JP2008041022A - I / O device, communication device, servo motor control device, control system and robot system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シリアルバスシステムに関し、特に、これを備えたI/O装置、通信装置、サーボモータ制御装置等に関する。 The present invention relates to a serial bus system, and more particularly to an I / O device, a communication device, a servo motor control device, and the like provided with the serial bus system.
一般的な制御システムは、1つのCPU(中央演算処理装置)から構成されるものと、複数のCPUから構成されるマルチCPUシステムに分けることができる。
1つのCPUにて構成されるシステムでは、I/OデバイスやメモリにはCPUのアドレス情報、データ情報、制御信号からなるパラレルバスを介してアクセスする。また、マルチCPUシステムでは、共有RAMを介して互いのデータ送受信を行っている。
これら制御システムを構成する場合、ハードウェアの共通化のため、機能ごとに基板を開発して(I/O基板、通信基板、サーボ基板など)、複数の制御システムに利用できるように考慮している。
A general control system can be divided into a system composed of one CPU (central processing unit) and a multi-CPU system composed of a plurality of CPUs.
In a system constituted by one CPU, an I / O device and a memory are accessed through a parallel bus composed of CPU address information, data information, and control signals. In the multi-CPU system, data is transmitted / received to / from each other via a shared RAM.
When configuring these control systems, in order to make the hardware common, consider developing a board for each function (I / O board, communication board, servo board, etc.) and using it for multiple control systems. Yes.
図11は1つのCPUから構成されるI/O装置を示す図である。この図において、1は装置を統括するCPU基板である。2は前記CPU基板に搭載され、装置の制御処理を行う統括CPUである。3は前記CPU基板に搭載され、統括CPUのプログラムやデータを格納するためのメモリである。4は統括CPUが外部デバイスにアクセスするためのパラレルバスである。5は入出力(I/O)デバイスであり、6はI/Oデバイスを搭載したI/O基板である。7はCPU基板とI/O基板を接続するためのコネクタであり、本コネクタを介して統括CPUのアドレス情報、データ情報、制御信号からなるパラレルバスはI/Oデバイスに接続されて、I/O装置の制御処理を行っている。
図12は2つのCPUから構成される通信装置を示す図である。この図において、8は通信データの処理を行うための通信CPUである。9は通信のプロトコル処理を行うためのLSIである。10は通信処理データを格納するための共有メモリであり、本共有メモリを利用して、装置を統括するCPU基板の統括CPUとのデータ受け渡しを行う。11は通信CPUと通信LSIと共有メモリを搭載した通信基板である。本通信基板の共有メモリとCPU基板の統括CPUのアドレス情報、データ情報、制御信号からなるパラレルバスは、コネクタを介して接続されており、統括CPUは通信基板からのデータ受け渡しを行い通信装置としての処理を行っている。
図13は1つのCPUから構成されるサーボモータ制御装置を示す図である。この図において、12はモータパワー回路であり、13は統括CPUからの指令に基づきモータパワー回路にトルク指令を出力するためのサーボ制御回路である。14はサーボ制御回路とモータパワー回路が搭載されたサーボ基板である。15はモータパワー回路からの出力が接続されるモータであり、16はモータに設置された位置検出センサである。この位置検出センサ信号は、サーボ基板上のサーボ制御回路にフィードバックされ、サーボ制御回路と統括CPUのアドレス情報、データ情報、制御信号からなるパラレルバスはコネクタを介して接続されており、統括CPUによるサーボ制御が行われている。
FIG. 11 is a diagram showing an I / O device composed of one CPU. In this figure, reference numeral 1 denotes a CPU board that controls the apparatus.
FIG. 12 is a diagram showing a communication apparatus composed of two CPUs. In this figure, 8 is a communication CPU for processing communication data. Reference numeral 9 denotes an LSI for performing communication protocol processing. Reference numeral 10 denotes a shared memory for storing communication processing data. The shared memory is used to exchange data with a central CPU of a CPU board that controls the apparatus. Reference numeral 11 denotes a communication board on which a communication CPU, a communication LSI, and a shared memory are mounted. A parallel bus comprising address information, data information, and control signals of the shared memory of this communication board and the central CPU of the CPU board is connected via a connector, and the central CPU delivers data from the communication board as a communication device. Is being processed.
FIG. 13 is a diagram showing a servo motor control device composed of one CPU. In this figure, 12 is a motor power circuit, and 13 is a servo control circuit for outputting a torque command to the motor power circuit based on a command from the general CPU. Reference numeral 14 denotes a servo board on which a servo control circuit and a motor power circuit are mounted. Reference numeral 15 denotes a motor to which an output from the motor power circuit is connected, and reference numeral 16 denotes a position detection sensor installed in the motor. This position detection sensor signal is fed back to the servo control circuit on the servo board, and the parallel bus consisting of the servo control circuit and the central CPU's address information, data information, and control signal is connected via a connector. Servo control is performed.
また、前記ハードウェア構成とは異なり、CPU基板とI/O基板などをシリアル通信にて接続する構成もある(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
図14は1つのCPUから構成され、シリアル通信を使用したI/O装置を示す図である。この図において、1は装置を統括するCPU基板である。2は前記CPU基板に搭載され、装置の制御処理を行う統括CPUである。3は前記CPU基板に搭載され、統括CPUのプログラムやデータを格納するためのメモリである。15は統括CPUのパラレルバスデータをシリアル通信17に変換するシリアルI/F回路である。18はシリアルI/Fを備えた入出力(I/O)デバイスであり、6はI/Oデバイスを搭載したI/O基板である。CPU基板と複数のI/O基板間はシリアル通信線を介してマルチドロップ配線され、統括CPUはI/O装置の制御処理を行っている。
FIG. 14 is a diagram illustrating an I / O device that is configured by one CPU and uses serial communication. In this figure, reference numeral 1 denotes a CPU board that controls the apparatus.
ところが、CPUのアドレス情報、データ情報、制御信号からなるパラレルバスをコネクタに出力してI/O基板などへ接続する場合、異なるCPUを採用したシステムでは、インターフェイス仕様が適合しない、あるいはパラレルバスは信号線が多いためコネクタが大きくなることでシステムとして小形化が困難などの問題が生じる。また、基板上には多数のパラレルバスのパターン配線が必要となるため、放射ノイズの増大や信号のクロストーク等の問題が生じる。
あるいは、特許文献1に示すようなシリアル通信を利用したシステムの場合、CPU基板とI/O基板間はマルチドロップ配線されているため、複数のI/O情報をシリアル通信線にて伝送することになる。これにより、シリアル通信時間が多くかかり、システムとして性能低下の原因となるため問題となる。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、CPU基板とI/O基板、通信基板、あるいはサーボ基板間の接続コネクタの小形化により、システムとしての小形化を実現するとともに、通信性能の向上をも実現することを目的とする。
However, when a parallel bus composed of CPU address information, data information, and control signals is output to a connector and connected to an I / O board or the like, the interface specifications are not compatible in a system employing a different CPU, or the parallel bus is Since there are many signal lines, the size of the connector becomes large and problems such as difficulty in downsizing the system arise. In addition, since many parallel bus pattern wirings are required on the substrate, problems such as increased radiation noise and signal crosstalk occur.
Alternatively, in the case of a system using serial communication as shown in Patent Document 1, since a multi-drop wiring is provided between the CPU board and the I / O board, a plurality of I / O information is transmitted through the serial communication line. become. As a result, it takes a lot of time for serial communication, which causes a problem in performance degradation as a system.
The present invention has been made in view of such problems, and the miniaturization of a connector between a CPU board and an I / O board, a communication board, or a servo board realizes miniaturization as a system, The purpose is to improve communication performance.
