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BiSSインターフェース プロトコル説明書
BiSSインターフェース プロトコル説明書 Rev C5 JP, Page 1/ 22 特徴 • センサ／アクチュエータ インターフェイス • アイソクロナス・リアルタイム対応データ送信 • 高速、シリアル、安全 • 双方向性 • ポイント・ツー・ポイント（ P2P ）またはマルチ • • • アプリケーション • ドライバコントローラー • スマートセンサ • 安全アクチュエータ スレーブネットワーク コンパクトで低価格 オープン規格 既存 IP モジュール （インターネットプロトコル） を使用可能 ブロック図 Copyright © 2014 iC-Haus http://www.ichaus.com BiSSインターフェース プロトコル説明書 Rev C5 JP, Page 2/ 22 概要 本説明書は、シリアル・インターフェース・プ ロトコルについて述べるものである。それは、 アイソクロナス高速で安全なセンサデータの伝 送、アクチュエータデータの実時間書き込み、 スレーブレジスターの同時アクセスを可能とす る。 P2P 構成においては、１つまたは複数のセン サを搭載した１台のデバイスがマスターで動作 する。 MO（Master Output）ラインは使用 されず、SLラインはスレーブから直接マスタ ーに戻る。BiSS インターフェースはP2P構成 においてSSIインターフェースとハードウェア 的な互換性があり、２つの一方向性ラインのみ を必要とする。 バス構成において、全デバイスは連結してい る。従って、各スレーブにはコネクタが２本ず つある。つまり、差動信号に与えられた割当に よるBissインとBissアウトである。MAライン はマスターのクロックパルスを全スレーブに同 時に与える。スレーブのインプット（SLI ）を 前のスレーブのアウトプット（SLO）に接続 することにより、SLI 及びSLOラインはマスタ ーと全スレーブを連結する（MO->SLIn,SLOn>SLIn-1,SLOn-1->SL)。 スレーブはいくつでもBiss Cモードインター フェースに接続可能である。こうしてこれらは アクチュエータとしてもセンサとしても機能 し、いくつかのロジカル・チャネル経由でデー タの同時伝送が可能となる。各スレーブはメモ リーを有し、その構成に加えて ID（製造業社 とデバイスID) や必要に応じプロファイルIDや 電子データシート（EDS)も含んでいる。 データ伝送のためBiss Cモードプロトコルは 多様な伝送レートを駆使し以下２種類のデータ を使用している。 ◉シングル・ サイクル・データ (S CD) は 主要なデータで、各サイクルで新たに生成され 送信されている。 センサデータとアクチュエータデータは明確に 区別される。センサデータはスレーブからマス ターへ送信され、アクチュエータデータはマス ターからスレーブへ送信されている。 そのデータは、位置や加速度等の常に変化する 値の送信や、ドライブの位置制御のために使用 されている。 ◉コントロー ル・データ (CD) は（固定ス タート・シーケンスとファイナル・クロックに おいて）１ビット／サイクルで送信されている が、全スレーブに１ビット／ディレクションし か使用していない。 それにより、スレーブレジスターの読み書きと 選択中スレーブもしくは全スレーブへのコマン ドの送信が可能となる。 個々のデータチャネルのパラメータは、ビット 数や CRCフォーマットも含めてスレーブによ り指定され、電子データシート（EDS）に蓄 積される。これはスレーブID経由で指定される ファイルで、XMLフォーマットでコントロー ラーに蓄積される。若しくは、スレーブのメモ リーに直接蓄積される。他の方法としては、伝 送パラメータはスレーブ固有IDで指定されるア プリケーション固有プロファイルで得られる。 コントローラーはレジスターアクセスによりプ ロファイル IDやスレーブのIDとEDSを読み込 み、スレーブのパラメータに従ってマスターを プログラムする。 Full BiSS Master によりいくつものスレー ブとの接続が可能であるが、その使用に加 え、 Custom BiSS Master は限定されたデ ータチェネルパラメータで動作するので、１ま たは２∼３のスレーブとのみ動作可能である。 このような選択肢により、小さな FPGA内の わずかなリソースや極小の RAMでBiSSマスタ ーは実装可能となる。 「ファースト・スレーブ」とはマスターに最初 に伝送するデータを有するスレーブを指す。そ のアウトプットである SLOはリターンライン 「SL」に直接繋がっている。「ラスト・スレ ーブ」のインプットSLI はマスターの MO ラ インまたは P2P 構成の「０」に繋がってい る。 