JP7231490B2

JP7231490B2 - データ伝送方法及びデータ転送装置

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Publication number: JP7231490B2
Application number: JP2019106972A
Authority: JP
Inventors: 裕樹佐藤
Original assignee: Nisshinbo Micro Devices Inc
Current assignee: Nisshinbo Micro Devices Inc
Priority date: 2019-06-07
Filing date: 2019-06-07
Publication date: 2023-03-01
Anticipated expiration: 2039-06-07
Also published as: JP2020202451A

Description

本発明は、ディジーチェーン接続されたＮ段（Ｎは２以上の正の整数）のスレーブデバイスで生成されたそれぞれのデータ信号を時系列的に順次マスターデバイスに取り込むデータ伝送方法及びデータ伝送装置に関する。

一般的に、マスターデバイスとスレーブデバイスは、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）やＩ２Ｃ等のインターフェースによって接続される。スレーブデバイスはマスターデバイスからのコマンドを受け取るためにチップセレクトポートやデバイスアドレスを有しており、マスターデバイスに対して複数個のスレーブデバイスを並列に接続することが可能になっている。これらのマスターデバイスと複数個のスレーブデバイスからなるデータ転送装置は特定のスレーブバイスを選択して直接制御することができるが、配線数が多くなる。

一方、ディジーチェーンを利用したデータ伝送装置は、Ｎ個のスレーブデバイスをデイジーチェーン接続してマスターデバイスの入力側と出力側の間に接続することにより、配線数の削減と構成の簡素化が可能となっている。マスターデバイスからスタート信号が出力されると、１段目のスレーブデバイスが当該のスレーブデバイスに割り当てられた対象の温度等の物理量を計測したデータ信号を生成する。２段目のスレーブデバイスは、１段目のスレーブデバイスで生成されたデータ信号を入力してそのまま３段目のスレーブデバイスに送る。３段目のスレーブデバイスは２段目のスレーブデバイスから入力したデータ信号をそのまま４段目のスレーブデバイスに送る。それ以降のスレーブデバイスも同様に動作することで、１段目のスレーブデバイスで生成されたデータ信号が最終のＮ段目のスレーブデバイスからマスターデバイスへ出力される。

１段目のスレーブデバイスがデータ信号の出力を完了すると、１段目のスレーブデバイスは２段目のスレーブデバイスを動作させるためのスタート信号を出力する。これにより、２段目のスレーブデバイスが温度等の物理量を計測したデータ信号を生成する。３段目のスレーブデバイスは、２段目のスレーブデバイスで生成されたデータ信号を入力してそのまま４段目のスレーブデバイスに通過させる。更に後段のスレーブデバイスも同様に動作することで、２段目のスレーブデバイスの出力信号が最終のＮ段目のスレーブデバイスからマスターデバイスへ出力される。

以上のデータ信号の生成とスタート信号の生成の動作が各段のスレーブデバイスにおいて繰り返されることで、Ｎ個のスレーブデバイスで生成されたＮ個のデータ信号が時系列的に順次マスターデバイスへ出力される。ディジーチェーン装置については、例えば特許文献１に記載がある。

特開２０１７－１２６８５８号公報

ところが、ディジーチェーンを利用したデータ伝送装置では、１段目のスレーブデバイスから最終のＮ段目のスレーブデバイスにかけて順次データ信号を生成するため、スレーブデバイスが数百乃至数千段にも接続された場合には、マスターデバイスからスタート信号が出力してからスレーブデバイスがデータ信号を出力するまでの待ち時間が、後段のスレーブデバイスほど長くなってしまうという課題がある。

本発明の目的は、スレーブデバイスが数百乃至数千段接続された場合でも、所望の段のスレーブデバイスで生成されたデータ信号の取り込みの待ち時間を少なくできるようにしたデータ伝送装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、一方がスタート信号出力用となり他方がデータ信号入力用となる第１ポート及び第２ポートを備えるマスターデバイスの前記第１ポートと前記第２ポートの間に、データ信号入出力用の第３ポート及び第４ポートを有するスレーブデバイスの前記第３ポートと前記第４ポートをＮ段（Ｎは２以上の正の整数）にわたってディジーチェーン接続し、１段目のスレーブデバイスの前記第３ポートを前記マスターデバイスの前記第１ポートに接続し、Ｎ段目のスレーブデバイスの前記第４ポートを前記マスターデバイスの前記第２ポートに接続し、前記スレーブデバイスは、前記第３ポートが低インピーダンスで前記第４ポートが高インピーダンスのとき、前記第３ポートに入力するスタート信号が検出されるまでは前記第３ポートに入力するデータ信号を前記第４ポートにそのまま通過させ、前記第３ポートに入力するスタート信号が検出されると前記第３ポートと前記第４ポートの間を遮断し、且つ所望のデータ信号を生成して前記第４ポートから出力すると共に続けて新たなスタート信号を生成して前記第４ポートから出力し、前記スレーブデバイスは、前記第３ポートが高インピーダンスで前記第４ポートが低インピーダンスのとき、前記第４ポートに入力するスタート信号が検出されるまでは前記第４ポートに入力するデータ信号を前記第３ポートにそのまま通過させ、前記第４ポートに入力するスタート信号が検出されると前記第３ポートと前記第４ポートの間を遮断し、且つ所望のデータ信号を生成して前記第３ポートから出力すると共に続けて新たなスタート信号を生成して前記第３ポートから出力する、ことを特徴とする。

