JP2014075634A - 通信システム、通信速度自動検出装置、通信装置および通信速度設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通信速度を自動的に検知して通信装置を追加する際の利便性を向上させた通信システムを提供する。
【解決手段】変調速度の逆数の周期で全ての信号波形が変調信号レベルを網羅して順次変化するパターンを通信路に送出する送出手段を備える第１の通信装置と、通信路からパターンを所定の間隔でサンプリングして、通信速度を検知する検知手段を備える第２の通信装置を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、通信速度の自動検出に対応する通信システム、通信速度自動検出装置、通信装置および通信速度設定方法に関する。

時分割多重通信方式を使用している通信装置間の通信では、各通信装置でのスケジューリングを合わせるパラメータ設定が肝要である。スケジューリングは、通信システムに応じて調整可能であることが一般的である。したがって、パラメータは、通信システム毎に異なり、通信装置を追加接続する場合は、追加する通信装置のパラメータを接続先の通信システムに合わせる必要がある。しかし、通信プロトコルを含めたパラメータの設定は、接続先の通信システムの設計者以外には困難である。

特許文献１は、時分割多重通信を使用している通信ネットワークに追加されるＥＣＵ（Electronic Control Unit）のパラメータを、自動コンフィギュレーションする方法が開示されている。しかし、通信システムのパラメータである通信速度は、自動設定の対象となっていない。また、特許文献２は、端末装置と入出力装置の間の調歩同期伝送における通信速度の設定方式が開示されている。

特開２００８−２３６２１７号公報（第２、７頁、図１２、１３） 特開平１−１８８０６０号公報（第１、２頁、図１（ａ）、１（ｂ））

特許文献１の技術では、追加先の通信システムの通信速度を、追加されるＥＣＵに、予め静的に設定しておく必要がある。一方、特許文献２の技術は、端末装置と入出力装置の間の初期化時に、端末装置から特定データを送出して、入出力装置側でその特定データをサンプリングする。入出力装置は、サンプリングして得られるパターンを、所定のパターンに対比させて通信速度を判定する方式である。

このように、特許文献１、２の技術では、通信速度を自動的に検出し、動的に設定することはできない。そのため、特許文献１、２の技術では、既に動作している通信システムに通信装置を追加するためには、ユーザが、追加する通信装置にマニュアル操作で所定の設定を行わなければならない。

特許文献２の技術を用いれば、動作中の通信システムの通信速度を判定することができる。しかし、通信路での信号波形の変動や多様な通信速度の組み合わせに対応するためには、変動する信号波形に対応できる各種のパターンをすべて用意しなければならないという課題がある。

本発明の目的は、上記の課題に鑑みてなされたもので、通信システムの通信速度を自動的に検知して、通信装置を追加する際の利便性を向上させた通信システム、通信速度自動検出装置、通信装置および通信速度設定方法を提供することにある。

本発明の通信システムは、変調速度の逆数の周期で全ての変調信号レベルを網羅して順次変化するパターンを通信路に送出する送出手段を備える第１の通信装置と、通信路から受信したパターンを所定の間隔でサンプリングして、通信速度を検知する検知手段を備える第２の通信装置を有する。 本発明の通信速度自動検出装置は、変調速度の逆数の周期で全ての変調信号レベルを網羅して順次変化するパターンを送出する装置から受信したパターンを所定の間隔でサンプリングして、通信速度を検知する検知手段を有する。

本発明の通信装置は、第１の変調速度の逆数の周期で全ての変調信号レベルを網羅して順次変化する第１のパターンを、所定の間隔でサンプリングして、第１の通信速度を検知する検知手段を備える装置に送出する送出手段と、第２の変調速度の逆数の周期で全ての変調信号レベルを網羅して順次変化する第２のパターンを送出する装置から受信した第２のパターンを所定の間隔でサンプリングして、第２の通信速度を検知する検知手段を有する。

本発明の通信速度設定方法は、変調速度の逆数の周期で全ての変調信号レベルを網羅して順次変化するパターンを通信路に送出し、通信路から受信したパターンを所定の間隔でサンプリングして通信速度を検知することを特徴とする。

本発明によれば、通信システムの通信速度が自動的に検知されるので、通信システムに通信装置を追加するときの利便性が高いという効果がある。

本発明の第１の実施形態の通信システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態の通信装置の内部構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態の通信速度毎のビットを比較した説明図である。 本発明の第１の実施形態の通信速度毎のビットの時間幅とサンプリング回数を示す表である。 本発明の第１の実施形態のデータストリーム構成と通信速度検出用パターンの説明図である。 本発明の第１の実施形態の通信速度検出部の内部構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態の通信速度検出部の動作を示した状態遷移図である。 本発明の第１の実施形態の通信速度検出部の動作を示したタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態の通信システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態の通信装置の内部構成を示すブロック図である。

以下に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態の通信システムの構成を示すブロック図である。図１を参照して、本発明の第１の実施形態の通信システム１の構成を説明する。

図１の通信システム１は、通信路１０と、通信装置Ａ１０１〜１０ｎ（ｎは１以上の整数）と、通信装置Ｂ１１０を備える。

通信装置Ａ１０１〜１０ｎは、既に通信路１０を介して、相互に接続されている。通信装置Ｂ１１０は、通信システム１に新たに追加される通信装置である。

通信装置Ａ１０１〜１０ｎの内の少なくとも１台は、通信速度検出用パターン送出部１１を備える。図１では、通信装置Ａ１０１が通信速度検出用パターン送出部１１を備えるものとしている。通信速度検出用パターン送出部１１は、予め設定された通信速度検出用パターンを通信路１０に送出する。

通信装置Ｂ１１０は、通信速度検出部１２を備える。通信速度検出部１２は、通信路１０から受信した信号から、予め設定された通信速度検出用パターンを含む通信速度検出を行う部分信号を検知して、通信速度を検出する。

