JP2006332984A

JP2006332984A - 通信システムおよび通信方法

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Publication number: JP2006332984A
Application number: JP2005152688A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Nakagawa; 敦司中川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-05-25
Filing date: 2005-05-25
Publication date: 2006-12-07

Abstract

【課題】通信レートが相対的に低速になっても極端にエラー判定情報の冗長度が増加しないようにする。
【解決手段】決定された通信レートに好適なエラー抑制方法を用いるようにする。例えば、通信レートが相対的に低速である場合は、相対的に簡易な（すなわち、相対的に冗長度の小さい）エラー抑制方法を選択する。一方で、通信レートが相対的に高速である場合は、相対的に高度な（すなわち、相対的に冗長度の大きい）エラー抑制方法を選択する。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリアル通信技術に関する。

近年、画像形成装置本体の制御を行うＣＰＵとフィニッシャや給紙デッキと等の付加装置の制御ＣＰＵとの間の通信をシリアル通信で行っている。そして、シリアル通信の高速化に対する要求が高まってきている。シリアル通信を高速化するとエラーが発生しやすくなるため、パリティチェックやＣＲＣ（巡回冗長検査）などのエラー抑制方法を適用する必要がある。

従来、受信装置においてエラーが検出されると、送信装置において通信レートを徐々に低下させる技術が提案されている（特許文献１）。
特開平６−２７６２５２号公報

しかしながら、上述の従来技術では、単一のエラー抑制方法のみを使用するため、通信レートの変更とともにエラーを抑制するためのエラー判定情報（ＣＲＣ検査ビットやパリティ検査ビット）がより一層冗長になるおそれがある。

一般に、通信レートが低速になればなるほど、それほど高いエラー抑制能力は要求されない。反対に、通信レートが高速になればなるほど、高いエラー抑制能力が求められる。

よって、高速から低速まで複数の通信レートに対応している通信装置では、高速な通信レートを基準として、高いエラー抑制能力を有するエラー抑制方法を採用しなければならなかった。この場合は、低速の通信レートにとっては、必要以上に冗長度の高いエラー抑制方法が適用されることになり、スループットの低下要因となってしまう。

ところで、上述の特許文献１に記載の発明では、予め定められた順序でのみ通信レートを変更するため、通信レートの変更の自由度に制限があった。また、一方の電源が通信中にＯＦＦになると、双方の通信レートに不整合が生じるおそれがあった。

そこで、本発明は、このような課題および他の課題の少なくとも１つを解決することを目的とする。なお、他の課題については明細書の全体を通して理解できよう。

本発明によれば、シリアル通信において、複数あるエラー抑制方法のうち、決定された通信レートに好適なエラー抑制方法を用いるようにしている。例えば、通信レートが相対的に低速である場合は、相対的に簡易な（すなわち、相対的に冗長度の小さい）エラー抑制方法を選択する。一方で、通信レートが相対的に高速である場合は、相対的に高度な（すなわち、相対的に冗長度の大きい）エラー抑制方法を選択する。

本発明は、例えば、シリアル通信を実行する送信モジュールと受信モジュールとを含む通信システムであって、前記送信モジュールは、前記受信モジュールから受信したエラー通知の回数に応じて通信レートを決定する通信レート決定部と、決定された前記通信レートに応じてエラー抑制方法を選択する選択部と、選択された前記エラー抑制方法を用いてデータにエラー判定情報を付加する付加手段と、前記エラー判定情報の付加された前記データを前記受信モジュールに送信するデータ送信部とを含む。また、前記受信モジュールは、前記送信モジュールから受信した信号に基づいて前記通信レートを特定する特定部と、特定された前記通信レートに対応するエラー抑制方法および前記送信モジュールから受信した前記エラー判定情報を用いて、前記送信モジュールから受信した前記データのエラーを検出するエラー検出部と、前記エラーが検出されると前記送信モジュールにエラー通知を送信するエラー通知部とを含む。

さらに、本発明によれば、送信モジュールにおいて決定された通信レートを受信モジュールに伝達する。

本発明によれば、決定された通信レートに好適な精度を有するエラー抑制方法を用いるようにしているため、通信レートが相対的に低速になっても極端にエラー判定情報の冗長度が増加することはないだろう。