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項1に記載の発明は、装置を統括するCPUのアドレス情報、データ情報および制御信号を扱うパラレルバスをシリアルバスに双方向に変換する1次局側パラレルシリアル変換回路を搭載し、当該パラレルシリアル変換回路から出力されるシリアルバスがコネクタに配線されたCPU基板と、前記I/Oデバイスへ接続されたアドレス情報、データ情報および制御信号を扱うパラレルバスをシリアルバスに双方向に変換する2次局側パラレルシリアル変換回路を搭載し、当該パラレルシリアル変換回路から出力されるシリアルバスがコネクタに配線されたI/O基板と、を備え、前記CPU基板と前記I/O基板それぞれのシリアルバスを互いにコネクタを介して接続し、前記CPUがシリアルバス通信を非同期で処理することを特徴としている。
請求項2に記載の発明は、前記1次局側パラレルシリアル変換回路は、シリアルバスの送信データを格納するための送信メモリと、送信メモリ内部のパラレルデータをシリアルバスのビット列に変換するパラレルシリアル変換器と、シリアルバスのビット列を受信しパラレルデータに変換するシリアルパラレル変換器と、受信したパラレルデータを格納するための受信メモリと、シリアルバスの伝送クロックを設定変更可能とする分周クロックと、シリアルバスの伝送データ長を設定変更可能とするビットカウンタと、を備え、前記2次局側パラレルシリアル変換回路は、シリアルバスの送信データを格納するための送信メモリと、送信メモリ内部のパラレルデータをシリアルバスのビット列に変換するパラレルシリアル変換器と、シリアルバスのビット列を受信しパラレルデータに変換するシリアルパラレル変換器と、受信したパラレルデータを格納するための受信メモリと、前記1次局側パラレルシリアル変換回路から送信されるシリアルバスの伝送クロックにて送受信回路が動作し、シリアルバスの伝送データ長を設定変更可能とするビットカウンタと、パラレルバスのアクセス方向を切り替えるための切り替え回路と、を備えたことを特徴としている。
請求項3に記載の発明は、装置を統括するCPUのアドレス情報、データ情報、制御信号を扱うパラレルバスをシリアルバスに双方向に変換する1次局側パラレルシリアル変換回路を搭載し、当該パラレルシリアル変換回路から出力されるシリアルバスをコネクタが配線されたCPU基板と、通信処理を行うCPUのアドレス情報、データ情報、制御信号を扱うパラレルバスをシリアルバスに双方向に変換する2次局側パラレルシリアル変換回路を搭載し、当該パラレルシリアル変換回路から出力されるシリアルバスがコネクタに配線された通信基板と、を備え、前記CPU基板と前記通信基板それぞれのシリアルバスを互いにコネクタを介して接続し、前記CPUがシリアルバス通信を非同期で処理することを特徴としている。
請求項4に記載の発明は、前記1次局側パラレルシリアル変換回路は、シリアルバスの送信データを格納するための送信メモリと、送信メモリ内部のパラレルデータをシリアルバスのビット列に変換するパラレルシリアル変換器と、シリアルバスのビット列を受信しパラレルデータに変換するシリアルパラレル変換器と、受信したパラレルデータを格納するための受信メモリと、シリアルバスの伝送クロックを設定変更可能とする分周クロックと、シリアルバスの伝送データ長を設定変更可能とするビットカウンタと、を備え、前記2次局側パラレルシリアル変換回路は、シリアルバスの送信データを格納するための送信メモリと、送信メモリ内部のパラレルデータをシリアルバスのビット列に変換するパラレルシリアル変換器と、シリアルバスのビット列を受信しパラレルデータに変換するシリアルパラレル変換器と、受信したパラレルデータを格納するための受信メモリと、前記1次局側パラレルシリアル変換回路から送信されるシリアルバスの伝送クロックにて送受信回路が動作し、シリアルバスの伝送データ長を設定変更可能とするビットカウンタと、
パラレルバスのアクセス方向を切り替えるための切り替え回路と、を備えたことを特徴としている。
請求項5に記載の発明は、装置を統括するCPUのアドレス情報、データ情報、制御信号を扱うパラレルバスをシリアルバスに双方向に変換する1次局側パラレルシリアル変換回路を搭載し、当該パラレルシリアル変換回路から出力されるシリアルバスがコネクタに配線されたCPU基板と、サーボ制御回路のアドレス情報、データ情報、制御信号を扱うパラレルバスをシリアルバスに双方向に変換する2次局側パラレルシリアル変換回路を搭載し、当該パラレルシリアル変換回路から出力されるシリアルバスがコネクタに配線されたサーボ基板と、を備え、前記CPU基板と前記サーボ基板それぞれのシリアルバスを互いにコネクタを介して接続し、前記CPUがシリアルバス通信を非同期で処理することを特徴としている。
請求項6に記載の発明は、前記1次局側パラレルシリアル変換回路は、シリアルバスの送信データを格納するための送信メモリと、送信メモリ内部のパラレルデータをシリアルバスのビット列に変換するパラレルシリアル変換器と、シリアルバスのビット列を受信しパラレルデータに変換するシリアルパラレル変換器と、受信したパラレルデータを格納するための受信メモリと、シリアルバスの伝送クロックを設定変更可能とする分周クロックと、シリアルバスの伝送データ長を設定変更可能とするビットカウンタと、を備え、前記2次局側パラレルシリアル変換回路は、シリアルバスの送信データを格納するための送信メモリと、送信メモリ内部のパラレルデータをシリアルバスのビット列に変換するパラレルシリアル変換器と、シリアルバスのビット列を受信しパラレルデータに変換するシリアルパラレル変換器と、受信したパラレルデータを格納するための受信メモリと、前記1次局側パラレルシリアル変換回路から送信されるシリアルバスの伝送クロックにて送受信回路が動作し、シリアルバスの伝送データ長を設定変更可能とするビットカウンタと、パラレルバスのアクセス方向を切り替えるための切り替え回路と、を備えたことを特徴としている。
請求項7に記載の発明は、装置を統括するCPUのアドレス情報、データ情報、制御信号を扱うパラレルバスをシリアルバスに双方向に変換する1次局側パラレルシリアル変換回路を搭載し、当該パラレルシリアル変換回路から出力されるシリアルバスがコネクタに配線されたCPU基板を備えた制御システムにおいて、前記1次局側パラレルシリアル変換回路に設けられた複数のシリアルバスにそれぞれ接続されるI/O装置、通信装置およびサーボモータ制御装置を備え、前記シリアルバスの伝送クロックおよび伝送データ長は、設定変更可能であることを特徴としている。
請求項8に記載の発明は、請求項1記載のI/O装置を備えたことを特徴としている。
請求項9に記載の発明は、請求項3記載の通信装置を備えたことを特徴としている。
請求項10に記載の発明は、請求項5記載のサーボモータ制御装置を備えたことを特徴としている。
In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
The invention according to claim 1 is equipped with a primary station side parallel-serial conversion circuit that bidirectionally converts a parallel bus that handles address information, data information, and control signals of a CPU that controls the device into a serial bus, and A CPU board in which a serial bus output from a serial conversion circuit is wired to a connector, and a parallel bus that handles address information, data information, and control signals connected to the I / O device are converted into a serial bus bidirectionally 2 And an I / O board on which a serial bus output from the parallel serial conversion circuit is wired to a connector, and the serial bus of each of the CPU board and the I / O board Are connected to each other via a connector, and the CPU processes serial bus communication asynchronously. To have.
According to a second aspect of the present invention, the primary station parallel / serial conversion circuit includes a transmission memory for storing transmission data of a serial bus, and a parallel serial for converting parallel data in the transmission memory into a bit string of the serial bus. A converter, a serial-parallel converter that receives a serial bus bit string and converts it into parallel data, a reception memory that stores the received parallel data, and a frequency-divided clock that can change the setting of the serial bus transmission clock; A bit counter capable of changing the transmission data length of the serial bus, and the secondary station side parallel serial conversion circuit includes a transmission memory for storing transmission data of the serial bus, and a parallel in the transmission memory. A parallel-serial converter that converts data into a serial bus bit string and serial A serial / parallel converter that receives the bit string of the data and converts it into parallel data, a reception memory for storing the received parallel data, and a serial bus transmission clock transmitted from the primary station parallel / serial conversion circuit The transmission / reception circuit operates and includes a bit counter that enables setting and changing the transmission data length of the serial bus, and a switching circuit for switching the access direction of the parallel bus.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a parallel serial conversion circuit on the primary station side for bidirectionally converting a parallel bus that handles address information, data information, and control signals of a CPU that controls the device into a serial bus, and the parallel The secondary station side that bi-directionally converts the serial bus output from the serial conversion circuit into a serial bus, and the parallel bus that handles the CPU address information, data information, and control signals of the CPU that performs communication processing with the CPU board A communication board equipped with a parallel-serial conversion circuit and a serial bus output from the parallel-serial conversion circuit wired to a connector, and the serial buses of the CPU board and the communication board are connected to each other via a connector The CPU processes the serial bus communication asynchronously.
