串行数据通信装置的制作方法

1.本发明涉及一种在与通信目的地的通信装置之间进行串行数据通信的串行数据通信装置。


背景技术：

2.以往，在装置之间进行串行数据通信(serial data communication)的情况下，当要启动串行数据通信时，发送侧最初发送被称为起始位(start bit)的电位低的信号，并在接收侧探测所述信号，由此启动串行数据通信。在接收侧，检测接收数据的信号的电位的下降缘，伴随所述下降沿的检测而识别出起始位的接收(例如，参照专利文献1)。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：“日本公开专利公报”日本专利特开2002
‑
252660号公报


技术实现要素：

6.发明所要解决的问题
7.但是，在自发送侧输出的紧接在起始位之前的信号的电位低于规定电平、且接收侧的装置未内置故障安全(fail
‑
safe)电路的情况下，有时无法识别起始位的接收，从而无法启动串行数据通信。
8.本发明的一实施例是鉴于上述情况而完成的，其目的在于实现一种可使接收侧通信装置适当地检测出起始位的技术。
9.解决问题的技术手段
10.为了解决上述问题，本发明的一实施例的串行数据通信装置是通过高电平信号及低电平信号的组合来发送串行数据的串行数据通信装置，其构成为包括：信号发送部，在所述串行数据的开头设置起始位，并且在紧接于所述起始位之前，在规定的持续时间内发送高电平信号；以及持续时间设定部，设定所述持续时间。
11.另外，为了解决上述问题，本发明的一实施例的串行数据通信方法是由串行数据通信装置实施的串行数据通信方法，所述串行数据通信装置通过高电平信号及低电平信号的组合来发送串行数据，所述串行数据通信方法构成为具有：信号发送步骤，在所述串行数据的开头设置起始位，并且在紧接于所述起始位之前，在规定的持续时间内发送高电平信号；以及持续时间设定步骤，设定所述持续时间。
12.发明的效果
13.根据本发明的一实施例，可使接收侧通信装置适当地检测出起始位。
附图说明
14.图1是表示本发明实施方式1的串行数据通信装置的主要部分结构的框图。
15.图2是表示自串行数据通信装置发送的信号的例子的图。
16.图3是表示设定装置的设定编辑窗口的例子的图，(a)是表示选择手动设定时的编辑窗口的图，(b)是表示选择自动调谐(auto
‑
tuning)时的编辑窗口的图。
17.图4是表示持续时间设定部的处理流程的流程图。
具体实施方式
18.以下，基于附图对本发明的一侧面的实施方式(以下，也表述为“本实施方式”)进行说明。
19.§
1应用例
20.使用图1，对本发明适用的场景的一例进行说明。图1是表示使用本实施方式的串行通信单元100(串行数据通信装置)的系统环境的概要的图。
21.串行通信单元100连接于串行通信设备200(通信目的地的通信装置)及可编程逻辑控制器(programmable logic controller，plc)400。plc 400经由串行通信单元100进行向串行通信设备200的发送数据的发送及自串行通信设备200的接收数据的接收。
22.plc 400是对控制对象的设备进行统一控制的装置，且可经由串行通信单元100连接于包括串行通信设备200的多个控制对象的设备。
23.串行通信单元100启动用于将来自plc 400的控制信号发送至串行通信设备200的串行数据通信。串行通信单元100在串行数据的开头设置起始位，并利用串行通信设备200探测所述起始位，由此启动串行数据通信。另外，串行通信单元100通过在紧接于起始位之前在规定的持续时间内发送高电平信号，使得起始位可适当地被串行通信设备200探测。
24.如此，串行通信单元100通过在串行数据的开头设置起始位，并且在紧接于起始位之前在规定的持续时间内发送高电平信号，适当地启动与串行通信设备200的通信，来执行串行通信设备200与plc 400之间的串行数据的收发。
25.§
2结构例
26.〔关于系统环境〕
27.图1是表示使用串行通信单元100的系统环境的概要的图。如图1所示，串行通信单元100连接于串行通信设备200、设定装置300、plc 400。
