JP4347334B2

JP4347334B2 - インターフェース、情報処理端末およびデータ処理方法

Info

Publication number: JP4347334B2
Application number: JP2006316692A
Authority: JP
Inventors: 末完小山
Original assignee: NEC Infrontia Corp
Current assignee: NEC Platforms Ltd
Priority date: 2006-11-24
Filing date: 2006-11-24
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2026-11-24
Also published as: JP2008131538A

Description

本発明は、直流的に絶縁されている伝送路を介してデータを伝送するためのインターフェース、情報処理端末およびデータ処理方法に関する。

従来、通信システムではデータを伝送する方法として、例えば、ノイズ耐性が強いため比較的安定して伝送することが可能な差動信号伝送方式が用いられているものがある。

差動信号伝送方式では、データ信号は送信側であるドライバに入力されると２つの伝送信号に変換される。続いて、伝送信号のそれぞれは異なる伝送路を介して受信側であるレシーバへ入力される。一方の伝送路にはデータ信号を非反転変換した信号が伝送される。他方の伝送路にはデータ信号を反転変換した信号が非反転変換した信号と同期して伝送される。そして、２つの信号の電位差に基づいてレシーバから出力される信号のレベルが決まる。

差動信号伝送方式はノイズ耐性が強いため、伝送信号の電圧を低く設定できるようになる。すなわち振幅が小さくなり、立ち上がりまたは立ち下がりの時間が短くなるため、データを高速に伝送することが可能となる。このように信号を低電圧な状態で伝送する方式の一つにＬＶＤＳ（ＬｏｗＶｏｌｔａｇｅＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＳｉｇｎａｌｉｎｇ）がある。

ＬＶＤＳは電流駆動型の伝送方式であり、一般的に電流源はドライバに設けられている。なお、伝送信号の出力電圧は、電流源から供給される定電流値およびレシーバの両端に接続された終端抵抗値によって決まってくる。

また、ＬＶＤＳ伝送方式では、一般的にドライバおよびレシーバの基準電位を合わせるためにそれぞれの接地部分が接続されている。このとき、何らかの理由によって接地電位に差が生じるとレシーバに入力される信号の振幅が変化するため、安定して信号を伝送できなくなるという問題が起こり得る。そこで、このような問題を解決するためのレシーバが例えば特許文献１に開示されている。

特許文献１に開示されているレシーバには、レシーバの増設を容易にするため、通常はドライバに設けられている電流源が構成に含まれている。なお、電流源は複数のトランジスタによって構成されており、これらのトランジスタの出力電流が２本の伝送路を介してドライバへの供給電流となる。その結果、ドライバからレシーバへ信号が伝送される。

また、特許文献１のレシーバには、上記のトランジスタに流れる電流を検出するための電流検出用トランジスタと、電流検出用トランジスタの検出電流に応じて上記のトランジスタのゲート電位を制御する電位制御部とが設けられている。これらの構成によって、電流源から供給される電流が一定となるように制御される。そのため、振幅が一定に保たれた信号が伝送されることとなり、安定した信号伝送がなされることとなる。

なお、ＬＶＤＳを用いた伝送方式には、直流的に絶縁されている伝送路を介して信号を伝送するものもある。この場合、２本の伝送路のそれぞれには、例えばコンデンサやトランスが接続されている。直流的に絶縁されている伝送路を介して信号を伝送する場合、ドライバおよびレシーバの接地電位を合わせるための配線は不要となる。
特開２００２−１３５３３９号公報

直流的に絶縁されている伝送路を介してデータを伝送する場合、例えば、データが全て‘１’で示される場合、信号の出力電圧は一定となる。そのため、交流信号への処理が行われないとレシーバに正しく伝送されないという問題が起こり得る。

