展示周波長多重光通信システムの設計と構築

静岡理工科大学紀要 2 1  

展示周波長多重光通信システムの設計と構築

D 回 i 伊 叩 dT r i a l  M a n u f a c t u r e  o f  a  W a v e l e n g t h  Di 吋 sionM 雌 p l e x e d 句 l t i 回 1 T r a n s m 邸 i o nS y s t e m  f o r 盈 p o s i t i o n 袴 田 吉 朗 *

Yω : h i r o   HAKAMA':臥

Ab s 刷 : Th e  p a p e r  s u m m a r i z e s 白 d e s i g no f  a  W a v e l e n ， 併 1 D i v i s i o n  M u l t ， 静 l e x e dOp 畑 1T r a n s 凶 s s i o nS 附 mfor E ヰlO s i t i o n . I t ∞ n s i ^描 o fa  p l a s t i c  o p t i 伺 1 f i b e ζ ap e r s o n a l ∞ mpu 岡 P I C r n i c r o ∞ mpu 加 叩 dop 回 1 f i 1 蜘.A G r e e n a n d  a  Red  lED  a r e  u 鈴 df o r  o p t i c a l 伽lS r n i 胞 r s . 百 l es y s t e m  h a r 伽 r a r e ∞ n f i 思 m u i o n a n d   s o : 食 w a r e ∞ n f i g u r a t i o n a r e   p r 配 民 l y d 回 α i b e d 担 保 p a p e r .

1 .   はじめに

多くの高校生に電気電子に対して興味を持って貰うためには，

働く"，"光る"，唱が出る"などの要素を取り入れた展示物カ効 果的ではないかと考えている.この観的、ら昨年度には文字が"

光り"ながら"動くヘという 2 つの要素を取り込んだ漢字表示電 泊易示板(以下漢字ディスプレイ)を設計，試作し [ 1 ] . いろ

いろな所で使用してみて効果がありそうな感触を得た 一方. 3 年前にプラスチック光ファイパ(P O F ) を用いた低 速の泊直信システムを作り，オープンキャンパスの展示におい て使用してきた

今回両者を組み合わせることにより，オープンキャンパスに 来場された高校生に「高校名 j を教えて貰い，その「高校名 j

を治直信システムにより伝送し，漢字ディスプレイに表示する ようにすればよりインパクトがあり，電気電子に対して今まで よりも興味を持ってもらえるようになるのではないかと考えた のが，本システムを構築することにしたきっかけである.

幸いにも所望の波長フィルタを入手することカ?できたので，

従来の治直信システム(以下緑色通信系)をそのまま生かして，

新たに赤色通信系を製作し波長多岳町重信システムとして構築 することにした本論文では今回試作した波長多島町重信シス テムの設計および試作内容をとりまとめた結果を示す.

2 . システムの概要 2 . 1概要

因 2 . 1 にシステム全体の構成を示す.本システムは緑色通 信系旬 r e n ) と赤位置信男女問。を 2 つの波長フィルタで合成・分 離し. 1 本のプラスチック光ファイパ(P O めを用いて伝送する 波長多岳町直信システムである.送信器(以下TX).受信器(以

F I L ‑ l  F I L ‑ 2   図 2 . 1 システム全体の構成

却 1 0 年 2 月5 日受理

*理工学部電気電子工学科

下RX).漢字ディスプレイ ( d i s p ) などを構成する主要部品に は PIC マイコンを使用している.

2 .2緑包重信系

TX.  RX とも P I C 1 6 問 4A により構成している .τx 内部に格 納した下記のデータを SW 切り替えにより選択して送信する.

① M ∞ metoD El波田町田 KOU G.広 UKA( メモリに格納

② QUIαFOXJUMPSOV 四 百 f f i lAS YDOO 包 EPROM に 格 納

図22 に示すように. 8 ビットのデータを 1 ピットのスタート ピットおよび 1 ピットのストップビットで挟み込んで伝送する 調歩同期方式を用いて送受信を行っている. 1ピット時間は 1仙ns. すなわち伝通車度は 1助制d であり.~可古車度を教えて 遅くしてlEDの点滅がよく分かるように配慮した .τx では，

データの送信に先立ちフレーム同期パターンとして 5個 の * (あるいは SW 切り替えにより亦訟を送{言するようにし，受 信データを液晶ディスプレイに表示するときにフレーム同期が 取りやすいようにした.

