【6030：簡単なシリアル通信方法】電線上のいろいろな電気信号の送り方。

●基本の
基本の簡単な
簡単なシリアル通信方法
シリアル通信方法
装置と
装置と装置との
装置との間
との間の通信には
通信には、
には、いろいろな方法
いろいろな方法があります
方法があります。
があります。
まず、
まず、電線上で
電線上で信号を
信号を送る基本方法(
基本方法(ベースバンド伝送
ベースバンド伝送と
伝送と言います)
います)を紹介し
紹介し、次に、古くから広
くから広く使われて
いる簡単
いる簡単な
簡単なシリアル通信方法
シリアル通信方法の
通信方法の一つの『調歩同期(
調歩同期(ちょうほどうき)
ちょうほどうき)』通信方式
通信方式を
方式を紹介します
紹介します。
します。
1. ベースバンド伝送
ベースバンド伝送
ベースバンド方式
ベースバンド方式とは
方式とは'1'
とは'1'、
'1'、'0' の情報をそのまま
情報をそのまま、
をそのまま、"High"、
"High"、"Low" のレベル信号
のレベル信号で
信号で送るもので
るもので、大別して
大別して
一定レベルを
直流型とパルスの交流型
パルスの交流型があ
交流型があります
があります。
ります。代表的なものを
代表的なものを紹介
なものを紹介します
紹介します。
します。
一定レベルを保持
レベルを保持する
保持する直流型
する直流型と
(1) NRZ 形 (Non Return to Zero)
直流型で
直流型で最も原始的なもの
原始的なものです
なものです。
です。伝送情報の
伝送情報の'1' は "High"レベル
"High"レベル、
レベル、'0' は "Low"レベルとする
"Low"レベルとする方式
レベルとする方式です
方式です(
です(逆
もありますが)
もありますが)。
伝送情報
'1'
'0'
'1'
'1'
'0'
'0'
NRZ 形
(2) RZ 形 (Return to Zero)
交流型で
交流型で、例えば、
えば、'1'は
'1'は正パルス、
パルス、'0'は
'0'は"Low"レベル
"Low"レベル、
レベル、または、
または、'0'は
'0'は負パルスとする方式
パルスとする方式です
方式です。
です。
つまり、
つまり、パルス送出後
パルス送出後、
送出後、元のレベルに戻
のレベルに戻ります。
ります。
光ファイバの
ファイバの光通信で
光通信では、NRZ 方式(
方式(直流型)
直流型)では伝
では伝わり難
わり難く、この交流型
この交流型が
交流型が使われます。
われます。
伝送情報
'1'
'0'
'1'
'1'
'0'
'0'
RZ 形 ①
: '1'のときのみ
'1'のときのみ正
のときのみ正ﾊﾟﾙｽを発行
ﾊﾟﾙｽを発行。
発行。
②
: '1'は
'1'は正ﾊﾟﾙｽ、
ﾊﾟﾙｽ、'0'は
'0'は負ﾊﾟﾙｽを発行
ﾊﾟﾙｽを発行。
発行。
③
: '1'のときのみ
'1'のときのみ正負
のときのみ正負ﾊﾟﾙｽを
正負ﾊﾟﾙｽを交互
ﾊﾟﾙｽを交互に
交互に発行。
発行。
(3) その他
その他
マンチェスタ方式
マンチェスタ方式は
方式は、情報区間の
情報区間の中央で
中央で、信号を
信号を変化させる
変化させる方法
させる方法で
方法で、例えば、
えば、情報'1'
情報'1'は
'1'は'↑'を、'0'は
'0'は'↓'
とします。
とします。この信号
この信号から
信号から１
から１つの情報時間
つの情報時間に
情報時間に対応した
対応した『
した『送信時のクロックが
送信時のクロックが再生
のクロックが再生できる
再生できる』
できる』という特徴
という特徴を
特徴を持って
います。
います。
10Mbps(1 秒あたり、
あたり、10,000,000 ビット
ビット) 程度の
程度の高速通信用に
高速通信用に使われています。
われています。
伝送情報
'0'
'1
'1'
'0
'0'
'0
'0'
'1
'1'
ﾏﾝﾁｪｽﾀ方式
ﾏﾝﾁｪｽﾀ方式
再生されたクロック
再生されたクロック
- 1 -
'1
'1'
2. 調歩同期通信
通信速度が
通信速度が遅いですが、
いですが、最も基本的なシリアル
基本的なシリアル通信
なシリアル通信方法
通信方法として
方法として広
として広く採用され
採用されています
されています。
ています。
『調歩同期』
歩同期』(ちょうほどうき)
ちょうほどうき)とは『
とは『号令に