また、本発明によれば、送信モジュールにおいて決定された通信レートを受信モジュールに伝達するため、特定の順番に限定されることなく、通信レートを自由度に変更できる。

図１は、実施形態に係る通信システムの一例を示す図である。このシリアル通信システムには、送信モジュール１００と受信モジュール１５０とが含まれている。このシリアル通信システムは例えば、画像形成装置本体の制御ＣＰＵと画像形成装置に接続されるシート後処理装置としてのフィニッシャやシート給紙装置としての給紙デッキの制御ＣＰＵとの間の通信として採用されるものとする。

送信モジュール１００には、受信モジュール１５０から受信したエラー通知の回数をカウントするカウント部１０１と、エラー通知の回数に応じて通信レートを決定する通信レート決定部１０２と、決定された通信レートに応じてエラー抑制方法を選択する選択部１０３と、選択されたエラー抑制方法を用いてエラー判定情報作成して送信対象データに付加する付加部１０４と、エラー判定情報の付加された送信対象データを受信モジュール１５０に送信するデータ送信部１０６とが含まれている。

例えば、選択部１０３は、決定された通信レートが相対的に高速な第１の通信レートの場合には第１のエラー抑制方法（例：ＣＲＣ法）を選択し、一方で、決定された通信レートが第１の通信レートよりも低速な第２の通信レートの場合には第１のエラー抑制方法よりもエラー判定情報の情報量が少ない第２のエラー抑制方法（例：パリティチェック法）を選択する。

なお、決定された通信レートを表す情報（以下、通信レート情報と称す。）を送信対象データに付加する付加部１０５が追加されてもよい。この場合、データ送信部１０６は、送信対象データを送信する前に、通信レート情報を通信レート信号として予め送信してもよい。

一方、受信モジュール１５０には、送信モジュール１５０から受信した信号に基づいて通信レートを特定する通信レート特定部１５１と、特定された通信レートに応じて受信信号からデータやエラー判定情報などを抽出するデータ抽出部１５２と、特定された通信レートに対応するエラー抑制方法および送信モジュール１００から受信したエラー判定情報を用いて、送信モジュール１００から受信したデータのエラーを検出するエラー検出部１５３と、エラーが検出されると送信モジュール１５０にエラー通知を送信するエラー通知部１５４とが含まれている。

なお、エラー検出部１５３は、第１のエラー抑制方法（例：ＣＲＣ法）に対応する第１のエラー演算部１６１と、第２のエラー抑制方法（例：パリティチェック法）に対応する第２のエラー演算部１６２と、特定された通信レートに応じて、第１のエラー演算部１６１からの演算結果または第２のエラー演算部１６２からの演算結果を選定する選定部１６３などから構成してもよい。さらに、選定部１６３は、選定した演算結果と、受信したエラー判定情報とを比較してエラーの有無を検出する比較部として機能してもよい。

図２は、実施形態に係る送信信号のフォーマットの一例を示す図である。この例では、ヘッダー部２０１のｂｉｔ長は８ｂｉｔである。アドレス部のｂｉｔ長も８ｂｉｔである。データ部のｂｉｔ長も８ｂｉｔである。そして、エラー判定情報の一例であるパリティ部２０４のｂｉｔ長は１ｂｉｔである。なお、図中の矢印はデータの送信方向を示している。すなわち、ヘッダー部２０１が最初に送信され、続いてアドレス部２０２が送信されることになる。

図３は、実施形態に係る送信信号のフォーマットの他の例を示す図である。既に説明した個所については同一の参照符号を付すことで説明を省略する。図２と比較すると、パリティ部２０４がＣＲＣ部３０４に置換されていることを理解できよう。このＣＲＣ部３０４のｂｉｔ長は８ｂｉｔである。なお、生成多項式は、Ｐ（Ｘ）＝Ｘ^８＋Ｘ^４＋Ｘ^３＋Ｘ^２＋１としている。なお、この生成多項式は一例に過ぎない。