LSB  MSB 

スタートピット DO 01  02  03  04  05  06  07 

T1 τ ' 2   ストップピット

50ms  1 ∞ ^{I m s ( 1 0 b a u d )}  

時間一一→

図 2 . 2 緑色通信系における伝送路フォーマット RX において 1 バイトのデータを受信する手順は以下の通り である.なおプログラムは α :s社の Cコンパイラを用いて作 成し. RS232C の送受信は C 言語の命令を使用してソフトウェ ア的に実現した.

( a ) ポート Aの RA4にフォトトランジスタ τP S 6 0 1Aを接続し ており .RA4出力をセンスしてスタートビットがHになるのを 待つ. PIC マイコンのクロック周波数は却 M 匝である.

( b )   RA4=H  を検出したら半ピット時間である 5 伽lS ( 1 1 )だ

け待ち，その後 1 ピット時間 1 仙 n s ( 1 2 )待つ毎に 8 ピットの

データをI.S B から順次受信し，変数 I X d に格納する.

2 2  

( c )   8 ピットのデータ受信が終了したら. 1 ピット時間(1仙 n s ) 待ち. RA4=L によってストップピットを確認し 1 バイトの受 信を終了する.

(の受信したデータを2ox2行の LCD キャラクタディスプレイ に表示させる.

( e )   なお RX における P I C をリセットするとフレーム同期パタ ーンの受信に移行し. 5 個のフレーム同期パターンを受{笥愛デ ータの受信が可能になる.

図 23は，使用した波長フィルタの波長一遺品率特性を示し ている.遷移帯域は 5 倫 u n ‑ ‑ 氏励 m であり，緑色(5 2 5 nm)に おける遺品率はほぼ 0である.また赤色( 伽m)における透 過率は 0 . 9 8 である.したがって緑色のlED光が反射，赤色の IED 光が透過するように， POF に対して波長フィルタを 4 5 。 の 角度をなして固定する治具を作製して使用した.

1 . 0 

1  !  !  ~ :  1 ‑ ' ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ :  

!  !  !  I  !  !  ! 

r ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ r ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ r ‑ ‑ ‑ ‑ l ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ . r ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ r ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ l  

時 0 . 6 t ‑ ‑ ・ H ・ . . . . 一 一 ‑ ‑ . 一 一 一 ‑ ‑ . . ー ‑ ‑ ‑ ‑ t j 一一一!一一一一 . . . ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ 4

遺 ￨ i i  i  j j i  

0 . 8  

I  i  i  i  I  i  i  i  i  I  i  i  i  I  i  i  i  i  0 . 4   t 一一一?一一一 γ 一一‑ ‑ i 一 ‑ ‑ ‑ t ‑ t ‑ 一一‑‑，一一一 1 一一一一一

23 

!  ! I !   !  i  i 

j  j  I !   j  j  ! 

0 . 2   ~卜卜一一一.日.一一-- 一 ‑ 一‑ t 一 一 . 一 … . 目 . 一 . 一 寸 .

i  i  i  I i  i  !  ! 

n  .... 

4 ∞ 

図2 . 3 赤色通信系

500  6 0 0   700  波長( n m )

使用した波長フィルタの波長一透過率特性

P c . τX ，  RX および漢字ディスプレイ，赤色1ED，

トランジスタ，波長フィルタおよびPOF などからなる.

800 

フォト

通信には， P I C マイコン(P I C 1 6F<併鮎)および PC にインプ リメントされている UART (調捗同期通信)機能を使用した.

また PC で使用した RS232C 通信は，インターネットからダウ ンロードした f C + + における RS232C 通信クラス j を基にして 一割譲買を加えて実現した.

( 1 )   PC 

以下の 2 つのプログラムを作成して使用した.

漢字データ作成プログラム 胸 l j i ̲ i n p u t e x e 漢字データ送受信プログラム h 蜘 n . e x e h t e r m . e x e を起動してマウスを右クリックすると， S h e llEx聞も巴

命令を用いて k a n j i ̲ i n p u . t e x e を諸子し，ファイル回 g i ̲ ! 伽低血 i に格納した漢字データを読み込むことができる.