BiSSインターフェース プロトコル説明書 Rev C5 JP, Page 3/ 22 動作解説 Biss C モードのバス・プロトコルにより全ス レーブからマスターへのセンサデータ(SD) と マスターからスレーブへのアクチュエータデー タ (AD) と個々または数個のスレーブへのコン トロールデータ (CD) の同時伝送が可能とな る。 BiS Sフレーム Bissフレームのアイソクロナス伝送は 一般的 に周期的なスキャン・システムに使用される。 各サイクルはBissフレームの伝送で始まり、次 のサイクルの始まりまでインターフェースは休 止状態であり続ける( MA=MO=SLOx= 1 )。 従って、1サイクルの継続時間は少なくとも Bissフレームの継続時間以上となり、任意に設 定可能である。 Bissフレーム( 伝送フレーム）はMA クロック のレベル（Low/High）に伴いマスターにより 開始する。 MA の最初の立ち上がりエッジは 全スレーブの同期化に使用される。これによ り、センサデータのアイソクロナス・スキャン とアクチュエータデータのアイソクロナス・ア ウトプットが可能となる。MAからの第2立ち 上がりエッジで全スレーブは SLO ラインを 「０」にし、それと共に Ack （アクノレッ ジ）信号を引き起こす。スタートビットが各ス レーブの SLI インプットに到達するまで、Ack 信号は０であり続ける（ SLO= 0 ) 。それか ら、スタートビットは各スレーブから１クロッ クパルス遅れてMA クロックと同期に伝達され る。一方、 CDS ビットはスレーブにより伝達 されるかコントロールフレームの規則通りに設 定される。 Bissフレームのスタートビット後の第2ビット からストップビットまでデータ範囲は続き、セ ンサデータをスレーブからマスターへ、アクチ ュエータデータをマスターからスレーブへと送 信する。 Biss フレームは、Biss タイムアウトと共に終 了する。それ以降マスターから MA へのクロ ックパルスは送信されなくなる。 Biss タイム アウト時の MA ラインの反転状態は CDM( コ ントロール・データ・マスター）ビットの状態 である。データ伝送の終わりにマスターは ア ウトプット MOを休止状態 1 に設定する。次 にスレーブはタイムアウトの終結を検出すると 同時に、SLI で受信されたこの 1 をアウトプ ット SLO に送信する。これにより全ての連結 されたスレーブがタイムアウトを検出すると、 SLラインのBissタイムアウトはマスターに伝 達される。Bissタイムアウトが終結すると、全 スレーブは休止状態に戻る。つまり、全てのラ インは 1 に設定される。 P2P 構成において（図 1 を参照）、スタート ビットはラストスレーブにより生成される。 つまり、インプット SLI がフレーム開始時に既 に「０」であるという事実から P2P 構成を検 出する。同様にスレーブは先行者を待たずに Biss タイムアウトの終結を伝える。この場 合、唯一のデバイスのアウトプット（SLO）が マスターの SL インプットに直接繋がる。 図 1：BiSS フレーム（P2P 構成） 図 2：スレーブ３あり BiSS フレーム（バス構成） BiSSインターフェース プロトコル説明書 Rev C5 JP, Page 4/ 22 各BiSSフレームにおいて、１ビットのコント ロールデータ（CD）がコマンドもしくはレジ スター通信のために各方向に送られる。コント ロールデータマスター（CDM）はBiSSのタイ ムアウトの逆の信号レベルとしてMAラインを 通じて全スレーブに送られる。選択中のスレー ブはCDS(コントロール・データ・スレーブ)ビ ットで反応し、常にスタートビット後の直後の ビットで送られる。マスターはCDSビットと して０を送る（MO: CDS = 0）。連続BiSSフ レームのコントロールデータビットは、コント ロールフレームを形成するためにマスターとス レーブで組み合わされている（「制御通信」を 参照）。これによりスレーブレジスターの読み 書きや、選択中または全てのスレーブへのコマ ンド送信が可能となる。 要求ごとの処理時間 スレーブがセンサデータ出力前に追加の処理時 間が必要な場合（例えば、A/D変換やメモリー アクセスのため）、スタートビットを遅らせる ことによりそれを要求できる。マスターは遅延 スタートビットを検出して追加で要求された MAクロックパルスを生成する。 P2P 構成であるデバイスが複数のスレーブか らなっている場合、ラストスレーブを除く全ス レーブは SLI で受信される先行データを一時的 に保存する。そしてスレーブは自身のデータに 続いて SLO に先行データを送る。処理時間が 最長のスレーブは全体の処理時間を決定するの で、ラストスレーブとして配置されることが好 ましい。 図 3：処理時間要求（P2P 構成） パラメータごとの処理時間 バス構成において、マスターは MO へのスタ ートビットの出力を遅らせる。