According to a fourth aspect of the present invention, the primary station parallel / serial conversion circuit includes a transmission memory for storing transmission data of a serial bus, and a parallel serial for converting parallel data in the transmission memory into a bit string of the serial bus. A converter, a serial-parallel converter that receives a serial bus bit string and converts it into parallel data, a reception memory that stores the received parallel data, and a frequency-divided clock that can change the setting of the serial bus transmission clock; A bit counter capable of changing the transmission data length of the serial bus, and the secondary station side parallel serial conversion circuit includes a transmission memory for storing transmission data of the serial bus, and a parallel in the transmission memory. A parallel-serial converter that converts data into a serial bus bit string and serial A serial / parallel converter that receives the bit string of the data and converts it into parallel data, a reception memory for storing the received parallel data, and a serial bus transmission clock transmitted from the primary station parallel / serial conversion circuit A bit counter that enables the transmission / reception circuit to operate and change the transmission data length of the serial bus,
And a switching circuit for switching the access direction of the parallel bus.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a parallel serial conversion circuit on the primary station side for bidirectionally converting a parallel bus that handles address information, data information, and control signals of a CPU that controls the device into a serial bus, and the parallel The serial board output from the serial conversion circuit is connected to the CPU board and the parallel serial bus that handles the address information, data information, and control signals of the servo control circuit to the serial bus. A servo board having a conversion circuit and a serial bus output from the parallel-serial conversion circuit wired to a connector; and connecting the serial buses of the CPU board and the servo board to each other via a connector; The CPU processes the serial bus communication asynchronously.
According to a sixth aspect of the present invention, the primary station parallel / serial conversion circuit includes a transmission memory for storing transmission data of the serial bus, and a parallel serial for converting parallel data in the transmission memory into a bit string of the serial bus. A converter, a serial-parallel converter that receives a serial bus bit string and converts it into parallel data, a reception memory that stores the received parallel data, and a frequency-divided clock that can change the setting of the serial bus transmission clock; A bit counter capable of changing the transmission data length of the serial bus, and the secondary station side parallel serial conversion circuit includes a transmission memory for storing transmission data of the serial bus, and a parallel in the transmission memory. A parallel-serial converter that converts data into a serial bus bit string and serial A serial / parallel converter that receives the bit string of the data and converts it into parallel data, a reception memory for storing the received parallel data, and a serial bus transmission clock transmitted from the primary station parallel / serial conversion circuit The transmission / reception circuit operates and includes a bit counter that enables setting and changing the transmission data length of the serial bus, and a switching circuit for switching the access direction of the parallel bus.
According to a seventh aspect of the present invention, a primary station side parallel serial conversion circuit for bidirectionally converting a parallel bus that handles address information, data information, and control signals of a CPU that controls the device into a serial bus is mounted. I / O device connected to each of a plurality of serial buses provided in the primary station side parallel serial conversion circuit in a control system including a CPU board in which a serial bus output from a serial conversion circuit is wired to a connector A communication device and a servo motor control device, wherein the transmission clock and transmission data length of the serial bus can be set and changed.
The invention described in claim 8 is characterized in that the I / O device described in claim 1 is provided.
The invention described in claim 9 is characterized by including the communication device according to
According to a tenth aspect of the present invention, the servo motor control device according to the fifth aspect is provided.
請求項1、8に記載の発明によると、I/O装置のようにCPU基板とI/O基板間の信号配線をパラレルバスからシリアルバスに省配線化することにより、基板のパターン配線設計作業を容易にすることができ、基板間を接続するためのインターフェイスコネクタを小形化することができる。また、本構成を従来技術にて実現した場合、CPU基板には多数のパラレルバスのパターン配線が必要となるため、本発明を利用することでパターン配線を省配線化することで放射ノイズや信号のクロストーク等の問題を低減できる。さらに、シリアルバスを利用することにより、シリアルバス通信割り込みなどの新たな処理が追加となることはなく、CPUの処理としては、従来と変わりなくI/Oデバイスへの読み出し/書き込みを非同期に処理できる。
請求項3、9に記載の発明によると、マルチCPUシステム通信装置を構成する統括CPUを搭載したCPU基板と、通信用CPUを搭載した通信基板間の信号配線をパラレルバスからシリアルバスに省配線化することにより、基板のパターン配線設計作業を容易にすることができ、基板間を接続するためのインターフェイスコネクタを小形化することができる。また、本構成を従来技術にて実現した場合、CPU基板には多数のパラレルバスのパターン配線が必要となるため、本発明を利用することでパターン配線を省配線化することで放射ノイズや信号のクロストーク等の問題を低減できる。さらに、シリアルバスを利用することにより、シリアルバス通信割り込みなどの新たな処理が追加となることはなく、CPUの処理としては、I/O装置と同様に非同期で通信基板の処理を行うことができる。
請求項5、10に記載の発明によると、サーボモータ制御装置を構成するCPU基板とサーボ基板間の信号配線がパラレルバスからシリアルバスに省配線化されることにより、基板のパターン配線設計作業を容易にすることができ、基板間を接続するためのインターフェイスコネクタを小形化することができる。また、本構成を従来技術にて実現した場合、CPU基板には多数のパラレルバスのパターン配線が必要となるため、本発明を利用することでパターン配線を省配線化することで放射ノイズや信号のクロストーク等の問題を低減できる。さらに、シリアルバスを利用することにより、シリアルバス通信割り込みなどの新たな処理が追加となることはなく、CPUの処理としては、I/O装置と同様に非同期でサーボ基板の処理を行うことができる。
請求項2、4、6に記載の発明によると、1次局と2次局に設置されたパラレルシリアル変換回路の内部に送信メモリと受信メモリからなるメモリ部を搭載しているため、このメモリを共有メモリとして利用することで、2次局側の機能ブロックにCPUを搭載した場合、複数のCPUから構成されるマルチCPUシステムを実現することができる。また、2次局側のパラレルシリアル変換回路では、パラレルバスの方向を切り替えることにより、CPUを設置しないスタンドアロンのハードウェア構成も実現することができ、多様なシステムに対応できる。これらより、システムの1次局側と2次局側間の信号線配線をパラレルバスからシリアルバスに省配線化することにより、基板のパターン配線設計作業を容易にすることができ、基板間を接続するインターフェイスコネクタを小形化することができることになる。さらに、シリアルバスの伝送クロックおよび伝送データ長を可変設定できることにより、高速かつ大量データを必要とするシステムから低速かつ少量データを必要とするシステムまで多様なシステムに適用することができる。これにより、パラレルシリアル変換回路をあらゆるシステムに利用することで、インターフェイス回路の共通化を推進することができる。
請求項7に記載の発明によると、1次局側に複数のシリアルバスインターフェイスを備えているので、I/O装置のような1つのCPUにて構成するシステムから、通信装置のように複数のCPUにて構成するシステムを組み合わせて構成することが容易にできるようになる。
また、基板間を接続するインターフェイスコネクタを共通にできるため、インターフェイスの標準化につなげることができる。これにより、システムのカスタマイズ性を向上することが可能となる。
According to the first and eighth aspects of the present invention, the pattern wiring design work of the board is achieved by reducing the signal wiring between the CPU board and the I / O board from the parallel bus to the serial bus as in the case of the I / O device. The interface connector for connecting the substrates can be miniaturized. In addition, when this configuration is realized by the conventional technology, a pattern wiring of a large number of parallel buses is necessary for the CPU board. Therefore, by using the present invention, the pattern wiring can be reduced to reduce radiation noise and signals. Problems such as crosstalk can be reduced. Furthermore, by using the serial bus, new processing such as serial bus communication interrupts is not added, and the CPU processing is asynchronous with reading / writing to the I / O device as before. it can.
According to the third and ninth aspects of the invention, the signal wiring between the CPU board having the general CPU constituting the multi-CPU system communication device and the communication board having the communication CPU is reduced from the parallel bus to the serial bus. Thus, the pattern wiring design work of the boards can be facilitated, and the interface connector for connecting the boards can be miniaturized. In addition, when this configuration is realized by the conventional technology, a pattern wiring of a large number of parallel buses is necessary for the CPU board. Therefore, by using the present invention, the pattern wiring can be reduced to reduce radiation noise and signals. Problems such as crosstalk can be reduced. In addition, by using the serial bus, new processing such as serial bus communication interruption is not added, and the processing of the CPU can be performed asynchronously like the I / O device as the processing of the CPU. it can.
According to the inventions as claimed in
According to the invention described in
According to the seventh aspect of the present invention, since the primary station is provided with a plurality of serial bus interfaces, a system constituted by a single CPU such as an I / O device, a plurality of communication devices such as a communication device. It becomes possible to easily configure a system composed of CPUs.