図１を参照して、本発明の第１の実施形態の通信システム１の動作の説明を行う。通信システム１の通信装置Ａ１０１の通信速度検出用パターン送出部１１は、予め設定された通信速度検出用パターンを通信路１０に送出する。

通信装置Ｂ１１０は、通信路１０に、新たに追加される。そのとき、通信装置Ｂ１１０の通信速度検出部１２は、通信路１０の信号を取り込み、予め設定された通信速度検出用パターンを含む部分信号の検出を開始する。そして、通信速度検出部１２は、通信速度検出用パターンを含む部分信号を検出して、通信システム１の通信速度を確定し、通信速度以外の通信パラメータの自動設定を開始する。

図２は、本発明の第１の実施形態の通信装置の内部構成を示すブロック図である。図２を参照して、本発明の第１の実施形態の通信装置Ｃ１２０の構成を説明する。通信装置Ａ１０１および通信装置Ｂ１１０の内部の構成要素には、共通のものがある。そこで、説明の便宜上、通信装置Ａ１０１および通信装置Ｂ１１０の内部の構成要素の両方を備える通信装置Ｃ１２０を用いて、通信装置Ａ１０１および通信装置Ｂ１１０について説明する。

通信装置Ｃ１２０は、通信速度検出用パターン送出部１１と、通信速度検出部１２と、通信コントローラ部２１と、パラメータ設定部２２と、自動コンフィギュレーション部２３と、バスドライバ２４Ａと、バスドライバ２４Ｂを備える。通信装置Ｃ１２０は、通信路１０として２重化された通信チャネル１０Ａと、通信チャネル１０Ｂに接続される。

ここで、通信速度検出用パターン送出部１１と通信速度検出部１２は、図１にて説明したと同様の機能を有し、同一の名称、同一の番号を付記して、説明を省略する。

通信コントローラ２１は、通信路１０を介して、他の通信装置Ｃ１２０との通信を行う。パラメータ設定部２２は、通信装置Ｃ１２０が、通信路１０を介して、他の通信装置Ｃ１２０と通信するための通信パラメータを保持する。自動コンフィギュレーション部２３は、通信装置Ｃ１２０が、通信路１０を介して、他の通信装置Ｃ１２０と通信するために、通信路１０のデータストリームをモニタリングして、通信パラメータを抽出する。バスドライバ２４Ａ、２４Ｂは、通信路１０の通信チャネル１０Ａと通信チャネル１０Ｂに接続される。そして、バスドライバ２４Ａ、２４Ｂは、送信信号ＴｘＡとＴｘＢを通信路１０に送信し、受信信号ＲｘＡとＲｘＢを通信路１０から受信する。

図２を参照して、本発明の第１の実施形態の通信装置Ｃ１２０の動作の説明を行う。

通信装置Ｃ１２０は、通信装置Ａ１０１として動作することができる。この場合、通信装置Ｃ１２０は、通信速度検出用パターン送出部１１より、所定の通信速度検出用パターンを、通信路１０に送出する。また、パラメータ設定部２２より、通信パラメータを、通信路１０に送出する。

通信装置Ｃ１２０は、通信システム１に追加される通信装置Ｂ１１０として動作することもできる。この場合、通信装置Ｃ１２０は、通信路１０に接続されて、バスドライバ２４Ａ、２４Ｂからの受信信号ＲｘＡ２５およびＲｘＢ２６を、通信速度検出部１２に出力する。

通信速度検出部１２は、受信信号ＲｘＡ２５およびＲｘＢ２６から、通信装置Ａ１０１として通信装置Ｃ１２０が送出する通信速度検出用パターンを含む部分信号の検出を開始する。そして、通信速度検出部１２は、受信信号ＲｘＡ２５もしくはＲｘＢ２６の中に部分信号を検出すると、検出した通信速度を示す通信速度検出信号をパラメータ設定部２２に出力する。 パラメータ設定部２２は、通信速度検出信号にしたがって、検出した通信速度を示すパラメータを設定する。そして、パラメータ設定部２２は、通信コントローラ部２１と自動コンフィギュレーション部２３に、設定された通信速度のパラメータに基づいて通信速度を設定する通信速度設定信号を出力して、通信速度の設定を行う。

自動コンフィギュレーション部２３は、通信速度の設定を受けて、バスドライバ２４Ａ、２４Ｂからの受信信号ＲｘＡ２５およびＲｘＢ２６のデータストリームを受信することが可能となる。そして、自動コンフィギュレーション部２３は、受信信号ＲｘＡ２５およびＲｘＢ２６のデータストリームから、通信装置Ａ１０１が送出する通信パラメータを抽出して、通信コントローラ部２１とパラメータ設定部２２に通信パラメータを設定する。

そこで、通信コントローラ部２１は、通信速度設定と通信パラメータ設定を完了して、バスドライバ２４Ａ、２４Ｂを介して、通信チャネル１０Ａ、１０Ｂ上のデータストリームの送受信を行うことが可能となる。

パラメータ設定部２２は、通信パラメータを保持する。

したがって、通信装置Ｂ１１０として動作する通信装置Ｃ１２０は、通信装置Ａ１０１〜１０ｎとして動作する通信装置Ｃ１２０との通信が可能となって、通信システム１への通信装置Ｂ１１０の追加が完了する。

このように、通信装置Ｂ１１０は、通信装置Ａ１０１から通信速度検出用パターンを含む部分信号を検出して通信速度を決定し、既設の通信システムにおける通信に必要な通信パラメータ設定の自動化を可能とする。

図３は、本発明の第１の実施形態の通信速度毎のビットを比較した説明図である。図３を参照し、本発明の第１の実施形態の通信速度毎のビットのサンプリング動作を比較して説明する。