このために、マ スターはバスの起動の間、接続されている全ス レーブの最大の遅延時間に環境設定されてい る。 スレーブにより要求される処理時間が異なる場 合、遅延は処理時間の最大値に設定されるべき である。指定する遅延時間はコントローラーに より現在のバスクロック設定を使用しクロック パルス数に変換・繰り上げされ、マスターレジ スターに設定される。 図 4：パラメータごとの処理時間（バス構成） BiSSインターフェース プロトコル説明書 Rev C5 JP, Page 5/ 22 ライン遅延補正 高いデータレートにおいては、MA ラインは SLI-SLO チェーンと同じライントポロジーを 持ち、同じラインドライバを備えている必要が ある。結果的に、MA と SLI は同じ追加遅延を 割り当てられ、同期化された状態を保つ。クロ ックパルス MA からファーストスレーブ （signal SL）の出力へのチェーンの総合遅延 はマスターにより計測され、スレーブ信号スキ ャンに相当するシフトで補正が可能である。 更にライン遅延が１クロック以上の場合、MO へのデータ出力は遅延される。その遅延の算出 には、2つのMA立ち上がりエッジからスレー ブレスポンスのAckビット（SL: Ack ）の立ち 下がりエッジまでが使用されるが、理想的には ０である。 ライン遅延補正により高速データ通信 （10Mbit/s程度）が可能となる。ライン遅延 補正はBiSSフレーム毎に処理され、劣化や温 度によるドリフトも考慮される。 図 5：マスターによるライン遅延補正 バスリセット スイッチオンもしくはエラーの後、マスターは データ送信に優先して40μsの中断を維持しな ければいけない。これによりBiSSタイムアウ トが終了し、全スレーブのデータ送信準備がで きていることが確実となる。 P2P環境ではラストスレーブは最初のMAパル ス前には定められておらず、これによりSLラ インが０であり続ける結果となる。マスターは MAにパルスを生成するか、もしくはSLを無視 し最初のサイクルを始めなければならない。 より長い設定期間を要するスレーブはこの段階 におけるレジスターアクセスを全て拒否する。 BiSSインターフェース プロトコル説明書 Rev C5 JP, Page 6/ 22 センサ及びアクチュエータ・データの通信 データエリア データエリアはセンサデータをスレーブからマ スターに、アクチュエータデータをマスターか らスレーブに送信するために使われる。全デー タエリアはロジカルデータチャネルに分割され る。それぞれのデータチャネルの位置と長さは 各スレーブにそのパラメータで記述されてい る。スレーブはセンサ、アクチュエータデータ の片方か双方のためにデータチャネルを１つか 複数有することもあれば全く持たないこともあ る。 マスターは、各データチャネルの順序と接続ス レーブの順序通りのパラメータでプログラムさ れなければならない。これにより、それらのビ ットを正しく指定することが可能となる。 有効なデータは、マスターにあるデータチャネ ルの正しい環境設定でのみ送信可能である。各 データチャネルに含まれているチェックビット は送信エラー及びビットオフセットを検出する ために使用される。 ファーストスレーブのデータは CDS ビットの 直後にマスターに到達する。その他のデータチ ャネルはスタート若しくはストップビットによ り分割されずに続く。データエリアの長さは全 データチャネルの長さの合計である。スレーブ のナンバリングはデータ送信の順番に行われ る。従って、SLI→SLO への信号方向の逆順に 番号を与えられる。 スレーブは、全SLOラインがBiSSのタイムア ウトのスタート時に信号レベル0である時のみ BiSSフレーム内にBiSSタイムアウトの信号を 正しく伝える。マスターはそれぞれのパケット （スレーブのデータチャネル）の前に先頭の0 を送るが、それはサイクル終了時にスレーブア ウトプットにおけるストップビットとしてアク ティブである。エラーが起こると、BiSSフレ ームは随時40μsのタイムアウトでキャンセル される。 受信されたシングルサイクルアクチュエータデ ータはアクチュエータからマスターへ次の BiSSフレームとともに送り返される。センサ データチャネルの場合BiSS C-Modeマスター はMOアウトプットへ 0 を送る。 センサデータはBiSSフレームの最初の立ち上 がりエッジと共に取得される。一方、アクチュ エータデータはシフトレジスターからBiSSタ イムアウトの終了と共にスレーブに採られる。 マスターはアクチュエータデータの出力を制御 し、それによりデータは最後のMAクロックパ ルスと共にスレーブのシフトレジスターに正し く含まれる。同期操作モードでは、アクチュエ ータデータを最初の立ち上がりクロックパルス エッジとともに出力することが好ましい。 