データが全て‘１’で示される場合、‘１’を示す信号の極性を交互に変換して符号化するＡＭＩ（ＡｌｔｅｒｎａｔｅＭａｒｋＩｎｖｅｒｓｉｏｎ）方式を用いれば、交流信号への処理を行うことは可能である。しかし、ＡＭＩ符号方式では‘０’データの極性は変化しないため、例えばデータが全て‘０’で示される場合、交流信号への処理が行われない。そのため、データがレシーバに正しく伝送されないという問題が起こり得る。

本発明は、上述したような問題を解決するためになされたものであり、直流的に絶縁されている伝送路を介してデータを正確に伝送することが可能なインターフェース、電話システムおよびデータ処理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明のインターフェースは、所定のデータ長である単位データで複数に区分けされたデータ信号を一方の装置から直流的に絶縁されている伝送路を介して他方の装置に伝送するためのインターフェースであって、
前記データ信号の入力に伴って前記データ信号の出力レベルを反転した第１の反転信号を生成するとともに、前記単位データの区間毎に出力レベルがハイレベルとローレベルに交互に切り替わる選択信号を生成し、該選択信号がハイレベルの前記単位データの区間は前記第１の反転信号の単位データを選択し、前記選択信号がローレベルの前記単位データの区間は該単位データを選択し、これら選択によるデータである変換信号を前記伝送路を介して前記他方の装置に送信する、前記一方の装置に設けられる交流符号生成部と、
前記変換信号の入力に伴って前記変換信号の出力レベルを反転した第２の反転信号を生成するとともに前記選択信号を生成し、該選択信号がハイレベルの前記単位データの区間は前記第２の反転信号の単位データを選択し、前記選択信号がローレベルの前記単位データの区間は前記変換信号の単位データを選択し、これら選択によるデータである復号信号を出力する、前記他方の装置に設けられる交流符号復号部と、
前記交流符号生成部による前記変換信号を生成する変換動作及び前記交流符号復号部による前記復号信号を生成する復号動作の開始タイミングを示すスタート信号を出力するクロック部と、
を有する。

また、上記目的を達成するための本発明の情報処理端末は、所定のデータ長である単位データで複数に区分けされたデータ信号を直流的に絶縁されている伝送路を介して送受信する情報処理端末であって、
前記データ信号に伴って前記データ信号の出力レベルを反転した第１の反転信号を生成するとともに、前記単位データの区間毎に出力レベルがハイレベルとローレベルに交互に切り替わる選択信号を生成し、該選択信号がハイレベルの前記単位データの区間は前記第１の反転信号の単位データを選択し、前記選択信号がローレベルの前記単位データの区間は該単位データを選択し、これら選択によるデータである変換信号を前記伝送路を介して他の情報処理端末に送信する交流符号生成部と、
前記他の情報処理端末からの前記変換信号の入力に伴って前記変換信号の出力レベルを反転した第２の反転信号を生成するとともに、前記選択信号を生成し、該選択信号がハイレベルの前記単位データの区間は前記第２の反転信号の単位データを選択し、前記選択信号がローレベルの前記単位データの区間は前記変換信号の単位データを選択し、これら選択によるデータである復号信号を出力する交流符号復号部と、
前記交流符号生成部による前記変換信号を生成する変換動作及び前記交流符号復号部による前記復号信号を生成する復号動作の開始タイミングを示すスタート信号を出力するクロック部と、
を有する。

本発明では、上述したように、データ信号は、一定の周期で反転データが選択された信号に変換されてから直流的に絶縁されている伝送路を介して伝送される。そして、変換された信号は、反転データの部分が再び反転されることによって元のデータ信号に復号される。

本発明によれば、データ信号はデータの一部が反転データで構成された交流信号に変換されてから伝送されるため、データが全て‘１’または‘０’で示されるデータ信号、すなわち出力レベルが一定であるデータ信号を直流的に絶縁されている伝送路を介して正確に伝送することが可能となる。