図２および図３から明らかなように、エラー抑制方法として、パリティチェック法が選択された場合の送信データのｂｉｔ長は全体で２５ｂｉｔ（スタートビット、ストップビットは除く）となり、一方で、ＣＲＣが選択された場合の送信データのｂｉｔ長は全体で３２ｂｉｔとなることが分る。よって、ＣＲＣの場合、パリティチェックの場合と比較し、１．２８倍（＝３２／２５）の通信時間が必要となる。

図４は、実施形態に係る通信方法（送信方法）の例示的なフローチャートである。この例では、受信モジュール１５０からのエラー通知をカウントしてゆき、エラーカウント数Ｃが所定数Ｎを超えた場合、すなわちエラー発生回数が予め決められたしきい値Ｎを超えた場合に通信レートＦを変更する。通常は、より低い通信レートに変更する。

ステップＳ４０１において、通信レート決定部１０２は、通信レートＦを初期値Ｐ０に設定する。通常、初期値Ｐ０は、最も高速な通信レートである。ステップＳ４０２において、エラー通知の受信／カウント部１０１は、エラーカウンタＣを０にクリアする。ステップＳ４０３において、通信レート情報付加部１０５は、決定された通信レートＦを表す通信レート情報をヘッダー部２０１の先頭またはヘッダー部２０１よりも前に付加する。

ステップＳ４０５において、データ送信部１０６は、予め指定されたヘッダー内容、アドレス内容、および送信対象データを組み立て、送信データ列を作成する。ステップＳ４０６において、エラー抑制方法選択部１０３は、決定された通信レートＦと予め設定されたしきい値ｒｅｇＡとを比較する。もし、通信レートＦが所定しきい値ｒｅｇＡより大きい（高速な）場合、ステップＳ４０６に進み、相対的にエラー判定情報の情報量が大きい第１のエラー抑制方法を選択する。一方で、通信レートＦが所定しきい値ｒｅｇＡ以下（低速な）場合、相対的にエラー判定情報の情報量が小さい第２のエラー抑制方法を選択する。

ステップＳ４０８において、エラー判定情報付加部１０４は、選択されたエラー抑制方法に従ってエラー判定情報を作成する。例えば、ＣＲＣ法が選択された場合、エラー判定情報付加部１０４が、ＣＲＣの演算を実行し、演算結果（８ｂｉｔ）をエラー判定情報３０４とする。一方、例えば、パリティチェック法が選択された場合、エラー判定情報付加部１０４が、パリティ演算を実行し、演算結果（１ｂｉｔ）をエラー判定情報２０４とする。

ステップＳ４０９において、エラー判定情報付加部１０４は、作成されたエラー判定情報を送信データ列に付加する。ステップＳ４１０において、データ送信部１０６は、ヘッダー部２０１、アドレス部２０２、データ部２０３、およびエラー判定情報２０４または３０４の順に送信する。

ステップＳ４１１において、エラー通知の受信／カウント部１０１は、受信モジュール１５０からエラー通知を受信したか否かを判定する。受信した場合は、ステップＳ４１２に進み、エラーカウンタＣの値を１つインクリメントする。一方で、エラー通知を受信していない場合、ステップＳ４１３に進む。

ステップＳ４１３において、エラー通知の受信／カウント部１０１は、通信レートの変更が必要か否かを判定する。例えば、エラーカウンタＣが所定のしきい値Ｎを超えているかどうかを判定する。通信レートの変更が必要であれば、ステップＳ４１４に進み、通信レートを低下するように変更する。一方で、通信レートの変更が不要であれば、ステップＳ４１５に進み、通信を終了するか否かを判定する。通信を終了しない場合には、ステップＳ４０３に戻る。

図５は、実施形態に係る通信方法（受信方法）の例示的なフローチャートである。ステップＳ５０１において、通信レート決定部１５１は、送信モジュール１００から受信したヘッダー部２０１（またはそれよりも前に受信した信号）などに基づいて通信レートＦを特定し、特定した通信レートＦをデータ抽出部１５２とエラー検出部１５３（選定部１６３）に通知する。

ステップＳ５０２において、データ抽出部１５２は、通信レートＦに従って受信信号をサンプリングし、ヘッダー部２０１、アドレス部２０２、およびデータ部２０３をそれぞれ抽出する。

