JP6511457B2

JP6511457B2 - Multiple communication device

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Publication number: JP6511457B2
Application number: JP2016547292A
Authority: JP
Inventors: 伸夫長坂; 重元廣田; 英和金井
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-09-09
Filing date: 2014-09-09
Publication date: 2019-05-15
Anticipated expiration: 2034-09-09
Also published as: WO2016038685A1; JPWO2016038685A1

Description

本発明は、距離の離れた周辺デバイスと多重化通信し、センサフィードバック制御機能を高精度に構築する多重通信装置に関するものである。 The present invention relates to a multiplex communication apparatus which performs multiplex communication with peripheral devices far from each other and constructs a sensor feedback control function with high accuracy.

従来より、距離の離れた周辺デバイスと通信する多重通信装置としては、以下の多重通信システムがある。 Conventionally, there are the following multiplex communication systems as multiplex communication devices that communicate with peripheral devices distant from each other.

図５は、従来技術の多重通信システムのシステム構成図である。図５に表したように、多重通信システム１００１は、コントローラ１１を有し、Ａエリア（固定部）１０１とＢエリア（可動部）３０１に分かれる。コントローラ１１は、位置・速度・トルク指令などで装置全体をコントロールする。 FIG. 5 is a system configuration diagram of a prior art multiplex communication system. As shown in FIG. 5, the multiplex communication system 1001 has a controller 11 and is divided into an A area (fixed part) 101 and a B area (movable part) 301. The controller 11 controls the entire apparatus by position, speed, torque command and the like.

Ａエリア（固定部）１０１は、多軸制御アンプであって、コントローラ１１からの指令で後述するＡＣサーボモータをＰＩＤ制御で制御する。Ｂエリア（可動部）３０１は、ヘッドユニットであって、マウンタの先端部につくユニットで、表面実装品の実装又は基板上の部品実装状態を検査する。 A area (fixed part) 101 is a multi-axis control amplifier, and controls an AC servomotor described later by PID control according to a command from the controller 11. A B area (movable portion) 301 is a head unit, which is a unit attached to the tip of the mounter, and inspects the mounting state of the surface mounting product or the component mounting state on the substrate.

Ａエリア（固定部）１０１である多軸制御アンプは、多軸制御基板１１１を有する。 The multi-axis control amplifier which is the A area (fixed part) 101 has a multi-axis control board 111.

多軸制御基板１１１は、４軸ＡＣサーボモータを制御するマイコンを載せた基板である。多軸制御基板１１１は、ＰＨＹ−ＩＣ１１２、スレーブＡＳＩＣ１１３、ＰＨＹ−ＩＣ１１４、４軸モータ制御用マイコン１１５、ＤＩ１１６、Ｄ０１１７、通信ＡＳＩＣ１１８、及び４つのＤＲＶ−ＩＣ１１９，１２０，１２１，１２２を有する。 The multi-axis control board 111 is a board on which a microcomputer for controlling a 4-axis AC servomotor is mounted. The multi-axis control board 111 has a PHY-IC 112, a slave ASIC 113, a PHY-IC 114, a 4-axis motor control microcomputer 115, a DI 116, a D 0117, a communication ASIC 118, and four DRV-ICs 119, 120, 121, 122.

ＰＨＹ−ＩＣ１１２は、コントローラ１１にケーブル１２で接続される。ケーブル１２は、１００ｂａｓｅ−ｔxベースの産業用のイーサネット（登録商標）規格のＬＡＮケーブルである。ＰＨＹ−ＩＣ１１２は、スレーブＡＳＩＣ１１３に接続される。 The PHY-IC 112 is connected to the controller 11 by a cable 12. The cable 12 is a 100base-tx based industrial Ethernet standard LAN cable. The PHY-IC 112 is connected to the slave ASIC 113.

スレーブＡＳＩＣ１１３は、ＰＨＹ−ＩＣ１１４と４軸モータ制御用マイコン１１５に接続される。 The slave ASIC 113 is connected to the PHY-IC 114 and the 4-axis motor control microcomputer 115.

４軸モータ制御用マイコン１１５は、ＤＩ１１６及びＤ０１１７に接続される。４軸モータ制御用マイコン１１５は、通信ＡＳＩＣ１１８を介して、４つのＤＲＶ−ＩＣ１１９，１２０，１２１，１２２に接続される。 The 4-axis motor control microcomputer 115 is connected to the DI 116 and D0117. The 4-axis motor control microcomputer 115 is connected to the four DRV-ICs 119, 120, 121, 122 via the communication ASIC 118.

Ｂエリア（可動部）３０１であるヘッドユニットは、ヘッド基板１２０１、センサ基板３１１、リミットスイッチ３１４、リレー３１５、及び４つのＡＣサーボモータ／シリアルエンコーダ３１６，３１７，３１８，３１９を有する。 A head unit which is a B area (movable portion) 301 includes a head substrate 1201, a sensor substrate 311, a limit switch 314, a relay 315, and four AC servomotors / serial encoders 316, 317, 318, and 319.

ヘッド基板１２０１は、Ｂエリア（可動部）３０１であるヘッドユニットのセンサ情報をＩ２Ｃ通信又はＳＰＩ通信で取得し、産業用のイーサネット（登録商標）のスレーブ情報として送信する基板であり、その他Ｂエリア（可動部）３０１であるヘッドユニット内のＤＩ／ＤＯ制御等を行う。ヘッド基板１２０１は、ＰＨＹ−ＩＣ１２０２、スレーブＡＳＩＣ１２０３、及びマイコン１２０４を有する。マイコン１２０４は、Ｉ２Ｃ１２０５とＳＰＩ１２０６を有する。 The head substrate 1201 is a substrate that acquires sensor information of a head unit that is a B area (movable portion) 301 by I2C communication or SPI communication and transmits it as slave information of industrial Ethernet (registered trademark), and the other B area DI / DO control or the like in the head unit which is the (movable part) 301 is performed. The head substrate 1201 includes a PHY-IC 1202, a slave ASIC 1203, and a microcomputer 1204. The microcomputer 1204 has an I2C 1205 and an SPI 1206.

スレーブＡＳＩＣ１２０３は、ＰＨＹ−ＩＣ１２０２とマイコン１２０４に接続される。 The slave ASIC 1203 is connected to the PHY-IC 1202 and the microcomputer 1204.

センサ基板３１１は、感圧センサ３１２と加速度センサ３１３を実装する基板である。感圧センサ３１２は、実装部品の押し込み圧を制御するためのセンサである。感圧センサ３１２は、マイコン１２０４内のＩ２Ｃ１２０５に接続される。従って、感圧センサ３１２のセンサ値は、Ｉ２Ｃ通信経由で、マイコン１２０４から取得される。加速度センサ３１３は、Ｂエリア（可動部）３０１であるヘッドユニットの振動を抑制するために加速度を検出するセンサである。加速度センサ３１３は、マイコン１２０４内のＳＰＩ１２０６に接続される。従って、加速度センサ３１３のセンサ値は、ＳＰＩ通信経由で、マイコン１２０４から取得される。 The sensor substrate 311 is a substrate on which the pressure sensor 312 and the acceleration sensor 313 are mounted. The pressure sensor 312 is a sensor for controlling the pressing pressure of the mounted component. The pressure sensor 312 is connected to the I2C 1205 in the microcomputer 1204. Therefore, the sensor value of the pressure sensor 312 is acquired from the microcomputer 1204 via I2C communication. The acceleration sensor 313 is a sensor that detects an acceleration to suppress the vibration of the head unit which is the B area (movable portion) 301. The acceleration sensor 313 is connected to the SPI 1206 in the microcomputer 1204. Therefore, the sensor value of the acceleration sensor 313 is acquired from the microcomputer 1204 via SPI communication.

