JPH0823582A - バス制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 オーディオ機器用バスにおいて、接続した複
数のオーディオ装置それぞれに単純なパルス幅駆動バス
獲得調停部を設けることによって、バスを管理するマル
チ・イニシエータ型のバス制御方式を、簡単に実現す
る。 【構成】 一本の双方向シリアルデータ線と、装置ごと
に異なる固有な時間幅を割り振ったパルス駆動部分を設
け、通信の開始に先だって、シリアルデータ線をパルス
駆動する手段と、その直後に別の装置からのパルス駆動
信号の有無を判定するバス獲得調停手段により構成し双
方向送受信を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、通信線を介して結合さ
れた複数のオーディオ装置等に組込む通信制御方式に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】共有バスに複数の装置を接続したとき、
それぞれの装置が出力する信号の衝突を避けねばならな
い。単純な方法として共有バスの管理装置をもうけ、個
々の装置に通信開始を許可するタイプの方式がある。実
際にも、よく行われている。しかし、この方式は (１)共有バスの管理装置が必要である (２)管理装置の存在によりプロトコルが複雑になる (３)拡張性をもたせるのが難しい などの問題がある。共有バスを管理するマスター装置を
設けることなく、通信線に接続された複数の装置のそれ
ぞれバスの使用権を獲得するバス獲得手段を持たせる
と、これらの問題を回避することができる。このような
バス通信方法として有名なものに、Ｉ2Ｃ バスとＳＣＳ
Ｉバスが提案されている。

【０００３】Ｉ2Ｃ バスはワイアードオアされた、双方
向のクロック線とデータ線の２本の通信線で構成され、
図１に示す信号を以下のようにやり取りする。クロック
ラインがＨｉｇｈの時に、データラインをＬｏｗに変化
させることで、通信の開始条件とする。クロックライン
がＨｉｇｈの時に、データラインをＨｉｇｈに変化させ
ることで、通信の終了条件とする。データの通信中に開
始、終了条件を発生させないために、通信を開始した後
はクロックラインがＬｏｗの時にのみデータラインを変
化させる。他の装置がバスを使用していないとき、各装
置は通信を開始できる。別の装置が開始条件を発生さ
せ、通信を開始したときは、別の装置は通信が終わるま
で、通信の開始を待つ。複数の装置が通信を開始するこ
とが可能なマルチイニシエータを実現するために、各装
置はクロックラインがＨｉｇｈの時のみ、クロックライ
ンをＬｏｗにできる。各装置は、それぞれがＨｉｇｈデ
ータを出しているにもかかわらず、データ線がＬｏｗで
あるとき、それぞれの装置より優先度の高い装置が同時
に通信を行っていると判定し、以後の通信を止める。各
機器には重複することのないアドレスを割り当て、通信
の開始にあたって、このアドレスを最初に送信する。

【０００４】以上のバス獲得調停動作をすることで、複
数の装置が同時に通信を開始しても、調停動作時間であ
る最初のアドレスを送信している間に、優先するアドレ
スを割り振ってある装置が通信を続け、優先度の低い装
置は通信を止める。以上説明したように、Ｉ2Ｃバスは
共有バスの管理装置を設けることなく、自動的に、ただ
一つの装置のみがデータ通信ができるようになり、信号
の衝突をさけることができる。

【０００５】同様な機能を持つＳＣＳＩバスはコンピュ
ータ装置で主に利用されている。８本のデータ線と複数
の制御信号線から構成される。８台の装置まで同時に、
このバスに接続できる。各装置には０から７のアドレス
を割り振り、その番号と８本のデータ線をそれぞれ対応
させる。各装置は別の装置が通信を行っていないとき、
通信を開始できる。各装置が通信を開始する時、データ
線８本の内からそれぞれに割り振られたアドレスに対応
する一本のデータ線をＬｏｗに駆動する。

【０００６】アドレスが小さい装置が優先度を持つの
で、通信を開始するとき、各装置はそれぞれの装置より
優先度の高いアドレスに対応するデータ線がＬｏｗにな
っていないことを確認し、通信を始める。自分より優先
度の高い装置が通信を同時に開始したと判定したとき
は、以後の通信を中止し、優先度の高い装置にバスの使
用権を譲る。このようなバス獲得調停動作をすること
で、共有バスの管理装置としてただ一つの装置のみがデ
ータ通信できるようになり、信号の衝突を避けることが
できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】Ｉ2Ｃ バスの問題点を
以下に箇条書きにして示す。 （１）クロックラインの状態がＨｉｇｈになったことを
監視しながらクロックラインを駆動し、別の装置がデー
タラインを駆動していたならば、以後のバスの使用を中
止する特殊なクロック回路を必要とする。 （２）通信の開始、終了信号発生回路、検出回路が必要
になる。 （３）Ｉ2Ｃ バス専用の回路が必要となる。 （４）信号線をワイアードオアするため、オープンコレ
クタ回路によってバスをドライブするため、データ転送
レートを高速にできない欠点が有る。