ステップＳ５０３において、第１のエラー演算部１６１は、第１のエラー抑制方法（例：ＣＲＣ法）に基づき、エラー判定に必要な期待値を算出（例：ＣＲＣ演算）する。これと並行して、第２のエラー演算部１６２は、第２のエラー抑制方法（例：パリティチェック法）に基づき、エラー判定に必要な期待値を算出（例：パリティ演算）する。

ステップＳ５０４において、選定部１６３は、特定された通信レートＦと予め設定されたしきい値ｒｅｇＡとを比較する。もし、通信レートＦが所定しきい値ｒｅｇＡより大きい（高速な）場合、ステップＳ５０５に進み、相対的にエラー判定情報の情報量が大きい第１のエラー抑制方法によるエラー演算結果を選定する。一方で、通信レートＦが所定しきい値ｒｅｇＡ以下（低速な）場合、相対的にエラー判定情報の情報量が小さい第２のエラー抑制方法によるエラー演算結果を選定する。

ステップＳ５０７において、選定部１６３は、選定したエラー演算結果と、受信したエラー判定情報（２０４または３０４）とを比較し、エラーを検出する。もしエラーを検出した場合は、ステップＳ５０８に進み、送信モジュール１００に対して、エラー通知を送信する。一方、エラーを検出しなかった場合は、エラー通知を送信しない。

以上説明したように本実施形態によれば、複数あるエラー抑制方法のうち、決定された通信レートに好適なものを選択して適用するようにしているため、通信レートが相対的に低速になっても極端にエラー判定情報の冗長度が増加することはない。

また、受信モジュール１５０のエラー検出部１５３を、例えば、第１のエラー抑制方法に対応する第１のエラー演算部１６１と、第１のエラー抑制方法よりもエラー判定情報の情報量が少ない（すなわち冗長度の小さい）第２のエラー抑制方法に対応する第２のエラー演算部１６２と、特定された通信レートに応じて第１のエラー演算部１６１からの演算結果または第２のエラー演算部１６２からの演算結果を選定し、選定した演算結果とエラー判定情報とを比較する選定部１６３とにより構成すれば、受信側においても、通信レートに好適なエラー抑制方法を適用できる。

なお、第１のエラー抑制方法として、例えば、巡回冗長検査（ＣＲＣ）法を採用し、第２のエラー抑制方法として、例えば、パリティチェック法を採用すれば、比較的に簡単な構成により、シリアル通信システムを構成することができる。パリティチェック法（判定精度は中程度だが判定ｂｉｔ長が短い）やＣＲＣ法（判定精度は高いが判定ｂｉｔ長が長い）は、単なる例示に過ぎない。本発明は、他のいかなるエラー抑制方法であっても採用できることはいうまでもない。

さらに、データ送信部１０６は、決定された通信レートを表す通信レート信号を受信モジュール１５０に送信することで、受信モジュール１５０は、従来よりも確実に通信レートを特定できる。これによって、柔軟に通信レートを変更できるようになる。例えば、服すの通信レートが、１Ｍｂｐｓ，７００ｋｂｐｓ、５００ｋｂｐｓ、および３００ｋｂｐｓであったとすると、１Ｍｂｐｓから７００ｋｂｐｓに変更するだけでなく、７００ｋｂｐｓをスキップして５００ｋｂｐｓや３００ｋｂｐｓに変更することも可能となる。

なお、エラー通知は、データ信号の通信線とは別の専用線を用いて送信されてもよい。あるいは専用線を設けずに、所定時間内にａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ信号を送信モジュール１００において受信できたか否かにより、実質的なエラー通知としてもよい。例えば、データを送信してから所定時間内にａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ信号を受信できなければ、エラーカウンタを１つインクリメントする。

＜通信レート情報の付加・判定方法１＞
図６は、実施形態に係る通信線上での信号レベルの変化例を示す図である。ここでは、図６を用いて、上述した通信レート情報の付加方法と特定方法とについて説明する。６０１は、実際の信号レベルを示している。６０２は、対応する通信状態を示している。図中のａは、通信開始を表すスタートビットである。ｂは、通信レートビットである。ｃは、データの開始を表すデータ開始ビットである。なお、ｄは、送信データ２０３に相当するデータビットであり、データのサンプリングタイミングを実線矢印で示している。ｅは、エラー判定情報２０４または３０４に相当するエラー判定ビットである。

