JP7604071B2 - 識別番号自動設定方法、識別番号自動設定プログラムおよび識別番号自動設定装置 - Google Patents

Description

本発明は、識別番号自動設定方法、識別番号自動設定プログラムおよび識別番号自動設定装置に関する。

１つのマスタ機器と、マスタ機器に直列に通信可能に接続された複数のスレーブ機器とで構成される通信システムが知られている。このような通信システムの各スレーブ機器に対して、識別番号（ＩＤ）を自動的に設定する方法がある（たとえば、特許文献１参照）。これは、図８のように構成された識別番号自動設定装置７０を用いる方法である。

まず、最上位のスレーブ機器（マスタ機器２０に最も近いスレーブ機器３０）は、自己よりも１つ下位のスレーブ機器４０との接続を切断し、管理用データ線６０を通してマスタ機器２０から送信されたＩＤ＝１を受信し、自己のＩＤとして設定する。次に、最上位のスレーブ機器３０は、管理用データ線６０を通して、ＩＤ＝１を設定したことを示す確認信号をマスタ機器２０に送信する。次に、最上位のスレーブ機器３０は、自己よりも１つ下位のスレーブ機器４０との接続をする。

最上位のスレーブ機器３０から確認信号を受信したマスタ機器２０は、管理用データ線６０を通してＩＤ＝２を送信する。最上位のスレーブ機器３０はＩＤ＝２を受信するが、自身にすでにＩＤが設定されているためこれを無視する。スレーブ機器４０がＩＤ＝２を受信し、自己のＩＤとして設定する。このとき、スレーブ機器４０とスレーブ機器５０とは切断されている。ＩＤ設定後、スレーブ機器４０は、管理用データ線６０を通して、ＩＤ＝２を設定したことを示す確認信号をマスタ機器２０に送信する。次にスレーブ機器４０は、スレーブ機器５０との接続をする。

スレーブ機器４０から確認信号を受信したマスタ機器２０は、管理用データ線６０を通してＩＤ＝３を送信する。スレーブ機器３０，４０はこれを無視し、スレーブ機器５０がＩＤ＝３を受信し、自己のＩＤとして設定する。

このように、従来の識別番号自動設定方法によれば、マスタ機器に近い順に、各スレーブ機器にＩＤを設定することができる。

特開平８－３７５３８号公報

しかし、従来の識別番号自動設定方法では、マスタ機器がＩＤを送信し、それを受信したスレーブ機器がマスタ機器に確認信号を送信していた。つまり、ＩＤを設定するたびに、マスタ機器とスレーブ機器との間で逐一通信が必要であって、複数のスレーブ機器にＩＤを設定するのに時間がかかるといった問題があった。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、容易にＩＤ設定の時間を短縮することができる、識別番号自動設定方法、識別番号自動設定プログラムおよび識別番号自動設定装置を提供することを目的とする。

本発明の識別番号自動設定方法は、
マスタ機器と複数のスレーブ機器とを備え、
複数のスレーブ機器はマスタ機器に直列に通信可能に接続され、
接続箇所での通信は、マスタ機器からの命令情報とスレーブ機器からの応答情報とをやり取りするための半二重通信、および識別番号を設定するためのシリアル通信であり、
複数のスレーブ機器が、自己に終端抵抗が装着されているか検出するステップと、
終端抵抗を検出したスレーブ機器が自己の識別番号を設定するステップと、
終端抵抗を検出したスレーブ機器が、シリアル通信によって、自己の識別番号を自己よりも１つ上位のスレーブ機器に送信するステップとを含み、
マスタ機器に至るまで、終端抵抗を検出したスレーブ機器を除く各スレーブ機器が、自己よりも１つ下位のスレーブ機器から受信した識別番号をインクリメントした値を自己の識別番号として設定し、自己よりも１つ上位の機器にシリアル通信によって送信する動作を繰り返すことによって、すべてのスレーブ機器に識別番号を自動的に設定するものである。