In addition, since the interface connector for connecting the boards can be made common, it is possible to standardize the interface. Thereby, it becomes possible to improve the customizability of the system.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明のI/O装置に適用したシリアルバスシステムについてのブロック図である。図1において、1はCPU基板、2はCPU、3はメモリ、4はCPUのパラレルバス、5はI/Oデバイス、6はI/O基板、100はパラレルシリアル変換回路、101はシリアルバス、102はシリアルバスにてCPU基板とI/O基板を接続する小形コネクタである。 FIG. 1 is a block diagram of a serial bus system applied to the I / O device of the present invention. In FIG. 1, 1 is a CPU board, 2 is a CPU, 3 is a memory, 4 is a parallel bus of the CPU, 5 is an I / O device, 6 is an I / O board, 100 is a parallel / serial conversion circuit, 101 is a serial bus, A small connector 102 connects the CPU board and the I / O board by a serial bus.
図5は、本発明の1次局(CPU基板)側のパラレルシリアル変換回路である。図5において、200は送信メモリ、201はパラレルシリアル変換器、202はシリアルパラレル変換器、203は受信メモリ、204はシリアルバスの伝送クロックを生成する分周クロック回路、205はシリアルバスの伝送データ長を決定するビットカウンタ、300はシリアルバス送信データ、301はシリアルバス受信データ、302はシリアルバスク伝送クロック、310は伝送クロック周波数の設定値、311は伝送ビット長の設定値、312はクロック、320はアドレスバス、321はデータバス、322は書き込み信号WR、323は読み出し信号RD、324は選択信号CSである。 FIG. 5 shows a parallel-serial conversion circuit on the primary station (CPU board) side of the present invention. In FIG. 5, 200 is a transmission memory, 201 is a parallel-serial converter, 202 is a serial-parallel converter, 203 is a reception memory, 204 is a divided clock circuit for generating a serial bus transmission clock, and 205 is serial bus transmission data. Bit counter for determining length, 300 is serial bus transmission data, 301 is serial bus reception data, 302 is a serial bus transmission clock, 310 is a transmission clock frequency setting value, 311 is a transmission bit length setting value, 312 is a clock, 320 is an address bus, 321 is a data bus, 322 is a write signal WR, 323 is a read signal RD, and 324 is a selection signal CS.
図6は、本発明の2次局(I/O基板)側のパラレルシリアル変換回路である。図6において、206はパラレルバスの方向を切り替えるための回路、325は前記パラレルバスの方向を切り替えるためのスタンドアロンモード信号である。 FIG. 6 shows a parallel-serial conversion circuit on the secondary station (I / O board) side of the present invention. In FIG. 6, 206 is a circuit for switching the direction of the parallel bus, and 325 is a stand-alone mode signal for switching the direction of the parallel bus.
図9は、本発明の1次局と2次局との間のタイミングチャートである。
本発明が従来のパラレルバスシステムと異なる部分は、CPU基板とI/O基板間に、パラレルバスをシリアルバスに双方向に変換するパラレルシリアル変換回路を設置し、各基板間をシリアルバスで配線するために小形コネクタを設置したことである。
また、本発明が特許文献1と異なる部分は、CPU基板とI/O基板、通信基板、サーボ基板間を1対1にて接続するようにした点である。
さらに、パラレルシリアル変換回路の内部に、分周クロック回路を設置することで、シリアルバスの伝送クロックを可変設定可能としたこと、ビットカウンタを設置することで、シリアルバスの伝送ビット長を可変設定可能としたこと、バス切り替え回路を設置することで2次局側にI/Oデバイスへのアドレスバス、書き込み信号、読み出し信号、選択信号を出力できるように出力方向の切り替えを可能としたことである。
FIG. 9 is a timing chart between the primary station and the secondary station of the present invention.
The difference between the present invention and the conventional parallel bus system is that a parallel-serial conversion circuit for bidirectionally converting the parallel bus into a serial bus is installed between the CPU board and the I / O board, and wiring between the boards is performed with the serial bus. In order to do so, a small connector was installed.
Further, the present invention is different from Patent Document 1 in that the CPU board and the I / O board, the communication board, and the servo board are connected one-to-one.
In addition, the serial bus transmission clock can be variably set by installing a divided clock circuit inside the parallel-serial conversion circuit, and the serial bus transmission bit length can be variably set by installing a bit counter. It is possible to switch the output direction so that the address bus, write signal, read signal, and select signal to the I / O device can be output to the secondary station side by installing a bus switching circuit. is there.
図1に示す構成は、CPU基板とI/O基板から構成されるI/O装置である。CPU基板のCPUからI/O基板のI/Oデバイスにデータを書き込む場合、CPUはパラレルデータをパラレルシリアル変換回路内部の送信メモリに書き込みを行う。パラレルデータは送信メモリからパラレルシリアル変換器を介してシリアルデータに変換されシリアルバスに出力し、I/O基板上のパラレルシリアル変換回路に伝送される。このシリアルバス伝送の前には、I/Oデバイスに応じた伝送クロックの周波数設定、および伝送ビット長の設定を行っておく必要がある。I/O基板のパラレルシリアル変換回路は、CPU基板から受信したシリアルデータをシリアルパラレル変換器を介してパラレルデータに変換して、受信メモリにデータを格納する。受信メモリのパラレルデータは、スタンドアロンモード信号により設定されたバス方向切り替え回路を介して、アドレスバス、書き込み信号、選択信号とともにI/Oデバイスに出力され書き込み処理を行うことになる。 The configuration shown in FIG. 1 is an I / O device including a CPU board and an I / O board. When writing data from the CPU on the CPU board to the I / O device on the I / O board, the CPU writes the parallel data to the transmission memory inside the parallel-serial conversion circuit. The parallel data is converted from the transmission memory to serial data via the parallel serial converter, output to the serial bus, and transmitted to the parallel serial conversion circuit on the I / O board. Before this serial bus transmission, it is necessary to set the transmission clock frequency and the transmission bit length according to the I / O device. The parallel / serial conversion circuit on the I / O board converts the serial data received from the CPU board into parallel data via the serial / parallel converter, and stores the data in the reception memory. The parallel data of the reception memory is output to the I / O device together with the address bus, the write signal, and the selection signal via the bus direction switching circuit set by the stand-alone mode signal, and the write process is performed.
一方、I/O基板からのデータ読み出しでは、I/Oデバイスから読み出したパラレルデータを2次局側パラレルシリアル変換回路に取り込み、送信メモリに格納する。パラレルデータは送信メモリからパラレルシリアル変換器を介してシリアルデータに変換されシリアルバスに出力し、CPU基板上のパラレルシリアル変換回路に伝送される。CPU基板上のパラレルシリアル変換回路は、I/O基板から受信したシリアルデータをシリアルパラレル変換器を介してパラレルデータに変換して、受信メモリにデータを格納する。CPUはこの受信メモリからI/Oデバイスの情報を読み出すことができる。 On the other hand, in reading data from the I / O board, the parallel data read from the I / O device is taken into the secondary station parallel serial conversion circuit and stored in the transmission memory. The parallel data is converted from the transmission memory to serial data via the parallel-serial converter, output to the serial bus, and transmitted to the parallel-serial conversion circuit on the CPU board. The parallel / serial conversion circuit on the CPU board converts the serial data received from the I / O board into parallel data via the serial / parallel converter, and stores the data in the reception memory. The CPU can read information on the I / O device from the reception memory.
図9のタイミングチャートについて説明する。まず、CPU基板のCPUは、CPU自身のタイミングで非同期にI/Oデバイスへアクセスして制御処理を行っているものとする。これは、シリアルバスの通信が定周期に伝送されているわけではなく、CPUが必要とするアクセスタイミングでI/Oデバイスと情報を送受信していることを示している。つまり、CPUがパラレルバスで非同期にI/Oデバイスにアクセスするように、シリアルバスで非同期にI/Oデバイスにアクセスできるわけである。 The timing chart of FIG. 9 will be described. First, it is assumed that the CPU of the CPU board performs control processing by accessing the I / O device asynchronously at the timing of the CPU itself. This indicates that serial bus communication is not transmitted at regular intervals, and that information is transmitted to and received from the I / O device at the access timing required by the CPU. That is, the CPU can access the I / O device asynchronously via the serial bus, just as the CPU accesses the I / O device asynchronously via the parallel bus.