28.plc 400是工业用控制器，且对控制对象的装置进行控制。plc 400经由串行通信单元100而与包括串行通信设备200的多个控制对象设备连接。plc400的控制单元(中央处理器(central processing unit，cpu))可经由总线连接于串行通信单元100，也可经由通信耦合器并利用以太网控制自动化技术(ethernet for control automation technology，ethercat)(注册商标)、以太网/工业协议(ethernet/ip(industrial protocol))(注册商标)、设备网(devicenet)(注册商标)、组件网(componet)(注册商标)等而连接于串行通信单元100。
29.设定装置300是接受与关于串行通信单元100、串行通信设备200、及plc 400的各种设定的用户操作相对应的设定指示的装置。设定装置300可经由通用串行总线(universal serial bus，usb)电缆3直接连接于串行通信单元100，也可通过usb连接而连接于plc 400，并经由plc，将与用户操作相对应的设定指示发送至串行通信单元100。plc 400可将与自设定装置300接收的设定指示相对应的设定信息发送至串行通信单元100，也可通过由自身装置的演算处理部执行程序来生成设定信息，然后发送至串行通信单元100。
30.设定装置300显示设定值编辑画面(参照图3)，并且接受用户对设定值编辑画面的操作。设定装置300将与用户操作相对应的设定信息发送至串行通信单元100。
31.串行通信设备200是在制造现场使用的例如制造机械或冷却装置等，且根据经由串行通信单元100接收的来自plc 400的控制信号运行。此外，作为在本发明中有效的串行通信的方式，可列举rs
‑
422/485，但串行通信单元100也可对应于rs
‑
232c的通信方式。
32.〔关于串行通信单元100的结构〕
33.如图1所示，串行通信单元100包括控制部110以及存储部120。
34.控制部110是具备对串行通信单元100的各部进行统一控制的功能的演算装置。控制部110例如可通过一个以上的处理器(例如cpu等)执行一个以上的存储器(例如，随机存取存储器(random access memory，ram)、只读存储器(read only memory，rom)等)中存储的程序来控制串行通信单元100的各部。
35.存储部120存储有通过控制部110而得到执行的各种软件、串行通信单元100、及连接于串行通信单元100的设备的各种设定信息。
36.〔关于控制部110的结构〕
37.如图1所示，控制部110包括串行通信部111(信号发送部)、通信确立判定部112、持续时间设定部113、usb通信部114(设定接收部)、及上位通信部115。
38.串行通信部111作为向串行通信设备200发送串行数据的信号发送部发挥功能。另外，串行通信部111作为接收来自串行通信设备200的响应的信号接收部发挥功能。
39.串行通信部111通过将电位为规定的高电平的信号即高电平信号与电位为规定的低电平的信号即低电平信号组合，从而将串行数据发送至串行通信设备200。
40.另外，稍后将进行详细说明，串行通信部111在启动与串行通信设备200的通信时，在向串行通信设备200发送的串行数据的开头设置起始位。另外，串行通信部111在紧接于起始位之前，在规定的持续时间内向串行通信设备200发送高电平信号。
41.通信目的地的串行通信设备200有时成为当在起始位之前未设置高电平信号时、或者当高电平信号的持续时间短时无法检测出起始位的规格。在此种情况下，根据上述结构，也能够通过适宜设定持续发送高电平信号的持续时间而使接收侧的串行通信设备200检测出起始位。
42.通信确立判定部112判定与通信目的地的串行通信设备200的通信是否确立。通信确立判定部112根据串行通信部111是否自串行通信设备200接收到响应来判定与串行通信设备200的通信是否确立，所述响应表示串行通信部111对串行通信设备200发送的串行数据已由串行通信设备200接收。
43.持续时间设定部113设定由串行通信部111向串行通信设备200在紧接于起始位之前发送高电平信号的持续时间。
44.usb通信部114包括usb端口，并经由连接于所述usb端口的usb电缆3与设定装置300进行通信。usb通信部114自自设定装置300接收与用户输入相对应的设定值，所述设定值是串行通信部111向串行通信设备200发送的紧接于起始位之前的高电平信号的持续时间的设定值。
45.持续时间设定部113也可利用通过usb通信部114自设定装置300接收到的设定值来设定紧接于起始位之前的高电平信号的持续时间。
46.上位通信部115通过总线连接、或者经由通信耦合器的以太网(注册商标)、ethercat等而与plc 400连接，且在与plc 400之间进行数据的收发。