請求項２にかかる発明は、一方がスタート信号出力用となり他方がデータ信号入力用となる第１ポート及び第２ポートを備えるマスターデバイスと、データ信号入出力用の第３ポート及び第４ポートを有し、且つ前記マスターデバイスの前記第１ポートと前記第２ポートの間に前記第３ポートと前記第４ポートを介してディジーチェーン接続されたＮ個（Ｎは２以上の正の整数）のスレーブデバイスと、を備えたデータ転送装置であって、前記スレーブデバイスは、前記第３ポートが低インピーダンスで前記第４ポートが高インピーダンスのとき、前記第３ポートに入力するスタート信号が検出されるまでは前記第３ポートに入力するデータ信号を前記第４ポートにそのまま通過させ、前記第３ポートに入力するスタート信号が検出されると前記第３ポートと前記第４ポートの間を遮断し、且つ所望のデータ信号を生成して前記第４ポートから出力すると共に続けて新たなスタート信号を生成して前記第４ポートから出力し、前記第３ポートが高インピーダンスで前記第４ポートが低インピーダンスのとき、前記第４ポートに入力するスタート信号が検出されるまでは前記第４ポートに入力するデータ信号を前記第３ポートにそのまま通過させ、前記第４ポートに入力するスタート信号が検出されると前記第３ポートと前記第４ポートの間を遮断し、且つ所望のデータ信号を生成して前記第３ポートから出力すると共に続けて新たなスタート信号を生成して前記第３ポートから出力する、ことを特徴とする。

請求項３にかかる発明は、請求項２に記載のデータ転送装置において、前記スレーブデバイスは、前記第３ポートのインピーダンスの高低を判定する第１インピーダンス判定回路と、前記第４ポートのインピーダンスの高低を判定する第２インピーダンス判定回路と、入力ポートと出力ポートを有し、前記入力ポートに前記スタート信号が入力するとそれを検出した後にデータ信号を生成して前記出力ポートから出力しその後に新たなスタート信号を生成して前記出力ポートから出力するデータ信号生成回路と、前記第３ポートが低インピーダンスで前記第４ポートが高インピーダンスのとき、前記第３ポートを前記入力ポートに接続するとともに前記第４ポートを出力ポートに接続し、前記第３ポートが高インピーダンスで前記第４ポートが低インピーダンスのとき、前記第４ポートを前記入力ポートに接続するとともに前記第３ポートを出力ポートに接続し、前記第３ポートと前記第４ポートと共に高インピーダンスのとき前記第３ポート及び前記第４ポートの前記入力ポートと前記出力ポートへの接続を遮断する入出力替回路と、前記第３ポートに接続され前記スタート信号のパルス幅より長い遅延時間が設定された第１遅延回路と、前記第４ポートに接続され前記スタート信号のパルス幅より長い遅延時間が設定された第２遅延回路と、前記第１遅延回路と前記第２遅延回路の間に接続され、電源投入後に前記第１及び第２インピーダンス判定回路がインピーダンスの判定動作をするときはＯＦＦし、前記第１及び第２インピーダンス判定回路がインピーダンスの判定動作を完了するとＯＮし、前記スタート信号を検出するとＯＦＦする第７スイッチと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、１段目のスレーブデバイスからＮ段目のスレーブデバイスにかけて順次データ信号を生成する正順モードと、Ｎ段目のスレーブデバイスから１段目のスレーブデバイスにかけて順次データ信号を生成する逆順モードの一方を、選択することができるので、スレーブデバイスが数百乃至数千段にわたって接続された場合でも、所望の段のスレーブデバイスで生成されたデータ信号の取り込みの待ち時間を少なくできる。

本実施例のデータ伝送装置の正順モードの信号の流れを示すブロック図である。図１のデータ伝送装置の正順モードの動作波形図である。図１のデータ伝送装置のスレーブデバイスの回路図である。図１のデータ伝送装置のスレーブデバイスの動作のフローチャートである。図３のスレーブデバイスの温度センサの温度計測回路の回路図である。図５の温度計測回路の動作波形図である。図３のスレーブデバイスの温度センサのスタート信号検出回路の回路図である。図７のスタート信号検出回路の動作波形図である。本実施例のデータ伝送装置の逆順モードの信号の流れを示すブロック図である。図９のデータ伝送装置の逆順モードの動作波形図である。

＜実施例＞
図１にディジーチェーンを利用したデータ伝送装置の接続構成を示す。１０はマスターデバイスであり、一方がスタート信号ＳＴＡＲＴを出力し他方がデータ信号ＤＡＴＡの入力を行うポートＰ１，Ｐ２を備える。２０－１、２０－２、・・・、２０－ＮはＮ段（Ｎは２以上の正の整数）に縦続接続されたスレーブデバイスであり、スタート信号ＳＴＡＲＴやデータ信号ＤＡＴＡの入出力を行う入出力ポートＰ３，Ｐ４を介して縦続接続されている。

