して接続された３つの従属装置であるスレーブである。マスター１に接続されるスレーブは１個でも複数個でもよく、この例では、３つのスレーブ２１〜２３を例に挙げている。マスター１は例えばコンピュータであり、スレーブ２１〜２３は例えば発振装置であり、より具体的には例えば発振装置のパラメータを記憶するＥＥＰＲＯＭである。
【００１１】
マスター１は、発振回路部１１と通信部１２と通信速度制御部１３とを備えている。発振回路部１１は、通常時は第１の周波数例えば４００ｋＨｚのクロック信号をクロック信号線３に出力するように構成され、例えばＰＬＬ（Phase Locked Loop ）を用いた電圧制御発振回路と電圧制御発振回路の出力側に、制御信号により分周比を変更することが可能な分周回路部を備えている。分周回路部としては例えばデュアルモジュラス・プリスケーラによるパルス・スワロ・カウンタからなる、プログラム可能な分周器が用いられる。
【００１２】
通信部１２はＩ2Ｃ通信方式のインターフェイスの仕様に沿った通信動作ができるように構成されており、クロック信号線３に出力されるクロック信号に同期してスレーブ２１（２２、２３）にデータを送信し、またスレーブ２１（２２、２３）からデータを受信するための回路部である。なおここでいうデータとは、スレーブ２１（２２、２３）のアドレス及びスレーブ２１（２２、２３）内のデバイスのアドレスも含む。
【００１３】
通信部１２は、具体的には例えばスレーブ２１に対して後述の図２に示すようにしてデータを送った後、設定時間経過後、例えば１分経過後に当該スレーブ２１から受領確認信号が送られたか否かを判断し、送られていれば通信状態が正常であることに対応する状態信号（正常状態信号）を通信速度制御部１３に出力し、スレーブ２１から受領確認信号が送られていなければ通信状態が不良であることに対応する状態信号（不良状態信号）を通信速度制御部１３に出力する。
【００１４】
通信速度制御部１３は、通信部１２からの通信状態を表す状態信号に基づいて、分周回路部に分周比調整用の信号を出力し、これにより分周回路部の分周比を調整してクロック信号の周波数を変える役割を持っている。具体的には、通信速度制御部１３は後述のフローチャートに記載した動作を行うように構成されており、例えばＣＰＵとメモリとを含み、ソフトウエアにより前記動作を実行するように構成される。なお通信速度制御部１３は、論理回路などを組み合わせ、前記動作を実行するハード構成であってもよい。  
１４は通信速度制御部１３の分周比調整用の信号に対応する通信速度を表示する表示部である。１５は、例えばスレーブ２１（２２、２３）からの受領確認信号を受信しないことによる不具合発生を第１のアラームとして報知し、また通信速度を下限値例えば１０ｋｂｐｓに落としても通信ができない異常状態となった場合に第２のアラームとして報知するアラーム発生部、例えば音声やアラームランプを組み合わせたアラーム発生部である。
【００１５】
次に上述実施の形態について図２及び図３を参照しながら説明する。先ず、マスター１及びスレーブ２１〜２３の電源を投入し（ステップＳ１）、通常の通信速度で、Ｉ2Ｃ通信方式のインターフェイスの仕様に沿った通信動作で通信が開始される。このとき発振回路部１１の分周回路部は、通信速度制御部１３の分周比調整信号により例えば４００ｋｂｐｓとなる分周比に設定されており、クロック信号の周波数は第１の周波数である４００ｋＨｚである。
【００１６】