図 6：データエリアとデータチャネル BiSSインターフェース プロトコル説明書 Rev C5 JP, Page 7/ 22 データチャネル データチャネルは保証データ送信に使用される 論理ユニットで、関連パラメータとデータ内容 を記述する。各々のチャネルはセンサデータチ ャネル（slave=>master）若しくはアクチュ エータデータチャネル（master=>slave）で あり、高速な(SCD)データを含んでいる。 データチャネルは BiSS フレームのデータエリ アとマスターのメモリー（データ数及びチェッ クビット）でパラメータ化された長さを占め る。電子データシートにおいて、各データチャ ネルは保証データ送信に必要なパラメータとデ ータ内容の記述を含むセクションがある。コン トローラーはこれらのパラメータに従ってマス ターでのデータチャネルの設定を行う。 図 7：センサ及びアクチュエータデータの構成・送信 データチャネルパラメータ 以下のパラメータがデータチャネルのために定 義されている ・送信方向と種類 1.SCDS(シングルサイクルセンサデータ) 2.SCDA(シングルサイクルアクチュエータ データ) ・ビット数(1から64) ・処理時間(0µs tbusy_s または0µs tbusy_m ) ・データ整列（左または右揃え） ・CRC多項式（0 8CRCビット） ・CRCスタートバリュー（0 8CRCビット） シングルサイクルデータ（SCD） SCDのデータチャネルは高速かつ周期的なセ ンサもしくはアクチュエータデータのために使 用され、1周期の間に完全に伝えられる。SCD はアドレスを必要とせず、1∼64ビットの設定 可能な長さ及び0 8ビットのCRCチェッキン グを持つ。 図 8：SCD データチャネル シングルサイクルデータ用処理時間 SCDの処理時間は、全スレーブにおいて最初のMA立 ち上がりエッジで同時に開始する。 従って、フレームの長さは全スレーブのうちの最長の 処理時間によってのみ決まる。この時間のみがマスタ ーには明らかとなる。パラメータでは、処理時間は時 間単位として、またはMAクロックパルス数として表 現される。SCDのための最大処理時間はtbusy_s(表2： 「特徴表」を参照)。 BiSSインターフェース プロトコル説明書 Rev C5 JP, Page 8/ 22 データ値 全データ値はMSB firstで送られる。データ値 自体は、例えば測定値やエラーフラグ等のいく つかのビットグループから成り立つ。 データ値の構成と配列はスレーブの電子データ シートで定義されている。図9は13ビットのデ ータ値で両方のバージョンを示し、マスターで 16ビット幅で格納されている。 図 9：データ値配列（上図は右寄せ、下図は左寄せ） BiSSインターフェース プロトコル説明書 Rev C5 JP, Page 9/ 22 無効値 データ値0はシングルサイクルデータのための 不正確に設定されたデータチャネルの送信方向 を検知するために無効な値としてとっておかな ければならない。また、BiSSフレームの開始 時点でアクチュエータデータチャネルに新しい データが無い場合にも、マスターはデータ値0 を送信する。通常、少なくとも１ビットのデー タ値を 0 アクティブエラービットとして使う ことによりデータ値 0 は有効データでは避け られている。 CRCチェック 各データチャネルはそのデータ値に加えて、 CRC を使用し送信チェックが可能である。 CRC チェックのプロパティはデータチャネル のパラメータ内に指定されている。CRC 多項 式は送信された CRC ビットも指しており、 0 8 ビットが可能である。CRC チェックビッ トは常に MSB と共に先ず反転して送信され る。 CRC計算の最初の値は通常0である。しかしマ スターとスレーブがこの機能をサポートする場 合、初期値が設定可能である。マスター設定や データ交換に誤りがある場合、CRCチェック はCRC開始値の設定によりスレーブへの明確 なデータ値の指定が可能となる。コントローラ ーはレジスターアクセスにより各データチャネ ルに対してスタート値を指定し、スレーブにこ れを書き込む。相当するレジスターアドレスは 電子データシートに明記されている。 他のチェック方法がデータチャネルを保護する ために使用される場合、またはビット数の最大 値 が CRC チ ェ ッ ク に は 不 十 分 で あ る 場 合 、 CRCチェックまたはパラメータ化CRC生成は 停止される（CRC多項式＝０）。次に、チェ ックビットは普通のデータビット以内（データ チャネル毎に最大64ビット）で送信され、マ スターのメモリーに保管される。チェックビッ トはソフトウェアでチェック可能となる。 BiSSインターフェース プロトコル説明書 Rev C5 JP, Page 10/ 22 制御通信 コントロールフレーム コントロールフレームにより、スレーブのレジ スターへの読み書きの保護・確認と、選択中ま たは全てのスレーブへのコマンド送信の保護・ 確認が可能となる。