(2)τX. RX および漢字ディスプレイ

最初は. PCから送信した高校名のデータを P I C 内部の EEPROM に書き込んだ後，このデータを順次バケツリレー的に 受信側に伝送する方式を検討した.漢字ディスプレイでは，

EEPROM に漢字データを書き込んだ後，漢明回数の値を変数 NAME MAX に格納し，データの表示に新子する.

伝送速度は以下のようになっている.

PC‑τχ 間 192 助 制 d

Vo 1 . 1 8 . 2  0  1  0 

τX‑RX 間 1 9 . 2 k b a u d   RX 一漢字ディスプレイ間 1 9 . 2 肋 ' a u d しかし，この方式では PC において高校名を送信してから，

漢字ディスプレイか漫示を開始するまでに数 1 0 秒の時聞がか かった.このため最終的には RX において受信データを EEPROM に書き込むのを止め，受信データを単にトランスペア

レントに漢字ディスプレイに送信する方式に変更した.

3 . ハードウェア構成

3 . 1   1 叉

図 3 . 1 に τx の回路図を示す.ポート B におけるRB3の出力 により NAND ゲート ( 7 4 H OX>)を用いた 2 ・ 1 セレクタを制御し，

RB3 =L の聞は，阻 2 出 力 低 S232C 出力)を PC に返送する.

一方 TX の EEPROM に漢字データが書き込まれるとRB3 =H に なり .RB2 出力低 S232C 出力)によって赤色lEDを点滅させ，

POF を介して RX に向けて光信号を送信する.

光信号を送信中に新しい高校名を受信すると. RS232C の受 {詰 J ' り込み PIRがアクティブになる.この結果図 4.4のフロー チ ャ ー ト に 示 す よ う に 変 数 w r i 包 : ̲ f l a g = 1 となる. この w 託児flag= 1 の結果を受けてRB4が L となる.この信号を.l(均 F

とlO kQ から成る微分回路を介してNANDゲートを用いたアー スクランプ型の単安定マルチバイブレータに入力し，入力信号 の立下りエッジを用いてトリガをかけ， P I C のリセット信号 (9Jns幅)を生臆する.このリセット信号によって P I C をリセ ットし，新しい高校名の受信に移行するようにしている.

M A 沼 3 2Aは RS232C のレベル変換用の I C であり， PC から 送信される: ! : 1 5 V の信号を TI 工レベル ( + S V ) に変換している.

2 番 ピ ン 仮XD) に T線を， 3番ピン(1XD)に R線を接続 することによりクロス接続を実現している.また RIS 線は CIS 線に， UIR 線 を 日 B 線および DSR 線に折り返している.

3 . 2   RX 

図 32 に RX の回路図を示す.フォトトランジスタ1P S601A に 1kQの負荷抵抗を直列接続し，全体に 5Vの逆バイアスをか けて広帯域化を図り受光系を構成している.負荷抵抗の値は 1 9 . 2 k b a u d の伝送速度に対して十分な帯域カ苛尋られるように，カ ットアンドトライによって調整して 1kQに決定した.後置した コンパレータIM311Pによって論理振幅を 5Vにまで矯幅して いる拭オペアンプを用いればしきい値の調整が不要となるた めベターであったかも知れない.

当初は，漢字データに先立って伝送する図 45 に示すヘッダ ーフレーム(5 8個の*. n u m b e r 包 B ) . データ個数也B) お よと燃結デリミタ祖 ω において，フィールド脚nの債が更新 されたときに「新しい高校名 J を検出できたとするプログラム を検討した.しかし，この方法では理由は不明であるが. num  の差分を再現性良く検出することかできす慨念した.

そこで「新しい高校名 J を送出するのに先立ち， τ x から R 岱 凶 t

信号を送信するようにし，この信号を検出したときに「新しい

2 3   静岡理工科大学紀要

リセット 2 事

赤色 LED → POF へ

図 3 . 1

き と のし 迫出ド

弛 み 一

郎読モ

1 ‑ 2 ‑ 3 一 ₄

‑ 5

‑ 6

‑ 7

四

8

‑ 9

τ χ の回路図

会事

黄色 LED 3300 

RX の回路図 図3 . 2

会事

場:

トリガパルス

漢字ディスプレイの回路図 (RS232C およびリセット関連のみ)

リセット

5V 

3300 宰 場 }  黄色 LED

4 

̲ ̲ ̲ n ̲  

RX から入力される リセットパルス

リセット

RAOに接続した黄色I.EDは，高校名を構成する→圃の漢字 データ(アスキー変換により 6 4 B ) が漢字ディスプレイに転送 される度に 1 伽 s だけ，樽 T する.