I/Oデバイスの情報を送受信する場合、CPUは1次局パラレルシリアル変換回路に送信データを書き込み、その後既に受信されているデータを読み出す。この読み出したデータをもとにCPUは制御処理を開始する。次に、1次局パラレルシリアル変換回路が出力したシリアルバスの伝送路では、CPUが送信したデータが2次局パラレルシリアル変換回路にて受け取られ、そのデータはパラレルデータに変換されてI/Oデバイスの出力データとして書き込みされる。前述のCPUがデータを送信している時に、2次局パラレルシリアル変換回路では、I/Oデバイスから入力データを読み出し、そのデータをCPUの受信データとなるように伝送する。このデータは、CPUにける次の制御処理において、1次局パラレルシリアル変換回路から読み出される。 When transmitting / receiving I / O device information, the CPU writes transmission data to the primary station parallel / serial conversion circuit, and then reads data already received. The CPU starts control processing based on the read data. Next, in the transmission path of the serial bus output from the primary station parallel / serial conversion circuit, the data transmitted by the CPU is received by the secondary station parallel / serial conversion circuit, and the data is converted into parallel data for I / O. Written as device output data. When the CPU is transmitting data, the secondary station parallel-serial conversion circuit reads input data from the I / O device and transmits the data to be received data of the CPU. This data is read from the primary station parallel / serial conversion circuit in the next control process in the CPU.
上記I/O装置によれば、CPU基板とI/O基板間の配線をシリアルバス化することができる。これにより、各基板のパターン配線設計作業を容易にすることができ、基板間を接続するためのインターフェイスコネクタを小形化することができる。 According to the above I / O device, the wiring between the CPU board and the I / O board can be made into a serial bus. Thereby, the pattern wiring design work of each board | substrate can be made easy and the interface connector for connecting between board | substrates can be reduced in size.
図2は、本発明の通信装置に適用したシリアルバスシステムについてのブロック図である。図2において、1はCPU基板、2はCPU、3はメモリ、4はCPUのパラレルバス、8は通信用CPU、9は通信LSI、11は通信基板、100はパラレルシリアル変換回路、101はシリアルバス、102はシリアルバスにてCPU基板と通信基板を接続する小形コネクタである。 FIG. 2 is a block diagram of a serial bus system applied to the communication apparatus of the present invention. In FIG. 2, 1 is a CPU board, 2 is a CPU, 3 is a memory, 4 is a parallel bus of the CPU, 8 is a communication CPU, 9 is a communication LSI, 11 is a communication board, 100 is a parallel-serial conversion circuit, and 101 is a serial. A bus 102 is a small connector for connecting the CPU board and the communication board via a serial bus.
図5は、本発明の1次局(CPU基板)側のパラレルシリアル変換回路である。図5において、200は送信メモリ、201はパラレルシリアル変換器、202はシリアルパラレル変換器、203は受信メモリ、204はシリアルバスの伝送クロックを生成する分周クロック回路、205はシリアルバスの伝送データ長を決定するビットカウンタ、300はシリアルバス送信データ、301はシリアルバス受信データ、302はシリアルバスク伝送クロック、310は伝送クロック周波数の設定値、311は伝送ビット長の設定値、312はクロック、320はアドレスバス、321はデータバス、322は書き込み信号WR、323は読み出し信号RD、324は選択信号CSである。 FIG. 5 shows a parallel-serial conversion circuit on the primary station (CPU board) side of the present invention. In FIG. 5, 200 is a transmission memory, 201 is a parallel-serial converter, 202 is a serial-parallel converter, 203 is a reception memory, 204 is a divided clock circuit for generating a serial bus transmission clock, and 205 is serial bus transmission data. Bit counter for determining length, 300 is serial bus transmission data, 301 is serial bus reception data, 302 is a serial bus transmission clock, 310 is a transmission clock frequency setting value, 311 is a transmission bit length setting value, 312 is a clock, 320 is an address bus, 321 is a data bus, 322 is a write signal WR, 323 is a read signal RD, and 324 is a selection signal CS.
図7は、本発明の2次局(通信基板)側のパラレルシリアル変換回路である。図7において、206はパラレルバスの方向を切り替えるための回路、326は前記パラレルバスの方向を切り替えるためのホストモード信号である。
図10は、本発明の1次局と2次局との間のタイミングチャートである。
FIG. 7 shows a parallel-serial conversion circuit on the secondary station (communication board) side of the present invention. In FIG. 7, 206 is a circuit for switching the direction of the parallel bus, and 326 is a host mode signal for switching the direction of the parallel bus.
FIG. 10 is a timing chart between the primary station and the secondary station of the present invention.
本発明が従来のパラレルバスシステムと異なる部分は、CPU基板と通信基板間に、パラレルバスをシリアルバスに双方向に変換するパラレルシリアル変換回路を設置し、各基板間をシリアルバスで配線するために小形コネクタを設置したことである。
また、本発明が特許文献1と異なる部分は、CPU基板とI/O基板、通信基板、サーボ基板間を1対1にて接続するようにした点である。
さらに、パラレルシリアル変換回路の内部に、分周クロック回路を設置することで、シリアルバスの伝送クロックを可変設定可能としたこと、ビットカウンタを設置することで、シリアルバスの伝送ビット長を可変設定可能としたこと、バス切り替え回路を設置することで2次局側に設置されたCPUからアドレスバス、書き込み信号、読み出し信号、選択信号を入力できるように出力方向の切り替えを可能としたことである。
The difference between the present invention and the conventional parallel bus system is that a parallel-serial conversion circuit for bidirectionally converting the parallel bus into a serial bus is installed between the CPU board and the communication board, and the boards are wired with the serial bus. Is a small connector.
Further, the present invention is different from Patent Document 1 in that the CPU board and the I / O board, the communication board, and the servo board are connected one-to-one.
In addition, the serial bus transmission clock can be variably set by installing a divided clock circuit inside the parallel-serial conversion circuit, and the serial bus transmission bit length can be variably set by installing a bit counter. It is possible to switch the output direction so that an address bus, a write signal, a read signal, and a selection signal can be input from a CPU installed on the secondary station side by installing a bus switching circuit. .
図2に示す構成は、CPU基板と通信基板から構成される通信装置である。CPU基板のCPUから通信基板にデータを送信する場合、CPUはパラレルデータをパラレルシリアル変換回路内部の送信メモリに書き込みを行う。パラレルデータは送信メモリからパラレルシリアル変換器を介してシリアルデータに変換されシリアルバスに出力し、通信基板上のパラレルシリアル変換回路に伝送される。このシリアルバス伝送の前には、通信基板とのデータ送受信速度とデータ量に応じた伝送クロックの周波数設定、および伝送ビット長の設定を行っておく必要がある。通信基板のパラレルシリアル変換回路は、CPU基板から受信したシリアルデータをシリアルパラレル変換器を介してパラレルデータに変換して、受信メモリにデータを格納する。受信メモリのパラレルデータは、ホストモード信号により設定されたバス方向切り替え回路を介して、通信用CPUからアドレスバス、書き込み信号、選択信号が入力されることでデータが読み出され、通信用CPUは通信LSIにそのデータを書き込み処理して基板外部へ通信処理される。 The configuration shown in FIG. 2 is a communication device including a CPU board and a communication board. When data is transmitted from the CPU of the CPU board to the communication board, the CPU writes the parallel data to the transmission memory inside the parallel-serial conversion circuit. The parallel data is converted from the transmission memory to serial data via the parallel-serial converter, output to the serial bus, and transmitted to the parallel-serial conversion circuit on the communication board. Prior to this serial bus transmission, it is necessary to set the transmission clock frequency and the transmission bit length according to the data transmission / reception speed and data amount with the communication board. The parallel / serial conversion circuit of the communication board converts the serial data received from the CPU board into parallel data via the serial / parallel converter, and stores the data in the reception memory. The parallel data in the reception memory is read by inputting the address bus, write signal, and selection signal from the communication CPU via the bus direction switching circuit set by the host mode signal. The data is written into the communication LSI and communication processing is performed outside the substrate.
一方、通信基板からのデータ読み出しでは、通信用CPUが通信LSIから読み出したパラレルデータを2次局側パラレルシリアル変換回路に取り込み、送信メモリに格納する。パラレルデータは送信メモリからパラレルシリアル変換器を介してシリアルデータに変換されシリアルバスに出力し、CPU基板上のパラレルシリアル変換回路に伝送される。CPU基板上のパラレルシリアル変換回路は、通信基板から受信したシリアルデータをシリアルパラレル変換器を介してパラレルデータに変換して、受信メモリにデータを格納する。CPUはこの受信メモリから通信基板からの情報を読み出すことができる。 On the other hand, in the data reading from the communication board, the parallel data read from the communication LSI by the communication CPU is taken into the secondary station side parallel serial conversion circuit and stored in the transmission memory. The parallel data is converted from the transmission memory to serial data via the parallel-serial converter, output to the serial bus, and transmitted to the parallel-serial conversion circuit on the CPU board. The parallel / serial conversion circuit on the CPU board converts the serial data received from the communication board into parallel data via the serial / parallel converter, and stores the data in the reception memory. The CPU can read information from the communication board from the reception memory.