コントロールフレームは、 センサまたはアクチュエータデータを生成、送 信するBiSSフレームのカウントの結果として 生じる。 レジスターへのアクセスまたはコマンドは常に 最新のCDMビットのサイクルの終わりに（つ まりスレーブでのBiSSタイムアウトの終了と 共に）実行される。コントロールフレームは 14個の 0 ビットの送信により、いつでもキャ ンセル可能である。コントロールフレームのス タートビットはCDMが0であり、且つ少なく とも14サイクルに先行されていなければなら ない。 ID指定でのスレーブアドレス アクチュエータ、センサデータの通信とは対照 的に、制御通信は明確なアドレスを必要とす る。 スレーブのアドレス( ID )はチェーンの並びに 従って指定される。ID指定は、IDロックビット (IDL)の設定により各コントロールフレームの 最初の8ビットの間に自動的に行われる。 ID指定は各コントロールフレームでマスターの スタートビット(CDM = 1 )の後に始まる。そ のため、各スレーブは最初の未設定のCDSビッ ト(SLI = 0 )を待ち、それを設定する(SLO= 1 )。 チェーンの周期的ネットワークでの並びに従い ラストスレーブからのCDS ビットが最初に指 定され、IDがスレーブ数の逆の並びに指定され ることとなる。 図10の例は4つの機器のID指定を表しており、 それぞれ１つのスレーブ(機器3と4)もしくは4 つのスレーブ(機器1と2)を含んでいる。利用可 能な8つのIDが10個のスレーブに不十分である ため、先頭のスレーブはIDを受け取っていない ことを表すID8 = 1 で信号を伝える。 図 10：ID 指定例 CRCチェック 制御通信は送信チェックのためチェックサムも 使用している。使われているCRC多項式は、 4 1 0 X +X +X である。 これを使用し 4 つの CRC ビットが利用でき、 反転して送信される。 計算はアドレス順番または常にスタートビット を除いたMSB firstのデータにより、開始値0 で実行される。 注意：各コントロールフレームの前に少なくと もCDM= 0 で14ビットが送信されていなけれ ばならない。 BiSSインターフェース プロトコル説明書 Rev C5 JP, Page 11/ 22 コマンド コマンドは8つのスレーブに、どんな順番であ っても同時送信が可能である。もしくはバスの 全スレーブに同時送信が可能である。 コマンドフレームはスタートビットと、 0 で あるコントロールセレクトビット(CTS)で始ま る。マスターは後続のIDSビットで指定される スレーブを選択する。ビット・バイ・ビットコ ーディングにより、最初の8つのIDはいかなる 組み合わせも可能となる（例えば、IDS 0 7 = 1000 0100 はID 0 と 5 を表す）。そして マスターは4つのコマンド(CMD = 00 / 01 / 10 / 11 )のうち1つを送り、4ビットCRCの 追加でアドレスシーケンスが完了する。スレー ブのID指定はアドレス・シーケンスと同時にID ロックビットで実行される。アドレス指定され た 各 ス レ ー ブ は 、 相 当 す る IDA ビ ッ ト （ ID Acknowledge）を設定し、後続のスタートビ ット(17番目のビット)でコマンドの正しい受け 取りを承認する。マスターまたはコントローラ ーはビットごとにIDAビットとIDSビットを比 較し、EXビット(Execute,CDM= 1 )送信の結 果によりコマンドを実行する。また、14個の 0 ビット送信で実行を中止する。 図 11：コマンドフレーム（アドレス指定） さらに、スレーブのアドレス指定をしなくても （つまり、IDSビットが一切指定されていなく ても）全スレーブにコマンドを送ることも可能 である（ブロードキャスト）。スレーブは、ID が与えられなくてもブロードキャストコマンド を実行する事が可能である。BiSSフレームが 二つのクロックパルスとタイムアウトに短絡さ れるのが、ブロードキャストコマンドの特徴で ある。 図 12：コマンドフレーム（ブロードキャスト） BiSSインターフェース プロトコル説明書 Rev C5 JP, Page 12/ 22 従って、2つのコマンドビットと2つのアドレ ス指定オプションは結果的に8つのコマンドに なる。そのコマンドのうちいくつかはBiSS C モードのために特定され、各Biss Cモードス レーブにより解釈・実行される。 保持 (CMD = 00 ,ブロードキャスト) ブロードキャストコマンド 00 は今後の拡張 のために保持される 保持 (CMD = 01 ,ブロードキャスト) ブロードキャストコマンド 01 は今後の拡張 のために保持される バス連結のロード無効化 (CMD = 10 , ブロードキャスト) 全バス連結は バイパス に変換される。この コマンドはバス連結にのみ該当する。他の全 スレーブはこれを無視する。 