通信システム１の通信速度は、１０Ｍｂｐｓ、５Ｍｂｐｓ、２．５Ｍｂｐｓの３種類として説明する。したがって、１ｂｉｔの情報に対応する最小の単位の時間（１ｇｄｂｉｔ）は、それぞれの通信速度で、１００ｎｓ、２００ｎｓ、４００ｎｓとなる。そこで、この１ｂｉｔの情報に対応する時間（１ｄｇｂｉｔ）を、８０ＭＨｚのクロック信号（サンプリング用）にてサンプリングすると、それぞれの通信速度に対応するサンプリング回数は、７回もしくは８回もしくは９回、１５回もしくは１６回もしくは１７回、３１回もしくは３２回もしくは３３回となる。ここで示した通信速度とサンプリング回数を整理したのが、図４である。

図４は、本発明の第１の実施形態の通信速度毎のビットの時間幅とサンプリング回数を示す表である。図４は、図３に示した通信速度と、１ビットの情報に対応する時間（１ｄｇｂｉｔ）の幅と、サンプリング回数の関係を整理したものである。通信速度の検出は、１ｄｇｂｉｔに対するサンプリング回数をカウントすることで行われる。

図５は、本発明の第１の実施形態のデータストリーム構成と通信速度検出用パターンの説明図である。図５を参照して、データストリームにおける通信速度検出用パターンの検出について説明する。

データフレーム５１は、時分割多重通信方式の通信システム１のデータフレームを例示したものである。データフレーム５１は、スロットと呼ばれる時間単位の中で、通信路１０上で通信されるデータストリームである。

データフレーム５１は、ヘッダ部５２と、ペイロード部５３と、ＣＲＣ部５４を含む。ヘッダ部５２は、データフレーム５１の種別を示す部分である。ペイロード部５３は、通信装置Ａ１０１〜１０ｎがユーザとなって情報を時分割で送受信する部分である。ＣＲＣ部５４は、データフレーム５１のチェックと誤り訂正に使用される部分である。

ペイロード部５３には、通信装置Ａ１０１の送信する時分割のタイミングで、ユーザ情報の一部として通信速度検出用パターン５５が含まれる。通信速度検出用パターン５５は、８ｂｉｔの”１０１０１０１０”というパターンとする。ここで、通信システム１では、ユーザ情報の各１バイトのデータの前後に、ＢＳＳ（Byte Start Sequence）を付加して通信路１０に送出されものとする。ＢＳＳは、２ｂｉｔの”１０”というパターンとする。したがって、通信速度の検出は、図３および図４に示した１ｄｇｂｉｔに対するサンプリング回数をカウントして行われる。つまり、通信速度は、通信路１０からの受信信号ＲｘＡ２５、ＲｘＢ２６に、ＢＳＳと通信速度検出用パターン５５からなる通信速度検出を行う部分信号５６を検出して決定される。

図６は、本発明の第１の実施形態の通信速度検出部の内部構成を示すブロック図である。図６を参照して、本発明の第１の実施形態の通信速度検出部１２の構成を説明する。

図６の通信速度検出部１２は、図３の通信速度検出部１２に対応する。したがって、同一の構成については、同一の名称、同一の番号を付記して説明を省略する。

図６の通信速度検出部１２は、通信速度検出部６１Ａと、通信速度検出部６１Ｂと、上位通信部６６を備える。通信速度検出部６１Ａは、受信信号ＲｘＡ２５から通信速度を検出して通信速度検出信号Ａを出力する。通信速度検出部６１Ｂは、受信信号ＲｘＢ２６から通信速度を検出して速度検出信号Ｂを出力する。上位通信部６６は、通信速度検出部６１Ａの通信速度検出信号Ａ、または、通信速度検出部６１Ｂの通信速度検出信号Ｂを受けて、通信速度検出信号６７を出力する。

通信速度検出部６１Ａは、サンプリング部６２Ａと、エッジ検出部６３Ａと、カウンタ部６４Ａと、パターン検出部６５Ａを備える。

サンプリング部６２Ａは、受信信号ＲｘＡ２５を、クロック信号６０にてサンプリングし、サンプリング信号を出力する。

エッジ検出部６３Ａは、サンプリング信号を受けて、データの変化を示すエッジ検出信号と、データの変化が立上りであるか、立下りであるかを示すエッジ種別信号と、エッジ検出毎でカウンタ部６４Ａをリセットするカウンタリセット信号を出力する。

カウンタ部６４Ａは、カウンタリセット信号によりリセットされ、リセット後は、カウンタクロック信号６０をカウントして、カウンタ出力信号を出力する。

パターン検出部６５Ａは、エッジ検出信号、エッジ種別信号、カウンタ出力信号を受けて、部分信号５６を検出して、通信速度検出信号Ａを出力する。

通信速度検出部６１Ｂは、通信速度検出部６１Ａと同様の構成を備えるので、説明を省略する。

上位通信部６６は、通信速度検出部６１Ａの通信速度検出信号Ａ、または、通信速度検出部６１Ｂの通信速度検出信号Ｂを受けて、通信速度検出信号６７を出力する。

図６を参照して、通信速度検出部１２の動作について説明する。

通信速度検出部６１Ａと通信速度検出部６１Ｂとは、同一構成を備えるため、以下は、通信速度検出部６１Ａを例に説明する。

クロック信号６０は、周波数が８０ＭＨｚのクロックパルス信号で、全ブロックに供給される。

サンプリング部６２Ａは、受信信号ＲｘＡ２５をクロック信号６０でサンプリングし、その結果をサンプリング信号としてエッジ検出部６３Ａに出力する。

エッジ検出部６３Ａは、サンプリング信号の信号レベルの変化を検出してエッジ検出信号を、パターン検出部６５Ａに出力する。また、エッジ検出部６３Ａは、エッジ種別信号を、パターン検出部６５Ａに出力する。エッジ種別信号は、エッジの種別、すなわち、信号レベルの変化が、ＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへの変化である立下りエッジであるか、ＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルへの変化である立上りエッジであるかを示す。また、エッジ検出部６３Ａは、エッジ検出時に、カウンタリセット信号を、カウンタ部６４Ａに出力する。