RB3は .RX において EEPROM への漢字データの書き込みが 全て終了した後に l Omsだけ H となり，漢字ディスプレイに転 送されて漢字ディスプレイをリセットする.この結果，漢字デ ィスプレイは E ヨ PROM への読み込みモードに新子する.当初 は負極性のパルスとしていたが，この場合には R闘訓信号を検 図3 . 3

高校名 J を EEPROM に書き込むようにする方法を検討した.

まずTXからの R閣制信号を検出したときに蛇躍をプログラ

ムの冒頭にジャンプさせるようにしてみたが，うまく動作しな

かった.このため R e s 岡信号を検出したときにRB4を l Omsだ

け H とし，この信号を微分して外付けの単安定マルチパイプレ

ータにトリガ信号を加え P I C をリセットするようにした.リセ

ットをかけると処理がプログラムの最初から菊子され「新しい

高校名」を E ヨ PROM に書き込むことができるようになった.

2 4  

出して PIC にリセットがかかるとRB3 もLとなり，このとき漢字ディスプレ イが一旦リセッ卜される.したがって リセットパルスが 2 回出ることになり，

この不都合を巨自重するために正極性パ ルスに変更した.

RS232C出力およびリセット出カを 差動出カとしているのは， RXと漢字 ディスプレイの電源を分脅位するために フォトカップラーを用いており，ダイ オードとの間でカレントループを作る ためである.

なお最終的には転送時間を短縮す るために RX においては漢字データを EEPROM に書き込まず，入力データを 単にトランスペアレントに出力するプ ログラムに変更したが，回路の変更は 特に必要なかった.

3 .3漢字ディスプレイ

図 3 .3に漢字ディスプレイの回路図 を示す.行選択パルスおよびシフトレ ジスタの制御に関する巨路は省略して ある.RX から， RS232C 経由のデータ と「新しい高校名J 検出時のリセット 信号(いずれも百工レベルの信号)が 差動信号として入力される.

これらの信号をフォトカップラーで 受け，電源を分離している.

なお RS232C のデータについては，

フォトカップラーの出力を 2段の N 訓 Dゲートを介して RB1 低回 32C 入力)に入力している.このゲートを RB3出カによって EEPROM へのデー タ書き込み時にのみ RB1にデータが 入力されるように制御し，漢字を表示 している聞には RB1にデータが入力 されないように制御している.このゲ ートがないと漢字を表示しているとき に，阻 1 にデータが入力される度に表 示が誤る現象が生じたのでこれを回避 するために取った方策である.

4 . ソフトウェア構成 4 . 1   PC 

図 4 .1に漢字データ送受信プログラ ム h t e n n . e x e における白白 a W( )関数 の概略ブローチャートを示す.RS232C

Vo 1 . 1 8 ， 2  0  1  0 

pSendbu fA SC  +=SndSizeASC 

r s . R e a d ( R e c b u 仏 SC ， R e c b u f S i z e ) 受信した漢字データ (アスキー )Recbu fA SC を印字

pRecbu む も SC+= S e n d ̲ b u f ̲ s i z e  

図 4 . 1 h t e r m . e x e   における OnDraw(  )関数のフローチャート

静岡理工科大学紀要

を使用した通信は，インターネットからダウンロードした i C + + における RS232C 通信クラス」を使用させ刀頁いた.なお追加，

修正した箇所は以下の通りである.

① 図 4 .1には明示されていないが，Or白百w() 関数の外側で RS23 2 c   r s ;   とクラス RS23 2cのオブジェクトぉをグローバル 宣言している.

②  メンバ一関数 s e t l 陥四項)を追加し，使用するポート ( P o r t n a m e )   ，ボーレート包a u dR蹴) ，送信遅延a:Je l a y ̲ T I O ，  受信遅延á:Jelay~限)を変更できるようにした切断時に，メ ニューから通信設定，インタフェース設定を選択すると設定用 のダイアログか主諭して先のパラメータを変更できる.

