ステップテクニカ技術情報

最終更新日 2017/9/22

”ソイール”ノイズに強い理由は波形自動補正と3つの検定だった!?

ソイールです。前回は一定周期通信をご紹介しました。今回はステップテクニカ製品の特長である高耐ノイズについて紹介します。

ステップテクニカ製品HLSとCUnetの共有特長として高耐ノイズがあります。ステップテクニカ製品は波形自動補正およびパケット受信時の3つの検定により高耐ノイズを実現し、さらに長距離通信にも対応しています。


波形自動補正とは

ノイズや長距離通信の影響により、崩れた伝送波形を自動で補正する機能になります。

フィールドバスが使用される環境として、工場があります。工場では様々な装置からノイズが発生し、さらにネットワークを工場全体に敷くことにより長距離伝送が必要になります。この結果、伝送波形が崩れて通信不良の原因となります。

ステップテクニカ製品では、波形自動補正機能により、劣悪な環境で伝送波形が崩れても補正されます。

ノイズの自動補正

出典:ステップテクニカ 製品カタログ

さらに、高い通信品質を実現させるため、受信したパケットの検定を行っています。では、受信したパケットにどのような検定を行っているか紹介します。


パケット受信時の検定について

ステップテクニカ製品はパケットを受信する際に、3つの検定を重畳して実行しています。

1. フォーマット検定

パケットがステップテクニカ製品独自のプロトコル規約に適合しているか検定します。ステップテクニカ製品のプロトコルは非公開になります。

2. CRC検定

CRC(巡回冗長検査)は、データ転送等でよく使用される誤り検出符号の一つになります。送信側にて送信データに検査用データを追加し送信し、受信側でその値が割り切れると正常なデータと判断します。検査用データのビット数nが、CRC-nとなります。HLSの場合CRC-12検定、CUnetの場合CRC-16検定となります。

3. RZ信号形式の正当性検定(RZ検定)

受信しているパケットの信号がRZ(マンチェスタ符号)の形式を満たしているか1bit単位で検定します。マンチェスタ符号は、入力データがLowからHighに遷移すると1、HighからLowに遷移すると0となります。詳しくは下図を参照してください。TBPSは通信レートなります。CUnetやHLSは、3Mbps, 6Mbps, 12Mbpsが選択できます。

RZマンチェスタ符号

出典:ステップテクニカ HLS 導入ガイド(Ver.1.3)

上記の検定を合格したパケットのみ受信します。不合格となったパケットは破棄されます。このため、受信できたデータは100%正しいデータとして保証されています。


エラー判別機能

HLSやCUnetのマスタICには、スレーブICとの通信でエラーが発生した場合に、レジスタや目視にてエラーを確認することができます。

エラー判別機能を使用して、通信エラーが起こらないようにネットワークを配置することをお勧めしています。では、HLSとCUnetのエラー判別機能を紹介します。

HLSのエラー判別機能

HLSで通信エラーが発生すると、エラー通知ピン(CHK1およびCHK2)で確認することができます。エラー通知ピンにLEDを接続することで、目視でエラー状態を確認することができます。また、内部レジスタにて、CHK1およびCHK2の発生回数(最大255回まで)を確認できます。

エラー通知ピンは下記の通り動作します。(出典:ステップテクニカ HLSネットワーク構成

HLSのエラー通知ピン

CHK1:1回でもスレーブが通信エラーとなった場合
ネットワークの品質を知るのに有効な端子となります。


CHK2:3回連続で同じスレーブが通信エラーとなった場合
端末異常および劣悪環境を知るのに有効な端子となります。

CUnetのエラー判別機能

CUnetで通信エラーが発生すると、エラー通知ピン(LCAREおよびMCARE)で確認することができます。エラー通知ピンにLEDを接続することで、目視でエラー状態を確認することができます。また内部レジスタにて、LCAREおよびMCAREの発生回数(最大255回まで)を確認できます。

エラー通知ピンは下記の通り動作します。(出典:ステップテクニカ CUnetネットワーク構成

HLSのエラー通知ピン

LCARE:1回でも端末が通信エラーとなった場合
ネットワークの品質を知るのに有効な端子となります。


MCARE:3回連続で同じ端末が通信エラーとなった場合
端末異常および劣悪環境を知るのに有効な端子となります。

下記にエラー判別対応CUnet ICを紹介します。

MKY43, MKY40, MKY44-IO32A, MKY44-AD12A, MKY44-AD16A, MKY44-AD16B,
MKY44-DA16A, MKY44-DA16B, MKY44-MC01A, MKY44-MC02A


まとめ

ノイズや配線長が長距離になることで、波形の信号品質は悪化し、通信エラーの原因となります。しかしながら、ステップテクニカ製品では波形が崩れたとしても、波形自動補正機能や受信パケットの検定により、信頼性の高い通信が実現できます。

また、設置環境もエラー判別対応のHLSやCUnetを使用することで、容易に検討を行うことができます。基板作成前に評価ボードやシミュレータもございますので、すぐに実験できます。

ぜひステップテクニカ製品を使用して、簡単に高速なフィールドバスが構築できることを体験してみてください!

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