カウンタ部６４Ａは、カウンタリセット信号により、カウンタ値を１にリセットする。リセット後、カウンタ部６４Ａは、クロック信号６０をカウントする。また、カウンタ部６４Ａは、カウンタリセット信号を受けて、リセット直前のカウンタ値を、カウンタ出力信号として、パターン検出部６５Ａに出力する。このリセット直前のカウンタ値が、サンプリング信号のＨｉｇｈレベルの期間、または、Ｌｏｗレベルの期間でのサンプリング回数となる。

パターン検出部６５Ａは、通信チャネル１０Ａの受信信号ＲｘＡ２５をサンプリングしたサンプリング信号に、部分信号５６が含まれているか、否かを判定する機能を備える。つまり、パターン検出部６５Ａは、サンプリング信号に部分信号５６が含まれることを、エッジ検出信号、エッジ種別信号とカウンタ出力信号を使用して検知する。そして、パターン検出部６５Ａは、通信速度検出信号Ａを上位通信部６６に出力する。

上位通信部６６は、パターン検出部６５Ａとパターン検出部６５Ｂより、通信速度検出信号Ａ、または、通信速度検出信号Ｂのいずれかを検出すると、通信速度検出信号６７を出力する。

このように、通信速度検出部１２は動作して、通信速度を自動で検知することができる。

図７は、本発明の第１の実施形態の通信速度検出部の動作を示した状態遷移図である。図７を参照して、図３から図６にて示した通信速度検出の動作について説明する。

図７は、通信速度検出部１２の通信速度検出部６１Ａ、通信速度検出部６１Ｂのパターン検出部６５Ａ、パターン検出部６５Ｂの状態遷移を示した図である。パターン検出部６５Ａは、パターン検出部６５Ｂとは、同一構成を備える。ここでは、通信速度検出部６１Ａのパターン検出部６５Ａの状態遷移として説明し、パターン検出部６５Ｂの説明を省略する。

通信速度検出部６１Ａのパターン検出部６５Ａは、受信信号ＲｘＡ２５のサンプリング信号をモニタリングする初期状態にある。

そして、状態遷移の条件としては、次の６つの条件がある。

１）条件１０
立上りエッジが検出され、カウンタのカウント数が、７、８または９であること。

２）条件１１
立下りエッジが検出され、カウンタのカウント数が、７、８または９であること。

３）条件２０
立上りエッジが検出され、カウンタのカウント数が、１５、１６または１７であること。

４）条件２１
立下りエッジが検出され、カウンタのカウント数が、１５、１６または１７であること。

５）条件３０
立上りエッジが検出され、カウンタのカウント数が、３１、３２または３３であること。

６）条件３１
立下りエッジが検出され、カウンタのカウント数が、３１、３２または３３であること。

なお、条件１０と条件１１は、通信速度１０ＭｂｐｓのＬｏｗレベルとＨｉｇｈレベルを検知する条件である。条件２０と条件２１は、通信速度５ＭｂｐｓのＬｏｗレベルとＨｉｇｈレベルを検知する条件である。条件３０と条件３１は、通信速度２．５ＭｂｐｓのＬｏｗレベルとＨｉｇｈレベルを検知する条件である。

図７を参照して、通信速度１０Ｍｂｐｓを検出する動作を例に、パターン検出部６５Ａの状態遷移を説明する。

初期状態において、立上りエッジを検出して、カウンタのカウント数が８のときに、パターン検出部６５Ａの状態は、条件１０により、初期状態からＲ１０Ｓｔｅｐ１に遷移する。条件１０での判定により、部分信号５６のＢＳＳの後半のＬｏｗレベルが検出される。

次に、立下りエッジを検出して、カウンタのカウント数が８のときに、パターン検出部６５Ａの状態は、条件１１により、Ｒ１０Ｓｔｅｐ１からＲ１０Ｓｔｅｐ２に遷移する。条件１１での判定により、部分信号５６の通信速度検出用パターンの１回目のＨｉｇｈレベルが検出される。

そして、立上りエッジを検出して、カウンタのカウント数が８のときに、パターン検出部６５Ａの状態は、条件１０により、Ｒ１０Ｓｔｅｐ２からＲ１０Ｓｔｅｐ３に遷移する。条件１０での判定により、部分信号５６の通信速度検出用パターンの１回目のＬｏｗレベルが検出される。

さらに、立下りエッジを検出して、カウンタのカウント数が８のときに、パターン検出部６５Ａの状態は、条件１１により、Ｒ１０Ｓｔｅｐ３からＲ１０Ｓｔｅｐ４に遷移する。条件１１での判定により、部分信号５６の通信速度検出用パターンの２回目のＨｉｇｈレベルが検出される。

また、立上りエッジを検出して、カウンタのカウント数が８のときに、パターン検出部６５Ａの状態は、条件１０により、Ｒ１０Ｓｔｅｐ４からＲ１０Ｓｔｅｐ５に遷移する。条件１０での判定により、部分信号５６の通信速度検出用パターンの２回目のＬｏｗレベルが検出される。

次に、立下りエッジを検出して、カウンタのカウント数が８のときに、パターン検出部６５Ａの状態は、条件１１により、Ｒ１０Ｓｔｅｐ５からＲ１０Ｓｔｅｐ６に遷移する。条件１１での判定により、部分信号５６の通信速度検出用パターンの３回目のＨｉｇｈレベルが検出される。

そして、立上りエッジを検出して、カウンタのカウント数が８のときに、パターン検出部６５Ａの状態は、条件１０により、Ｒ１０Ｓｔｅｐ６からＲ１０Ｓｔｅｐ７に遷移する。条件１０での判定により、部分信号５６の通信速度検出用パターンの３回目のＬｏｗレベルが検出される。

さらに、立下りエッジを検出して、カウンタのカウント数が８のときに、パターン検出部６５Ａの状態は、条件１１により、Ｒ１０Ｓｔｅｐ７から通信速度１０Ｍｂｐｓ検出の状態に遷移する。条件１１での判定により、部分信号５６の通信速度検出用パターンの４回目のＨｉｇｈレベルが検出される。