【０００８】ＳＣＳＩバスは高速データ転送が可能であ
り、コンピュータ装置で主に使用されているが、家庭用
オーディオ装置等いろいろな装置の接続に使用するには
以下の問題がある。 （１）８本のデータ線が必要であり、接続が複雑にな
る。 （２）最大８台までしか装置を接続できない。 （３）コンピュータ端末に使うことを目的としており、
家庭用の種種の装置に使うには、通信のプロトコルが複
雑すぎる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のバス制御方式に
よるデータ線は一本の双方向シリアルデータ線とする。
通信を開始するとき、データ線を以下の様に動かす手段
を設ける。各装置は０が続くデータを送信しない。時間
△Ｔfreeに一回はデータ線を駆動する。データ線が時間
△Ｔfreeの間駆動されることによって、全ての装置がバ
スを使っていないことを検出する。（以後この状態をバ
スが自由であると呼ぶ。バスが自由であるときのみ、各
装置は通信を開始する。） 各装置に装置の優先番号として１，２・・・Ｎ・・・と
アドレス番号ｎを割り振る。

【００１０】通信を開始するとき、最初に時間ｎ×△Ｔ
arbitration の間、データ線をパルス駆動する。

【００１１】装置がバスの駆動を終わった後、その装置
がバスの駆動を止めたにもかかわらずバスの状態がまだ
駆動されている状態の時は、より優先度の高い装置が同
時にバスの使用を開始したと判断し、以後のバスの使用
を中断する。そして、再度バスが自由な状態になるのを
待つ。

【００１２】装置がバスの駆動を止めたときバスの状態
も駆動されていない状態であれば、他の装置は通信を行
っていないことになり、以後のデータ通信を開始する。
以下、このデータ通信を開始するまでの動作をバス獲得
調停動作と呼び、この期間ｎ×△Ｔarbitrationをバス
獲得調停期間と呼ぶ。

【００１３】バス獲得調停期間は複数の装置が一本のデ
ータ線を駆動するので、ワイアードオアが可能な駆動回
路にする。しかしバス獲得調停期間が過ぎればトーテム
ポール型の駆動回路を使って高速にドライブに切り替え
る。また高速データ転送レートを必要としない時は、こ
の回路切替を行わない。

【００１４】

【作用】各装置にバス獲得調停動作を行う機能を持たせ
ることにより、バスが自由であるとき、各装置はバスを
使い始める。こうすると、複数の装置が同時にバスを使
い始める危険があるが、そのときは、バス獲得調停動作
によって優先度の高い装置のみがバスを使うようにでき
る。この調停動作をＳＣＳＩバスのように８本のバス線
を使うことなく、１本のシリアルデータ線で送受信を行
うことが出来る。

【００１５】またＩ2Ｃ バスのように複雑な専用データ
監視クロック生成回路をもうけることもなく、それぞれ
の装置が、より優先度の高い装置が通信を同時に開始し
ているか否か判定できる。共有バスを管理する装置を設
けることなく、それぞれの装置が通信を開始できる。必
要があればトーテムポール型の駆動回路に切り替えて、
高速データ転送も可能になる。

【００１６】上に述べたような調停動作は、あらかじめ
定められた時間幅のバス駆動パルスを発生し、バスのパ
ルス駆動が終わった後、バスが他の装置から駆動されて
いるか否かを判定することで実現する。この動作は、普
通のワンチップマイコンによって、特別な回路を付加す
ることなく実現できる。

【００１７】特に調歩同期式シリアル制御機能を持った
ワンチップマイコンを使ったとき有効である。本来は調
歩同期式信号のやりとりは２台の装置間のみで行うこと
を想定しており、複数の機器を接続するバス構造にはな
じまなかった。これに本発明のパルス幅駆動によるバス
獲得調停機能を付け加えることで、調歩同期式シリアル
信号線に２台を越えた装置を接続できる。このときバス
に必要な信号線は１本ですむ。調歩同期式シリアル信号
制御機能を備えたワンチップマイコンでなくても、単純
なシリアル入力、出力回路を持ったワンチップマイコン
でも同様なことが可能になる。このときは、クロック線
・データ線と２本の信号線が必要になる。以上のよう
に、Ｉ2Ｃ やＳＣＳＩでは大規模・複雑な回路を必要と
していたが、本発明のバス制御方式によれば共有バスを
管理する装置を設けずに済む、複数の装置が通信開始可
能なマルチイニシエータ型のバス通信方式を、単純なワ
ンチップマイコンで実現できる。

【００１８】

【実施例】本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
図２は本発明によるバス制御方式の一実施例を示すブロ
ック図である。オーディオ装置等の各装置１ａ〜１ｎは
一本の共通バス２で接続されデータを互いに送受する。
各々の装置１ａ〜１ｎは共通バス２をプルアップ抵抗３
ａ〜３ｎを有し、共通バス２は調歩同期式インターフェ
ース４ａ〜４ｎに接続されると共にスイッチ５ａ〜５ｎ
を介してバス調停手段６ａ〜ｎに接続される。調歩同期
式インターフェース４ａ〜４ｎにおいては、調歩式シリ
アル信号のボーレートを仮に１６００ボーとする。