図10のタイミングチャートについて説明する。まず、CPU基板のCPUは、CPU自身のタイミングで非同期に通信CPU側へアクセスして制御処理を行っているものとする。これは、シリアルバスの通信が定周期に伝送されているわけではなく、CPUが必要とするアクセスタイミングで通信CPU側と情報を送受信していることを示している。つまり、CPUがパラレルバスで非同期に通信CPU側にアクセスするように、シリアルバスで非同期に通信CPU側にアクセスできるわけである。 The timing chart of FIG. 10 will be described. First, it is assumed that the CPU of the CPU board performs control processing by accessing the communication CPU side asynchronously at the timing of the CPU itself. This indicates that the serial bus communication is not transmitted at regular intervals, and that information is transmitted to and received from the communication CPU side at the access timing required by the CPU. That is, it is possible to access the communication CPU side asynchronously via the serial bus, just as the CPU accesses the communication CPU side asynchronously via the parallel bus.
通信CPU側の情報を送受信する場合、CPUは1次局パラレルシリアル変換回路に送信データを書き込み、その後既に受信されているデータを読み出す。この読み出したデータをもとにCPUは制御処理を開始する。次に、1次局パラレルシリアル変換回路が出力したシリアルバスの伝送路では、CPUが送信したデータが2次局パラレルシリアル変換回路にて受け取られ、そのデータはパラレルデータに変換されて通信CPUに読み出され通信処理される。通信CPUが外部通信から受信したデータは、2次局パラレルシリアル変換回路に書き込まれ、そのデータをCPUの受信データとなるように伝送する。このデータは、CPUにける次の制御処理において、1次局パラレルシリアル変換回路から読み出される。 When transmitting / receiving information on the communication CPU side, the CPU writes transmission data to the primary station parallel / serial conversion circuit, and then reads data already received. The CPU starts control processing based on the read data. Next, in the serial bus transmission line output from the primary station parallel serial conversion circuit, the data transmitted by the CPU is received by the secondary station parallel serial conversion circuit, and the data is converted into parallel data and transmitted to the communication CPU. It is read and processed for communication. The data received by the communication CPU from the external communication is written in the secondary station parallel / serial conversion circuit, and the data is transmitted so as to become the received data of the CPU. This data is read from the primary station parallel / serial conversion circuit in the next control process in the CPU.
上記通信装置によれば、CPU基板と通信基板間の配線をシリアルバス化することができる。これにより、各基板のパターン配線設計作業を容易にすることができ、基板間を接続するためのインターフェイスコネクタを小形化することができる。 According to the above communication device, the wiring between the CPU board and the communication board can be made into a serial bus. Thereby, the pattern wiring design work of each board | substrate can be made easy and the interface connector for connecting between board | substrates can be reduced in size.
図3は、本発明のサーボモータ制御装置に適用したシリアルバスシステムについてのブロック図である。図3において、1はCPU基板、2はCPU、3はメモリ、4はパラレルバス、12はモータパワー回路、13はサーボ制御回路、14はサーボ基板、15はモータ、16は位置検出センサ、100はパラレルシリアル変換回路、101はシリアルバス、102はシリアルバスにてCPU基板と通信基板を接続する小形コネクタである。 FIG. 3 is a block diagram of a serial bus system applied to the servo motor control apparatus of the present invention. In FIG. 3, 1 is a CPU board, 2 is a CPU, 3 is a memory, 4 is a parallel bus, 12 is a motor power circuit, 13 is a servo control circuit, 14 is a servo board, 15 is a motor, 16 is a position detection sensor, 100 Is a parallel-serial conversion circuit, 101 is a serial bus, and 102 is a small connector for connecting the CPU board and the communication board via the serial bus.
図5は、本発明の1次局(CPU基板)側のパラレルシリアル変換回路である。図5において、200は送信メモリ、201はパラレルシリアル変換器、202はシリアルパラレル変換器、203は受信メモリ、204はシリアルバスの伝送クロックを生成する分周クロック回路、205はシリアルバスの伝送データ長を決定するビットカウンタ、300はシリアルバス送信データ、301はシリアルバス受信データ、302はシリアルバスク伝送クロック、310は伝送クロック周波数の設定値、311は伝送ビット長の設定値、312はクロック、320はアドレスバス、321はデータバス、322は書き込み信号WR、323は読み出し信号RD、324は選択信号CSである。 FIG. 5 shows a parallel-serial conversion circuit on the primary station (CPU board) side of the present invention. In FIG. 5, 200 is a transmission memory, 201 is a parallel-serial converter, 202 is a serial-parallel converter, 203 is a reception memory, 204 is a divided clock circuit for generating a serial bus transmission clock, and 205 is serial bus transmission data. Bit counter for determining length, 300 is serial bus transmission data, 301 is serial bus reception data, 302 is a serial bus transmission clock, 310 is a transmission clock frequency setting value, 311 is a transmission bit length setting value, 312 is a clock, 320 is an address bus, 321 is a data bus, 322 is a write signal WR, 323 is a read signal RD, and 324 is a selection signal CS.
図6は、本発明の2次局(サーボ基板)側のパラレルシリアル変換回路である。図6において、206はパラレルバスの方向を切り替えるための回路、325は前記パラレルバスの方向を切り替えるためのスタンドアロンモード信号である。
本発明が従来のパラレルバスシステムと異なる部分は、CPU基板とサーボ基板間に、パラレルバスをシリアルバスに双方向に変換するパラレルシリアル変換回路を設置し、各基板間をシリアルバスで配線するために小形コネクタを設置したことである。
FIG. 6 shows a parallel-serial conversion circuit on the secondary station (servo substrate) side of the present invention. In FIG. 6, 206 is a circuit for switching the direction of the parallel bus, and 325 is a stand-alone mode signal for switching the direction of the parallel bus.
The difference between the present invention and the conventional parallel bus system is that a parallel / serial conversion circuit for bidirectionally converting the parallel bus into a serial bus is installed between the CPU board and the servo board, and wiring between the boards is performed by the serial bus. Is a small connector.
また、本発明が特許文献1と異なる部分は、CPU基板とI/O基板、通信基板、サーボ基板間を1対1にて接続するようにした点である。
さらに、パラレルシリアル変換回路の内部に、分周クロック回路を設置することで、シリアルバスの伝送クロックを可変設定可能としたこと、ビットカウンタを設置することで、シリアルバスの伝送ビット長を可変設定可能としたこと、バス切り替え回路を設置することで2次局側にてサーボ制御回路へのアドレスバス、書き込み信号、読み出し信号、選択信号を出力できるように出力方向の切り替えを可能としたことである。
Further, the present invention is different from Patent Document 1 in that the CPU board and the I / O board, the communication board, and the servo board are connected one-to-one.
In addition, the serial bus transmission clock can be variably set by installing a divided clock circuit inside the parallel-serial conversion circuit, and the serial bus transmission bit length can be variably set by installing a bit counter. It is possible to switch the output direction so that the secondary station can output the address bus, write signal, read signal, and select signal to the servo control circuit by installing a bus switching circuit. is there.
図3に示す構成は、CPU基板とサーボ基板から構成されるサーボモータ制御装置である。CPU基板のCPUからサーボ基板にデータを送信する場合、CPUはパラレルデータをパラレルシリアル変換回路内部の送信メモリに書き込みを行う。パラレルデータは送信メモリからパラレルシリアル変換器を介してシリアルデータに変換されシリアルバスに出力し、サーボ基板上のパラレルシリアル変換回路に伝送される。このシリアルバス伝送の前には、サーボ基板とのデータ送受信速度とデータ量に応じた伝送クロックの周波数設定、および伝送ビット長の設定を行っておく必要がある。サーボ基板のパラレルシリアル変換回路は、CPU基板から受信したシリアルデータをシリアルパラレル変換器を介してパラレルデータに変換して、受信メモリにデータを格納する。受信メモリのパラレルデータは、スタンドアロンモード信号により設定されたバス方向切り替え回路を介して、サーボ制御回路にアドレスバス、書き込み信号、選択信号が出力されることでデータが書き込まれ、サーボ制御の処理が行われる。サーボ制御回路から出力されたトルク指令は、モータパワー回路に入力されて電力変換された後、モータへ出力される。モータに設置された位置検出センサ情報は、サーボ制御回路にフィードバックされサーボモータの制御が行われる。 The configuration shown in FIG. 3 is a servo motor control device including a CPU substrate and a servo substrate. When data is transmitted from the CPU of the CPU board to the servo board, the CPU writes the parallel data to the transmission memory inside the parallel-serial conversion circuit. The parallel data is converted from the transmission memory to serial data via the parallel-serial converter, output to the serial bus, and transmitted to the parallel-serial conversion circuit on the servo board. Prior to the serial bus transmission, it is necessary to set the transmission clock frequency and the transmission bit length in accordance with the data transmission / reception speed and data amount with the servo board. The parallel / serial conversion circuit of the servo board converts serial data received from the CPU board into parallel data via a serial / parallel converter, and stores the data in the reception memory. Parallel data in the reception memory is written by outputting the address bus, write signal, and selection signal to the servo control circuit via the bus direction switching circuit set by the stand-alone mode signal, and the servo control processing is performed. Done. The torque command output from the servo control circuit is input to the motor power circuit for power conversion, and then output to the motor. The position detection sensor information installed in the motor is fed back to the servo control circuit to control the servo motor.