この一連の状態遷移により、パターン検出部６５Ａは、部分信号５６を検出した状態となり、そして、通信速度が１０Ｍｂｐｓであると判定した状態となる。

なお、各遷移において、カウンタ部６４Ａのカウント数を８として説明したが、カウント数は７から９の範囲内であればよい。また、パターン検出部６５Ａの状態は、カウント数が７から９の範囲外であれば、初期状態に戻される。

このように、パターン検出部６５Ａは、部分信号５６の検出を完了する。そして、パターン検出部６５Ａは、状態遷移の条件１０と条件１１から、通信速度が１０Ｍｂｐｓと判定して、１０Ｍｂｐｓの通信速度を示す通信速度検出信号Ａを出力する。

同様に、パターン検出部６５Ａは、条件２０と条件２１による状態遷移から５Ｍｂｐｓの通信速度を判定し、条件３０と３１による状態遷移から２．５Ｍｂｐｓの通信速度を判定する。

そして、上位通信部６６は、パターン検出部６５Ａとパターン検出部６５Ｂからの通信速度検出信号Ａ、または、通信速度検出信号Ｂのいずれかを検出して、通信速度を示す通信速度検出信号６７を出力する。

このように、通信速度検出部１２は、通信速度を自動的に検知することができる。

図８は、本発明の第１の実施形態の動作を示したタイミングチャートである。図８を参照して、図３から図７にて示した通信速度検出の動作について説明する。

図８は、通信速度検出部１２の通信速度検出部６１Ａのパターン検出部６５Ａのタイミングチャートである。パターン検出部６５Ａは、パターン検出部６５Ｂとは、同一構成を備える。ここでは、パターン検出部６５Ａのタイミングチャートとして通信速度検出の動作を説明し、パターン検出部６５Ｂの説明を省略する。

パターン検出部６５Ａは、受信信号ＲｘＡ２５のサンプリング信号をモニタリングする初期状態（図７に示した初期状態）にある。

Ｔ０より、通信速度検出部６１Ａのパターン検出部６５Ａは、通信速度検出用パターンを含む部分信号５６の検出動作を開始する。通信速度検出部６１Ａのサンプリング部６２Ａは、受信信号ＲｘＡ２５をクロック信号６０でサンプリングし、サンプリング信号を出力する。

Ｔ１にて、通信速度検出部６１Ａのエッジ検出部６３Ａは、サンプリング信号から、立下りエッジを検出して、カウンタリセット信号をカウンタ部６４Ａに出力する。Ｔ２にて、カウンタ部６４Ａは、カウンタリセット信号を受けて、カウンタ値を１にリセットする。リセット後、カウンタ６４Ａは、クロック信号６０をカウントする。

ここで、Ｔ０にて、受信信号ＲｘＡ２５は、部分信号５６のＢＳＳの後段のＬｏｗレベルが開始されたものとする。

次に、通信速度検出部６１Ａは、このＢＳＳの後段のＬｏｗに変化する立下りエッジと、それに続くＬｏｗレベルの受信動作について説明する。

まず、Ｔ０からＴ４の間、受信信号ＲｘＡ２５のＬｏｗレベル（ＢＳＳの後段のＬｏｗレベル）は、維持される。Ｔ４にて、通信速度検出用パターンの１番目のＨｉｇｈレベルに変化する。Ｔ５にて、エッジ検出部６３Ａは、この立上りエッジを検出し、カウンタリセット信号を出力する。Ｔ６にて、カウンタ部６４Ａは、カウンタ値を１にリセットする。ここで、Ｔ２からＴ６の間に８クロック分の期間があるので、カウンタ部６４Ａのカウンタ値は、１から８まで進む。したがって、Ｔ６で、カウンタ部６４Ａは、リセット直前の値である８をカウンタ出力信号として出力する。このカウンタ出力信号は、直前の受信信号ＲｘＡ２５が、８クロック分の長さであることを示す。

エッジ検出部６２Ａは、エッジ検出の１クロック後のＴ２とＴ６でエッジ検出信号とエッジ種別信号をパターン検出部６５Ａに出力する。エッジ種別信号は、立下りエッジ検出時にはＬｏｗレベル、立上りエッジ検出時にはＨｉｇｈレベルに変化する。Ｔ６で、パターン検出部６５Ａは、エッジ検出信号を検出し、エッジ種別信号をもとに立上りエッジであることと、カウンタ出力信号をもとにカウント値が８であることから、図７に示す条件１０に一致すると判断する。そして、Ｔ７にて、パターン検出部６５Ａは、パターン検出状態を、初期状態からＲ１０Ｓｔｅｐ１の状態に遷移させる。これにより、部分信号５６のＢＳＳの後段のＬｏｗレベルの検知ができたこととなる。

次に、部分信号５６の通信速度検出用パターンの１番目のＨｉｇｈレベルの検知の動作について説明する。

Ｔ４で、ＢＳＳの後段のＬｏｗレベルから、通信速度検出用パターンの１番目のＨｉｇｈレベルに変化する。Ｔ５にて、エッジ検出部６３Ａは、サンプリング信号から立上りエッジを検出して、カウンタリセット信号をカウンタ部６４Ａに出力する。Ｔ６にて、カウンタ部６４Ａは、カウント値を１にリセットする。リセット後、カウンタ部６４Ａは、クロック信号６０をカウントする。Ｔ４からＴ８の間、受信信号ＲｘＡ２５のＨｉｇｈレベル（通信速度検出用パターンの１番目のＨｉｇｈレベル）は、維持される。Ｔ８にて、通信速度検出用パターンの１番目のＬｏｗレベルに変化する。Ｔ９にて、エッジ検出部６３Ａは、サンプリング信号から立下りエッジを検出し、カウンタリセット信号を出力する。Ｔ１０で、カウンタ部６４Ａは、カウンタ値を１にリセットする。ここで、Ｔ６からＴ１０の間に８クロック分の期間があるので、カウンタ部６４Ａのカウンタ値は、１から８まで進む。したがって、Ｔ１０で、カウンタ部６４Ａは、リセット直前の値である８をカウンタ出力信号として出力する。このカウンタ出力信号は、直前の受信信号ＲｘＡ２５が、８クロック分の長さであることを示す。