上記態様において、半二重通信およびシリアル通信は有線通信であってもよい。

上記２つの態様のいずれかにおいて、シリアル通信はＵＡＲＴ通信であってもよい。

本発明の識別番号自動設定プログラムは、
マスタ機器に直列に通信可能に接続された複数のスレーブ機器に、識別番号を自動的に設定するためのプログラムであって、
複数のスレーブ機器を、自己に終端抵抗が装着されているか検出する手段として機能させ、
終端抵抗を検出したスレーブ機器を、自己の識別番号を設定する手段と、自己の識別番号を自己よりも１つ上位のスレーブ機器に送信する手段として機能させ、
終端抵抗を検出したスレーブ機器を除く各スレーブ機器を、自己よりも１つ下位のスレーブ機器から受信した識別番号をインクリメントした値を自己の識別番号として設定し、自己よりも１つ上位の機器に送信する手段として機能させるものである。

本発明の識別番号自動設定装置は、
マスタ機器と複数のスレーブ機器とを備え、
複数のスレーブ機器はマスタ機器に直列に通信可能に接続され、
接続箇所での通信は、マスタ機器からの命令情報とスレーブ機器からの応答情報とをやり取りするための半二重通信、および識別番号を設定するためのシリアル通信であり、
複数のスレーブ機器が、自己に終端抵抗が装着されているか検出する手段と、
終端抵抗を検出したスレーブ機器が自己の識別番号を設定する手段と、
終端抵抗を検出したスレーブ機器が、シリアル通信によって、自己の識別番号を自己よりも１つ上位のスレーブ機器に送信する手段とを含み、
マスタ機器に至るまで、終端抵抗を検出したスレーブ機器を除く各スレーブ機器が、自己よりも１つ下位のスレーブ機器から受信した識別番号をインクリメントした値を自己の識別番号として設定し、自己よりも１つ上位の機器にシリアル通信によって送信する動作を繰り返すことによって、すべてのスレーブ機器に識別番号を自動的に設定するものである。

本発明の識別番号自動設定方法によれば、容易にＩＤ設定の時間を短縮することができる。また、本発明の識別番号自動設定プログラムおよび識別番号自動設定装置を用いると、容易にＩＤ設定の時間を短縮することができる。

本発明の識別番号自動設定装置の一実施形態を示す構成図である。 図１の配線図の一例を示す図である。 ＵＳＢ－ＴｙｐｅＣのピン配置を示す図である。 本発明の識別番号自動設定方法の一実施形態を示すフローチャートである。 スレーブ機器の一実施形態を示すブロック図である。 スレーブ機器の一実施形態を示すブロック図である。 スレーブ機器の主要な内部構成を示すブロック図である。 従来の識別番号自動設定装置を示す構成図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の識別番号自動設定方法、識別番号自動設定プログラムおよび識別番号自動設定装置の実施形態の一例を説明する。

識別番号自動設定装置１は、マスタ機器２と複数のスレーブ機器３，４，５とを備えている（図１参照）。複数のスレーブ機器３，４，５は、少なくともＣＰＵ８やメモリ９といった部品が設置された制御基板と、送信用外部接続インターフェイス１１と、受信用外部接続インターフェイス１２とを少なくとも備えている（図７参照）。メモリ９は、少なくとも識別番号自動設定プログラム１０を記憶している。２つの外部接続インターフェイス１１，１２には、マスタ機器２と複数のスレーブ機器３，４，５とを直列に通信可能に接続するためのＵＳＢ－ＴｙｐｅＣのコネクタ６（後述）を接続する。つまり、マスタ機器２の受信用外部接続インターフェイス１２と、スレーブ機器３の送信用外部接続インターフェイス１１とが接続される。同様に、スレーブ機器３の受信用外部接続インターフェイス１２と、スレーブ機器４の送信用外部接続インターフェイス１１とが接続される。最下位のスレーブ機器５には、自己よりも下位のスレーブ機器との接続はなく、受信用外部接続インターフェイス１２に終端抵抗７が装着されている。つまり、終端抵抗７は外付けされている。

機器同士の接続は、たとえば、両端がＵＳＢ－ＴｙｐｅＣのコネクタ６を用いて実現することができる。接続箇所での通信は、半二重通信およびシリアル通信である。本実施形態では、半二重通信はＲＳ４８５による通信であり、シリアル通信はＵＡＲＴ通信（非同期シリアル通信）である。ＲＳ４８５による半二重通信とＵＡＲＴ通信とは、それぞれ役割が異なる。ＲＳ４８５による半二重通信は、マスタ機器２からの命令情報とスレーブ機器３，４，５からの応答情報をやり取りするために用いる。ＵＡＲＴ通信は、複数のスレーブ機器３，４，５に識別番号（ＩＤ）を設定するために用いる。複数のスレーブ機器３，４，５にＩＤ設定が終わった後に、ＲＳ４８５による半二重通信が行われる。図１の配線図を図２に示す。Ｈ，ＬはＲＳ４８５によるＲＳ４８５による半二重通信の線を示し、Ｔ_ｘ，Ｒ_ｘはＵＡＲＴ通信の線を示し、Ｐは電源（５Ｖ）およびＧＮＤを示している。