１段目のスレーブデバイス２０－１は、ポートＰ３がマスターデバイス１０のポートＰ１に接続され、ポートＰ４が２段目のスレーブデバイス２０－２のポートＰ３に接続されている。スレーブデバイス２０－２、２０－３、・・・、２０－Ｎ－１は、ポートＰ３が前段のスレーブデバイスのポートＰ４に接続され、ポートＰ４が後段のスレーブデバイスのポートＰ３に接続されている。Ｎ段目のスレーブデバイス２０－Ｎは、ポートＰ４がマスターデバイス１０のポートＰ２に接続されている。

図３に、上記したスレーブデバイス２０－１、２０－２、・・・、２０－Ｎとして共通使用されるスレーブデバイス２０の内部構成を示す。２１はデータ信号生成回路としての温度センサであり、入力ポートＩＮにスタート信号ＳＴＡＲＴが入力したことを検出すると対象物の温度計測を開始し、その計測が完了すると生成したデータ信号ＤＡＴＡを出力ポートＯＵＴから出力し、続けて次段のスレーブデバイスのためのスタート信号ＳＴＡＲＴを生成して出力ポートＯＵＴから出力する。

２２は入出力切替回路であり、ポートＰ５が“Ｈ”になり、ポートＰ６が“Ｌ”になると、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の接点をａ側に切り替えて、ポートＰ３から入力する信号を温度センサ２１の入力ポートＩＮに入力させ、温度センサ２１の出力ポートＯＵＴから出力する信号をポートＰ４に出力する。また、ポートＰ５が“Ｌ”になり、ポートＰ６が“Ｈ”になると、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の接点をｂ側に切り替えて、ポートＰ４から入力する信号を温度センサ２１の入力ポートＩＮに入力させ、温度センサ２１の出力ポートＯＵＴから出力する信号をポートＰ３に出力する。ポートＰ５，Ｐ６が共に“Ｌ”のときは、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の接点をｃに接続して、ポートＰ３，Ｐ４と温度センサ２１の入力ポートＩＮ、出力ポートＯＵＴの間を遮断する。２３はポートＰ３のインピーダンスの高低を判定する第１インピーダンス判定回路、２４はポートＰ４のインピーダンスの高低を判定する第２インピーダンス判定回路である。

第１インピーダンス判定回路２３は、電流源Ｉ１、スイッチＳＷ３，ＳＷ４、閾値電圧Ｖｔｈ１が設定されたコンパレータＣＰ１、反転バッファ回路Ｂ１、制御回路２３１を備える。そして、電源が投入されたとき、スイッチＳＷ３をＯＦＦし、スイッチＳＷ４をＯＮして、電流源Ｉ１の電流Ｉ１をスイッチＳＷ４を経由してポートＰ３に流す。ポートＰ３のインピーダンスが低いときは、コンパレータＣＰ１の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１よりも低くなり、その出力が“Ｌ”となり、反転バッファ回路Ｂ１で“Ｈ”となって、制御回路２３１からポートＰ５に“Ｈ”の信号が出力して、入出力切替回路２２のスイッチＳＷ１，ＳＷ２を接点ａに切り替える。ポートＰ３のインピーダンスが高いときは、コンパレータＣＰ１の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１よりも高くなり、その出力が“Ｈ”となり、反転バッファ回路Ｂ１で“Ｌ”となって、制御回路２３１からポートＰ５に“Ｌ”の信号が出力する。インピーダンス判定が完了すると、スイッチＳＷ３はＯＮし、スイッチＳＷ４はＯＦＦする。

第２インピーダンス判定回路２４は、電流源Ｉ２、スイッチＳＷ５，ＳＷ６、閾値電圧Ｖｔｈ２が設定されたコンパレータＣＰ２、反転バッファ回路Ｂ２、制御回路２４１を備える。そして、電源が投入されたとき、スイッチＳＷ５をＯＦＦし、スイッチＳＷ６をＯＮして、電流源Ｉ２の電流Ｉ２をスイッチＳＷ６を経由してポートＰ４に流す。ポートＰ４のインピーダンスが低いときは、コンパレータＣＰ２の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２よりも低くなり、その出力が“Ｌ”となり、反転バッファ回路Ｂ２で“Ｈ”となって、制御回路２４１からポートＰ６に“Ｈ”の信号が出力して、入出力切替回路２２のスイッチＳＷ１，ＳＷ２を接点ｂに切り替える。ポートＰ４のインピーダンスが高いときは、コンパレータＣＰ２の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２よりも高くなり、その出力が“Ｈ”となり、反転バッファ回路Ｂ２で“Ｌ”となって、制御回路２４１からポートＰ６に“Ｌ”の信号が出力する。インピーダンス判定が完了すると、スイッチＳＷ５はＯＮし、スイッチＳＷ６はＯＦＦする。

２５はポートＰ３に接続された遅延回路、２６はポートＰ４に接続された遅延回路であり、それら遅延回路２５，２６は双方向に同じ遅延時間が設定されている。そしてそれら遅延回路２５，２６の間にはスイッチＳＷ７が接続されている。このスイッチＳＷ７は電源投入時にはＯＦＦに設定され、ポートＰ３，Ｐ４のインピーダンスの高低の判定が確定されるとＯＮし、スタート信号ＳＴＡＲＴが検出されるとＯＦＦする。