③ デ ー タ 長 ( 8 ピット)，パリティ(なし)，ストップビット 長(1ピット)，フロー制御(なし)については田定とした.

プログラムか冒頭し「送信」ボタンを押すとドキュメントク ラスの変数凶凶 n が1 になる.このとき静白波数加は1 で あり，命令 r s . 白m吋 ) が 1 回だけ諸子され RS232C インタ フェースにおけるデフォルトの設定が行われる.その後で命令 路島d 加盟引を用いて②で示した4 つのパラメータの設定変更 が行われる.

変数 n ̲ k a n j i は「漢字データの個数+lJである.変数凶k a i は制官変数であり，プログラム起動時にはリスタート信号が送 信されないようにしている.

図 4 .1における右側の部分カ努識にデータを送受信する部分 である.漢字データはバイナリデータであるため以下のように アスキーデータに変換して配列 s e n 白 幽 切 に ‑8: 格納し，命 令路島 n 郁∞ d b u 品 SC) 用いて送信している.

1B のバイナリデータを倣abとするとき， 2Bのアスキ ーデータ O x 3 a 0 x 3 b として送信する

τ χ か ら 返 送 さ れ た 漢 字 デ ー タ を 命 令 ぉ . R e a 縮 問 伽 臥 S c，R帥u1S i z e ) により受信している.

漢字の個数データおよび漢字データを送信し終えると「切断 出品幽::()) J に移行し， r.右クリックで漢字入力を表示 j を 画面に表示する.

また変数鎗i k a i = l とするので，次に送信ボタンを押して

泊 s o 凶n = lになったとき，命令 r s . S e n d ( " R I 剖 副 ! ! ! R 閣制!!!‑ワ によって1xに対して 1 回だけリスタート信号を送信する.

4 . 2   1χRXおよび漢字ディスプレイにおける共通事項 ( 1 )   リングバッファによる受信[3 J

1 X ，   RXおよひ襖字ディスプレイにおいてデータを受信する ときに，リングバッファを用いてデータの取りこぼしのないよ うにしている.図 42 にリングバッファの構成を示す.2 つのポ インタ s ̲ p および e ̲pを使用し，データを受信するたびにポイ ンタを制御しながらサイクリックにデータをバッファに格納す る.バッファのアドレス範囲は ω 0 ‑ 伽6Fであり，漢字 1 文 字分のアスキーデータを格前できる 64B とした漢字 1 文字分 のデータがバッファに貯まると，そのデータを EEPROMに書

き込む.

①受信データがあると

人②受信データがあると

. . . r   s ̲ p 宇 e ̲ p

③ e ̲ p =e ̲ p + l し，アドレス e ̲pのデータを取り出す 図 4 . 2 受信リングバッファ ( 2 )   日 ヨ PROM への書き込み時間の確保

2 5  

今回瞳用した P I C l 6F

併8Aの E ヨ PROM にデータを書き込む ためには，書き込むための時間の余裕が必要である.定量ヲな {直が分からなかったので以下のように対処した.

‑ τ x . ・・陀から 64B のデータを受信する度に E ヨ PROM に 書き込んでいる.次のデータが書き込まれるまでには，

EEPROM に書き込んだデータを再度読み出して PC に返送し，

正しく送信されたか否かの検査後に，次のデータが送受信され るまでの時間カ繋随する.このやり方で問題はなかった.

'RX ，d i s p ・・・最初 τx から 1 9 . 2 助 制 d の速度で連続的に送 信して RXの EEPROM に書き込もうとしたところうまく書き 込めなかった.樹首昔誤した結果，官から図 43 に示すように，

64B 送信するたびに l s のギャップを入れるようにしたまた 1 バイト送信するたびに 05ms のギャップを入れるようにした.

k o s u   データ送信

図 4 . 3 1 叉 ‑RX 聞におけるタイミングチャート ( 3 )   RX ，  d i s p のUART におけるオー;，.ーランエラー，フレー

ミングエラーの検出とリセット

1xでは上記の検出を行っていないが，特に問題は生じてい ない. RXでも最初は検出を行っていなかったが，書き込みの 再現性が良くなかった.そのためl.EDを

部 T させることにより オーバーランエラーおよびフレーミングエラーが発生している か否かを検査したところ，時々生ずることが分かった.そこで 単なるデータの受信だけでなく，オーバーランエラー，フレー ミングエラーの検出とエラーのリセット処理を追加したところ 安定して受信でき EEPROM に書き込めるようになった(図 4 . 4

における破線で囲った部分). 