マスタ機器２とスレーブ機器３，４，５とが有する、ＵＳＢ－ＴｙｐｅＣのピン配置（メス）を図３に示す。ＲＳ４８５による半二重通信には、Ａ６・Ａ７・Ｂ６・Ｂ７（図の中央）のＤ＋／Ｄ－のペア線を用いる。Ｄ＋がＨＩＧＨ、Ｄ－がＬＯＷである（図２のＨ，Ｌに相当）。ＵＡＲＴ通信には、Ａ５のＣＣ１ピンまたはＢ５のＣＣ２ピンを用いる（図２のＴ_ｘ，Ｒ_ｘに相当）。電源用にはＡ４・Ａ９・Ｂ４・Ｂ９のＶｂｕｓピンを用い、グランドにはＡ１・Ａ１２・Ｂ１・Ｂ１２（図の両端）のＧＮＤピンを用いる（図２のＰに相当）。最下位のスレーブ機器５には終端抵抗７を装着し、Ａ８のＳＢＵ１ピンとＢ８のＳＢＵ２ピンとを用いて、終端抵抗７の装着有無を検出する。
このように、ＵＳＢ－ＴｙｐｅＣのコネクタ６を１本用いるだけで、図２に示すような配線が容易に可能となる。

なお、シリアル通信としては同期シリアル通信（ＳＰＩ通信、Ｉ２Ｃ通信）も用いることはできるが、同期シリアル通信は、同期をとるためのクロック信号線が必要になり、配線数が増える。一方、ＵＡＲＴ通信は調歩同期式であり、必要な配線数を最小限に抑えることができるため、ＵＡＲＴ通信を用いるのが好ましい。

識別番号自動設定方法について説明する。図４は、複数のスレーブ機器３，４，５のそれぞれが行うステップを示すフローチャートである。

まず、識別番号自動設定装置１の電源を入れると、複数のスレーブ機器３，４，５は、自己に終端抵抗７が装着されているか検出する（Ｓ１）。次に、複数のスレーブ機器３，４，５のうち、自己に終端抵抗７が装着されていることを検出した（Ｓ１：ＹＥＳ）スレーブ機器５は、自己のＩＤ＝１を設定する（Ｓ２）。次に、スレーブ機器５は、ＵＡＲＴ通信によって、自己のＩＤ＝１を自己よりも１つ上位のスレーブ機器４に送信する（Ｓ３）。Ｓ１における検出手段には、スレーブ機器３，４，５が備えているＣＰＵ８（図７参照）およびＳＢＵ１ピン・ＳＢＵ２ピン（図３参照）を用いることができる。Ｓ２における設定手段には、スレーブ機器５のＣＰＵ８とメモリ９とを用いることができる。Ｓ３における送信手段には、スレーブ機器５が備えているＣＰＵ８、およびコネクタ６（ＣＣ１ピンまたはＣＣ２ピン）を用いることができる（図１、図３参照）。

終端抵抗７が装着されていることを検出しなかった（Ｓ１：ＮＯ）スレーブ機器４は、最下位のスレーブ機器５からＩＤ値のデータを受信したかを検出する（Ｓ４）。検出手段には、スレーブ機器４が備えているＣＰＵ８を用いることができる。

一定時間以内に、最下位のスレーブ機器５からＩＤ値のデータを受信していない場合（Ｓ４：ＮＯ）は、スレーブ機器４はＩＤエラーとなる（Ｓ８）。つまり、スレーブ機器４でのエラー検出をすることができる。最下位のスレーブ機器５からＩＤ値のデータを受信した場合（Ｓ４：ＹＥＳ）は、スレーブ機器４は受信したＩＤ値をインクリメントする（Ｓ５）。スレーブ機器５から受信したＩＤ値は１であるため、インクリメントした値は２となる。次に、スレーブ機器４はインクリメントした値＝２を自己のＩＤとして設定する（Ｓ６）。次に、スレーブ機器４は、自己のＩＤ＝２を自己よりも１つ上位のスレーブ機器３に、ＵＡＲＴ通信によって送信する（Ｓ７）。