図４に温度センサ２１の動作のフローチャートを示す。温度センサ２１は、入力ポートＩＮに入力したスタート信号ＳＴＡＲＴが検出される（Ｓ１－Ｙ）と温度計測を開始し（Ｓ２）、その温度計測が完了する（Ｓ３－Ｙ）と出力ポートＯＵＴから計測した値を示すデータ信号ＤＡＴＡを出力し（Ｓ４）、続けて次段のスレーブデバイスのためのスタート信号ＳＴＡＲＴをワンショットマルチ等により生成して、同じ出力ポートＯＵＴから出力する（Ｓ５）。

図５に温度センサ２１の温度計測部２１１の構成を示す。２１１１は基準値生成回路であり、固定抵抗Ｒ１、キャパシタＣ１、リセットスイッチＳＷ８、電流がＩ３の電流源Ｉ３、閾値電圧Ｖｔｈ３が設定されたコンパレータＣＰ３、及び反転バッファ回路Ｂ３を備える。

この基準値生成回路２１１１では、スタート信号ＳＴＡＲＴが検出されるとスイッチＳＷ８がＯＮ→ＯＦＦに切り替わり、電流源Ｉ３の電流Ｉ３によってキャパシタＣ１の充電が開始し、その充電電圧Ｖｒが時間経過とともに上昇する。そして、その充電電圧Ｖｒが閾値電圧Ｖｔｈ３を超えると、コンパレータＣＰ１の出力電圧が“Ｈ”→“Ｌ”に変化し、反転バッファ回路Ｂ３の出力電圧Ｖｒｒが“Ｌ”→“Ｈ”に変化する。スイッチＳＷ８は出力電圧Ｖｒｒが“Ｈ”になった後にＯＮしてキャパシタＣ１の電荷を放電する。

２１１２は計測信号生成回路であり、温度が高くなるほど抵抗値が小さくなる温度抵抗Ｒ２、キャパシタＣ２（＝Ｃ１）、リセットスイッチＳＷ９、電流Ｉ４の電流源Ｉ４（＝Ｉ３）、閾値電圧Ｖｔｈ４（＝Ｖｔｈ３）が設定されたコンパレータＣＰ４、反転バッファ回路Ｂ４を備える。

この計測値生成回路２１１２では、スタート信号ＳＴＡＲＴが検出されるとスイッチＳＷ９がＯＮ→ＯＦＦに切り替わり、電流源Ｉ４の電流Ｉ４によってキャパシタＣ２の充電が開始し、その充電電圧Ｖｓが時間経過とともに上昇する。そして、その充電電圧Ｖｓが閾値電圧Ｖｔｈ４を超えると、コンパレータＣＰ２の出力電圧が“Ｈ”→“Ｌ”に変化し、反転バッファ回路Ｂ４の出力電圧Ｖｓｓが“Ｌ”→“Ｈ”に変化する。スイッチＳＷ９は出力電圧Ｖｓｓが“Ｈ”になった後にＯＮしてキャパシタＣ２の電荷を放電する。

２１１３はＴＤＣ(Time to Digital Converter)回路であり、反転バッファ回路Ｂ３の出力電圧Ｖｒｒの立上りタイミングから反転バッファ回路Ｂ４の出力電圧Ｖｓｓの立上りタイミングまでの時間を高分解能のデジタルシリアル信号に変換した温度計測結果のデータ信号ＤＡＴＡを作成する。

図６に図５で説明した温度センサ２１の温度計測回路２１１の動作波形を示す。スタート信号ＳＴＡＲＴが時刻ｔａにおいて検出されると、スイッチＳＷ８，ＳＷ９は同時にＯＮ→ＯＦＦに切り替わり、同時に電流Ｉ３，Ｉ４によるキャパシタＣ１，Ｃ２への充電が開始される。

固定抵抗Ｒ１の抵抗値は温度抵抗Ｒ２の抵抗値に比べて高い値に設定されている。このため、キャパシタＣ１への充電電流がキャパシタＣ２への充電電流よりも多くなって、電圧Ｖｒは電圧Ｖｓよりも立上り傾斜が大きくなり、時刻ｔｂで電圧Ｖｒが閾値電圧Ｖｔｈ３を超える。このため、電圧Ｖｒｒはその時刻ｔｂで“Ｌ”→“Ｈ”に変化する。

一方、電圧Ｖｓは、温度が低いときは温度抵抗Ｒ２の抵抗値が大きくなるので、キャパシタＣ２への充電電流が多くなり、例えば時刻ｔｃで閾値電圧Ｖｔｈ４２を超えて電圧Ｖｓｓが“Ｌ”→“Ｈ”に変化する。温度が高いときは温度抵抗Ｒ２の抵抗値が小さくなるので、キャパシタＣ２への充電電流が少なくなり、例えば時刻ｔｄで閾値電圧Ｖｔｈ４を超えて電圧Ｖｓｓが“Ｌ”→“Ｈ”に変化する。