47.〔关于利用串行通信单元100的数据通信〕
48.图2是表示自串行通信单元100向串行通信设备200发送的串行数据的例子的图。
49.串行通信单元100的控制部110自plc 400接收到发送数据后，将串行通信部111的端口设定为输出，并启动发送处理。发送处理启动后，控制部110设置在由持续时间设定部113设定的规定的持续时间整段内等待串行数据的发送启动的待机时间。串行通信部111在为规定的持续时间的待机时间内，向串行通信设备200持续发送高电平信号。
50.在由计时器探测到为规定的持续时间的待机时间结束后，控制部110启动在开头设置有包括低电平信号的起始位的串行数据的发送。控制部110通过高电平信号及低电平信号的组合而将串行数据发送至串行通信设备200。
51.控制部110通过串行通信部111的功能而在串行数据的末尾设置停止位，并结束串行数据的发送。
52.〔关于持续时间的设定〕
53.图3是表示设定装置300的设定值编辑画面的例子的图。如图3所示，用户可通过对设定装置300的设定值编辑画面的操作来选择是用户手动设定在紧接于起始位之前发送高电平信号的持续时间的设定值，还是通过串行通信单元100自动设定(自动调谐)所述设定值。
54.图3的(a)示出了用户通过对设定装置300的设定值编辑画面的操作而选择了手动设定持续时间的设定值的情况的例子。在用户手动设定持续时间的情况下，用户在选择“手动设定”之后，可将设定值编辑画面中的起始位前hi时间(高电平信号的发送持续时间)的设定值自初始值即0μs变更为任意的值。
55.设定装置300将由用户输入的设定值发送至串行通信单元100。串行通信单元100的控制部110在通过usb通信部114自设定装置300接收到持续时间的设定值后，利用持续时间设定部113的功能、根据来自设定装置300的指示、并利用通过usb通信部114接收到的设定值来设定持续时间。
56.此外，在设定装置300中准备了串行通信设备200的机型与持续时间的组合的表，用户也可通过选择串行通信设备200的机型来设定对应的持续时间。
57.图3的(b)示出了用户通过对设定装置300的设定值编辑画面的操作而选择了自动调谐持续时间的情况的例子。在用户要通过自动调谐来设定持续时间的情况下，用户选择“自动调谐”。由此，设定值编辑画面中的起始位前hi时间的设定值变更窗口(编辑框(edit box))显示灰色(gray out)而成为不接受操作的状态。
58.设定装置300将自动调谐持续时间的指示发送至串行通信单元100。串行通信单元100的控制部110通过usb通信部114自设定装置300接收到自动调谐持续时间的指令后，利用持续时间设定部113的功能、根据与串行通信设备200之间的通信是否确立来设定持续时间。
59.〔关于自动调谐的流程〕
60.图4是表示利用控制部110进行的基于自动调谐的持续时间设定处理的流程的流程图。
61.控制部110在启动向串行通信设备200的串行数据发送处理后，将串行通信部111的端口设定为输出，且在初始值的待机时间内等待启动串行数据发送(步骤s1)。
62.控制部110在以初始值的待机时间待机后，启动向串行通信设备200的串行数据发送(步骤s2)。
63.控制部110利用通信确立判定部112的功能，判定是否确立了与串行通信设备200之间的通信(步骤s3)。通信确立判定部112基于串行通信部111是否自串行通信设备200接收到意旨为已接收串行数据的响应，来判定是否确立了与串行通信设备200之间的通信。若通信确立判定部112判定为确立了与串行通信设备200之间的通信(在步骤s3中为yes(是))，则控制部110进入步骤s5。若通信确立判定部112判定为未确立与串行通信设备200之间的通信(在步骤s3中为no(否))，则控制部110进入步骤s4。
64.控制部110利用持续时间设定部113的功能，使待机时间的设定值增加规定量，并返回步骤s2(步骤s4)。
65.控制部110利用持续时间设定部113的功能确定待机时间的设定值，并持续进行与串行通信设备200之间的通信(步骤s5)。
66.如上所述，在未确立与串行通信设备200之间的通信的情况下，控制部110利用持续时间设定部113的功能，使在待机时间中持续发送高电平信号的持续时间逐渐增大。然后，在由通信确立判定部112判定为通信确立的时刻，持续时间设定部113决定持续发送高电平信号的持续时间。
67.由此，不需要用户设定起始位之前的持续发送高电平信号的持续时间，而能够自动地设定持续时间。