図の例によると、非通信状態では、常時、信号レベルが”Ｈｉｇｈ”となることを前提としている。そのため、受信モジュール１５０は、受信した信号の立下りエッジ（スタートビットａ）を検出することにより、受信処理を開始する。

受信モジュール１５０の通信レート特定部１５１は、信号の立下りエッジを検出してから、信号が再び”Ｈｉｇｈ”になるまでの時間間隔を、不図示のタイマーにより計測することで、現在の通信レートを特定することができる。すなわち、図中のａ、ｂに相当するＬｏｗの部分が、通信レート信号に対応する。通信レートと時間間隔との関係は、送信モジュール１００と受信モジュール１５０との双方がメモリ等に記憶しておくものとする。

このように、送信モジュール１００のデータ送信部１０６が、決定された通信レートに応じて通信レート信号に相当するパルスの長さを変更し、一方で、受信モジュール１５０の通信レート特定部１５１が、このパルスの長さをタイマー等により測定することで、通信レートを好適に伝達することが可能となる。

図６の（Ａ）は、ある通信レート（Ｆ＝Ｐ１）にて通信を行った場合を示している。それに対して、図６の（Ｂ）は、エラーが所定回数を超えて発生したために、通信レートが半分に低下した場合（Ｆ＝Ｐ１×０．５）を示している。すなわち、（Ａ）における通信レートビットｂのパルス幅に対して、（Ｂ）における通信レートビットｂのパルス幅は、２倍となっている。上述の通信レート情報付加部１０５は、決定された通信レートに応じた通信レート情報に相当する通信レートビットｂをヘッダー部２０１に付加している。なお、通信レートの変更に伴い、データビットｄやエラー判定ビットｅの１情報当たりのビット幅も変化することはいうまでもない。

図６によれば、（Ａ）および（Ｂ）とも、送信モジュール１００は、送信データの上位５ｂｉｔとして「１０１１０」を送信している。よって、受信モジュール１５０は、通信レートビットのパルス幅に応じてサンプリングタイミング（周期）を変更することで、データの上位５ｂｉｔとして「１０１１０」を抽出することになる。

以上説明したように本実施形態によれば、決定された通信レートに応じて通信レート信号に相当するパルスの長さを変更することで、比較的簡単な方法により、通信レートの変更を伝達できるようになる。よって、柔軟に通信レートを変更することも可能となる。

＜通信レート情報の付加・判定方法２＞
図７は、実施形態に係る通信線上での信号レベルの他の変化例を示す図である。なお、既に説明した個所と同一の部分には同一の参照符号を付すことで説明を簡略化する。図７に係る方法では、通信レートビットｂに、通信レートを表す情報を直接埋め込むことに特徴がある。なお、通信レートビットｂを、通信レートに依存しない、固定ｂｉｔ長のデータとして取り扱う。

具体的には、通信レートビットｂを２ｂｉｔ長としている。図７（Ａ）では、ｂ＝”００”となっており、通信レートＦがＰ１であることを示している。一方、図７（Ｂ）では、ｂ＝”０１”となっており、通信レートＦがＰ２（＝０．５×Ｐ１）であることを示している。なお、図示は省略するが、ｂ＝”１０”やｂ＝”１１”は、それぞれさらに貞操の通信レートを示している。

なお、通信レート情報については、２ビットだけでなく、採用する通信レートの数に応じてより多くのビット用いて表現してもよいことは言うまでもない。

また、上述のシリアル通信システムは画像形成装置に限らず、機器の内部の制御回路同士の通信にも利用できる。

以上説明したように本実施形態によれば、データ送信部１０６は、決定された通信レートに応じて通信レート信号の内容ｂを変更することで、比較的簡単な方法により、通信レートの変更を伝達できる。よって、柔軟に通信レートを変更することも可能となる。

実施形態に係る通信システムの一例を示す図である。実施形態に係る送信信号のフォーマットの一例を示す図である。実施形態に係る送信信号のフォーマットの他の例を示す図である。実施形態に係る通信方法（送信方法）の例示的なフローチャートである。実施形態に係る通信方法（受信方法）の例示的なフローチャートである。実施形態に係る通信線上での信号レベルの変化例を示す図である。実施形態に係る通信線上での信号レベルの他の変化例を示す図である。