ヘッド基板１２０１内のＰＨＹ−ＩＣ１２０２は、Ａエリア（固定部）１０１の多軸制御基板１１１内のＰＨＹ−ＩＣ１１４にケーブル１３０１で接続される。ケーブル１３０１は、１００ｂａｓｅ−ｔxベースの産業用のイーサネット（登録商標）規格のＬＡＮケーブルである。 The PHY-IC 1202 in the head substrate 1201 is connected to the PHY-IC 114 in the multi-axis control substrate 111 of the A area (fixed portion) 101 by a cable 1301. The cable 1301 is a 100base-tx based industrial Ethernet (registered trademark) LAN cable.

Ｂエリア（可動部）３０１であるヘッドユニット内のリミットスイッチ３１４、リレー３１５、及び４つのＡＣサーボモータ／シリアルエンコーダ３１６，３１７，３１８，３１９は、Ａエリア（固定部）１０１の多軸制御基板１１１内のＤＩ１１６、Ｄ０１１７、及び４つのＤＲＶ−ＩＣ１１９，１２０，１２１，１２２に、ケーブル１３０２，１３０３，１３０４，１３０５，１３０６，１３０７で接続される。 A limit switch 314 in the head unit, which is a B area (movable portion) 301, a relay 315, and four AC servomotors / serial encoders 316, 317, 318, and 319 are multiaxial control boards of an A area (fixed portion) 101. The cables 1302, 1303, 1304, 1305, 1306 and 1307 are connected to the DI 116 and the D 0117 in the 111 and the four DRV-ICs 119, 120, 121 and 122.

尚、距離の離れた周辺デバイスと通信する多重通信装置に関連する発明としては、以下の各特許文献に記載された発明がある。 As inventions related to a multiplex communication apparatus that communicates with a distant peripheral device, there are inventions described in the following patent documents.

特表２００９−５２４２８１号公報Japanese Patent Application Publication No. 2009-524281 特表２００８−５１９４７１号公報Japanese Patent Application Publication No. 2008-519471

しかしながら、図５に表された従来技術のシステムでは、新機能追加用センサを追加する場合、産業用イーサネット上のデータ量が増加し追加前の通信周期で許容されたバイト数を超えると通信の周期と制御周期が大きくなり、従来の制御性能より劣化する。 However, in the prior art system shown in FIG. 5, when adding a sensor for adding a new function, if the amount of data on the industrial Ethernet increases and exceeds the number of bytes permitted in the communication cycle before the addition, communication is The cycle and the control cycle become large and deteriorate compared to the conventional control performance.

また、産業用のイーサネット（登録商標）の使用時や省配線時は、一般的に、スレーブ同士での通信は不可である。従って、産業用のイーサネット（登録商標）規格のＬＡＮケーブルをケーブル１３０に使用すると、１度マスタであるコントローラ１１でデータを取得した後にＡエリア（固定部）１０１である多軸制御アンプに反映されるため、遅延時間が大きくなり、高精度な制御ができず、また、コントローラ１１の負荷が大きい。 Also, when using industrial Ethernet (registered trademark) or saving wiring, communication between slaves is generally impossible. Therefore, when a LAN cable of industrial Ethernet (registered trademark) standard is used for the cable 130, data is acquired by the controller 11 which is a master at one time, and then reflected in the multi-axis control amplifier which is the A area (fixed part) 101. As a result, the delay time is increased, high-accuracy control can not be performed, and the load on the controller 11 is large.

特に、感圧センサ３１２や加速度センサ３１３のようなシリアルバス規格のセンサを利用する場合には、一般的に、同じ筐体内の基板間・基板内の近距離での利用を前提とするため、筐体外や距離の離れた間ではノイズに弱く、誤動作・データ化けする可能性が高い。 In particular, when using a sensor of serial bus standard such as the pressure sensor 312 and the acceleration sensor 313, in general, it is premised on the use in a short distance between the substrates in the same housing. It is susceptible to noise outside the case or at a distance, and there is a high possibility of malfunction or data corruption.

そこで、本発明は、上述した点を鑑みてなされたものであり、従来、短い距離間でしか使用できなかった小型の周辺デバイスが距離のはなれた筐体外のユニット・装置間で通信可能となる多重通信装置を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned point, and small peripheral devices which can be used only in a short distance can be communicated between units / apparatus outside the housing at a long distance. It is an object to provide a multiplex communication apparatus.

この課題を解決するためになされた請求項１に係る発明は、多重通信装置であって、固定部と可動部の間で、固定部が備えるマイコンと可動部が備える周辺デバイス間のシリアルバス規格のデータ伝送を多重化し、データ伝送のデータには、ＳＰＩ通信のデータの有無を示すフラグと、Ｉ２Ｃ通信のデータの有無を示すフラグとが含まれること、を特徴とする。 The invention according to claim 1 made to solve this problem is a multiplex communication apparatus, which is a serial bus standard between a microcomputer provided in a fixed unit and a peripheral device provided in the movable unit between the fixed unit and the movable unit. The data transmission is multiplexed, and the data of the data transmission includes a flag indicating the presence or absence of data for SPI communication and a flag indicating the presence or absence of data for I2C communication .

尚、「周辺デバイス」には、例えば、ＥＥＰＲＯＭ、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、加速度センサ、感圧センサ、又はロードセル等がある。 The “peripheral device” is, for example, an EEPROM, an A / D converter, a D / A converter, an acceleration sensor, a pressure sensor, or a load cell.

また、「シリアルバス規格のデータ伝送」には、例えば、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）通信、Ｉ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）通信、又はＭｉｃｒｏｗｉｒｅ（登録商標）通信等がある。 Further, “serial bus standard data transmission” includes, for example, SPI (Serial Peripheral Interface) communication, I2C (Inter-Integrated Circuit) communication, Microwire (registered trademark) communication, and the like.

本発明では、従来、短い距離間でしか使用できなかった小型の周辺デバイスが距離のはなれた筐体外のユニット・装置間で通信可能となる。 According to the present invention, small peripheral devices, which conventionally can be used only for short distances, can be communicated between units and devices outside the distant housing.

本発明の一実施形態に係る多重通信基板が使用された多重通信システムのシステム構成図である。FIG. 1 is a system configuration diagram of a multiplex communication system in which a multiplex communication board according to an embodiment of the present invention is used. 同多重通信基板の内部構成図である。It is an internal block diagram of the same multiplex communication board. 同多重通信基板が半２重通信方式で送受信を行う際のイーサネット（登録商標）の規格ＧｂＥによる多重通信プロトコルが表された図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a multiplex communication protocol according to Ethernet (registered trademark) standard GbE when the multiplex communication board transmits and receives in the half duplex communication system. 同多重通信基板が半２重通信方式で送受信を行う際のイーサネット（登録商標）の規格ＧｂＥによる多重通信プロトコルが表された図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a multiplex communication protocol according to Ethernet (registered trademark) standard GbE when the multiplex communication board transmits and receives in the half duplex communication system. 従来技術の多重通信システムのシステム構成図である。It is a system configuration | structure figure of the multiplex communication system of a prior art.