コマンドはバス設定のために必要である。スレ ーブのデータチャネルパラメータは各EDSから 一般のBissフレームで読み込まれる。 全てのバス連結はブロードキャストコマンド 10 でバイパスに切り替えられる。従って、シ ョートやオープンなどの誤りがある場合ファー ストスレーブから検知され、分離される。バス スレーブはバイパスからラインオペレーション に連続して個々に切り替えられ、次の接続時の 反応のためにチェックされる。 フリーコマンドは、選択されたスレーブに対し 同時に任意的な動作の実行に使われる（例え ば、ロータリーエンコーダの0化）。２つ以上 のコマンドが必要ならば、まず対応するスレー ブの各レジスターアクセス経由でコマンドを選 択し、それから同時実行に関わるスレーブにコ マンドを送信するのが望ましい。 保持 (CMD = 11 ,ブロードキャスト) ブロードキャストコマンド 11 は今後の拡張 のために保持される 8つ以上のID 8つ以上のIDが必要な場合、スレーブは9つ目 のビット(IDロック,IDL8)を設定する。それは コントローラーに、アドレス指定ができない追 加スレーブがあることを伝える。 保持 (CMD = 00 ,アドレス指定済み) アドレス指定済みコマンド 00 は今後の拡張 のために保持される 注意：マスターはIDロックビットを用いてIDが いくつ使われているかは検知できるが、スレー ブへの指定はできない。 保持 (CMD = 01,アドレス指定済み) アドレス指定済みコマンド 01 は今後の拡張 のために保持される バス連結の活性化もしくは不活性化 (CMD = 10,アドレス指定済み) アドレス指定済みのバス連結は バイパス か ら ラインオペレーション へ切り替わる。この コマンドは他のスレーブのために自由に定義可 能。 フリー (CMD = 11 アドレス指定済み) このコマンドは各スレーブで自由に定義可能。 BiSSインターフェース プロトコル説明書 Rev C5 JP, Page 13/ 22 レジスターコミュニケーション スレーブのレジスターへの読み書きのアクセス は、CTS制御選択ビット（CTS= 1 :レジスタ ーアクセス）を持つコントロールフレームで実 行される。 レジスターフレームはアドレッシングシーケン スで始まる。ここではマスターがスレーブID(3 ビット)を送り、続いてレジスターアドレス（7 ビット）と4ビットのCRCを送る。バイナリコ ーディングの結果、128レジスターのある8ス レーブ (128バイト)がアドレス指定可能とな る。スレーブによるID指定はアドレッシングシ ーケンスと同時に実行される（「ID指定」を参 照）。 次の2つのCDMビット（具体的にはRとWビッ ト）は、リードアクセス(RW= 10 )またはライ トアクセス（RW= 01 ）を選択する。何れの ビットも他に知らせるために反転され、選択中 スレーブから確認のためマスターへ返却され る。それらはCRCの計算には使用されない。 ライトアクセス ライトアクセスで 2 つのリード／ライトビット は RW= 01 である。これに続いてスタートビ ット、8 つのデータビット、4 ビット CRC、 ストップビットが送られる。8 つのデータビッ トは書き込み中に 4 ビット CRC で保護され、 送信されたレジスターデータは返却される。 図 13：レジスターライトアクセス リードアクセス リードアクセスの場合、2つのリード／ライト ビットはRW= 10 である。これに続きスター トビット、12個の 0 ビット、ストップビット が送られる。レジスターデータは読み込み中に 4ビットCRCで保護される。 図 14：レジスターリードアクセス シーケンシャルレジスターアクセス 一度のアクセスでいくつかの連続的レジスター を読み書きすることは可能である。このため に、マスターは最初のデータのストップビット 直 後 に 別 のス タ ー ト ビ ッ ト (CDM= 1 ) を 送 る。ライトアクセス中に、データバイト、 4CRCチェックビット、ストップビットが続い て送られる。リードアクセス中に、ストップビ ットを含む13の 0 ビットのみが送られる。 スレーブはライトまたはリードアクセスの度に 内部のレジスターアドレスが１ずつインクリメ ントされる（自動インクリメント）。最大64 のレジスターが1回のアクセスによって連続し て読み書き可能である。レジスターアドレス 63(0x3F)または127(0x7F)を超える連続アク セスは不可能である。連続アクセスは、CDM でスタートビットがそれ以上続かない時に終わ る。 図 15：連続レジスター書き込み BiSSインターフェース プロトコル説明書 Rev C5 JP, Page 14/ 22 図 16：連続レジスター読み込み 非搭載レジスター BiSS Cモードスレーブのレジスターは「拒 否」か「非搭載」の可能性がある。この場合、 スレーブはCDS経由で返されたW-ビットを反 転し、レジスターへのアクセスを拒否する。