4 . 3   1 叉

図 4 . 4 に1xにおけるプログラムの概略ブローチャートを示 す.大まかな流れは以下のようである.

① RS232C インタフェースや各種変数の初期化を行う.

②  ポート B における R 聞 は R 政同のとき官に書き込ま

2 6  

れた漢字データを RX に対して連続的に送信するためのデ バグ用である.

③  通常動作ではRBO=lであり，このときポインタ

̲pおよ び e ̲pを ωo に ， BU 町 一 R 江.l.=Oに初期化する.

④  関数 G Ef RD は割り込み処理ルーチンにおける蒐曜と呼 応して，先に述べたりングバッファによって PC から送信 されたデータの受信を行う .64B のデータを受信し終える と，変数 BUFF Fl江L= 1 となる.

P C ‑ → τ χ 聞のフレーム構成は，図 4 5 に示す1xから RX に送信されるフレームとは，漢割回数データの送信フ レームが「漢明固数データ X64 個 J になっている点が異 なるだけである.

⑤ リ セ ッ ト 時 に は 変 数 回 u 剖= 1 で あ る . 関 数 α l p t u r e ̲ k a n j i ̲ k c 四 一 n e w において，最初に PC から送信され る漢字個数を調べ変数 k a n j i ̲ k o s u ̲ C I l t に代入する.また変 数除別 s e t : : { ) として次に送信される漢字データの取得に備 える.

⑥  関数也1a s e n d  b a c k では漢字個数データを PC に返送す る.このときRB3 =L になっている.

⑦  次に PC から漢字データ匂4 B )が送信されてくると，関 数明色e ̲ i n ω ， ̲ e e p r o m においてそのデータを l 聡火P I C にお

ける E 四 ROM に書き込む.

③  関数 r e a d ̲ f r o m ̲  e e p 叩 m において，書き込んだデータを EEPROM から読み出し，関数制 s e n db 包 kによって漢 字 デ ー タ を PC に返送する. e[@の処理を変数 凶 d i ̲ k o s u α t の回数だけ菊 7 する.

⑨  図 4 .4における真ん中の部分は赤色の I 却を駆動して RX に対してデータを送信する部分である.変数明i 飽 c ̲ f I a g は郎お2C 受 f 詰切込み(PIR)によって「新しい高校名J を検出したときに 1 となる.したがって初期値を o にして おく必要がある.

⑮  ポート B においてRB3 =H とし，図 3 .1の回路図における 2‑1 セレクタを制御し，送信データがIED を駆動できる ようにする.

5 8 個の* I n u m ̲ h l n u m ̲ l l k o s u ̲ h l k o s u ̲ l l   7Eh I  7Eh  I  ( a )   漢字個数データの送信フレーム

1 個目の漢字データ ( 6 4 B )

E  個自の漢字データ ( 6 4 B ) ( b )   漢字データの送信フレーム

図 4 . 5 TX から RX に送信される信号のフレーム

⑪  関数 s e n d k c 間 new64B  によって，漢字データの個数を 光信号に乗せて送信する. 1x→ RX 聞のフレーム構成は

Vo 1 . 1 8 ， 2  0 1  0 

図 4 5 に示すフレーム構成とほ国司じである.

⑫  引き続き関数 r e a d ̲ f r o m ̲ e e p r o m により EEPROM から漢 字データを読み出し，関数制as e n d   f o lW副により IED

を駆動して送信する.P I C の回ヨPROM にデータを書き込 むためにはある程度の待ち時間前記要である.そのため図 43 に示したように 64B 送信するたびに l s のギャップを入 れている.

⑬ 変 数 明i 旬 ， ̲ f I a g が 1 になるのは， : r 新しい高校名 j の転送に 先立ち1xから送信される R 醐 n 信号を I S R において受 信した時である.このとき蜘us e t = l としてヘッダーフレ ームの受信を可能にさせ. RB3 =Lとして光信号の送信を 停止し.R 回 =L として単安定マルチバイブレータにリセ ット信号を送出して1xにおける P I C をリセットする.