［１．多重通信システムのシステム構成］
以下、本発明を具体化した多重通信基板について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る多重通信基板が使用された多重通信システムのシステム構成図である。 [1. System configuration of multiplex communication system]
Hereinafter, a multiplex communication board embodying the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a system configuration diagram of a multiplex communication system in which a multiplex communication board according to an embodiment of the present invention is used.

図１に表したように、多重通信システム１は、コントローラ１１を有し、Ａエリア（固定部）１０１とＢエリア（可動部）３０１に分かれる。コントローラ１１は、位置・速度・トルク指令などで装置全体をコントロールする。 As shown in FIG. 1, the multiplex communication system 1 has a controller 11 and is divided into an A area (fixed part) 101 and a B area (movable part) 301. The controller 11 controls the entire apparatus by position, speed, torque command and the like.

Ａエリア（固定部）１０１である多軸制御アンプは、多軸制御基板１１１、及び本実施形態に係る多重通信基板２０１を有する。 The multi-axis control amplifier which is an A area (fixed part) 101 includes a multi-axis control board 111 and a multiplex communication board 201 according to the present embodiment.

多軸制御基板１１１は、４軸ＡＣサーボモータを制御するマイコンを載せた基板である。多軸制御基板１１１は、ＰＨＹ−ＩＣ１１２、スレーブＡＳＩＣ１１３、ＰＨＹ−ＩＣ１１４、４軸モータ制御用マイコン１１５、ＤＩ１１６、Ｄ０１１７、通信ＡＳＩＣ１１８、及び４つのＤＲＶ−ＩＣ１１９，１２０，１２１，１２２を有する。４軸モータ制御用マイコン１１５は、Ｉ２Ｃ１３１とＳＰＩ１３２を有する。 The multi-axis control board 111 is a board on which a microcomputer for controlling a 4-axis AC servomotor is mounted. The multi-axis control board 111 has a PHY-IC 112, a slave ASIC 113, a PHY-IC 114, a 4-axis motor control microcomputer 115, a DI 116, a D 0117, a communication ASIC 118, and four DRV-ICs 119, 120, 121, 122. The 4-axis motor control microcomputer 115 has an I2C 131 and an SPI 132.

本実施形態に係る多重通信基板２０１は、ＥＴＨＥＲＰＨＹ−ＩＣ２０２、多重通信用ＦＰＧＡ２０３、ＤＯ２０６、ＤＩ２０７、及び４つのＤＲＶ−ＩＣ２０８，２０９，２１０，２１１を有する。多重通信用ＦＰＧＡ２０３は、Ｉ２Ｃ２０４とＳＰＩ２０５を有する。 The multiplex communication board 201 according to the present embodiment has an ETHERPHY-IC 202, an FPGA 203 for multiplex communication, a DO 206, a DI 207, and four DRV-ICs 208, 209, 210, 211. The FPGA 203 for multiplex communication has an I2C 204 and an SPI 205.

ＥＴＨＥＲＰＨＹ−ＩＣ２０２は、多重通信用ＦＰＧＡ２０３に接続される。 The ETHERPHY-IC 202 is connected to the FPGA 203 for multiplex communication.

多重通信用ＦＰＧＡ２０３は、ＤＯ２０６、ＤＩ２０７、及び４つのＤＲＶ−ＩＣ２０８，２０９，２１０，２１１に接続される。多重通信用ＦＰＧＡ２０３内のＩ２Ｃ２０４とＳＰＩ２０５は、４軸モータ制御用マイコン１１５内のＩ２Ｃ１３１とＳＰＩ１３２に接続される。 The FPGA 203 for multiplex communication is connected to the DO 206 and the DI 207, and the four DRV-ICs 208, 209, 210, and 211. The I2C 204 and the SPI 205 in the multiple communication FPGA 203 are connected to the I2C 131 and the SPI 132 in the 4-axis motor control microcomputer 115.

つまり、本実施形態に係る多重通信基板２０１は、同じ筐体であるＡエリア（固定部）１０１の多軸制御アンプ内で、多軸制御基板１１１内のＩ２Ｃ１３１、ＳＰＩ１３２と通信線で接続される。 That is, the multiplex communication board 201 according to the present embodiment is connected to the I2C 131 and SPI 132 in the multi-axis control board 111 by communication lines in the multi-axis control amplifier of the A area (fixed part) 101 which is the same housing. .

また、本実施形態に係る多重通信基板２０１内のＤＯ２０６、ＤＩ２０７、及び４つのＤＲＶ−ＩＣ２０８，２０９，２１０，２１１は、多軸制御基板１１１内のＤＩ１１６、Ｄ０１１７、及び４つのＤＲＶ−ＩＣ１１９，１２０，１２１，１２２に接続される。 Further, DO 206 and DI 207 in the multiplex communication board 201 according to the present embodiment, and the four DRV-ICs 208, 209, 210, and 211 are DI 116 and D 0117 in the multi-axis control board 111, and four DRV-ICs 119 and 120. , 121, 122 are connected.

Ｂエリア（可動部）３０１であるヘッドユニットは、センサ基板３１１、本実施形態に係る多重通信基板４０１、リミットスイッチ３１４、リレー３１５、及び４つのＡＣサーボモータ／シリアルエンコーダ３１６，３１７，３１８，３１９を有する。 A head unit which is a B area (movable part) 301 includes a sensor substrate 311, a multiplex communication substrate 401 according to the present embodiment, a limit switch 314, a relay 315, and four AC servomotors / serial encoders 316, 317, 318, 319. Have.

センサ基板３１１は、感圧センサ３１２と加速度センサ３１３を実装する基板である。感圧センサ３１２は、実装部品の押し込み圧を制御するためのセンサである。加速度センサ３１３は、Ｂエリア（可動部）３０１であるヘッドユニットの振動を抑制するために加速度を検出するセンサである。 The sensor substrate 311 is a substrate on which the pressure sensor 312 and the acceleration sensor 313 are mounted. The pressure sensor 312 is a sensor for controlling the pressing pressure of the mounted component. The acceleration sensor 313 is a sensor that detects an acceleration to suppress the vibration of the head unit which is the B area (movable portion) 301.

本実施形態に係る多重通信基板４０１は、ＥＴＨＥＲＰＨＹ−ＩＣ４０２、多重通信用ＦＰＧＡ４０３、ＤＩ４０６、Ｄ０４０７、及び４つのＤＲＶ−ＩＣ４０８，４０９，４１０，４１１を有する。多重通信用ＦＰＧＡ４０３は、Ｉ２Ｃ４０４とＳＰＩ４０５を有する。 The multiplex communication substrate 401 according to the present embodiment includes an ETHER PHY-IC 402, an FPGA 403 for multiplex communication, DI 406, D 0407, and four DRV-ICs 408, 409, 410, and 411. The multiplex communication FPGA 403 has an I2C 404 and an SPI 405.

多重通信用ＦＰＧＡ４０３内のＩ２Ｃ４０４は、感圧センサ３１２に接続される。多重通信用ＦＰＧＡ４０３内のＳＰＩ４０５は、加速度センサ３１３に接続される。 The I2C 404 in the multiplex communication FPGA 403 is connected to the pressure sensor 312. The SPI 405 in the multiplex communication FPGA 403 is connected to the acceleration sensor 313.

多重通信用ＦＰＧＡ４０３は、ＤＩ４０６、Ｄ０４０７、及び４つのＤＲＶ−ＩＣ４０８，４０９，４１０，４１１に接続される。 The multiplex communication FPGA 403 is connected to the DI 406, the D 0 407, and the four DRV-ICs 408, 409, 410, and 411.