したがって、温度が低いときは時刻ｔｂ～ｔｃまでの時間Ｔ１がＴＤＣ回路２１１３によってデータ信号ＤＡＴＡに変換され、温度が高いときは時刻ｔｂ～ｔｄまでの時間Ｔ２がデータ信号ＤＡＴＡに変換されることになる。このようにして温度センサ２１は計測したシリアルのデータ信号ＤＡＴＡを出力ポートＯＵＴから出力する。

図７にスタート信号検出回路２１２を示す。入力ポートＩＮＡは温度センサ２１の入力ポートＩＮに接続され、出力ポートＴＲＧの信号は図５で説明した温度計測回路２１１のスイッチＳＷ８，ＳＷ９の制御用となる。Ｂ５～Ｂ１２は反転バッファ回路、２１２１は抵抗Ｒ３とキャパシタＣ３で構成される積分回路、２１２２はＤＦＦ回路、２１２３はＯＲゲートである。

このスタート信号検出回路２１２は、入力ポートＩＮＡにスタート信号ＳＴＡＲＴが入力すると、積分回路２１２１で積分されたノードＮ１の電圧を反転した電圧が、反転インバータＢ１２から出力する。

このとき、スタート信号ＳＴＡＲＴが図８（ａ）に示すように規定のパルス幅の場合は、ノードＮ１の電圧が反転バッファ回路Ｂ１２の閾値ＶＴｈ１２に到達しないので、反転バッファ回路Ｂ１２の出力電圧は“Ｌ”のままであり、スタート信号ＳＴＡＲＴが立ち下がるとき、反転バッファ回路Ｂ１１の出力電圧でＣＫ端子が“Ｈ”になっても、ＤＦＦ回路２１２２のＱ端子の電圧ＳＴＯＰは“Ｌ”のままとなる。ＯＲゲート２１２３には、スタート信号ＳＴＡＲＴを反転バッファ回路Ｂ５～Ｂ１０によりΔｔだけ遅延した信号ＩＮＢが“Ｌ”として入力するので、ＯＲゲート２１２３の出力ポートＴＲＧの信号が“Ｌ”になる。ＴＲＧ＝“Ｌ”は、スタート信号ＳＴＡＲＴを検出した信号であり、温度計測回路２１１のスイッチＳＷ８，ＳＷ９をＯＦＦさせる。

一方、スタート信号ＳＴＡＲＴが図８（ｂ）に示すように規定のパルス幅よりも長い場合は、ノードＮ１の電圧が反転バッファ回路Ｂ１２の閾値電圧Ｖｔｈ１２よりも低下するので、反転バッファ回路Ｂ１２の出力電圧は“Ｈ”になり、反転バッファ回路Ｂ１１の出力電圧でＣＫ端子が“Ｈ”になったとき、ＤＦＦ回路２１２２のＱ端子の電圧ＳＴＯＰは“Ｈ”になる。ＯＲゲート２１２３には、スタート信号ＳＴＡＲＴを反転バッファ回路Ｂ５～Ｂ１０によりΔｔだけ遅延した信号ＩＮＢが“Ｌ”として入力するが、ＯＲゲート２１２３の出力ポートＴＲＧの信号は“Ｈ”から変化しない。つまり、正規のスタート信号ＳＴＡＲＴは検出されない。

以上説明したスレーブデバイス２０－１、２０－２、・・・、２０－Ｎは、電源投入時にスイッチＳＷ３，ＳＷ５，ＳＷ７がＯＦＦとなり、スイッチＳＷ４，ＳＷ６がＯＮとなる。インピーダンス判定回路２３がノードＰ３が低ンピーダンスであると判定し且つインピーダンス判定回路２４がノードＰ４が高インピーダンスであると判定したときは、入出力切替回路２２のスイッチＳＷ１，ＳＷ２が接点ａに切り替わるとともにスイッチＳＷ７がＯＮとなる。また、インピーダンス判定回路２３がポートＰ３が高インピーダンスであると判定し且つインピーダンス判定回路２４がポートＰ４が低インピーダンスであると判定したときは、入出力切替回路２２のスイッチＳＷ１，ＳＷ２が接点ｂに切り替わるとともにスイッチＳＷ７がＯＮとなる。さらに、インピーダンス判定回路２３がポートＰ３、Ｐ４が共に高インピーダンスであるとして判定したときは、入出力切替回路２２のスイッチＳＷ１，ＳＷ２が接点ｃに切り替わるとともにスイッチＳＷ７がＯＮとなる。さらに、スイッチＳＷ７は、温度センサ２１内のスタート信号検出回路２１２によってスタート信号ＳＴＡＲＴが検出されたときはＯＦＦになる。

マスターデバイス１０は、ポートＰ１を低インピーダンスに設定しポートＰ２を高インピーダンスに設定する正順モードと、ポートＰ１を高インピーダンスに設定しポートＰ２を低インピーダンスに設定する逆順モードの一方に設定される。正順モードのときは、ポートＰ１からスタート信号ＳＴＡＲＴを出力するとともにデータ信号ＤＡＴＡをポートＰ２から取り込む。また、逆順モードのときは、ポートＰ２からスタート信号ＳＴＡＲＴを出力するとともにデータ信号ＤＡＴＡをポートＰ１から取り込む。