本実施形態のインターフェースの構成について説明する。

図１は、本実施形態のインターフェースの一構成例を示すブロック図である。

本実施形態のインターフェースは、図１に示すように、クロックを供給する本体１と、クロックの供給を受けて本体１とデータの送受信を行う増設部１００と、を有する。

本体１は、増設部１００へ送信するための第１のデータ信号を出力するデータ送信部２と、信号の入出力のタイミングを示すスタート信号およびクロックを出力するクロック部３と、入力信号を交流信号に変換して出力する交流符号生成部４と、交流符号生成部４の出力信号、クロック、およびスタート信号のそれぞれをＬＶＤＳ方式で伝送するためのドライバ５〜７と、増設部１００からＬＶＤＳ方式で送信された信号を受信するためのレシーバ８と、入力信号に対して復号処理を行う交流符号復号部９と、交流符号復号部９の出力信号を受け取るデータ受信部１０と、を有する。

増設部１００は、ドライバ５〜７から伝送された信号のそれぞれを受信するためのレシーバ１１〜１３と、入力信号に対して復号処理を行う交流符号復号部１４と、交流符号復号部１４の出力信号を受け取るデータ受信部１５と、クロックおよびスタート信号を受け取るクロック部１６と、本体１へ送信するための第２のデータ信号を出力するデータ送信部１７と、入力信号を交流信号に変換して出力する交流符号生成部１８と、交流符号生成部１８の出力信号をＬＶＤＳ方式で伝送するためのドライバ１９とを有する。

図２は、ドライバ５とレシーバ１１との接続を示した模式図である。

ドライバ５には、図２に示すように、伝送路２０_aおよび伝送路２０_bのそれぞれの一方が接続されている。伝送路２０_a、２０_bの他方は、直流を絶縁するためのコンデンサ２１_a、２１_bを介してレシーバ１１の入力端子にそれぞれ接続されている。なお、コンデンサ２１_a、２１_bは、レシーバ１１の入力端子近傍に配置される。

ドライバ６、ドライバ７、およびドライバ１９もドライバ５と同様に、２本の伝送路およびコンデンサを介してそれぞれ対応するレシーバに接続されている。

データ送信部２は、第１のデータ信号を交流符号生成部４へ出力する。なお、第１のデータ信号は、同じデータ長（タイムスロット）である単位データで複数に区分けされており、本実施形態ではそれらの単位データを先頭から順にデータ１、データ２〜データＮと示すものとする。

クロック部３は、データ送信部２、交流符号生成部４、ドライバ６、交流符号復号部９、およびデータ受信部１０へクロックを出力する。このとき、ドライバ６に入力されたクロックは、ＬＶＤＳ方式でレシーバ１１へ伝送される。

また、クロック部３は、データ送信部２、交流符号生成部４、ドライバ７、交流符号復号部９、およびデータ受信部１０へスタート信号を出力する。このとき、ドライバ７に入力されたスタート信号は、ＬＶＤＳ方式でレシーバ１２へ伝送される。なお、スタート信号はクロックに基づいて所定の値に分周された周波数特性を有する。

なお、スタート信号の供給を受ける構成のそれぞれが、クロックに基づいてスタート信号を出力するための分周回路を備えることとしてもよい。この場合、クロック部３はクロックのみの出力となり構成が簡易的なものとなる。

次に、交流符合生成部４および交流符号復号部９の構成について説明する。

図３は、交流符号生成部４の一構成例を示すブロック図である。

交流符号生成部４は、図３に示すように、クロックを分周するための分周回路３０と、出力信号を決定するセレクタ３１と、入力信号に対し反転信号を出力するインバータ３２と、を有する。

分周回路３０は、クロック部３からクロックが入力されると、周波数が分周された選択信号をセレクタ３１へ出力する。このため、選択信号の出力レベルは、一定の周期でハイレベルまたはローレベルに切り替わることになる。