本実施形態に係る多重通信基板４０１内のＤＩ４０６、Ｄ０４０７、及び４つのＤＲＶ−ＩＣ４０８，４０９，４１０，４１１は、リミットスイッチ３１４、リレー３１５、及び４つのＡＣサーボモータ／シリアルエンコーダ３１６，３１７，３１８，３１９に接続される。 The DI 406 and D 0 407 and the four DRV-ICs 408, 409, 410 and 411 in the multiplex communication board 401 according to this embodiment are the limit switch 314, the relay 315 and the four AC servomotors / serial encoders 316, 317 and 318. , 319.

本実施形態に係る多重通信基板４０１内のＥＴＨＥＲＰＨＹ−ＩＣ４０２は、Ａエリア（固定部）１０１の本実施形態に係る多重通信基板２０１内のＥＴＨＥＲＰＨＹ−ＩＣ２０２にケーブル５０１で接続される。ケーブル５０１は、多重通信用のイーサネット（登録商標）のケーブルであり、１０００ｂａｓｅ−ｔ用のカテゴリー５ｅの対屈曲性のあるＬＡＮ線が使用される。 The ETHERPHY-IC 402 in the multiplex communication board 401 according to the present embodiment is connected to the ETHERPHY-IC 202 in the multiplex communication board 201 according to the present embodiment of the A area (fixed part) 101 by a cable 501. The cable 501 is an Ethernet (registered trademark) cable for multiplex communication, and a category 5e anti-flexible LAN line for 1000 base-t is used.

［２．多重通信基板の内部構成］
図２は、本実施形態に係る多重通信基板２０１，４０１の内部構成図である。つまり、図２は、シリアルエンコーダ信号、Ｉ２Ｃ信号、及びＳＰＩ信号をＧｂＥを利用した多重通信を行う基板の内部構成が表される。本実施形態に係る多重通信基板２０１，４０１は、多重化対象信号の入力部、多重化処理部、及びＧｂＥを利用した多重化通信部に、大きく分けられる。 [2. Internal configuration of multiplex communication board]
FIG. 2 is an internal configuration diagram of the multiplex communication boards 201 and 401 according to the present embodiment. That is, FIG. 2 shows an internal configuration of a substrate that performs multiplex communication using the serial encoder signal, the I2C signal, and the SPI signal using GbE. The multiplex communication boards 201 and 401 according to the present embodiment can be broadly divided into an input unit of a signal to be multiplexed, a multiplexing processing unit, and a multiplexing communication unit using GbE.

図２に表されたように、本実施形態に係る多重通信基板２０１，４０１は、上述したように、ケーブル５０１で接続される。 As shown in FIG. 2, the multiplex communication boards 201 and 401 according to the present embodiment are connected by the cable 501 as described above.

本実施形態に係る多重通信基板２０１は、１０００ｂａｓｅ−ｔ用ＰＨＹ−ＩＣ２１２、ＤＩＰ−ＳＷ２１３、多重通信プロトコル処理部２２０、シリアルエンコーダ入出力部２３０、Ｉ２Ｃ入出力部２４０、ＳＰＩ入出力部２５０、多重処理部２６０、ＲＳ４８５用ＤＲＩＶＥＲ−ＩＣ２７０、及び２つのＩ／Ｏ入出力部２８０，２９０を有する。 The multiplex communication substrate 201 according to the present embodiment includes a PHY-IC 212 for 1000 base-t, a DIP-SW 213, a multiplex communication protocol processor 220, a serial encoder input / output unit 230, an I2C input / output unit 240, an SPI input / output unit 250, A processing unit 260, a DRIVER-IC 270 for RS 485, and two I / O input / output units 280 and 290 are included.

１０００ｂａｓｅ−ｔ用ＰＨＹ−ＩＣ２１２は、多重通信を行うための１０００ｂａｓｅ−ｔの通信用ＰＨＹ−ＩＣである。 The 1000base-t PHY-IC 212 is a 1000base-t communication PHY-IC for performing multiplex communication.

ＤＩＰ−ＳＷ２１３は、ＳＰＩ通信ではクロックのどのタイミングでデータを確定するかのモードはセンサ等のＩＣで決まるため、予めそのタイミングを設定するＤＩＰスイッチである（但し、あくまでもｄｅｆａｕｌｔ値で、４軸モータ制御用マイコン１１５側からのＵＡＲＴ，ＩＯ設定でもよい）。 The DIP-SW 213 is a DIP switch that sets the timing in advance in SPI communication because the mode at which the data is determined at the clock timing is determined by the IC such as a sensor (however, the default value is a 4-axis motor It may be a UART or IO setting from the control microcomputer 115 side).

多重通信プロトコル処理部２２０は、ローカル側のデータを多重通信用プロトコル用に混合・分離処理を行う処理部である。多重通信プロトコル処理部２２０は、ＧＭＩＩ−ＩＦデータ入力部２２１、多重分離部２２２、多重混合部２２３、及びＧＭＩＩ−ＩＦデータ出力部２２４を有する。 The multiplex communication protocol processor 220 is a processor that mixes and separates the data on the local side for the multiplex communication protocol. The multiplex communication protocol processing unit 220 has a GMII-IF data input unit 221, a multiplex separation unit 222, a multiplex mixing unit 223, and a GMII-IF data output unit 224.

シリアルエンコーダ入出力部２３０は、ＡＣサーボモータ３１６〜３１９等のＡＢＳシリアルエンコーダ通信データを入力又は出力する。シリアルエンコーダ入出力部２３０は、多重通信プロトコル処理部２２０へデータを送信又は多重通信プロトコル処理部２２０から受信したデータを出力する。シリアルエンコーダ入出力部２３０は、ＨＤＬＣ−Ｉ／Ｆデータ入力部２３１、受信バッファ２３２、ＨＤＬＣ−Ｉ／Ｆデータ出力部２３３、及び送信バッファ２３４を有し、それらは、多重化対象の各信号を多重化するための入出力部とそのバッファである。 The serial encoder input / output unit 230 inputs or outputs ABS serial encoder communication data of the AC servomotors 316 to 319 or the like. The serial encoder input / output unit 230 transmits data to the multiplex communication protocol processor 220 or outputs data received from the multiplex communication protocol processor 220. The serial encoder input / output unit 230 includes an HDLC-I / F data input unit 231, a reception buffer 232, an HDLC-I / F data output unit 233, and a transmission buffer 234. It is an input / output unit for multiplexing and its buffer.

Ｉ２Ｃ入出力部２４０は、Ｉ２Ｃ通信のクロック、多重通信用ＦＰＧＡ２０３内の高速なクロックでデータをサンプルし、Ｈ，Ｌ（１，０）信号を多重通信プロトコル処理部２２０へ送信する。Ｉ２Ｃ入出力部２４０は、多重通信プロトコル処理部２２０からのＨ，Ｌ（１，０）信号をＩ／Ｏ入出力部２８０へ出力する。Ｉ２Ｃ入出力部２４０は、Ｉ２Ｃ−Ｉ／Ｆデータ入力部２４１、受信バッファ２４２、Ｉ２Ｃ−Ｉ／Ｆデータ出力部２４３、及び送信バッファ２４４を有し、それらは、多重化対象の各信号を多重化するための入出力部とそのバッファである。 The I2C input / output unit 240 samples data using the I2C communication clock and the high-speed clock in the multiplex communication FPGA 203, and transmits H, L (1, 0) signals to the multiplex communication protocol processing unit 220. The I2C input / output unit 240 outputs the H and L (1, 0) signals from the multiplex communication protocol processing unit 220 to the I / O input / output unit 280. The I2C input / output unit 240 includes an I2C-I / F data input unit 241, a reception buffer 242, an I2C-I / F data output unit 243, and a transmission buffer 244, which multiplex each signal to be multiplexed. Input / output unit and its buffer.