さて、本実施例のデータ転送装置に電源が投入された直後は、マスタ装置１０のポートＰ１，Ｐ２が共に高インピーダンスである。また、各スレーブデバイス１０－１、１０－２、・・・、２０－ＮのスイッチＳＷ７がＯＦＦである。よって、各スレーブデバイス１０－１、１０－２、・・・、２０－ＮのポートＰ３，Ｐ４は共に高インピーダンスと判定される。この判定によってＳＷ７がＯＮとなる。

次に、マスターデバイス１０が正順モードに設定されたときは、ポートＰ１が低インピーダンスに設定されるので、１段目のスレーブデバイス２０－１のポートＰ３は低インピーダンスの判定に変更される。ポートＰ４は高インピーダンスであるとの判定のままである。よって、入出力切替回路ＳＷ１，ＳＷ２は接点ａに切り替わり、温度センサ２１の入力ポートＩＮがポートＰ３に、出力ポートＯＵＴがポートＰ４に接続される。このときは、図１のような信号の流れとなり、その動作波形は図２に示すようになる。

次に、マスターデバイス１０のポートＰ１からスタート信号ＳＴＡＲＴが出力すると、１段目のスレーブデバイス２０－１の温度センサ２１内のスタート信号検出回路２１２によってそのスタート信号ＳＴＡＲＴが検出される。これにより、スイッチＳＷ７がＯＦＦするとともに、時刻ｔ２（＝ｔａ）で温度計測が開始する。そして、時刻ｔ３で温度計測が終了すると、測定したデータ信号ＤＡＴＡ１が出力ポートＯＵＴから入出力切替回路２２のスイッチＳＷ２の接点ａを介してポートＰ４に出力する。このデータ信号ＤＡＴＡ１は、スレーブデバイス２０－２、・・・、２０－ＮのＯＮしているスイッチＳＷ７を経由して、そのままマスターデバイス１０のポートＰ２に取り込まれる。

ポートＰ３に入力していたスタート信号ＳＴＡＲＴは遅延回路２５にも入力するが、その遅延回路２５の遅延時間を正規のスタート信号ＳＴＡＲＴのパルス幅の時間（ｔ１～ｔ２）よりも長く設定しておけば、スタート信号検出回路２１２でスタート信号ＳＴＡＲＴの検出が完了したタイミングではスイッチＳＷ７がＯＦＦしているので、ポートＰ３に入力したスタート信号ＳＴＡＲＴがポートＰ４にスルーすることはない。

このとき、２段目のスレーブデバイス２０－１では、１段目のスレーブデバイス２０－１のポートＰ４がスイッチＳＷ２が接点ａに接続されていることによって低インピーダンスとなるので、その２段目のスレーブデバイス２０－２のポートＰ３は低インピーダンスの判定に変更される。また、２段目のスレーブデバイス２０－２のポートＰ４は高インピーダンスの判定のままとなっている。

１段目のスレーブデバイス２０－１において、温度センサ２１からデータ信号ＤＡＴＡ１の出力が完了すると、続けて新たなスタート信号ＳＴＡＲＴがその温度センサ２１で生成されて出力して、スイッチＳＷ２を経由してポートＰ４から、２段目のスレーブデバイス２０－２のポートＰ３に入力する。この２段目のスレーブデバイス２０－２も１段目のスレーブデバイス２０－１と同様に動作して、温度センサ２１で計測されたデータ信号ＤＡＴＡ２がポートＰ４から出力し、スレーブデバイス２０－３、・・・、２０－ＮのＯＮしているスイッチＳＷ７を経由して、そのままマスターデバイス１０のポートＰ２に取り込まれる。また、データ信号ＤＡＴＡ２に続いて、新たなスタート信号ＳＴＡＲＴ信号が生成されて、ポートＰ４から３段目のスレーブデバイス２０－３に出力する。

以下、３段目～Ｎ段目のスレーブデバイス２０－３、・・・、２０－Ｎにかけて同じ動作が繰り返されて、順次温度の計測結果を示すデータ信号ＤＡＴＡ３、・・・、ＤＡＴＡＮが生成されて、マスターデバイス１０のポートＰ２に入力することで、Ｎ段のスレーブデバイス２０－１、２０－２、・・・、２０－Ｎで計測されたＮ個の温度計測データ信号ＤＡＴＡ１、・・・、ＤＡＴＡＮが順次マスターデバイス１０に取り込まれる。最終段のスレーブデバイス２０－Ｎから出力してマスターデバイス１０のポートＰ２に入力するスタート信号ＳＴＡＲＴは、マスターデバイス１０で無視される。

以上から、スレーブデバイス２０－１、２０－２、・・・、２０－Ｎを伸ばして、例えば人体の所要の体内に挿入しておけば、当該所要の体内の温度分布を得ることができる。

一方、電源投入の後にマスターデバイス１０が逆順モードに設定されたときは、ポートＰ１が高インピーダンスに設定され、ポートＰ２が低インピーダンスに設定される。このときは、図９のような信号の流れとなり、その動作波形図は図１０に示すようになる。このときは、Ｎ段目のスレーブデバイス２０－Ｎは、そのポートＰ４が低インピーダンスの判定に変更される。ポートＰ３は高インピーダンスであるとの判定のままである。よって、入出力切替回路ＳＷ１，ＳＷ２は接点ｂに切り替わり、温度センサ２１の入力ポートＩＮがポートＰ４に、出力ポートＯＵＴがポートＰ３に接続される。