セレクタ３１は、選択信号、第１のデータ信号、および第１のデータ信号の反転信号を入力信号とする。そして、選択信号の出力レベルの状態に基づいて、第１のデータ信号または反転信号に示された単位データから選択する単位データを決定する。選択した単位データで構成されたデータが交流符号生成部４の出力信号となる。出力信号は、ドライバ５からレシーバ１１へＬＶＤＳ方式で伝送され、さらに交流符号復号部１４へ入力される。

なお、第１のデータ信号の反転信号は、インバータ３２からセレクタ３１へ入力されたものである。また、この反転信号に示されたデータは、第１のデータ信号に示された単位データの出力レベルが全て反転されたものとなる。

図４は、交流符号復号部９の一構成例を示すブロック図である。

図４に示すように、交流符号復号部９は、選択信号を出力する分周回路４０と、選択信号に基づいて出力信号を決定するセレクタ４１と、入力信号に対し反転信号を出力するインバータ４２と、を有する。なお、分周回路４０は分周回路３０と同様な構成のため、詳細な説明は省略する。

セレクタ４１は、選択信号、レシーバ８の出力信号、およびレシーバ８の出力信号の反転信号を入力信号とする。そして、セレクタ４１は、セレクタ３１と同様に、選択信号の出力レベルに基づいてデータを選択して出力信号を決定する。決定した出力信号は、データ受信部９へ入力される。

なお、レシーバ８の出力信号は、交流符号生成部１８の出力信号がＬＶＤＳ方式によって伝送されたものである。また、レシーバ８の出力信号の反転信号は、インバータ３３からセレクタ４１へ入力されたものである。この反転信号に示された単位データは、レシーバ８の出力信号に示された単位データの出力レベルが全て反転されたものとなる。

増設部１００に設けられている交流符号復号部１４は、交流符号復号部９と同様な構成である。また、増設部１００に設けられている交流符号生成部１８は、交流符号生成部４と同様な構成である。そのため、交流符号復号部１４および交流符号生成部１８の構成についての説明は省略する。

クロック部１６は、クロック部２からＬＶＤＳ方式で伝送されたクロックおよびスタート信号を交流符号復号部１４、データ受信部１５、データ送信部１７、および交流符号生成部１８へ出力する。

データ送信部１７は、第２のデータ信号を交流符号生成部１８へ出力する。なお、第２のデータ信号には、第１のデータ信号と同様に同じデータ長（タイムスロット）である単位データで複数に区分けされている。

次に、本実施形態のインターフェースの動作について説明する。

図５は、本実施形態のインターフェースの一動作例を示すタイムチャートである。

なお、ここでは本体１から増設部１００へデータ信号を伝送する場合とする。

また、図５に示すように、第１のデータ信号、選択信号、交流符号生成部４の出力信号、および交流符号復号部１４の出力信号は、スタート信号の入力後、クロックの最初の立ち上がりのタイミングに合わせて入出力されるものとする。さらに、選択信号の最初の出力はハイレベルとし、出力レベルは第１のデータ信号に示された単位データの一区切りごとに切り替わるものとする。

まず、データ送信部２から第１のデータ信号が交流符号生成部４へ出力される。続いて、交流符号生成部４において、第１のデータ信号の変換動作が行われる。

図６は、交流符号生成部４で行われるデータ変換の動作を説明するための概略図である。

第１のデータ信号は、図６に示すように、交流符号生成部４に入力されると、選択信号の出力がハイレベルの区間に反転データが選択された信号に変換される。選択信号の出力レベルはデータの一区切りごとに切り替わるため、交流符号生成部４の出力信号に示された単位データは、先頭から順に反転データ１、データ２、反転データ３、データ４、反転データ５、データ６というような構成となる。

交流符号生成部４の出力信号は、ドライバ５から伝送路２０_a、２０_bおよびコンデンサ２１_a、２１_bを介してレシーバ１１へＬＶＤＳ方式で伝送される。そして、レシーバ１１から交流符号復号部１４へ入力される。