ＳＰＩ入出力部２５０は、ＳＰＩ通信のクロック、多重通信用ＦＰＧＡ２０３内の高速なクロックでデータをサンプルし、Ｈ，Ｌ（１，０）信号を多重通信プロトコル処理部２２０へ送信する。ＳＰＩ入出力部２５０は、多重通信プロトコル処理部２２０からのＨ，Ｌ（１，０）信号をＩ／Ｏ入出力部２９０へ出力する。クロックのどのタイミングでデータを確定するかのモードは、センサ等のＩＣで決まるため、ＤＩＰ−ＳＷ２１３で予め設定する。ＳＰＩ入出力部２５０は、ＳＰＩ−Ｉ／Ｆデータ入力部２５１、受信バッファ２５２、ＳＰＩ−Ｉ／Ｆデータ出力部２５３、及び送信バッファ２５４を有し、それらは、多重化対象の各信号を多重化するための入出力部とそのバッファである。 The SPI input / output unit 250 samples data with the SPI communication clock and the high-speed clock in the multiplex communication FPGA 203, and transmits H, L (1, 0) signals to the multiplex communication protocol processing unit 220. The SPI input / output unit 250 outputs the H and L (1, 0) signals from the multiplex communication protocol processing unit 220 to the I / O input / output unit 290. The mode of determining at which timing of the clock the data is determined is determined by the IC such as a sensor, so it is preset by the DIP-SW 213. The SPI input / output unit 250 includes an SPI-I / F data input unit 251, a reception buffer 252, an SPI-I / F data output unit 253, and a transmission buffer 254, which multiplex each signal to be multiplexed. Input / output unit and its buffer.

多重処理部２６０は、本実施形態に係る多重通信基板２０１の機能を実現するための多重処理部であり、多重通信用ＦＰＧＡ２０３である。多重処理部２６０は、多重通信プロトコル処理部２２０、シリアルエンコーダ入出力部２３０、Ｉ２Ｃ入出力部２４０、及びＳＰＩ入出力部２５０を有する。 The multiplex processing unit 260 is a multiplex processing unit for realizing the function of the multiplex communication substrate 201 according to the present embodiment, and is an FPGA 203 for multiplex communication. The multiplex processing unit 260 includes a multiplex communication protocol processing unit 220, a serial encoder input / output unit 230, an I2C input / output unit 240, and an SPI input / output unit 250.

ＲＳ４８５用ＤＲＩＶＥＲ−ＩＣ２７０は、シリアルエンコーダの物理層ＲＳ４８５のＤＲＩＶＥＲ−ＩＣである。 DRIVER-IC 270 for RS485 is DRIVER-IC of physical layer RS485 of serial encoder.

Ｉ／Ｏ入出力部２８０は、Ｉ２Ｃの信号レベルにあった入出力部である。 The I / O input / output unit 280 is an input / output unit that was at the I2C signal level.

Ｉ／Ｏ入出力部２９０は、ＳＰＩの信号レベルにあった入出力部である。 The I / O input / output unit 290 is an input / output unit that was at the SPI signal level.

同様にして、本実施形態に係る多重通信基板４０１は、１０００ｂａｓｅ−ｔ用ＰＨＹ−ＩＣ４１２、ＬＥＤ４１３、多重通信プロトコル処理部４２０、シリアルエンコーダ入出力部４３０、Ｉ２Ｃ入出力部４４０、ＳＰＩ入出力部４５０、多重処理部４６０、ＲＳ４８５用ＤＲＩＶＥＲ−ＩＣ４７０、及び２つのＩ／Ｏ入出力部４８０，４９０を有する。 Similarly, the multiplex communication substrate 401 according to the present embodiment includes a PHY-IC 412 for 1000 base-t, an LED 413, a multiplex communication protocol processor 420, a serial encoder input / output unit 430, an I2C input / output unit 440, and an SPI input / output unit 450. , A multiprocessing unit 460, a DRIVER-IC 470 for RS 485, and two I / O input / output units 480 and 490.

１０００ｂａｓｅ−ｔ用ＰＨＹ−ＩＣ４１２は、多重通信を行うための１０００ｂａｓｅ−ｔの通信用ＰＨＹ−ＩＣである。 The 1000base-t PHY-IC 412 is a 1000base-t communication PHY-IC for performing multiplex communication.

ＬＥＤ４１３は、ＳＰＩ通信で４軸モータ制御用マイコン１１５側と仕様があっているかの目視確認用ＬＥＤである。 The LED 413 is an LED for visual confirmation as to whether or not there is a specification with the 4-axis motor control microcomputer 115 side in SPI communication.

多重通信プロトコル処理部４２０は、ローカル側のデータを多重通信用プロトコル用に混合・分離処理を行う処理部である。多重通信プロトコル処理部４２０は、ＧＭＩＩ−ＩＦデータ入力部４２１、多重分離部４２２、多重混合部４２３、及びＧＭＩＩ−ＩＦデータ出力部４２４を有する。 The multiplex communication protocol processing unit 420 is a processing unit that performs mixing and separation processing of data on the local side for the multiplex communication protocol. The multiplex communication protocol processing unit 420 has a GMII-IF data input unit 421, a multiplex separation unit 422, a multiplex mixing unit 423, and a GMII-IF data output unit 424.

シリアルエンコーダ入出力部４３０は、ＡＣサーボモータ３１６〜３１９等のＡＢＳシリアルエンコーダ通信データを入力又は出力する。シリアルエンコーダ入出力部４３０は、多重通信プロトコル処理部４２０へデータを送信又は多重通信プロトコル処理部４２０から受信したデータを出力する。シリアルエンコーダ入出力部４３０は、ＨＤＬＣ−Ｉ／Ｆデータ入力部４３１、受信バッファ４３２、ＨＤＬＣ−Ｉ／Ｆデータ出力部４３３、及び送信バッファ４３４を有し、それらは、多重化対象の各信号を多重化するための入出力部とそのバッファである。 The serial encoder input / output unit 430 inputs or outputs ABS serial encoder communication data of the AC servomotors 316 to 319 or the like. The serial encoder input / output unit 430 transmits data to the multiplex communication protocol processor 420 or outputs data received from the multiplex communication protocol processor 420. The serial encoder input / output unit 430 includes an HDLC-I / F data input unit 431, a reception buffer 432, an HDLC-I / F data output unit 433, and a transmission buffer 434. It is an input / output unit for multiplexing and its buffer.