号令に従って、
って、足並みを
足並みを揃
みを揃えましょう』
えましょう』という意味
という意味です
意味です。
です。
下図は
下図は代表例です
代表例です。
です。
1 連のデータフォーマット
通信線
'1'
'0'
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
"Start_bit"
P
"Stop_bit"
・通信の
通信の前に、送信側と
送信側と受信側とで
受信側とで、
とで、通信速度を
通信速度を申し合せておきます
せておきます。
おきます。
例えば、
えば、１秒あたり４８００
あたり４８００ビットの
４８００ビットの通信速度
ビットの通信速度とする
通信速度とする(4800
とする(4800 bps)...とか
bps)...とか。
とか。
そして、
そして、この速度
この速度の
速度の８倍以上のクロックを
倍以上のクロックを用意
のクロックを用意し
用意し、送受信を
送受信を行います。
います。
・通信線の
通信線の電位レベルは
電位レベルは、
レベルは、通信し
通信していない時、'High(=1)'レベル
'High(=1)'レベルとします
レベルとします。
とします。
・受信側は
受信側は、通信線上に
通信線上に現れる『
れる『Start_bit('
Start_bit('0'信号)
信号)』("号令
("号令"
号令"に相当する
相当する開始
する開始信号
開始信号)
信号)を検出すると
検出すると、
すると、これを
起点に
起点に１データ期間
データ期間の
期間の中央を
中央を確実に
確実に取り込むことができるクロックを
むことができるクロックを生成
クロックを生成します
生成します。
します。
・『一つの水晶発振器
つの水晶発振器』
水晶発振器』から送信機
から送信機と
送信機と受信機に
受信機に同じクロックを供給
じクロックを供給すれ
供給すれば
すれば、クロックずれは
クロックずれは起きませんが、
きませんが、
遠く離れていると難
れていると難しいので、
しいので、送信側と
送信側と受信側に
受信側には各々水晶発振器を
水晶発振器を持たせます。
たせます。
送信側と
送信側と受信側のクロック
受信側のクロック周波数
のクロック周波数が
周波数が完全に
完全に一致し
一致しない(
ない(同じメーカー
メーカーの同じ型名で
型名でも誤差が
誤差があります)ため
に、大量の
大量の情報を
情報を連続して
連続して送
して送ると、
ると、『取
『取りこぼしや二重取
りこぼしや二重取り
二重取り』が発生します
発生します。
します。従って、
って、少量ごとに
少量ごとに区切
ごとに区切っ
区切っ
て、例えば、
えば、８ビットごとに区切
ビットごとに区切って
区切って送
って送るようにします。
ようにします。
・８ビットデータの最後
ビットデータの最後の
最後の『P』(パリティ)
パリティ)は、通信時にデータ
通信時にデータ誤
にデータ誤り(磁界な
磁界などの影響で
影響で、例えば、'1'が'0'
に変化)
変化) が発生したかどうかをチェックするための
発生したかどうかをチェックするための情報
したかどうかをチェックするための情報です
情報です。
です。
『D0 ～ D7 と P』の９ビットの中
ビットの中の'1'データの
'1'データの個数
データの個数が
個数が、例えば『
えば『偶数個』
偶数個』になるように
になるように『
るように『P』を決めて
送信し
送信します(この場合『
場合『P』を『偶数パリティ
偶数パリティ』
パリティ』と呼びます)。
受信側は
受信側は『偶数個であるか
偶数個であるか否
であるか否か』を検査し
検査して『正しく通信
しく通信できたか
通信できたか否
できたか否か』を判断します
判断します。
します。
ただし、
ただし、１回の通信で
通信で、９ビット中
ビット中の１ビットが
ビットが誤る可能性があるものとしています
可能性があるものとしています。
があるものとしています。２ビット以上誤
ビット以上誤り
以上誤り
が起きる危険
きる危険のある
危険のある環境
のある環境の
環境の悪い所では使
では使えません。
えません。このような場所
このような場所で
場所で使う場合には
場合には、
には、別の高度の
高度の誤り検出
法を使います。
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