図７は、交流符号復号部１４におけるデータ変換の動作を説明するための概略図である。

交流符号生成部４の出力信号は、図６に示すように、交流符号復号部１４に入力されると、選択信号がハイレベルの区間にインバータ３３の出力信号に示された単位データが選択された信号に変換される。この選択された単位データは、第１のデータ信号の反転データが反転されたものである。すなわち、第１のデータ信号に示された単位データということになる。

選択信号の出力レベルは単位データの一区切りごとに切り替わるため、交流符号復号部１４の出力信号に示された単位データは、先頭から順にデータ１、データ２、データ３、データ４、データ５、データ６というような構成となる。すなわち、第１のデータ信号に示された単位データと同じ構成となり、正しく復号されたことになる。この復号された信号はデータ受信部１５へ入力される。

増設部１００から本体１へ第２のデータ信号を伝送する場合、交流符号生成部１８では交流符号生成部４と同様な動作が行われる。また、交流符号復号部９では交流符号復号部１４と同様な動作が行われる。このため、増設部１００から本体１へ第２のデータ信号が正しく伝送されることとなる。

データが全て‘１’で示されるデータ信号は、単位データの一区切りおきに反転データを構成する交流信号に変換されてから伝送されることとなる。また、データが全て‘０’で示される場合も同様にして交流信号に変換されてから伝送されることとなる。このため、直流的に絶縁されている伝送路を介して正確に伝送することが可能となる。

本実施形態のインターフェースは、上述したように、データ信号の入力にともなって、データ信号に示された単位データを全て反転させた反転信号とともに、単位データの一区切りごとに出力レベルがハイレベルまたはローレベルに切り替わる選択信号を生成する。

データ信号は、選択信号の出力レベルに基づいて反転データが選択された区間を有する信号に変換されてから伝送される。この変換信号は、変換信号の反転信号、選択信号とともに入力されると、選択信号の出力レベルに応じて反転データの区間が反転され、元のデータ信号に復号される。このようにして、出力レベルが一定であるデータ信号は、交流信号への処理がなされることとなる。このため、直流的に絶縁されている伝送路を介して正確にデータを伝送することが可能となる。

また、反転信号を出力するためのインバータ、選択信号を出力する分周回路、および選択信号の出力レベルに基づいてデータの選択を行うセレクタによって、交流信号への変換およびデータ信号への復号がなされている。このため、比較的簡易な構成で直流的に絶縁されている伝送路を介してデータを正確に伝送することが可能となる。

また、データ信号の変換および復号動作の開始タイミングがスタート信号によって示されていることにより、データ信号にはデータの先頭を示すためのビット信号を構成に含む必要がない。すると、データ信号におけるデータを示す部分を時間的に長く設定でき、データを受信できるタイミング範囲は広くなる。このため、ビット信号が詰め込まれたデータ信号を伝送する場合に比べ、伝送路の距離を長くすることが可能となる。

なお、情報処理端末に本実施形態のインターフェースを設けることにしてもよい。例えば、複数の外線および内線を備えたボタン電話システムにおいて、基本架と増設架との間で音声データを送受信するためのインターフェースに利用してもよい。この場合、本体１は基本架、増設部１００は増設架の構成にそれぞれ含まれることとなる。

本実施形態のインターフェースの一構成例を示すブロック図である。ドライバとレシーバとの接続を示した模式図である。交流符号生成部の一構成例を示すブロック図である。交流符号復号部の一構成例を示すブロック図である。本実施形態のインターフェースの一動作例を示すタイムチャートである。交流符号生成部で行われるデータ変換の動作を説明するための概略図である。交流符号復号部におけるデータ変換の動作を説明するための概略図である。