Ｉ２Ｃ入出力部４４０は、Ｉ２Ｃ通信のクロック、多重通信用ＦＰＧＡ４０３内の高速なクロックでデータをサンプルし、Ｈ，Ｌ（１，０）信号を多重通信プロトコル処理部４２０へ送信する。Ｉ２Ｃ入出力部４４０は、多重通信プロトコル処理部４２０からのＨ，Ｌ（１，０）信号をＩ／Ｏ入出力部４８０へ出力する。Ｉ２Ｃ入出力部４４０は、Ｉ２Ｃ−Ｉ／Ｆデータ入力部４４１、受信バッファ４４２、Ｉ２Ｃ−Ｉ／Ｆデータ出力部４４３、及び送信バッファ４４４を有し、それらは、多重化対象の各信号を多重化するための入出力部とそのバッファである。 The I2C input / output unit 440 samples data using the I2C communication clock and the high-speed clock in the multiplex communication FPGA 403, and transmits H, L (1, 0) signals to the multiplex communication protocol processing unit 420. The I2C input / output unit 440 outputs the H and L (1, 0) signals from the multiplex communication protocol processing unit 420 to the I / O input / output unit 480. The I2C input / output unit 440 includes an I2C-I / F data input unit 441, a reception buffer 442, an I2C-I / F data output unit 443, and a transmission buffer 444, which multiplex each signal to be multiplexed. Input / output unit and its buffer.

ＳＰＩ入出力部４５０は、ＳＰＩ通信のクロック、多重通信用ＦＰＧＡ４０３内の高速なクロックでデータをサンプルし、Ｈ，Ｌ（１，０）信号を多重通信プロトコル処理部４２０へ送信する。ＳＰＩ入出力部４５０は、多重通信プロトコル処理部４２０からのＨ，Ｌ（１，０）信号をＩ／Ｏ入出力部４９０へ出力する。クロックのどのタイミングでデータを確定するかのモードは、センサ等のＩＣで決まるため、ＤＩＰ−ＳＷ２１３で予め設定する。ＳＰＩ入出力部４５０は、ＳＰＩ−Ｉ／Ｆデータ入力部４５１、受信バッファ４５２、ＳＰＩ−Ｉ／Ｆデータ出力部４５３、及び送信バッファ４５４を有し、それらは、多重化対象の各信号を多重化するための入出力部とそのバッファである。 The SPI input / output unit 450 samples data with the SPI communication clock and the high-speed clock in the multiplex communication FPGA 403, and transmits H, L (1, 0) signals to the multiplex communication protocol processing unit 420. SPI input / output unit 450 outputs the H and L (1, 0) signals from multiplex communication protocol processing unit 420 to I / O input / output unit 490. The mode of determining at which timing of the clock the data is determined is determined by the IC such as a sensor, so it is preset by the DIP-SW 213. The SPI input / output unit 450 includes an SPI-I / F data input unit 451, a reception buffer 452, an SPI-I / F data output unit 453, and a transmission buffer 454, which multiplex each signal to be multiplexed. Input / output unit and its buffer.

多重処理部４６０は、本実施形態に係る多重通信基板４０１の機能を実現するための多重処理部であり、多重通信用ＦＰＧＡ４０３である。多重処理部４６０は、多重通信プロトコル処理部４２０、シリアルエンコーダ入出力部４３０、Ｉ２Ｃ入出力部４４０、及びＳＰＩ入出力部４５０を有する。 The multiplex processing unit 460 is a multiplex processing unit for realizing the function of the multiplex communication substrate 401 according to the present embodiment, and is an FPGA 403 for multiplex communication. The multiplex processing unit 460 includes a multiplex communication protocol processing unit 420, a serial encoder input / output unit 430, an I2C input / output unit 440, and an SPI input / output unit 450.

ＲＳ４８５用ＤＲＩＶＥＲ−ＩＣ４７０は、シリアルエンコーダの物理層ＲＳ４８５のＤＲＩＶＥＲ−ＩＣである。 DRIVER-IC 470 for RS485 is DRIVER-IC of physical layer RS485 of serial encoder.

Ｉ／Ｏ入出力部４８０は、Ｉ２Ｃの信号レベルにあった入出力部である。 The I / O input / output unit 480 is an input / output unit that was at the I2C signal level.

Ｉ／Ｏ入出力部４９０は、ＳＰＩの信号レベルにあった入出力部である。 The I / O input / output unit 490 is an input / output unit that was at the SPI signal level.

［３．多重通信プロトコル］
本実施形態に係る多重通信基板２０１，４０１は、ＧｂＥ（１０００ｂａｓｅ−ｔ、半２重通信）を使用し、一定回数毎に送受信を切り替えて行う。図３，図４は、本実施形態に係る多重通信基板２０１，４０１（図２参照）が半２重通信方式で送受信を行う際のイーサネット（登録商標）の規格ＧｂＥによる多重通信プロトコルが表わされた図である。 [3. Multiplex communication protocol]
The multiplex communication boards 201 and 401 according to the present embodiment use GbE (1000 base-t, half duplex communication) and switch transmission and reception for each fixed number of times. FIGS. 3 and 4 show multiplex communication protocols based on Ethernet (registered trademark) standard GbE when the multiplex communication boards 201 and 401 (see FIG. 2) according to the present embodiment transmit and receive in the half duplex communication system. FIG.

図３，図４では、縦軸に通信方向が表される。図３は、Ａエリア２からＢエリア３にデータを送信する半２重通信方式の多重通信プロトコルが表わされた図であるが、Ｂエリア３からＡエリア２にデータを送信する半２重通信方式の多重通信プロトコルは記載されていない。これに対して、図４は、Ｂエリア３からＡエリア２にデータを送信する半２重通信方式の多重通信プロトコルが表された図であるが、Ａエリア２からＢエリア３にデータを送信する半２重通信方式の多重通信プロトコルは記載されていない。 In FIGS. 3 and 4, the vertical axis represents the communication direction. FIG. 3 is a diagram showing a multiplex communication protocol of a half duplex communication scheme for transmitting data from A area 2 to B area 3, but a half duplex for transmitting data from B area 3 to A area 2 A communication system multiplex communication protocol is not described. On the other hand, FIG. 4 is a diagram showing a multiplex communication protocol of a half duplex communication scheme for transmitting data from B area 3 to A area 2, but transmitting data from A area 2 to B area 3 A half duplex communication multiple communication protocol is not described.

多重通信プロトコルは、１２５ＭＨｚのクロック毎に図３，図４に表されるような通信プロトコルであり、８ＢＩＴの送受信を行い、ローカル側の通信合成・分離を行う。その８ＢＩＴは、図３，図４では、縦軸に並んだ「Ｂ０」，「Ｂ１」，「Ｂ２」，「Ｂ３」，「Ｂ４」，「Ｂ５」，「Ｂ６」，「Ｂ７」で表される。 The multiplex communication protocol is a communication protocol as shown in FIG. 3 and FIG. 4 for each 125 MHz clock, and transmits and receives 8 BITs, and performs communication combination and separation on the local side. The 8 BIT is represented by “B0”, “B1”, “B2”, “B3”, “B4”, “B5”, “B6”, “B7” in FIG. 3 and FIG. Ru.

図３では、横軸に並んだ「０」〜「１４」の数値は、多重化通信を行うクロック（規格ＧｂＥ用と同じ１２５ＭＨｚ）のカウンタ数である。同様にして、図４では、横軸に並んだ「１５」〜「２９」の数値は、多重化通信を行うクロック（規格ＧｂＥ用と同じ１２５ＭＨｚ）のカウンタ数である。 In FIG. 3, the numerical values “0” to “14” arranged on the horizontal axis are the number of counters of the clock (125 MHz which is the same as that for the standard GbE) performing multiplexed communication. Similarly, in FIG. 4, the numerical values “15” to “29” arranged on the horizontal axis are the number of counters of the clock (125 MHz same as that for the standard GbE) performing multiplexed communication.