エッジ検出部６２Ａは、エッジ検出の１クロック後のＴ１０で、エッジ検出信号とエッジ種別信号をパターン検出部６５Ａに出力する。このとき、エッジ種別信号は、立下りエッジ検出にてＬｏｗレベルとなる。Ｔ１０で、パターン検出部６５Ａは、エッジ検出信号を検出し、エッジ種別信号をもとに立下りエッジであることと、カウンタ出力信号をもとにカウント値が８であることから、図７に示す条件１１に一致すると判断する。そして、Ｔ１１にて、パターン検出部６５Ａは、パターン検出状態を、Ｒ１０Ｓｔｅｐ１の状態からＲ１０Ｓｔｅｐ２の状態に遷移させる。これにより、部分信号５６の通信速度検出用パターンの１番目のＨｉｇｈレベルの検知ができたこととなる。

次に、パターン検出部６５Ａの状態は、部分信号５６の通信速度検出用パターンの１番目のＬｏｗレベル、２番目のＨｉｇｈレベル、２番目のＬｏｗレベル、３番目のＨｉｇｈレベル、３番目のＬｏｗレベル、４番目のＨｉｇｈレベルの受信信号ＲｘＡ２５を順次受信して、上記説明と同様の動作により、図７のＲ１０Ｓｔｅｐ７まで遷移する。

そして、Ｔ１２にて、受信信号ＲｘＡ２５は、通信速度検出用パターンの４番目のＬｏｗレベルに変化する。Ｔ１３にて、エッジ検出部６３Ａは、サンプリング信号から立下りエッジを検出し、カウンタリセット信号を出力する。Ｔ１４で、カウンタ部６４Ａは、カウンタ値を１にリセットする。ここで、Ｔ１４までの間に８クロック分の期間があるので、カウンタ部６４Ａのカウンタ値は、１から８まで進む。したがって、Ｔ１４で、カウンタ部６４Ａは、リセット直前の値である８をカウンタ出力信号として出力する。このカウンタ出力信号は、直前の受信信号ＲｘＡ２５が、８クロック分の長さであることを示す。

エッジ検出部６２Ａは、エッジ検出の１クロック後のＴ１４でエッジ検出信号とエッジ種別信号をパターン検出部６５Ａに出力する。このとき、エッジ種別信号は、立下りエッジ検出にてＬｏｗレベルとなる。Ｔ１４で、パターン検出部６５Ａは、エッジ検出信号を検出し、エッジ種別信号をもとに立下りエッジであることと、カウンタ出力信号をもとにカウント値が８であることから、図７に示す条件１１に一致すると判断する。そして、Ｔ１５にて、パターン検出部６５Ａは、パターン検出状態を、Ｒ１０Ｓｔｅｐ７の状態から通信速度１０Ｍｂｐｓ検出の状態に遷移させる。

これにより、パターン検出部６５Ａは、部分信号５６の最後のＨｉｇｈレベルの検知ができたこととなる。そして、パターン検出部６５Ａは、受信信号ＲｘＡ２５から通信チャネル１０Ａの通信速度が、１０Ｍｂｐｓであると判定する。

なお、各遷移において、カウンタ部６４Ａのカウント数を８として説明したが、カウント数は７から９の範囲内であればよい。また、パターン検出部６５Ａの状態は、カウント数が７から９の範囲外であれば、図７に示した初期状態に戻される。

このように、パターン検出部６５Ａは、図７に示した初期状態から通信速度１０Ｍｂｐｓ検出の状態まで順次遷移し、部分信号５６を検出する。そして、状態遷移の条件１０と条件１１から、パターン検出部６５Ａは、通信速度が１０Ｍｂｐｓと判定し、Ｔ１５にて、１０Ｍｂｐｓの通信速度を示す通信速度検出信号Ａを出力する。

同様に、パターン検出部６５Ａは、条件２０と条件２１による状態遷移から、５Ｍｂｐｓの通信速度を判定する。また、パターン検出部６５Ａは、条件３０と３１による状態遷移から、２．５Ｍｂｐｓの通信速度を判定する。

そして、上位通信部６６は、パターン検出部６５Ａとパターン検出部６５Ｂより、通信速度検出信号Ａ、または、通信速度検出信号Ｂのいずれかを検出すると、Ｔ１６にて、通信速度を示す通信速度検出信号６７を出力する。このように、通信速度検出部１２は、通信速度を自動的に検知することができる。

以上説明したとおり、本実施形態では、通信システムに追加される通信装置が、通信システムの通信速度を自動的に検知して、通信パラメータを自動で設定する。したがって、本実施形態の通信システムは、通信装置を容易に追加することができ、利便性が高いという効果がある。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

図９は、本発明の第２の実施形態の通信システムの構成を示すブロック図である。図９を参照して、本発明の第２の実施形態の通信システム２の構成を説明する。

図９の通信システム２は、通信路１０と、通信装置Ａ１０１〜１０ｎと、通信装置Ｂ１１０を備える。

通信装置Ａ１０１〜１０ｎは、既に通信路１０を介して、相互に接続されている。通信装置Ｂ１１０は、通信システム２に新たに追加される通信装置である。

通信装置Ａ１０１〜１０ｎの内の少なくとも１台は、通信速度検出用パターン送信部１１と装置追加検出部９２を備える。図９では、通信装置Ａ１０１が通信速度検出用パターン送信部１１と装置追加検出部９２を備えるものとしている。装置追加検出部９２は、通信路１０から、装置が追加されたことを示す装置追加信号を受信する。