Claims

シリアル通信を実行する送信モジュールと受信モジュールとを含む通信システムであって、
前記送信モジュールは、
前記受信モジュールから受信したエラー通知の回数に応じて通信レートを決定する通信レート決定部と、
決定された前記通信レートに応じてエラー抑制方法を選択する選択部と、
選択された前記エラー抑制方法を用いてデータにエラー判定情報を付加する付加部と、
前記エラー判定情報の付加された前記データを前記受信モジュールに送信するデータ送信部と
を含み、
前記受信モジュールは、
前記送信モジュールから受信した信号に基づいて前記通信レートを特定する特定部と、
特定された前記通信レートに対応するエラー抑制方法および前記送信モジュールから受信した前記エラー判定情報を用いて、前記送信モジュールから受信した前記データのエラーを検出するエラー検出部と、
前記エラーが検出されると前記送信モジュールにエラー通知を送信するエラー通知部と
を含むことを特徴とする通信システム。
前記受信モジュールの前記エラー検出部は、
第１のエラー抑制方法に対応する第１のエラー演算部と、
前記第１のエラー抑制方法よりもエラー判定情報の情報量が少ない第２のエラー抑制方法に対応する第２のエラー演算部と、
特定された前記通信レートに応じて、前記第１のエラー演算部からの演算結果または前記第２のエラー演算部からの演算結果を選定する選定部と
を含むことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
前記送信モジュールの前記選択部は、
決定された前記通信レートが第１の通信レートの場合には前記第１のエラー抑制方法を選択し、
決定された前記通信レートが前記第１の通信レートよりも遅い第２の通信レートの場合には第２のエラー抑制方法を選択する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の通信システム。
前記第１のエラー抑制方法は、巡回冗長検査法であり、
前記第２のエラー抑制方法は、パリティチェック法である
ことを特徴とする請求項３に記載の通信システム。
前記データ送信部は、決定された前記通信レートを表す通信レート信号を前記受信モジュールに送信する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れかに記載の通信システム。
前記データ送信部は、決定された前記通信レートに応じて前記通信レート信号に相当するパルスの長さを変更する
ことを特徴とする請求項５に記載の通信システム。
前記データ送信部は、決定された前記通信レートに応じて前記通信レート信号の内容を変更する
ことを特徴とする請求項５に記載の通信システム。
送信モジュールと受信モジュールとの間でシリアル通信を実行する通信方法であって、
前記送信モジュールにおいて、
前記受信モジュールから受信したエラー通知の回数に応じて通信レートを決定し、
決定された前記通信レートに応じてエラー抑制方法を選択し、
選択された前記エラー抑制方法を用いてデータにエラー判定情報を付加し、
前記エラー判定情報の付加された前記データを前記受信モジュールに送信し、
前記受信モジュールにおいて、
前記送信モジュールから受信した信号に基づいて前記通信レートを特定し、
特定された前記通信レートに対応するエラー抑制方法および前記送信モジュールから受信した前記エラー判定情報を用いて、前記送信モジュールから受信した前記データのエラーを検出し、
前記エラーが検出されると前記送信モジュールにエラー通知を送信する
ことを特徴とする通信方法。
受信装置とシリアル通信を実行する送信装置であって、
前記受信装置から受信したエラー通知の回数に応じて通信レートを決定する通信レート決定部と、
決定された前記通信レートに応じてエラー抑制方法を選択する選択部と、
選択された前記エラー抑制方法を用いてデータにエラー判定情報を付加する付加部と、
前記エラー判定情報の付加された前記データを前記受信装置に送信するデータ送信部と
を含むことを特徴とする送信装置。
送信装置とシリアル通信を実行する受信装置であって、
前記送信装置から受信した信号に基づいて前記通信レートを特定する特定部と、
特定された前記通信レートに対応するエラー抑制方法および前記送信装置から受信したエラー判定情報を用いて、前記送信装置から受信したデータのエラーを検出するエラー検出部と、
前記エラーが検出されると前記送信装置にエラー通知を送信するエラー通知部と
を含むことを特徴とする受信装置。