スレーブ機器３は、マスタ機器２に最も近い、最上位のスレーブ機器である。スレーブ機器３は、一定時間以内にＩＤ値のデータを受信していない場合（Ｓ４：ＮＯ）は、ＩＤエラーとなる（Ｓ８）。つまり、スレーブ機器３でのエラー検出をすることができる。スレーブ機器４からＩＤ値のデータを受信した場合（Ｓ４：ＹＥＳ）は、スレーブ機器３は受信したＩＤ値をインクリメントする（Ｓ５）。スレーブ機器４から受信したＩＤ値は２であるため、インクリメントした値は３となる。次に、スレーブ機器３はインクリメントした値＝３を自己のＩＤとして設定する（Ｓ６）。つまり、この時点で、最下位のスレーブ機器５はＩＤ＝１、その１つ上位のスレーブ機器４はＩＤ＝２、最上位のスレーブ機器３はＩＤ＝３である。次に、スレーブ機器３は、自己のＩＤ＝３を自己よりも１つ上位の機器であるマスタ機器２に、ＵＡＲＴ通信によって送信する（Ｓ７）。ＩＤ値＝３を受信したマスタ機器２は、自己に接続されたスレーブ機器が３台であることを認識する。

Ｓ５におけるインクリメント、Ｓ６におけるＩＤ設定は、スレーブ機器３，４のそれぞれが備えているＣＰＵ８とメモリ９とによって行われる（図７参照）。Ｓ７における送信は、スレーブ機器３，４が備えているＣＰＵ８、およびコネクタ６（ＣＣ１ピンまたはＣＣ２ピン）によって行われる。

上記のようにして、マスタ機器２に直列に通信可能に接続された複数のスレーブ機器３，４，５のすべてに識別番号を自動的に設定することができる。上記の識別番号自動設定方法によれば、マスタ機器２から最も遠いスレーブ機器５から順に、ＩＤ＝１，２，３が自動設定される。従来の方法ではＩＤを設定するたびに、マスタ機器２０とスレーブ機器３０，４０，５０との間で逐一通信が発生し、ＩＤ設定に時間がかかっていた。しかし、上記のような識別番号自動設定方法によれば、電源を入れれば最下位のスレーブ機器５から順にＩＤが設定されていくため、マスタ機器２からスレーブ機器３，４，５へのＩＤ設定のための通信が逐一発生しない。つまり、容易にＩＤ設定の時間を短縮することができる。

なお、終端抵抗７は外付けであるため、最下位のスレーブ機器に装着するのを忘れた場合、ＩＤ設定が始まらず、所定時間内に最上位のスレーブ機器からマスタ機器２へのＩＤ値のデータが送信されない。これを検出し、マスタ機器２はエラー表示をすることができる。

なお、スレーブ機器は４台以上接続されてもよい。その場合でも、最下位のスレーブ機器は図４に示すＳ１～Ｓ３のステップを実行し、他のスレーブ機器は図４に示すＳ１およびＳ４～Ｓ７のステップを、マスタ機器２に至るまで繰り返し実行する。このようにして、すべてのスレーブ機器に識別番号を自動的に設定することができる。

次に、識別番号自動設定プログラムについて説明する（図５～図７参照）。
識別番号自動設定プログラム１０は、複数のスレーブ機器３，４，５を、自己に終端抵抗７が装着されているか検出する手段Ｆ１として機能させる（図５参照）。識別番号自動設定プログラム１０は、次に、終端抵抗７を検出したスレーブ機器５を、自己の識別番号を設定する手段Ｆ２と、自己の識別番号を自己よりも１つ上位のスレーブ機器４に送信する手段Ｆ３として機能させる。

次に、識別番号自動設定プログラム１０は、スレーブ機器４を、スレーブ機器５が送信した識別番号を受信する手段Ｆ４として機能させる（図６参照）。次に、識別番号自動設定プログラム１０は、スレーブ機器４を、スレーブ機器５から受信した識別番号をインクリメントする手段Ｆ５と、インクリメントした値を自己の識別番号として設定する手段Ｆ６と、自己の識別番号を自己よりも１つ上位のスレーブ機器３に送信する手段Ｆ７として機能させる。