図３，図４において、「ＳＰＩ−Ｄ」は、ＳＰＩ通信のデータを表す。「ＳＰＩ有／無」は、データ有無のフラグである。「ＳＰＩ有」は、ＳＰＩデータが有ることを表す。「ＳＰＩ無」は、ＳＰＩのデータが無いことを表す。「Ｉ２Ｃ−Ｄ」は、Ｉ２Ｃ通信のデータを表す。「Ｉ２Ｃ有／無」は、データ有無のフラグである。「Ｉ２Ｃ有」は、Ｉ２Ｃデータが有ることを表す。「Ｉ２Ｃ無」は、Ｉ２Ｃのデータが無いことを表す。 In FIGS. 3 and 4, "SPI-D" represents data of SPI communication. "SPI present / not present" is a flag indicating presence / absence of data. "SPI present" indicates that SPI data is present. "No SPI" indicates that there is no SPI data. "I2C-D" represents data of I2C communication. "I2C presence / absence" is a flag indicating presence / absence of data. “I2C present” indicates that there is I2C data. "No I2C" indicates that there is no I2C data.

図３，図４において、「ＤＯ０」，「ＤＯ１」，「ＤＯ２」，「ＤＯ３」は、デジタル出力信号（Ｈｉ：１，Ｌｏｗ：０）である。「ＤＩ１」，「ＤＩ２」，「ＤＩ３」は、デジタル入力信号（Ｈｉ：１，Ｌｏｗ：０）である。 In FIGS. 3 and 4, “DO0”, “DO1”, “DO2”, and “DO3” are digital output signals (Hi: 1, Low: 0). "DI1", "DI2", and "DI3" are digital input signals (Hi: 1, Low: 0).

図３，図４において、「エンコーダ１データ」，「エンコーダ２データ」，「エンコーダ３データ」，「エンコーダ４データ」は、エンコーダ信号を多重化するデータである。「ＦＥＣ（１５，１１）短縮系」は、ハミング符号（１５，１１）の短縮系（３ＢＩＴが０固定）で、誤り訂正用に付加される４ＢＩＴデータである。図３では、カウンタ数が「２」〜「９」の横一列の８ＢＩＴ＋（３ＢＩＴが０固定）の計１１ＢＩＴを対象とする。図４では、カウンタ数が「１７」〜「２４」の横一列の８ＢＩＴ＋（３ＢＩＴが０固定）の計１１ＢＩＴを対象とする。 In FIGS. 3 and 4, “encoder 1 data”, “encoder 2 data”, “encoder 3 data”, and “encoder 4 data” are data for multiplexing encoder signals. The “FEC (15, 11) shortening system” is a shortening system of the Hamming code (15, 11) (3 BIT is fixed to 0) and is 4 BIT data added for error correction. In FIG. 3, a total of 11 BIT of 8 BIT + (3 BIT is fixed to 0) in one horizontal row of “2” to “9” is considered. In FIG. 4, a total of 11 BIT of 8 BIT + (3 BIT is fixed to 0) in one horizontal row of “17” to “24” is considered.

図３，図４において、「ＳＳ１」，「ＳＳ２」，「ＳＳ３」，「ＳＳ４」は、ＳＰＩ通信で通信対象とするデバイスの選択信号である。「ＭＯＤＥ０」，「ＭＯＤＥ１」，「ＭＯＤＥ２」，「ＭＯＤＥ３」は、ＳＰＩ通信でデータを確定するクロックのタイミングのモード（Clock Phase）を表す。また、「ＣＬＫ＿Ｉ２Ｃ＿ＮＯ」、「ＣＬＫ＿ＳＰＩ＿ＮＯ」は、Ｉ２Ｃ，ＳＰＩ通信の代表的なｃｌｏｃｋ周波数を０−３の４種類（例えば、１，２，５，１０ＭＨｚ）用意し、可動部側の周辺デバイスで使用するｃｌｏｃｋを指定する。 In FIGS. 3 and 4, “SS1”, “SS2”, “SS3”, and “SS4” are selection signals of devices to be communicated in SPI communication. “MODE 0”, “MODE 1”, “MODE 2”, and “MODE 3” represent a clock timing mode (Clock Phase) for determining data by SPI communication. Also, for “CLK_I2C_NO” and “CLK_SPI_NO”, prepare four representative clock frequencies of I2C and SPI communication 0-3 (for example, 1, 2, 5 and 10 MHz), and use them in peripheral devices on the movable part side Specify the clock to be

尚、「空き」は、データそのものが存在しないことを表す。 Note that "empty" indicates that the data itself does not exist.

図３に表されたように、カウンタ数が「０」，「１」の通信開始時はプリアンブル２個が送受信される。カウンタ数が「１４」では、送受信を切り替えるため、お互いに送信ＯＦＦの状態とする。 As shown in FIG. 3, two preambles are transmitted and received at the start of communication with the number of counters “0” and “1”. When the number of counters is "14", transmission and reception are switched to each other in order to switch between transmission and reception.

図４に表されたように、カウンタ数が「１５」〜「２９」の後半１５回分は、送受信の方向を切り替えて通信を行う。 As shown in FIG. 4, in the latter 15 times of the counter numbers “15” to “29”, communication is performed by switching the transmission / reception direction.

［４．まとめ］
すなわち、本実施形態では、従来、短い距離間でしか使用できなかった小型の周辺デバイスである感圧センサ３１２や加速度センサ３１３が距離のはなれた筐体外のユニット・装置間で通信可能となる。 [4. Summary]
That is, in the present embodiment, the pressure sensor 312 and the acceleration sensor 313, which are small peripheral devices that can be used only for a short distance in the past, can communicate between units and devices outside the housing at a distance.

従来は、センサのアナログ出力をマイコンのＡ／Ｄに直接接続するので、ノイズで分解能が出なかったり、また、産業用のイーサネット（登録商標）又はＣＣ−Ｌｉｎｋ（登録商標）等の省配線規格品のスレーブ機器でＡ／Ｄ等が搭載されたユニットを選択する必要があるため、小型化することができなかった。しかしながら、本実施の形態では、高速・低遅延で直接に本実施形態に係る多重通信基板４０１に周辺デバイスである感圧センサ３１２や加速度センサ３１３が接続できるため、ハードウエア的に小型で精度の良い複雑な制御が可能となる。 Conventionally, the sensor's analog output is directly connected to the microcomputer's A / D, so there is no resolution due to noise, and wiring-saving standards such as industrial Ethernet (registered trademark) or CC-Link (registered trademark) As it is necessary to select a unit equipped with A / D etc. as a slave device of a product, it was not possible to miniaturize. However, in the present embodiment, since the pressure sensor 312 and the acceleration sensor 313 which are peripheral devices can be directly connected to the multiple communication substrate 401 according to the present embodiment at high speed with low delay, the hardware is small and accurate. Good complex control is possible.

つまり、センサ類（感圧センサ３１２や加速度センサ３１３）と４軸モータ制御用マイコン１１５が直接通信を行うので、コントローラ１１の負荷が増えない。４軸モータ制御用マイコン１１５は、センサ類（感圧センサ３１２や加速度センサ３１３）からのデータを直接収集できるため、遅延が少なく、高性能なフィードバック制御が実現可能である。 That is, since the sensors (the pressure sensor 312 and the acceleration sensor 313) and the 4-axis motor control microcomputer 115 directly communicate with each other, the load on the controller 11 does not increase. Since the 4-axis motor control microcomputer 115 can directly collect data from sensors (the pressure sensor 312 and the acceleration sensor 313), it is possible to realize high-performance feedback control with less delay.