図２は、マスター１と例えばスレーブ２１との間の通信の様子を概略的に示すタイムチャートである。先ずマスター１はクロック信号線３の信号レベルを「Ｈ（High）」の状態に維持しておき、データ信号線４の信号レベルを「Ｈ」から「Ｌ（Low）」に変更することにより、スタートコンディションとなる。マスター１が例えばスレーブ２１に対して通信を行おうとすると、マスター１からクロック信号に同期してスレーブ２１のアドレスに対応する７ビットのシリアルデータＡ６〜Ａ０とリード及びライトの区別をするための１ビットのリード／ライトデータＲＷがデータ信号線４に出力される。スレーブ２１〜２３のうちスレーブ２１は自己のアドレスであることから受領確認信号Ａｃｋをマスター１に返信する。その後マスター１は、スレーブ２１に対しデータ信号線４を介して８ビットの単位でデータＤ７〜Ｄ０を送信し、データＤ７〜Ｄ０の送信の度にスレーブ２１はマスター１に受領確認信号Ａｃｋを返信する。
【００１７】
マスター１側では、通信部１２が８ビットのデータを送信しその送信に対応する受領確認信号Ａｃｋを、当該データを送信した後から設定時間経過後例えば１分経過後に受信したか否かを判断し、その時間内に受信すればその度毎に通信速度制御部１３に正常状態信号を送信し、通信速度制御部１３は、発振回路部１１の分周回路部の分周比を書き換える処理は行わない。従って４００ｋｂｐｓの通信速度で通信が行われる（ステップＳ２、Ｓ３の繰り返し）。また表示部１４には通信速度が４００ｋｂｐｓあるいは通常速度に相当する表示がされる。
【００１８】
ここで、通信に不具合が起きたため、マスター１がスレーブ２１から受領確認信号Ａｃｋを、データ（８ビットデータ）を送信した後から例えば１分経過後に受信無しで受け取らなかった状況が発生すると、通信部１２は通信速度制御部１３に異常状態信号を送信する。このため通信速度制御部１３は、通信速度を下限速度である１０ｋｂｐｓに低下させるために、クロック信号の周波数を第２の周波数である１０ｋＨｚにするための分周比調整信号を出力し、発振回路部１１の分周回路部の分周比を増大させる（ステップＳ４）。なお下限速度とは、本実施形態のシステムにおいて便宜上決めた通信速度である。
【００１９】
通信速度を下限速度である１０ｋｂｐｓに低下させた状態で、再度スタートコンディションを確立してデータの送信をやり直した結果、マスター１の通信部１２がスレーブ２１から受領確認信号Ａｃｋを既述のタイミングで受け取らなかった場合には、通信部１２は異常状態信号を通信速度制御部１３に出力する。この場合、通信速度制御部１３はアラーム発生部１５に異常状態に対応する第２のアラームを発生する（ステップＳ５、Ｓ９）。通信速度が下限速度に設定されていても通信が確立しないということは、システムに重大な問題が発生していると考えられ、通信復帰は不可能と判定しその後メンテナンスを行うことになる。
【００２０】
一方、通信速度を下限速度である１０ｋｂｐｓに低下させた状態で、再度スタートコンディションを確立してデータの送信をやり直した結果、マスター１の通信部１２がスレーブ２１から受領確認信号Ａｃｋを既述のタイミングで受け取った場合には、通信部１２は正常状態信号を通信速度制御部１３に出力する。通信が成立しないケースとしては、例えばマスター１からスレーブ２１に送信したアドレスに対応する受領確認信号Ａｃｋがマスター１に送られない場合、あるいはその後に続くデータの送信に対応する受領確認信号Ａｃｋがマスター１に送られない場合がある。これらのケースのいずれにおいても、アドレスの送信とこれに続いて送信すべきデータ群の送信とを１回の送信とすると、当該１回の送信（スタートコンディションからストップコンディションに至るまでに行われる送信）を最初からやり直すことになる。
【００２１】
ステップＳ５に戻って「ＹＥＳ」の場合には、通信速度制御部１３は、通信速度を更に１０ｋｂｐｓだけ上げるために分周比調整信号を出力する（ステップＳ６）。即ち、クロック信号の周波数を第２の周波数である１０ｋＨｚから第３の周波数である２０ｋＨｚに変更するために、発振回路部１１の出力周波数が２０ｋＨｚとなる分周回路部の分周比に対応する制御信号が通信速度制御部１３から出力される。
【００２２】