ラ イトアクセス中に、これはRW= 00 となり、 リードアクセス中に、RW= 11 となる。 いくつかのレジスターが連続的に読み書きさ れ、続くレジスターが非搭載または自動インク リメントでのアドレス指定ができない場合、ス トップビットはCDS経由で反転される（具体 的には、 1 ビットとして返却される）。非搭 載レジスターへのアクセスにより連続アクセス は終了する。 図 17：非搭載レジスターへのアクセス（書き込み） a ）最初のレジスター b）書き込み追加レジスター レジスターアクセスのための処理時間 レジスターの読み書き時にスレーブが追加処理 時間を必要とする場合、スレーブはスタートビ ットを遅らせることによりこれを各バイトに要 求できる。マスターはその処理時間中スタート ビットを繰り返す。スタートビットがTbusy_r 以 内に送信されない場合、マスターのスタートビ ット繰り返し停止によりレジスターアクセスは 無効としてキャンセルされる。 外部メモリがアドレス指定される場合、レジス ターアクセスは処理時間を要する。 最新の送信済みレジスター後に処理時間が必要 な場合（例えば、データセーブのため）、 BiSS経由で信号は送られない。 しかし、スレーブは後続レジスターアクセスの スタートに要する処理時間を要求できる。レジ スターアクセス中の最大処理時間はTbusy_r (表2 「特徴表」の11を参照)。 図 18：遅延あり書き込みアクセス 図 19：遅延あり読み込みアクセス 注意: CDSビットはCDMビットの前にBissフレーム で送信される。レジスターアクセス中、マスタ ーはCDS経由で受信済みのスタートビットを 直ちに確認し、同じBiSSフレーム内のCDMビ ットで返信する。 このビットは、処理時間が要求されている時ま た は MSB が 送 信 さ れ る 必 要 があ る 時 に は １ で、その他の場合は０となる。 フレームの最後まで確認できない場合、CDM ビ ッ ト は CDS ビ ッ ト に 依 存 し て 送 信 さ れ る （例えば、反転）。 BiSSインターフェース プロトコル説明書 Rev C5 JP, Page 15/ 22 スレーブレジスター レジスター指定 スレーブのアドレス領域はレジスターフレーム により128バイト以下と限定されている。しか しスレーブには、RAM に加えROM 若しくは E2PROMメモリも通常存在する。スレーブの アドレス領域には、スレーブレジスターの動作 設定に加え電子データシート（EDS）と必要に 応じ他のデータも含まれる。 1) 2) 3) 4) メモリへのアクセスを可能にするために、64 バイトのバンク構成となる。バンクは、バンク スイッチオーバーと0 63のアドレスによりア クセスされる。アドレス64以降のレジスター はバンクスイッチオーバー無しで直接アクセス 可能である。レジスター指定については表1を 参照。 バンクスイッチオーバーが使用されない場合、レジスターは搭載不要 レジスターは予期しない書き込みに対し保護される データはビッグエンディアンとしてセーブされる（つまり最大のデータバイトが最小のアドレスで） 使用されていないレジスター内容は 0 に設定 表 1：レジスター指定表 レジスターバンク スレーブによって、最大256の各バンクは追加 の64レジスターもしくはメモリの64バイトを 含む。結果的に、最大16キロバイト(256*64 = 16,384バイト)でメモリ領域はアドレス指定 される。 バンク選択 バンク選択レジスターである６４番地は最大２ ５６レジスターバンクを指定する。指定される レジスターバンクはアドレス０から６３により アクセス可能となる。 EDS（電子データシート）バンク 動作設定に必要なメモリサイズはスレーブ固有 なので、スレーブが６５番地にEDSバンクレジ スターの番号を指定し、その番号がEDSに使用 されるメモリの始点を指す。EDSは、「BiSS インターフェイス ‒ EDSの定義」に説明され ている。 プロファイルID BiSS-Cモードスレーブの交換性と互換性を簡易 化するため、頻繁に必要となるデバイスタイプ 用にプロファイルは定義されている。プロファ イルの定義にはスレーブの全データチャネルパ ラメータ、データチャネルやレジスターの測定 名やユニット等の追加情報も含まれる。電子デ ータシートには、プロファイルで定義されたパ ラメータが保管されているセクションがある。 各プロファイルは独自の16ビットのIDを持ち、 これに基づきコントローラーはパラメータを指 定できる。スレーブが定義済みプロファイルを 使用しない場合、レジスター66,67は実装され ないか、データ 0 が含まれている。プロファイ ルIDはiC-Hausによってのみ指定され、新プロ ファイルは [email protected]で申 請可能。 