次に、時刻ｔ２１でマスターデバイス１０のポートＰ２からスタート信号ＳＴＡＲＴが出力すると、Ｎ段目のスレーブデバイス２０－Ｎの温度センサ２１内のスタート信号検出回路２１２によってそのスタート信号ＳＴＡＲＴが検出される。これにより、スイッチＳＷ７がＯＦＦするとともに、時刻ｔ２２（＝ｔａ）で温度計測が開始する。そして、時刻ｔ２３で温度計測が終了すると、測定したデータ信号ＤＡＴＡＮが出力ポートＯＵＴから入出力切替回路２２のスイッチＳＷ１の接点ｂを介してポートＰ３に出力する。このデータ信号ＤＡＴＡＮは、スレーブデバイス２０－Ｎ－１、・・・、２０－１のＯＮしているスイッチＳＷ７を経由して、そのままマスターデバイス１０のポートＰ１に取り込まれる。

ポートＰ４に入力していたスタート信号ＳＴＡＲＴは遅延回路２６にも入力するが、その遅延回路２６の遅延時間を正規のスタート信号ＳＴＡＲＴのパルス幅の時間（ｔ２１～ｔ２２）よりも長く設定しておけば、スタート信号検出回路２１２でスタート信号ＳＴＡＲＴの検出が完了したタイミングではスイッチＳＷ７がＯＦＦしているので、ポートＰ４に入力したスタート信号ＳＴＡＲＴがポートＰ３にスルーすることはない。

このとき、Ｎ－１段目のスレーブデバイス２０－Ｎ－１では、Ｎ段目のスレーブデバイス２０－ＮのポートＰ３がスイッチＳＷ１の接点ｂに接続されていることによって、そのＮ－１段目のスレーブデバイス２０－Ｎ－１のポートＰ４は低インピーダンスの判定に変更される。また、Ｎ－１段目のスレーブデバイス２０－Ｎ－１のポートＰ３は高インピーダンスの判定のままとなっている。

Ｎ段目のスレーブデバイス２０－Ｎにおいて、温度センサ２１からデータ信号ＤＡＴＡ１の出力が完了すると、続けて新たなスタート信号ＳＴＡＲＴがその温度センサ２１から出力して、スイッチＳＷ１を経由してポートＰ３から、Ｎ－１段目のスレーブデバイス２０－Ｎ－１のポートＰ４に入力する。このＮ－１段目のスレーブデバイス２０－Ｎ－１もＮ段目のスレーブデバイス２０－Ｎと同様に動作して、温度センサ２１で計測されたデータ信号ＤＡＴＡＮ－１がポートＰ３から出力し、スレーブデバイス２０－Ｎ－２、・・・、２０－１のＯＮしているスイッチＳＷ７を経由して、そのままマスターデバイス１０のポートＰ１に取り込まれる。また、データ信号ＤＡＴＡＮ－１に続いて、新たなスタート信号ＳＴＡＲＴが生成されて、ポートＰ３からＮ－２段目のスレーブデバイス２０－Ｎ－２に出力する。

同様の動作が、Ｎ－２段目から１段目のスレーブデバイス２０－Ｎ－２、・・・、２０－１にかけて繰り返されて、順次温度の計測結果を示すデータ信号ＤＡＴＡＮ－２、・・・、ＤＡＴＡ１が生成されて、マスターデバイス１０のポートＰ１に入力することで、Ｎ段のスレーブデバイス２０－Ｎ、２０－Ｎ－１、・・・、２０－１で計測されたＮ個の温度計測データ信号ＤＡＴＡＮ、・・・、ＤＡＴＡ１が順次マスターデバイス１０に取り込まれる。１段目のスレーブデバイス２０－１から出力してマスターデバイス１０のポートＰ１に入力するスタート信号ＳＴＡＲＴは、マスターデバイス１０で無視される。

以上のように、マスターデバイス１０を正順モードに設定したときは、スレーブデバイス２０－１、２０－２、・・・、２０－Ｎの正順で計測した温度のデータ信号ＤＡＴＡ１、ＤＡＴＡ２、・・・、ＤＡＴＡＮがマスターデバイス１０のポートＰ２に順次取り込まれる。また、マスターデバイス１０を逆順モードに設定すれば、スレーブデバイス２０－Ｎ、２０－Ｎ－１、・・・、２０－１の逆順で計測した温度のデータ信号ＤＡＴＡＮ、ＤＡＴＡＮ－１、・・・、ＤＡＴＡ１がマスターデバイス１０のポートＰ１に順次取り込まれる。

したがって、初段から中段にかけてのスレーブデバイスで計測したデータ信号を早期に取り込む必要があるときは、マスターデバイス１０を正順モードに設定すればよく、終段から中段にかけてのスレーブデバイスで計測したデータ信号を早期に取り込む必要があるときは、マスターデバイス１０を逆順モードに設定すればよい。以上から、スレーブデバイスが数百乃至数千段接続された場合でも、所望の段で計測されたデータ信号を取得するまでの待ち時間を少なくできる利点がある。