通信装置Ｂ１１０は、通信速度検出部１２と装置追加送出部９１を備える。装置追加送出部９１は、通信装置Ｂ１１０が通信路１０に接続された際に、装置追加信号を通信路１０に送出する。

第２の実施形態の通信システム２は、通信装置Ａ１０１、通信装置Ｂ１１０に、それぞれ、装置追加検出部９２、装置追加送出部９１が追加されているところが、図１の第１の実施形態の通信システム１と相違している。同一の構成要素には、同一の名称、同一の番号を付記して説明を省略する。

図９を参照して、本発明の第２の実施形態の通信システム２の動作の説明を行う。通信装置Ｂ１１０の装置追加送出部９１は、通信装置Ｂ１１０が通信路１０に接続された際に、装置追加信号を、通信路１０に送出する。

通信装置Ａ１０１の装置追加検出部９２は、通信路１０から装置追加信号を受信する。そして、通信装置Ａ１０１は、第１の実施形態で説明したものと同じ通信速度検出用パターンと通信パラメータを、通信路１０に送信する。これにより、追加された通信装置Ｂ１１０は、第１の実施形態と同様に、通信速度を自動的に検知して、通信パラメータを取得し、他の通信装置Ａ１０１〜１０ｎと通信することが可能となる。

そして、通信装置Ｂ１１０の装置追加送出部９１は、通信が可能となった時点で、装置追加信号の送出を停止する。通信装置Ａ１０１の装置追加検出部９２は、装置追加信号の送出の停止を検知して、通信速度検出用パターンと通信パラメータの送信を停止する。

図１０は、本発明の第２の実施形態の通信装置の内部構成を示すブロック図である。図１０を参照して、本発明の第２の実施形態の通信装置Ｄ１３０の構成を説明する。通信装置Ａ１０１および通信装置Ｂ１１０の内部の構成要素には、共通のものがある。そこで、説明の便宜上、通信装置Ａ１０１および通信装置Ｂ１１０の内部の構成要素の両方を備える通信装置Ｄ１３０を用いて、通信装置Ａ１０１および通信装置Ｂ１１０について説明する。

通信装置Ｄ１３０は、装置追加送出部９１と装置追加検出部９２が追加されているところと、通信路１０に信号ライン１０Ｃが追加されているところが、図２の第１の実施形態と相違している。同一の構成には、同一の名称、同一の番号を付記して説明を省略する。

装置追加送出部９１と装置追加検出部９２は、図９にて説明したものと同じである。

信号ライン１０Ｃは、装置追加送出部９１の送出した装置追加信号を、他の通信装置Ｄ１３０の装置追加検出部９２に伝える。

図１０を参照して、本発明の第２の実施形態の通信装置Ｄ１３０の動作の説明を行う。

通信装置Ｃ１２０は、図９における通信装置Ｂ１１０として動作することができる。この場合、通信装置Ｂ１１０としての通信装置Ｄ１３０が通信路１０に追加されると、装置追加送出部９１は、装置追加信号を、通信路１０の信号ライン１０Ｃに送出する。また、装置追加送出部９１は、通信速度検出部１２と装置追加検出部９２に、自装置が追加されたことを示す自装置信号を出力する。

自装置信号を受けた通信速度検出部１２は、通信速度検出動作を開始する。また、自装置信号を受けた装置追加検出部９２は、装置検出動作を停止する。

通信路１０に追加された通信装置Ｄ１３０の装置追加信号は、通信路１０の信号ライン１０Ｃを介して、他の通信装置Ｄ１３０伝えられる。

通信装置Ｃ１３０は、図９における通信装置Ａ１０１としても動作することができる。この場合、通信装置Ａ１０１としての通信装置Ｄ１３０の装置追加検出部９２は、装置追加信号を受信する。装置追加検出部９２は、装置追加信号を受信して、装置追加検出信号を、通信速度検出用パターン送出部１１とパラメータ設定部２２に出力する。

通信速度検出用パターン送出部１１は、装置追加検出信号を受けて、通信速度検出用パターンの送出を開始する。パラメータ設定部２２は、通信パラメータの送出を開始する。

通信装置Ａ１０１としての通信装置Ｃ１３０による以上の動作により、第１の実施形態で説明したように、追加された通信装置Ｂ１１０としての通信装置Ｃ１３０は、通信速度検出部１２にて通信速度を自動的に検出する。そして、通信装置Ｃ１３０は、自動コンフィギュレーション部２３にて通信パラメータを取得する。従って、以降、追加された通信装置Ｃ１３０は、通信を行うことができる。

なお、追加された通信装置Ｄ１３０は、通信が可能となった時点で、通信コントローラ部２１から通信設定完了信号を装置追加送出部９１に出力する。装置追加送出部９２は、通信設定完了信号を受けて、装置追加信号と自装置信号の出力を停止する。自装置信号の出力の停止にて、通信速度検出部１２は、通信速度検出の動作を停止する。そして、装置追加検出部９２は、装置検出の動作を開始する。

一方、通信装置Ａ１０１としての通信装置Ｄ１３０の装置追加検出部９２は、信号ライン１０Ｃを介して、装置追加信号の送出の停止を受けて、装置追加検出信号の出力を停止する。これにより、通信速度検出用パターン送出部１１は、通信速度検出用パターンの送出を停止する。パラメータ設定部２２は、通信パラメータの送出を停止する。

このように、本実施形態では、追加された通信装置Ｂ１１０から通信装置Ａ１０１に、装置が追加されたことを伝える。そして、通信装置Ａ１０１は、装置追加に必要となる通信速度検出用パターンと通信パラメータの出力の開始と、装置追加完了で不要となる通信速度検出用パターンと通信パラメータの出力の停止を行う。また、通信装置Ｂ１１０は、装置追加に必要となる通信速度検出部１２の動作の開始と、装置追加完了で不要となる通信速度検出部１２の動作の停止を行う。