次に、識別番号自動設定プログラム１０は、スレーブ機器３を、スレーブ機器４が送信した識別番号を受信する手段Ｆ４として機能させる（図６参照）。次に、識別番号自動設定プログラム１０は、スレーブ機器３を、スレーブ機器４から受信した識別番号をインクリメントする手段Ｆ５と、インクリメントした値を自己の識別番号として設定する手段Ｆ６と、自己の識別番号を自己よりも１つ上位のマスタ機器２に送信する手段Ｆ７として機能させる。

識別番号自動設定プログラム１０は、ＣＰＵ８が次の処理を制御するよう規定している。まず、ＣＰＵ８は、自己（スレーブ機器３，４，５）の受信用外部接続インターフェイス１２に終端抵抗７が装着されているかを検出する。次に、終端抵抗７を検出したスレーブ機器５のＣＰＵ８は、自己の識別番号を設定する（ＩＤ＝１）。このとき、ＩＤ＝１はメモリ９に記憶する。次に、スレーブ機器５のＣＰＵ８は、自己のＩＤ＝１を自己よりも１つ上位のスレーブ機器４に送信する。送信の際は、送信用外部接続インターフェイス１１に接続された、ＵＳＢ－ＴｙｐｅＣのコネクタ６を用いる。

終端抵抗７を検出しなかったスレーブ機器３，４のうち、自己よりも１つ下位のスレーブ機器からＩＤ値のデータを受信したスレーブ機器４のＣＰＵ８は、受信したＩＤ＝１をインクリメントする（ＩＤ＝２）。次に、ＣＰＵ８は、インクリメントしたＩＤ＝２を自己の識別番号として設定する。ＩＤ＝２はメモリ９に記憶される。次に、スレーブ機器４のＣＰＵ８は、自己のＩＤ＝２を自己よりも１つ上位のスレーブ機器３に送信する。

スレーブ機器４からＩＤ値のデータを受信したスレーブ機器３のＣＰＵ８は、受信したＩＤ＝２をインクリメントする（ＩＤ＝３）。次に、ＣＰＵ８は、インクリメントしたＩＤ＝３を自己の識別番号として設定する。ＩＤ＝３はメモリ９に記憶される。次に、スレーブ機器３のＣＰＵ８は、自己のＩＤ＝３を自己よりも１つ上位のマスタ機器２に送信する。

識別番号自動設定プログラムを上記のように規定し、それによって複数のスレーブ機器３，４，５を機能させることにより、容易にＩＤ設定の時間を短縮することができる。

１ ：識別番号自動設定装置
２ ：マスタ機器
３，４，５ ：スレーブ機器
６ ：コネクタ
７ ：終端抵抗
８ ：ＣＰＵ
９ ：メモリ
１０ ：識別番号自動設定プログラム
１１ ：送信用外部接続インターフェイス
１２ ：受信用外部接続インターフェイス
２０ ：マスタ機器
３０，４０，５０：スレーブ機器
６０ ：管理用データ線
７０ ：識別番号自動設定装置

Claims (2)

1. マスタ機器と、前記マスタ機器に直列に接続される複数のスレーブ機器とを備え、
   前記複数のスレーブ機器が、自己に終端抵抗が装着されているか検出するステップと、
   前記終端抵抗を検出したスレーブ機器が自己の識別番号を設定するステップと、
   前記終端抵抗を検出した前記スレーブ機器が、識別番号を設定するためのシリアル通信であるＵＡＲＴ通信によって、自己の前記識別番号を自己よりも１つ上位のスレーブ機器に送信するステップと、
   前記終端抵抗を検出した前記スレーブ機器を除く各スレーブ機器が、自己よりも１つ下位のスレーブ機器から受信した識別番号をインクリメントした値を自己の識別番号として設定し、前記ＵＡＲＴ通信によって自己よりも１つ上位のスレーブ機器に自己の識別番号を送信するステップと、
   前記自己の識別番号を送信するステップは、すべてのスレーブ機器に識別番号を設定するまで繰り返すステップと、
   前記すべてのスレーブ機器に識別番号を設定するまで繰り返すステップが終了した後に、前記マスタ機器と直接接続するスレーブ機器は、前記マスタ機器へ向けて前記ＵＡＲＴ通信により自己の識別番号を発信するステップとを備える、識別番号自動設定方法。
2. 前記シリアル通信は有線通信である、請求項１に記載の識別番号自動設定方法。

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