一方、サーボ基板からのデータ読み出しでは、サーボ制御回路から読み出したパラレルデータを2次局側パラレルシリアル変換回路に取り込み、送信メモリに格納する。パラレルデータは送信メモリからパラレルシリアル変換器を介してシリアルデータに変換されシリアルバスに出力し、CPU基板上のパラレルシリアル変換回路に伝送される。CPU基板上のパラレルシリアル変換回路は、サーボ基板から受信したシリアルデータをシリアルパラレル変換器を介してパラレルデータに変換して、受信メモリにデータを格納する。CPUはこの受信メモリからサーボ基板からの情報を読み出すことができる。なお、これら書き込みと読み出し処理タイミングは、図9のI/O装置と同様のタイミングで行われる。 On the other hand, in the data reading from the servo board, the parallel data read from the servo control circuit is taken into the secondary station side parallel serial conversion circuit and stored in the transmission memory. The parallel data is converted from the transmission memory to serial data via the parallel-serial converter, output to the serial bus, and transmitted to the parallel-serial conversion circuit on the CPU board. The parallel / serial conversion circuit on the CPU board converts the serial data received from the servo board into parallel data via the serial / parallel converter, and stores the data in the reception memory. The CPU can read information from the servo board from the reception memory. These write and read processing timings are performed at the same timing as that of the I / O device of FIG.
CPUが必要とするタイミングで非同期に行うことができることを特徴とする。
上記サーボモータ制御装置によれば、CPU基板とサーボ基板間の配線をシリアルバス化することができる。これにより、各基板のパターン配線設計作業を容易にすることができ、基板間を接続するためのインターフェイスコネクタを小形化することができる。
It can be performed asynchronously at a timing required by the CPU.
According to the servo motor control device, the wiring between the CPU board and the servo board can be converted into a serial bus. Thereby, the pattern wiring design work of each board | substrate can be made easy and the interface connector for connecting between board | substrates can be reduced in size.
図4は第4実施例の構成を示す図である。第4実施例では、第1〜第3実施例を組み合わせた構成を示している。図8は、1次局側にて使用されるパラレルシリアル変換回路が複数組み合わされた回路を示しており、図4の1次局にて使用される回路である。 FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the fourth embodiment. In the fourth embodiment, a configuration in which the first to third embodiments are combined is shown. FIG. 8 shows a circuit in which a plurality of parallel-serial conversion circuits used on the primary station side are combined, and is a circuit used in the primary station of FIG.
図4に示す構成では、1枚のCPU基板にI/O基板、通信基板、サーボ基板を接続した制御システムとなっている。本構成を従来技術にて行った場合、CPU基板には多数のパラレルバスのパターン配線が必要となるため、設計工数の増加と放射ノイズや信号のクロストーク等の問題が生じることになる。しかし、パラレルシリアル変換回路を設置して各基板の配線をパラレルバスからシリアルバスに変換することにより、CPU基板のパターン配線を大幅に削減することができるため、パターン配線設計作業を容易にすることができ、基板間を接続するためのインターフェイスコネクタを小形化することができる。
また、CPU基板のCPUは、各基板へ指令データを送信したいタイミング、あるいは各基板から応答データを入手したいタイミングでパラレルシリアル変換回路を介して各基板に非同期アクセスする。この非同期アクセスは、複数の基板からCPUへ割り込み処理することを避け、CPUの処理負荷の増大を削減するものであり、システムの性能向上につなげることができる。
The configuration shown in FIG. 4 is a control system in which an I / O board, a communication board, and a servo board are connected to one CPU board. When this configuration is performed by the prior art, a large number of parallel bus pattern wirings are required on the CPU substrate, which causes an increase in design man-hours and problems such as radiation noise and signal crosstalk. However, by installing a parallel-serial conversion circuit and converting the wiring of each board from a parallel bus to a serial bus, the pattern wiring on the CPU board can be greatly reduced, making the pattern wiring design work easier The interface connector for connecting the substrates can be miniaturized.
In addition, the CPU of the CPU board asynchronously accesses each board via the parallel-serial conversion circuit at a timing when command data is transmitted to each board or when response data is obtained from each board. This asynchronous access avoids interrupt processing from a plurality of boards to the CPU, reduces an increase in processing load on the CPU, and can improve system performance.
本発明により、複数の制御基板から構成されるシステムをシリアルバスにて構成することで、超小形のロボットシステムを実現することができる。 According to the present invention, an ultra-small robot system can be realized by configuring a system including a plurality of control boards with a serial bus.
1 CPU基板
2 CPU
3 メモリ
4 パラレルバス
5 I/Oデバイス
6 I/O基板
7 コネクタ
8 通信CPU
9 通信LSI
10 共有メモリ
11 通信基板
12 モータパワー回路
13 サーボ制御回路
14 サーボ基板
15 モータ
16 位置検出センサ
17 シリアル通信
18 シリアルIF回路
100、100a、100b、100c パラレルシリアル変換回路
101 シリアルバス
102 小形コネクタ
200 送信メモリ
201 パラレルシリアル変換器
202 シリアルパラレル変換器
203 受信メモリ
204 分周クロック
205 ビットカウンタ
206 バス方向切り替え回路
300 シリアルバス送信データ
301 シリアルバス受信データ
302 シリアルバス伝送クロック
310 伝送クロック設定値
311 伝送ビット長設定値
312 クロック
320 アドレスバス
321 データバス
322 書き込み信号WR
323 読み出し信号RD
324 選択信号CS
325 スタンドアロンモード信号
326 ホストモード信号
1
3
9 Communication LSI
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Shared memory 11
323 Read signal RD
324 Selection signal CS
325 Stand-alone mode signal 326 Host mode signal
Claims (10)
前記I/Oデバイスへ接続されたアドレス情報、データ情報および制御信号を扱うパラレルバスをシリアルバスに双方向に変換する2次局側パラレルシリアル変換回路を搭載し、当該パラレルシリアル変換回路から出力されるシリアルバスがコネクタに配線されたI/O基板と、を備え、
前記CPU基板と前記I/O基板それぞれのシリアルバスを互いにコネクタを介して接続し、前記CPUがシリアルバス通信を非同期で処理することを特徴とするI/O装置。 A serial bus that is equipped with a primary station side parallel serial conversion circuit that bidirectionally converts a parallel bus that handles address information, data information, and control signals of a CPU that controls the device into a serial bus, and is output from the parallel serial conversion circuit A CPU board wired to the connector;
Equipped with a secondary station side parallel serial conversion circuit that converts the parallel bus that handles address information, data information, and control signals connected to the I / O device into a serial bus bidirectionally, and is output from the parallel serial conversion circuit An I / O board with a serial bus wired to the connector,
An I / O device characterized in that serial buses of the CPU board and the I / O board are connected to each other via a connector, and the CPU processes serial bus communication asynchronously.