4 . 4   RX 

( 1 ) バケツリレー方式の場合

図 4 . 6 にバケツリレー方式の場合における RX の概略フロー チャートを示す.大まかな流れは以下のようである.

① RS232C インタフェースや各種変数の初期化を行う.

②  図 4 5 に示したフレームが τ χ から連続して送信されてく るので，漢判回数データの送信フレームにおける*を検出

しヘッダーフレームを受信する.

③  *の検出カ?できたら，引き続いて漢割回数也即)を取得 する.1Xと異なりデータの返送はない.

④  次に漢字データを取得し Eヨ PROM に書き込む.

図 4 . 6 における右側の部扮は，漢字データを EEPROM に 書き込んだ後漢字ディスプレイに対してデータを送信す る部分である.まずRB3を l Omsだけ H として漢字ディ スプレイにリセット信号を送り，漢字ディスプレイを EEPROM への書き込みモードにセットする.

⑥  その後，データを 1 回だけ送信する.

⑦  データ送信後 i 謂 j り込みを可とし，「新しい高校名」が送 られたか否かのセンス(検費に入る.1Xから送信され るRes凶信号を検出すると I S R において変数 r 化 凶 が 1 になるので，これを検出する.

⑤  rde 加1= 1 になるとRB4を 1 仙 m だけ Hとし. RX をリセ ットすることによって「新しい高校名」の受信モードに移 行させる.

( 2 )   トランスペアレント伝送の場合 図 4 . 7 にブローチャートを示す.

①  まず RS232C の初期化. RB3の初期化を行う.

②  ポインタの初期じを行った後，関数 G町~で受信する.

③  関数 GEI ー即を緒子すると受信データがなく

̲ p 司3 の ときは Z フラグ= 1となる.一方受信データがあると S ̲p

* e ̲pとなり .Z フラグ::()となる.

④  受信データがあり Z フラグ 4 となった場合には，まず R 剖副信号の先頭の値喰"であるであるか否かを確認する

( ' ' R ' ' : : 0 x 5 2 )  

静岡理工科大学紀要 2 7  

図4. 4

2 8  

図 4 . 6 RX のフローチャート (バケツリレー方式の場合)

Vo 1 . 1 8 ， 2  0 1  0 

図 4 . 7 RX のフローチャート

(トランスペアレント伝送の場合)

静岡理工科大学紀要

MAIN 

‑漢字データを PIC の EEPROM に読み込む

・個数を NAMEMAX に代入

割り込み処理

図 4 . 8 漢字ディスプレイのフローチャート

2 9  

3 0  

⑤  受信データが官'でない場合には関数立によって漢字デ ィスプレイに対して受信したデータを即時に送信する.

⑤  一方受信データが喰"の場合には 1 臼 m 間RB3 =H とし，漢 字ディスプレイにリセット信号を送信する.また同じ時間 だけRAO= H とし，黄色のlEDを牒 T させる.

4 .5漢字ディスプレイ

漢字ディスプレイのプログラム構造は

iRX のプログラム似ケツリレー方式) +漢字ディスプレイ のプログラム J のようになっている.

①  PIC をリセットすると図 4 . 6 に示した RX のブローチャー トに従って漢字データを EEPROM に書き込む.

②  漢字データの個数を変数 NAMEMAX に格鰍愛，処理が 図 4 . 8 に示す漢字ディスプレイの処理に移る.

③  漢字ディスプレイでは， PC から送信した高校名を漢字デ ィスプレイに格納してある文章にはめ込んで表示する.

高校名が「静岡理工科」高校とすれば以下のようになる.

i !   !歓迎! !静岡理工科高等学校の皆さん。電気電子 工学科へょうこそ」

この文章は変更することかできる.

④  なお，プログラムを工夫して高校名の箇所が反転表示され るようにしてある.

5 . 実行結果

( 1 )   オープンキャンパスにおける実行結巣

当初考えていたよりも動作が思うようにいかす官式作に多くの 時間を取られた平成 2 1 年度における第 1 回目のオープンキャ ンパスは 7 月 2 6 日(日)であったが，漢字ディスプレイのプロ グラムの修正に着手したのは 1 目前の 7 月2 5 日(土)であった.