本実施形態では、他の通信データと多重化するために、ユニット間の追加配線がなく、省配線化できる。よって、本実施形態では、例えば、センサ出力用のアナログ出力ケーブル、ＲＳ４８５ケーブル、又はイーサネット（登録商標）用ケーブルの追加が不要である。 In this embodiment, there is no additional wiring between units in order to multiplex with other communication data, and wiring can be saved. Therefore, in the present embodiment, for example, it is not necessary to add an analog output cable for sensor output, an RS 485 cable, or a cable for Ethernet (registered trademark).

つまり、他の信号線（エンコーダ・ＤＩＯ）を含めて多重化しているため、通信線としては、Ａエリア（固定部）１０１である多軸制御アンプとＢエリア（可動部）３０１であるヘッドユニットとの間を、多重通信用のイーサネット（登録商標）のケーブル５０１のＬＡＮ線を１本接続するだけでよく、省配線を実現可能にする。 That is, since other signal lines (encoder and DIO) are multiplexed, the communication line includes a multi-axis control amplifier as A area (fixed part) 101 and a head unit as B area (movable part) 301. It is sufficient to connect only one LAN wire of Ethernet (registered trademark) cable 501 for multiplex communication, and wire-saving can be realized.

本実施形態では、既に出荷済み装置のワイヤーハーネスの配線を変更せず、新型ユニット内の基板の追加・変更や、マイコンを搭載するユニット側のソフトウエアの変更のみで、装置の機能拡張が可能である。 In this embodiment, without changing the wiring of the wire harness of the already shipped device, the function of the device can be expanded only by adding or changing the board in the new unit or changing the software on the unit mounting the microcomputer It is.

つまり、Ｂエリア（可動部）３０１であるヘッドユニットでセンサ類（感圧センサ３１２や加速度センサ３１３）を変更しても、Ａエリア（固定部）１０１である多軸制御アンプとＢエリア（可動部）３０１であるヘッドユニットとの間での配線変更が不要である。多軸制御基板１１１のＣＰＵを変更するのみで対応可能である。従って、既に納入された装置でも、配線工事なしで、Ｂエリア（可動部）３０１であるヘッドユニットの新型を使用することで、新機能の効果を得られる。 That is, even if the sensors (the pressure sensor 312 and the acceleration sensor 313) are changed by the head unit which is the B area (movable part) 301, the multi-axial control amplifier which is the A area (fixed part) 101 and the B area (movable Wiring change between the head unit and the head unit 301 is unnecessary. It is possible to cope with only by changing the CPU of the multi-axis control board 111. Therefore, even with the apparatus already delivered, the effect of the new function can be obtained by using the new type of the head unit which is the B area (movable part) 301 without wiring work.

従来は、機械系の振動制御等では、デジタルフィルタ（ノッチＦＩＬＴＥＲ等）を使用するのが一般的であるが、この処理時のＣＰＵにかかる負荷が大きく、発熱が高くなるため、処理能力が高い高価なＣＰＵを使用する必要がある。しかしながら、本実施形態では、多重通信用ＦＰＧＡ２０３，４０３に予め決められた機能（例えば、ＬＰＦ、ＨＰＦ（High Pass Filer）、又はノッチ等）又は周波数のデジタルフィルタ機能を利用することで、制御用ＣＰＵに対し、負荷を減らし、発熱を低く抑えられるので、処理能力が低い安価な制御用ＣＰＵを選択することが可能である。 Conventionally, in vibration control of mechanical systems, it is common to use a digital filter (notch FILTER etc.), but the load on the CPU at the time of this processing is large and heat generation is high, so the processing capacity is high. Need to use expensive CPU. However, in the present embodiment, the CPU for control is implemented by using a function (for example, LPF, HPF (High Pass Filer), or notch or the like) or frequency digital filter function determined in advance in the multiple communication FPGAs 203 and 403. On the other hand, since the load can be reduced and the heat generation can be suppressed low, it is possible to select an inexpensive control CPU with low processing capacity.

［５．その他］
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、本実施の形態では、「周辺デバイス」として、感圧センサ３１２や加速度センサ３１３を使用する。その他に、「周辺デバイス」として、ＥＥＰＲＯＭ、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、又はロードセル等を使用してもよい。 [5. Other]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
For example, in the present embodiment, the pressure sensor 312 and the acceleration sensor 313 are used as “peripheral devices”. In addition, an EEPROM, an A / D converter, a D / A converter, or a load cell may be used as the “peripheral device”.

また、本実施の形態では、「シリアルバス規格のデータ伝送」として、ＳＰＩ通信やＩ２Ｃ通信を行う。その他に、「シリアルバス規格のデータ伝送」として、Ｍｉｃｒｏｗｉｒｅ（登録商標）通信等を行ってもよい。 Further, in the present embodiment, SPI communication and I2C communication are performed as "data transmission of serial bus standard". In addition, Microwire (registered trademark) communication or the like may be performed as “data transmission of serial bus standard”.

１多重通信システム
１１５４軸モータ制御用マイコン
２０１多重通信基板
２０２ＥＴＨＥＲＰＨＹ−ＩＣ
２０３多重通信用ＦＰＧＡ
２３３ＨＤＬＣ−Ｉ／Ｆ出力部
２３４送信バッファ
２４３Ｉ２Ｃ−Ｉ／Ｆデータ出力部
２４４送信バッファ
２５３ＳＰＩ−Ｉ／Ｆデータ出力部
２５４送信バッファ
３１１センサ基板
３１２感圧センサ
３１３加速度センサ
４０１多重通信基板
４０２ＥＴＨＥＲＰＨＹ−ＩＣ
４０３多重通信用ＦＰＧＡ
４３３ＨＤＬＣ−Ｉ／Ｆ出力部
４３４送信バッファ
４４３Ｉ２Ｃ−Ｉ／Ｆデータ出力部
４４４送信バッファ
４５３ＳＰＩ−Ｉ／Ｆデータ出力部
４５４送信バッファ
５０１多重通信用のイーサネット（登録商標）のケーブル 1 Multiplex communication system 115 Microcomputer 201 for 4-axis motor control Multiplex communication board 202 ETHERPHY-IC
203 FPGA for Multiplex Communication
233 HDLC-I / F output unit 234 transmission buffer 243 I2C-I / F data output unit 244 transmission buffer 253 SPI-I / F data output unit 254 transmission buffer 311 sensor substrate 312 pressure-sensitive sensor 313 acceleration sensor 401 multiple communication substrate 402 ETHERPHY-IC
403 FPGA for Multiplex Communication
433 HDLC-I / F output unit 434 transmission buffer 443 I2C-I / F data output unit 444 transmission buffer 453 SPI-I / F data output unit 454 transmission buffer 501 Ethernet (registered trademark) cable for multiplex communication

Claims

Multiplexing serial bus standard data transmission between the microcomputer of the fixed unit and the peripheral devices of the movable unit between the fixed unit and the movable unit ;
The multiplex communication apparatus, wherein the data of the data transmission includes a flag indicating presence or absence of data of SPI communication and a flag indicating presence or absence of data of I2C communication .

The multiplex communication apparatus according to claim 1, wherein the peripheral device is an EEPROM, an A / D converter, a D / A converter, an acceleration sensor, a pressure sensor, or a load cell.

The multiplex communication apparatus according to claim 1, wherein an error correction code is included in the data of the data transmission.

The multiplex communication apparatus according to claim 1, wherein the data transmission is performed by a half duplex communication method.