送信メモリ内部のパラレルデータをシリアルバスのビット列に変換するパラレルシリアル変換器と、
シリアルバスのビット列を受信しパラレルデータに変換するシリアルパラレル変換器と、
受信したパラレルデータを格納するための受信メモリと、
シリアルバスの伝送クロックを設定変更可能とする分周クロックと、
シリアルバスの伝送データ長を設定変更可能とするビットカウンタと、を備え、
前記2次局側パラレルシリアル変換回路は、シリアルバスの送信データを格納するための送信メモリと、
送信メモリ内部のパラレルデータをシリアルバスのビット列に変換するパラレルシリアル変換器と、
シリアルバスのビット列を受信しパラレルデータに変換するシリアルパラレル変換器と、
受信したパラレルデータを格納するための受信メモリと、
前記1次局側パラレルシリアル変換回路から送信されるシリアルバスの伝送クロックにて送受信回路が動作し、シリアルバスの伝送データ長を設定変更可能とするビットカウンタと、
パラレルバスのアクセス方向を切り替えるための切り替え回路と、を備えたことを特徴とする請求項1に記載のI/O装置。 The primary station parallel-serial conversion circuit includes a transmission memory for storing transmission data of a serial bus,
A parallel-serial converter that converts parallel data in the transmission memory into a bit string of a serial bus; and
A serial-parallel converter that receives a serial bus bit string and converts it into parallel data;
A reception memory for storing the received parallel data;
A frequency-divided clock that allows the serial bus transmission clock to be changed, and
A bit counter capable of changing the transmission data length of the serial bus, and
The secondary station side parallel-serial conversion circuit includes a transmission memory for storing transmission data of a serial bus,
A parallel-serial converter that converts parallel data in the transmission memory into a bit string of a serial bus; and
A serial-parallel converter that receives a serial bus bit string and converts it into parallel data;
A reception memory for storing the received parallel data;
A bit counter that allows a transmission / reception circuit to operate with a serial bus transmission clock transmitted from the primary station side parallel serial conversion circuit, and to change the transmission data length of the serial bus;
The I / O device according to claim 1, further comprising: a switching circuit for switching an access direction of the parallel bus.
通信処理を行うCPUのアドレス情報、データ情報、制御信号を扱うパラレルバスをシリアルバスに双方向に変換する2次局側パラレルシリアル変換回路を搭載し、当該パラレルシリアル変換回路から出力されるシリアルバスがコネクタに配線された通信基板と、を備え、
前記CPU基板と前記通信基板それぞれのシリアルバスを互いにコネクタを介して接続し、前記CPUがシリアルバス通信を非同期で処理することを特徴とする通信装置。 Equipped with a primary station side parallel serial conversion circuit that bi-directionally converts a parallel bus that handles the address information, data information, and control signals of the CPU that controls the device into a serial bus, and is output from the parallel serial conversion circuit A CPU board to which the connector is wired;
Equipped with a secondary station side parallel serial conversion circuit that bi-directionally converts the parallel bus that handles communication processing CPU address information, data information, and control signals into a serial bus, and the serial bus output from the parallel serial conversion circuit A communication board wired to the connector,
A serial communication device, wherein serial buses of the CPU board and the communication board are connected to each other via a connector, and the CPU processes serial bus communication asynchronously.
送信メモリ内部のパラレルデータをシリアルバスのビット列に変換するパラレルシリアル変換器と、
シリアルバスのビット列を受信しパラレルデータに変換するシリアルパラレル変換器と、
受信したパラレルデータを格納するための受信メモリと、
シリアルバスの伝送クロックを設定変更可能とする分周クロックと、
シリアルバスの伝送データ長を設定変更可能とするビットカウンタと、を備え、
前記2次局側パラレルシリアル変換回路は、シリアルバスの送信データを格納するための送信メモリと、
送信メモリ内部のパラレルデータをシリアルバスのビット列に変換するパラレルシリアル変換器と、
シリアルバスのビット列を受信しパラレルデータに変換するシリアルパラレル変換器と、
受信したパラレルデータを格納するための受信メモリと、
前記1次局側パラレルシリアル変換回路から送信されるシリアルバスの伝送クロックにて送受信回路が動作し、シリアルバスの伝送データ長を設定変更可能とするビットカウンタと、
パラレルバスのアクセス方向を切り替えるための切り替え回路と、を備えたことを特徴とする請求項3に記載の通信装置。 The primary station parallel-serial conversion circuit includes a transmission memory for storing transmission data of a serial bus,
A parallel-serial converter that converts parallel data in the transmission memory into a bit string of a serial bus; and
A serial-parallel converter that receives a serial bus bit string and converts it into parallel data;
A reception memory for storing the received parallel data;
A frequency-divided clock that allows the serial bus transmission clock to be changed, and
A bit counter capable of changing the transmission data length of the serial bus, and
The secondary station side parallel-serial conversion circuit includes a transmission memory for storing transmission data of a serial bus,
A parallel-serial converter that converts parallel data in the transmission memory into a bit string of a serial bus; and
A serial-parallel converter that receives a serial bus bit string and converts it into parallel data;
A reception memory for storing the received parallel data;
A bit counter that allows a transmission / reception circuit to operate with a serial bus transmission clock transmitted from the primary station side parallel serial conversion circuit, and to change the transmission data length of the serial bus;
The communication apparatus according to claim 3, further comprising a switching circuit for switching an access direction of the parallel bus.
サーボ制御回路のアドレス情報、データ情報、制御信号を扱うパラレルバスをシリアルバスに双方向に変換する2次局側パラレルシリアル変換回路を搭載し、当該パラレルシリアル変換回路から出力されるシリアルバスがコネクタに配線されたサーボ基板と、を備え、
前記CPU基板と前記サーボ基板それぞれのシリアルバスを互いにコネクタを介して接続し、前記CPUがシリアルバス通信を非同期で処理することを特徴とするサーボモータ制御装置。 Equipped with a primary station side parallel serial conversion circuit that bi-directionally converts a parallel bus that handles the address information, data information, and control signals of the CPU that controls the device into a serial bus, and is output from the parallel serial conversion circuit A CPU board wired to the connector;
Equipped with a secondary station side parallel serial conversion circuit that converts the parallel bus handling address information, data information, and control signals of the servo control circuit into a serial bus bidirectionally, and the serial bus output from the parallel serial conversion circuit is a connector And a servo board wired to
A servo motor control apparatus, wherein serial buses of the CPU board and the servo board are connected to each other via a connector, and the CPU processes serial bus communication asynchronously.
送信メモリ内部のパラレルデータをシリアルバスのビット列に変換するパラレルシリアル変換器と、
シリアルバスのビット列を受信しパラレルデータに変換するシリアルパラレル変換器と、
受信したパラレルデータを格納するための受信メモリと、
シリアルバスの伝送クロックを設定変更可能とする分周クロックと、
シリアルバスの伝送データ長を設定変更可能とするビットカウンタと、を備え、
前記2次局側パラレルシリアル変換回路は、シリアルバスの送信データを格納するための送信メモリと、
送信メモリ内部のパラレルデータをシリアルバスのビット列に変換するパラレルシリアル変換器と、
シリアルバスのビット列を受信しパラレルデータに変換するシリアルパラレル変換器と、
受信したパラレルデータを格納するための受信メモリと、
前記1次局側パラレルシリアル変換回路から送信されるシリアルバスの伝送クロックにて送受信回路が動作し、シリアルバスの伝送データ長を設定変更可能とするビットカウンタと、
パラレルバスのアクセス方向を切り替えるための切り替え回路と、を備えたことを特徴とする請求項5に記載のサーボモータ制御装置。 The primary station parallel-serial conversion circuit includes a transmission memory for storing transmission data of a serial bus,
A parallel-serial converter that converts parallel data in the transmission memory into a bit string of a serial bus; and
A serial-parallel converter that receives a serial bus bit string and converts it into parallel data;
A reception memory for storing the received parallel data;
A frequency-divided clock that allows the serial bus transmission clock to be changed, and
A bit counter capable of changing the transmission data length of the serial bus, and
The secondary station side parallel-serial conversion circuit includes a transmission memory for storing transmission data of a serial bus,
A parallel-serial converter that converts parallel data in the transmission memory into a bit string of a serial bus; and
A serial-parallel converter that receives a serial bus bit string and converts it into parallel data;
A reception memory for storing the received parallel data;
A bit counter that allows a transmission / reception circuit to operate with a serial bus transmission clock transmitted from the primary station side parallel serial conversion circuit, and to change the transmission data length of the serial bus;
6. The servo motor control device according to claim 5, further comprising a switching circuit for switching the access direction of the parallel bus.
前記1次局側パラレルシリアル変換回路に設けられた複数のシリアルバスにそれぞれ接続されるI/O装置、通信装置およびサーボモータ制御装置を備え、
前記シリアルバスの伝送クロックおよび伝送データ長は、設定変更可能であることを特徴とする制御システム。 Equipped with a primary station side parallel serial conversion circuit that bi-directionally converts a parallel bus that handles the address information, data information, and control signals of the CPU that controls the device into a serial bus, and is output from the parallel serial conversion circuit In a control system comprising a CPU board wired to a connector,
An I / O device connected to a plurality of serial buses provided in the primary station side parallel serial conversion circuit, a communication device, and a servo motor control device;
A control system, wherein the transmission clock and transmission data length of the serial bus can be changed.
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| JP2006217942A JP2008041022A (en) | 2006-08-10 | 2006-08-10 | I / O device, communication device, servo motor control device, control system and robot system |
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2006
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