それまでに，差分検出により新規データを検出できないことに 対する対策として単安定マルチバイブレータを使用する方策を 取って解決してきたが，この時点でさらに以下の問題が生じた.

①高校名の先頭の文字だけが正しく表示され， 2 番目以降は すべてのlEDが，献了していた.

②  書き込み時間が大きい.

①についてはアセンブラの命令 DECFSZ がうまく動作して いないことが原因と判明し， INC ^陪 Zに変更して解決できた.

②については， RX をトランスペアレント伝送に変更した.

さらにゲートを追加して，割り込みが入る度に表示が誤る不具 合を解決した.

③  さらに以後の 3 回のオープンキャンパスにおける使用にお いて，特定の文字が誤りやすいという蓋然性が認められた ( 2 )   そ例愛の検討結果

( 1 ) で述べた菊子結果の不具合，特に③は極めて不可解である が影響が重大であり，是非解決しなければならない課題であっ た.そこで更に以下の点について調査を行ってみた.

① RX のコンパレータの出力波形は方形波になっているか

②  コンパレータの識別レベルは入力振輔の 1/2 か これらについては十分な鮒主であり，問題なかった.そこで，

Vo 1 . 1 8 ， 2  0 1  0 

1X ‑RX 一漢字ディスプレイ間のボーレートを24(肋， a u d にまで 下げてみたが，何ら改善が見られなかった.

一方 RX としてバケツリレー方式を用いると，データを EEPROM に正しく書き込めることから，漢字ディスプレイと RX( バケツリレー方却の相違点を冷静に考えてみた漢字デ ィスプレイでは一部の変数をパンク 2 に移動している点が:fM;̲よ っており，それらの変数の取り扱いにパグがあるのではないか と見当をつけてみた.そこで RX( バケツリレー方式)の EEPROM への書き込み部分を取り出し，変数をパンク 2 に移動 することを止めてほぼそのまま適用し，そこに漢字ディスプレ イのプログラムを付け加えてみた.これにより，パグのない動 作が首尾良く得られた. DECFSZ の問題も同時に解決された.

なお，表示速度を 1/2 にしてダイナミツク

分かるようにするスイツチをイ材日し，また「高校名 J を強調す るためにその勝士の表示速度を落として表示できるようにした.

6 . まとめ

高校生に電気電子に対して興味を持って貰うことを狙いとし て ， 3 年前からオープンキャンパスで展示用に使用してきた低 速の措置信システムと，昨年度に試作した漢字義宗管也易示板 (漢字ディスプレイ)を組み合わせて波長多岳町重信システム を設計，試作した.来場した高校生に自分の「高校名 J を言っ て貰い，その「高校名 J を光ファイバによって伝送することで インパクトを与えられるのではないかとの観点で試作したもの である.オープンキャンパスにおいて使用して一定の成果カT 得

られたものと考える.このシステムの概要を以下に示す.

‑緑色のlEDを使用した緑色通信系と赤色のlEDを使用し た赤色通信系からなる波長多岳町重信システムである.

‑伝送媒体は，プラスチック光ファイJ' t である.

‑赤色通信系を用いて， PC から入力した「高校名」を漢字 ディスプレイに伝送し， i !   !歓迎! ! i 高校名 J 高等学校 の皆さん。電気電子工学寺中¥ょうこそ」と表示できる.

謝辞

波長多重治直信システムを構成する上司滋杯可欠な波長フ ィルタを快く御提供頂いた野梢甥教授に深謝致します.また 当研究室の卒研生にはオープンキャンパスにおいて説明，案内 等のご協力を頂いた.ここに深く感謝します.

[参考文劇

[ 1 ] 袴田吉朗， " P I C マイコンと 16Xl 6lEDを用いた漢字表示 電光掲示板の設計と試作"，静岡理工科大学紀要， V o 1 . 1 7 ，  p p . l ぉ ・1 4 2 ( : 笈 賜 )

[ 2 ]   P I C l 6F 6 2 7 N6認Aル~AD砲 Sheet F1組l-Bωed8戸BitCMOS   Mi c r o ∞ n 加 U e r s w i 血 n a n o W a t t 1 凶 m o l 明'，Mi α 吋 1 や 白]神崎康宏， 作りながら掌ぶ PIC マイコン入門"，∞出版

社 ， 2 即 7 年