そしてマスター１は、２０ｋｂｐｓの通信速度でデータをスレーブ２１に送信し、スレーブ２１から受領確認信号Ａｃｋを既述のタイミングで受け取れば、通信部１２が正常状態信号を通信速度制御部１３に出力し、既述のようにして通信速度を更に２０ｋｂｐｓ高める（ステップＳ７、Ｓ６）。その後２０ｋｂｐｓの通信速度で通信が行われる。一方、マスター１は、スレーブ２１から既述のタイミングで受領確認信号Ａｃｋを受け取らなかった場合には、通信速度を１０ｋｂｐｓだけ下げて、つまり１０ｋｂｐｓの通信速度で通信を行う（ステップＳ８）。
【００２３】
従って、ステップＳ６にて通信速度を２０ｋｂｐｓに速めて通信を開始した後においては、マスター１から８バイトのシリアルデータをスレーブ２１に送る度に受領確認信号Ａｃｋの有無を判断し、受領確認信号Ａｃｋを受け取る度に通信速度が１０ｋｂｐｓだけ速くなる。そして受領確認信号Ａｃｋを受けとらない場合には、１段階前の通信速度に下げて通信が行われることになる。例えば１１０ｋｂｐｓの通信速度で通信が不成立となった場合には、その前の段階の１００ｋｂｐｓの通信速度を適切なものと取り扱って適用する。
【００２４】
またマスター１からスレーブ２１へのデータの伝送が終了して、ストップコンディションの状態になり、その後マスター１からスレーブ２２に同様にして通信を行う場合にも、図３に示すフローチャートに沿って通信が行われるが、通信速度の上限は、既に決定したスレーブ２１に対する通信速度とされる。更にその後においてマスター１からスレーブ２３に同様にして通信を行う場合にも、図３に示すフローチャートに沿って通信が行われるが、通信速度の上限は、既に決定したスレーブ２１、２２に対する通信速度のうち低い方の通信速度とされる。例えばマスター１とスレーブ２１との間の通信速度が１００ｋｂｐｓ、マスター１とスレーブ２２との間の通信速度が８０ｋｂｐｓであるとすると、マスター１とスレーブ２１との間の通信速度は８０ｋｂｐｓが上限とされる。
【００２５】
図４は、マスター１とスレーブ２１（２２、２３）との間の距離が大きく、Ｉ２Ｃバスが長い場合に好適な構成である。５１〜５３は、マスター１から送られるクロック信号およびデータの信号レベルを一旦高く（「Ｈ」レベルの電圧を高め）るためのバスバッファであり、６１〜６３は、バスバッファ５１〜５３にて高められた信号レベルをスレーブ２１（２２、２３）の受信信号レベルに下げるためのバスバッファである。スレーブ２１（２２、２３）からマスター１にデータを送信するときには、バスバッファ６１〜６３は、データの信号レベルを一旦高くする役割を持ち、バスバッファ５１〜５３は信号レベルをマスター１の受信レベルに下げる役割を果たす。このような構成によれば、Ｉ２Ｃバスが長い場合にもノイズに対する通信の不安定性が抑えられる。
【００２６】
以上述べた実施の形態は、通信の不具合が起きたときには、通信速度を大きく落として通信を確保し、そして通信の不具合が起きない程度まで通信速度を上げて、とりあえず通信を確保するようにしている。従って、例えば通信速度が通常よりも遅いながらも通信が確保されている状態で原因の究明、対策をとることができるし、あるいはメンテナンスを行うタイミングをずらすこともできることから、急に通信不能に陥ることの支障を回避あるいは抑えることができる。
【符号の説明】
【００２７】
１          マスター
２１〜２３  スレーブ
３          クロック信号線
４          データ信号線
１１        発振回路部
１２        通信部
１３        通信速度制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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