１０：マスターデバイス
２０，２０－１，・・・，２０－Ｎ：スレーブデバイス
２１：温度センサ、２１１：温度計測回路、２１１１：基準値生成回路、２１１２：計測値生成回路、２１１３：ＴＤＣ回路、２１２：スタート信号検出回路
２２：入出力切替回路、２３，２４：インピーダンス判定回路、２５，２６：遅延回路

Claims

一方がスタート信号出力用となり他方がデータ信号入力用となる第１ポート及び第２ポートを備えるマスターデバイスの前記第１ポートと前記第２ポートの間に、データ信号入出力用の第３ポート及び第４ポートを有するスレーブデバイスの前記第３ポートと前記第４ポートをＮ段（Ｎは２以上の正の整数）にわたってディジーチェーン接続し、１段目のスレーブデバイスの前記第３ポートを前記マスターデバイスの前記第１ポートに接続し、Ｎ段目のスレーブデバイスの前記第４ポートを前記マスターデバイスの前記第２ポートに接続し、
前記スレーブデバイスは、前記第３ポートが低インピーダンスで前記第４ポートが高インピーダンスのとき、前記第３ポートに入力するスタート信号が検出されるまでは前記第３ポートに入力するデータ信号を前記第４ポートにそのまま通過させ、前記第３ポートに入力するスタート信号が検出されると前記第３ポートと前記第４ポートの間を遮断し、且つ所望のデータ信号を生成して前記第４ポートから出力すると共に続けて新たなスタート信号を生成して前記第４ポートから出力し、
前記スレーブデバイスは、前記第３ポートが高インピーダンスで前記第４ポートが低インピーダンスのとき、前記第４ポートに入力するスタート信号が検出されるまでは前記第４ポートに入力するデータ信号を前記第３ポートにそのまま通過させ、前記第４ポートに入力するスタート信号が検出されると前記第３ポートと前記第４ポートの間を遮断し、且つ所望のデータ信号を生成して前記第３ポートから出力すると共に続けて新たなスタート信号を生成して前記第３ポートから出力する、
ことを特徴とするデータ転送方法。
一方がスタート信号出力用となり他方がデータ信号入力用となる第１ポート及び第２ポートを備えるマスターデバイスと、データ信号入出力用の第３ポート及び第４ポートを有し、且つ前記マスターデバイスの前記第１ポートと前記第２ポートの間に前記第３ポートと前記第４ポートを介してディジーチェーン接続されたＮ個（Ｎは２以上の正の整数）のスレーブデバイスと、を備えたデータ転送装置であって、
前記スレーブデバイスは、
前記第３ポートが低インピーダンスで前記第４ポートが高インピーダンスのとき、前記第３ポートに入力するスタート信号が検出されるまでは前記第３ポートに入力するデータ信号を前記第４ポートにそのまま通過させ、前記第３ポートに入力するスタート信号が検出されると前記第３ポートと前記第４ポートの間を遮断し、且つ所望のデータ信号を生成して前記第４ポートから出力すると共に続けて新たなスタート信号を生成して前記第４ポートから出力し、
前記第３ポートが高インピーダンスで前記第４ポートが低インピーダンスのとき、前記第４ポートに入力するスタート信号が検出されるまでは前記第４ポートに入力するデータ信号を前記第３ポートにそのまま通過させ、前記第４ポートに入力するスタート信号が検出されると前記第３ポートと前記第４ポートの間を遮断し、且つ所望のデータ信号を生成して前記第３ポートから出力すると共に続けて新たなスタート信号を生成して前記第３ポートから出力する、
ことを特徴とするデータ転送装置。
請求項２に記載のデータ転送装置において、前記スレーブデバイスは、
前記第３ポートのインピーダンスの高低を判定する第１インピーダンス判定回路と、
前記第４ポートのインピーダンスの高低を判定する第２インピーダンス判定回路と、
入力ポートと出力ポートを有し、前記入力ポートに前記スタート信号が入力するとそれを検出した後にデータ信号を生成して前記出力ポートから出力しその後に新たなスタート信号を生成して前記出力ポートから出力するデータ信号生成回路と、
前記第３ポートが低インピーダンスで前記第４ポートが高インピーダンスのとき、前記第３ポートを前記入力ポートに接続するとともに前記第４ポートを出力ポートに接続し、前記第３ポートが高インピーダンスで前記第４ポートが低インピーダンスのとき、前記第４ポートを前記入力ポートに接続するとともに前記第３ポートを出力ポートに接続し、前記第３ポートと前記第４ポートと共に高インピーダンスのとき前記第３ポート及び前記第４ポートの前記入力ポートと前記出力ポートへの接続を遮断する入出力替回路と、
前記第３ポートに接続され前記スタート信号のパルス幅より長い遅延時間が設定された第１遅延回路と、
前記第４ポートに接続され前記スタート信号のパルス幅より長い遅延時間が設定された第２遅延回路と、
前記第１遅延回路と前記第２遅延回路の間に接続され、電源投入後に前記第１及び第２インピーダンス判定回路がインピーダンスの判定動作をするときはＯＦＦし、前記第１及び第２インピーダンス判定回路がインピーダンスの判定動作を完了するとＯＮし、前記スタート信号を検出するとＯＦＦする第７スイッチと、
を備えることを特徴とするデータ転送装置。