68.另外，持续时间设定部113根据来自设定装置300的指示，切换为(1)利用由usb通信部114接收的设定值设定持续时间、或是(2)使持续时间逐渐增大且在由通信确立判定部112判定为通信确立的时刻决定持续时间。
69.由此，能够根据通信目的地的串行通信设备200的设定或使用状况，适宜切换对起始位之前的持续发送高电平信号的持续时间的设定方法。由此，可使接收侧的串行通信设备200适当地检测出起始位。
70.另外，能够自外部的设定装置300设定持续发送高电平信号的持续时间，并且也不需要用户设定持续时间，而能够自动地设定持续时间。
71.〔利用软件的实现例〕
72.串行通信单元100的控制块(特别是通信确立判定部112及持续时间设定部113)可通过集成电路(ic(integrated circuit)芯片)等中所形成的逻辑电路(硬件)来实现，也可通过软件来实现。
73.在后者的情况下，串行通信单元100包括计算机，所述计算机执行作为实现各功能的软件的、程序的命令。所述计算机例如包括一个以上的处理器，并且包括存储有所述程序的能够由计算机读取的记录介质。而且，在所述计算机中，通过所述处理器自所述记录介质读取所述程序并执行，从而达到本发明的目的。作为所述处理器，例如可使用cpu(中央处理器)。作为所述记录介质，除“非暂时性的有形介质”、例如rom(只读存储器)等以外，还可使用带、盘、卡、半导体存储器、可编程的逻辑电路等。另外，也可还包括展开所述程序的ram(随机存取存储器)等。另外，所述程序也可经由能够传输所述程序的任意的传输介质(通信
网络或广播波等)而供给至所述计算机。此外，本发明的一实施例也可由通过电子传输而使所述程序具现化的、嵌埋于载波中的数据信号的形态来实现。
74.(总结)
75.如上所述，本发明一实施例的串行数据通信装置是通过高电平信号及低电平信号的组合来发送串行数据的串行数据通信装置，其构成为包括：信号发送部，在所述串行数据的开头设置起始位，并且在紧接于所述起始位之前，在规定的持续时间内发送高电平信号；以及持续时间设定部，设定所述持续时间。
76.另外，为了解决上述问题，本发明的一实施例的串行数据通信方法是由串行数据通信装置实施的串行数据通信方法，所述串行数据通信装置通过高电平信号及低电平信号的组合来发送串行数据，所述串行数据通信方法构成为具有：信号发送步骤，在所述串行数据的开头设置起始位，并且在紧接于所述起始位之前，在规定的持续时间内发送高电平信号；以及持续时间设定步骤，设定所述持续时间。
77.根据上述结构，在通信目的地的外部装置成为当在起始位之前未设置高电平信号时、或者当高电平信号的持续时间短时无法检测出起始位的规格的情况下，也能够通过适宜设定持续时间而使接收侧通信装置检测出起始位。
78.另外，本发明一实施例的串行数据通信装置在上述结构中还包括设定接收部，所述设定接收部自外部装置接收所述持续时间的设定值，所述持续时间设定部利用由所述设定接收部接收的设定值来设定所述持续时间。
79.根据上述结构，能够自外部装置设定起始位之前的持续发送高电平信号的持续时间。
80.另外，本发明一实施例的串行数据通信装置在上述结构中还包括通信确立判定部，所述通信确立判定部判定与通信目的地的通信装置的通信是否确立，所述持续时间设定部使所述持续时间逐渐增大，且在由所述通信确立判定部判定为通信确立的时刻决定所述持续时间。
81.根据上述结构，不需要用户设定起始位之前的持续发送高电平信号的持续时间，而能够自动地设定持续时间。
82.另外，本发明一实施例的串行数据通信装置在上述结构中还包括设定接收部，所述设定接收部自外部装置接收所述持续时间的设定值，所述持续时间设定部根据来自所述外部装置的指示，切换为(1)利用由所述设定接收部接收的设定值设定所述持续时间、或是(2)使所述持续时间逐渐增大且在由所述通信确立判定部判定为通信确立的时刻决定所述持续时间进。
83.根据上述结构，能够根据通信目的地的通信装置或系统使用状况，适宜切换对起始位之前的持续发送高电平信号的持续时间的设定方法。
84.本发明并不限定于所述各实施方式，能够在权利要求所示的范围内进行各种变更，将不同的实施方式中分别公开的技术手段适宜组合所得的实施方式也包含于本发明的技术范围中。
85.符号的说明
86.100：串行通信单元(串行数据通信装置)
87.110：控制部
88.111：串行通信部(信号发送部)
89.112：通信确立判定部
90.113：持续时间设定部
91.114：usb通信部(设定接收部)
92.200：串行通信设备(通信目的地的通信装置)
93.300：设定装置(外部装置)
94.400：plc