以上説明したとおり、本実施形態は、通信路１０への装置追加の際にのみ、必要となる情報を送出し、必要となる通信装置の各部位を動作させることで、通信システムの利便性を向上し、通信の効率化とシステムの低消費電力化を図ることができる。

なお、本願発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、本願発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更、変形して実施することができる。

例えば、実施形態では、通信路１０の通信チャネルを二重化して説明したが、二重化されていなくてもよい。逆に、通信路１０の通信チャネルは、さらに多重化されていてもよい。

さらに、前述のように、既存の通信システムを構成する通信装置の少なくとも１台が、通信速度検出用パターンと通信パラメータを通信路１０に送出する機能を備えればよい。

追加される通信装置は、通信路１０から、通信速度検出用パターンを含む信号を受信して通信速度を自動的に検出し、その後、通信路１０から通信パラメータを取得する機能を備える。

本実施形態では、通信速度を１０Ｍｂｐｓ、５Ｍｂｐｓ、２．５Ｍｂｐｓの３種類で説明したが、他の通信速度の組み合わせでもよい。

本実施形態では、通信路１０にて送受される信号は、２値信号であるものとして説明したが、多値信号であってもよい。つまり、通信路１０の信号を取り込んでサンプリングして、通信速度検出用パターンを含む部分信号の波形が、変調速度の逆数の周期（シンボル間隔）で、全ての変調信号レベルを網羅して順次変化すればよい。

このとき、１シンボルの期間でのサンプリング回数をｓ回、サンプリング周期をｔ秒／回、変調信号レベルを網羅した数、すなわち多値数を２のｍ乗（ｍは１以上の整数）とすれば、１シンボルに対応する情報のビット数はｍbitなので、通信速度Ｓ（ｂｐｓ）は、Ｓ＝ｍ／（ｓ×ｔ）にて求められる。

さらに、本実施形態における通信装置は、通信機能を備えた端末や基板、モジュール、デバイスであってもよい。つまり、本実施形態における通信装置は、通信路に接続されて通信機能を果たすものであればよい。

１、２ 通信システム
１０ 通信路
１０Ａ、１０Ｂ 通信チャネル
１０Ｃ 信号ライン
１１ 通信速度検出用パターン送信部
１２ 通信速度検出部
２１ 通信コントローラ部
２２ パラメータ設定部
２３ 自動コンフィギュレーション部
２４Ａ、２４Ｂ バスドライバ
２５ 受信信号ＲｘＡ
２６ 受信信号ＲｘＢ
５１ データフレーム
５２ ヘッダ部
５３ ペイロード部
５４ ＣＲＣ部
５５ 通信速度検出用パターン
５６ 通信速度検出を行う部分信号
６０ クロック信号
６１Ａ、６１Ｂ 通信速度検出部
６２Ａ、６２Ｂ サンプリング部
６３Ａ、６３Ｂ エッジ検出部
６４Ａ、６４Ｂ カウンタ部
６５Ａ、６５Ｂ パターン検出部
６６ 上位通信部
６７ 通信速度検出信号
９１ 装置追加送出部
９２ 装置追加検出部
１０１、１０２、１０ｎ 通信装置Ａ
１１０ 通信装置Ｂ
１２０ 通信装置Ｃ
１３０ 通信装置Ｄ

Claims (10)

1. 変調速度の逆数の周期で全ての変調信号レベルを網羅して順次変化するパターンを通信路に送出する送出手段を備える第１の通信装置と、
   前記通信路から受信した前記パターンを所定の間隔でサンプリングして、通信速度を検知する検知手段を備える第２の通信装置
   を含むことを特徴とする通信システム。
2. 前記送出手段は、前記通信路に通信パラメータを送出し、
   前記検知手段は、前記通信路から前記通信パラメータを取得し、前記通信速度及び前記通信パラメータを前記第２の通信装置に設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記検知手段は、
   前記通信路から前記パターンを所定の間隔でサンプリングするサンプリング手段と、
   前記サンプリングの結果から前記パターンの信号レベルの変化を検出するエッジ種別検出手段と、
   前記パターンの信号レベルが維持されている期間のサンプリングをカウントするカウント手段
   を備え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。
4. 前記カウント手段は、前記カウントによるカウント数が所定範囲内であることを判別する
   ことを特徴とする請求項３に記載の通信システム。
5. 前記検知手段は、前記検出された信号レベルの変化、及び前記カウント数の判別結果から、前記パターンを含む信号を検知する
   ことを特徴とする請求項４に記載の通信システム。
6. 前記第１の通信装置は、前記通信路から装置追加通知を受信する受信手段を備え、 前記第２の通信装置は、前記通信路に追加された際に前記装置追加通知を送信する送信手段を備える
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の通信システム。
7. 変調速度の逆数の周期で全ての変調信号レベルを網羅して順次変化するパターンを送出する装置から受信した前記パターンを所定の間隔でサンプリングして、通信速度を検知する検知手段
   を備えることを特徴とする通信速度自動検出装置。
8. 前記通信速度を設定する設定手段
   を備えることを特徴とする請求項７に記載の通信速度自動検出装置。
9. 第１の変調速度の逆数の周期で全ての変調信号レベルを網羅して順次変化する第１のパターンを、前記第１のパターンを所定の間隔でサンプリングして、第１の通信速度を検知する検知手段を備える装置に送出する送出手段と、
   第２の変調速度の逆数の周期で全ての変調信号レベルを網羅して順次変化する第２のパターンを送出する装置から受信した前記第２のパターンを所定の間隔でサンプリングして、第２の通信速度を検知する検知手段と、
   を備えることを特徴とする通信装置。
10. 変調速度の逆数の周期で全ての変調信号レベルを網羅して順次変化するパターンを通信路に送出し、
    前記通信路から受信した前記パターンを所定の間隔でサンプリングして通信速度を検知する
    ことを特徴とする通信速度設定方法。

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