符号の説明

１本体
２、１５データ送信部
３、１６クロック部
４、１８交流符号生成部
９、１４交流符号復号部
１００増設部

Claims

所定のデータ長である単位データで複数に区分けされたデータ信号を一方の装置から直流的に絶縁されている伝送路を介して他方の装置に伝送するためのインターフェースであって、
前記データ信号の入力に伴って前記データ信号の出力レベルを反転した第１の反転信号を生成するとともに、前記単位データの区間毎に出力レベルがハイレベルとローレベルに交互に切り替わる選択信号を生成し、該選択信号がハイレベルの前記単位データの区間は前記第１の反転信号の単位データを選択し、前記選択信号がローレベルの前記単位データの区間は該単位データを選択し、これら選択によるデータである変換信号を前記伝送路を介して前記他方の装置に送信する、前記一方の装置に設けられる交流符号生成部と、
前記変換信号の入力に伴って前記変換信号の出力レベルを反転した第２の反転信号を生成するとともに前記選択信号を生成し、該選択信号がハイレベルの前記単位データの区間は前記第２の反転信号の単位データを選択し、前記選択信号がローレベルの前記単位データの区間は前記変換信号の単位データを選択し、これら選択によるデータである復号信号を出力する、前記他方の装置に設けられる交流符号復号部と、
前記交流符号生成部による前記変換信号を生成する変換動作及び前記交流符号復号部による前記復号信号を生成する復号動作の開始タイミングを示すスタート信号を出力するクロック部と、
を有するインターフェース。
所定のデータ長である単位データで複数に区分けされたデータ信号を直流的に絶縁されている伝送路を介して送受信する情報処理端末であって、
前記データ信号に伴って前記データ信号の出力レベルを反転した第１の反転信号を生成するとともに、前記単位データの区間毎に出力レベルがハイレベルとローレベルに交互に切り替わる選択信号を生成し、該選択信号がハイレベルの前記単位データの区間は前記第１の反転信号の単位データを選択し、前記選択信号がローレベルの前記単位データの区間は該単位データを選択し、これら選択によるデータである変換信号を前記伝送路を介して他の情報処理端末に送信する交流符号生成部と、
前記他の情報処理端末からの前記変換信号の入力に伴って前記変換信号の出力レベルを反転した第２の反転信号を生成するとともに、前記選択信号を生成し、該選択信号がハイレベルの前記単位データの区間は前記第２の反転信号の単位データを選択し、前記選択信号がローレベルの前記単位データの区間は前記変換信号の単位データを選択し、これら選択によるデータである復号信号を出力する交流符号復号部と、
前記交流符号生成部による前記変換信号を生成する変換動作及び前記交流符号復号部による前記復号信号を生成する復号動作の開始タイミングを示すスタート信号を出力するクロック部と、
を有する情報処理端末。
所定のデータ長である単位データで複数に区分けされたデータ信号を一方の情報処理端末から直流的に絶縁されている伝送路を介して他方の情報処理端末に送信するためのデータ処理方法であって、
前記一方の情報処理端末は、信号の入出力の開始タイミングを示すスタート信号が供給されると、前記データ信号に伴って前記データ信号の出力レベルを反転した第１の反転信号を生成するとともに、前記単位データの区間毎に出力レベルがハイレベルとローレベルに交互に切り替わる選択信号を生成し、該選択信号がハイレベルの前記単位データの区間は前記第１の反転信号の単位データを選択し、前記選択信号がローレベルの前記単位データの区間は該単位データを選択し、これら選択によるデータである変換信号を前記伝送路を介して前記他方の情報処理端末に送信し、
前記他方の情報処理端末は、前記スタート信号が供給されると、前記一方の情報処理端末からの前記変換信号の入力に伴って前記変換信号の出力レベルを反転した第２の反転信号を生成するとともに、前記選択信号を生成し、該選択信号がハイレベルの前記単位データの区間は前記第２の反転信号の単位データを選択し、前記選択信号がローレベルの前記単位データの区間は前記変換信号の単位データを選択し、これら選択によるデータである復号信号を出力する、
データ処理方法。