【００１９】調歩式シリアル信号にはスタート、ストッ
プビットが存在するのでデータ転送を継続するかぎり、
△Ｔfree＝１０ｍＳに一回は信号線を駆動する。１０ｍ
Ｓ以上信号線が駆動されていないときは、データ通信が
行われていない状態である。この状態から通信を開始す
るためには最初にバスを獲得するためのバス調停動作を
各装置１ａ〜１ｎは実行する。

【００２０】図３は装置１ａのみが通信を開始するとき
のバス信号線の電圧波形図である。１台の装置のみがデ
ータの送信を行うときは、△Ｔfree＝１０ｍＳ後バス調
停手段６ａからパルス幅△Ｔ＝１ｍＳに相当する優先信
号を出力しスイッチ５ａを作動する。このとき、信号電
圧の衝突は発生しないので、特に何もすることなく、単
独でバス調停動作を行った後、データの送信を開始す
る。この最中に装置１ｂ〜ｎがデータの送信をする必要
が発生しても、バスは自由ではないので、装置１ａがデ
ータ通信を終えて、バスが自由になるまで受信状態で待
つ。

【００２１】図４は装置１と装置２が同時に通信を開始
するため、バス調停動作を開始したときのバス信号線の
電圧波形である。バスの動作を管理するマスター装置が
存在しないため、各装置は勝手に通信開始のための動作
を始める。しかしバス調停動作において、装置１ａのス
イッチ５ａが駆動を止めても、装置１ｂのスイッチ５ｂ
は、さらに１ｍＳ長く優先信号を出力し続ける。

【００２２】この１ｍＳの間に、装置１ａは自分より優
先度の高い装置が同時に通信を開始しようとしたことが
共通バス２のレベルがＨかＬかを検出し判断することが
できるので、以後の共通バス２の駆動を中断し、装置１
ｂのデータ通信が終わって、バスが自由になることを待
つ。

【００２３】以上述べてきたように、本発明のバス制御
方式は装置１ａ〜１ｎは順に優先してパルス幅△Ｔ＝１
ｍＳ〜ＮｍＳの優先信号を△Ｔfree後に出力し、パルス
幅駆動のような単純な手段を付加することによってあら
かじめ優先順序が決められてはいるが、Ｉ2Ｃ やＳＣＳ
Ｉのようなマルチイニシエータ機能を実現でき、家庭用
のオーディオ装置の共有バス制御が簡単になる。優先信
号のパルス幅が△Ｔ＝(Ｎ＋１)ｍＳに装置１ａ〜１（ｎ
−１）が採用したとき最優先させることができる。

【００２４】特に実施例で示したように、パルス駆動型
のバス獲得調停手段を加えることで、従来２台の装置間
のみに限定されていた調歩同期式の通信方式を、複数の
装置間の通信に拡張できることは、本方式の有効性を示
すものである。また通信線がバス１本で済み光ケーブル
伝送に変換することが容易で極めて簡単に適用すること
が出来る。

【００２５】

【発明の効果】本発明によると複数の装置間を共通バス
を介して接続し、調歩同期式インターフェースによって
接続し、シリアルデータ通信が出来、優先信号をパルス
幅で決めるようにした簡単な構成による優先送受信がで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のバスの制御をクロツクラインで行う波形
図。

【図２】本発明によるバス制御方式の一実施例を示すブ
ロック図。

【図３】本発明によるバス制御の波形関係を示す図。

【図４】本発明によるバス制御の波形関係を示す図。

【符号の説明】

１ａ〜１ｎ 装置 ２ 共通バス ３ａ〜３ｎ プリアップ抵抗 ４ａ〜４ｎ 調歩同期
式インターフェース ５ａ〜５ｎ スイッチ ６ａ〜６ｎ バス調停
手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のオーディオ装置等を共通のバスを
   介して統一して制御する装置において、バスのデータ線
   としてデータを送受する一本の双方向シリアルデータ線
   と、上記データ線に接続される装置の全てに設けた上記
   データ線をパルス駆動する手段と、上記データ線が別の
   装置より駆動されていることを検出する手段と、通信開
   始に先だって、上記データ線を各装置毎に予め定められ
   た時間幅だけパルス駆動した直後上記データ線が他の装
   置から駆動されていることを検出することにより優先度
   の高い他の装置が同時に共通バスの使用を開始したこと
   を判定する手段を具備しバスの使用を優先度の高い装置
   に譲ることを特徴とするバス制御方式。
2. 【請求項２】 一本の双方向シリアルデータ線をワイヤ
   ードオア駆動回路を介して各装置間を接続すると共にバ
   ス獲得後は上記ワイヤードオア駆動回路を高速データ転
   送回路に切り換え上記双方向シリアルデータ線を介しデ
   ータを送受信する請求項１記載のバス制御方式。
3. 【請求項３】 調歩同期式ワンチップマイコンを有し上
   記マイコンによるパルス幅駆動により優先駆動するバス
   獲得調停動作を行う請求項１記載のバス制御方式。
4. 【請求項４】 一本のシリアルデータ線を光通信ケーブ
   ルとする請求項１記載のバス制御方式。