スレーブレジスター この48バイトのコンテンツはスレーブ固有で、 レジスターのために使用され、バンクスイッチ オーバー無し（例：ステータスレジスター）で 直接読み書きされなければならない。 BiSSインターフェース プロトコル説明書 Rev C5 JP, Page 16/ 22 デバイスと製造社ID 各バスデバイス（スレーブ）は製造社とデバイ スIDからなる特有のIDをシステムに提供する。 それはレジスターアドレス120 127(6バイト は構成用、2バイトは製造社用)で読み取られ る。これにより、スレーブのコントローラー内 のEDSの指定とコントローラーによるスレーブ タイプの確認が可能となる。 バージョンの切り替えは、操作中（レジスター アクセスもしくはコマンドを伴う）に実行可能 だが、デバイスIDの即急な切り替えを必要とす る。自動BiSSタイムアウト非対応のスレーブに ついては、TMAはアドレス124番地のビット0…2 で設定される。自動BiSSタイムアウト対応のス レーブは、このメモリーアドレスのROMで機能 する。 製造社IDはBiSS Cモードに特に必要とされる スレーブ製造社のIDである。それはiCハウスの [email protected]により指定され ている。 シリアルナンバー 更に、スレーブ製造社によって指定されている 最高32ビットのシリアルナンバーはレジスター 領域に提供されている。それは製造社とデバイ スIDを伴うグローバルに特有なデータを持つ。 これは同じタイプのいくつかのスレーブにおい て相互交換やミスを明確に検知、指定するため に特に重要である。 デバイスIDはスレーブ製造社によって特定され る。デバイスIDは、各スレーブで製造社IDを含 む特有のものであり、電子データシートを XML フ ァ イ ル と し て 参 照 す る の に 使 用 さ れ る。 スレーブが異なったバージョン(例えば、異な るデータ長、異なるデータチャネル環境設定) で送られる場合、各バージョンは異なったデバ イスIDを持つ。 データ0と最大データ（全てのビットは 1 ）は 製造社ID、デバイスID、シリアルナンバーのた めにとっておかれる。 スレーブがシリアルナンバーを指定されていな い場合、そのIDは0にセットされる（0= 存在し ない ）もしくはレジスターは実装されない。 初期設定 BiSS Cモードによりスレーブ、マスター、バ ス環境設定において多数のセッティングが可能 となる。これらの設定はBiSSシステムの初期 化中にセットされる。 BiSS Cモードバス設定 バスはマスター側のソフトウェアで設定され る。クロックパルス率１／TMA はハードウェア に従ってコントローラーにより決定される。バ ス設定中にクロックパルス率の最小サイクル時 間と許可範囲が決定される。 バス起動の際、先ず全データチャネルは無効と なる。それから全スレーブが順に検出され、そ のデータチャネルパラメータが決定され、マス ターがそれに従って設定される。エラーが起こ った場合、バス設定は繰り返され、欠陥のある スレーブは無視される。 更に、バス起動中に以下の動作が行われる。 ・各スレーブの最小BiSSタイムアウトが必要な 場合、決定・設定される ・最小、最大MAクロックパルスが決定される （マスター、スレーブ、トポロジーにより） ・CRC開始値はマスターとスレーブで設定され る ・パラメータ毎の処理時間はマスターで設定さ れる ・最小サイクル時間が決定され（データ領域の ビット数、処理時間、MAクロックパルス率、設 定されたBiSSタイムアウトから）、マスターで 確認・設定される 追加確認として、コントローラーは各スレーブ の予測されるスレーブIDとシリアルナンバーを 保存し、それぞれのバス設定中に現在の決定さ れた位置とそれらを比較することができる。 BiSSインターフェース プロトコル説明書 Rev C5 JP, Page 17/ 22 図 20：バス設定の順序 BiSSインターフェース プロトコル説明書 Rev C5 JP, Page 18/ 22 システムデザイン BiSS Cモードシステム設計の際、BiSSフレ ームの時間が可変であるということに注意すべ きである。BiSSタイムアウトが最大であって もBiSSフレームの開始がジッターフリーであ るように、周期時間は十分長く選択される。 スレーブは要求による処理時間で送信時にジッ ターを生じさせる。 BiSS Cモードマスター 要求が厳密に定義されている場合、機能制限あ りのユーザー特定カスタムBiSS Cモードマス ターが使用される。一方、スレーブ数が限定さ れず操作可能なマスターは、以下の最小限の要 求を満たしていなければならない。それらはフ ルBiSS Cモードマスターと呼ばれる。 ・少なくとも16の異なったデータチャネルが プログラム可能である ・データ値用、少なくとも16*8 = 128メモリ のバイト（AD／SD） ・設定可能な0 8ビットCRC、可変多項式、 データチャネル毎のスタート値 ・短縮化されたBiSSフレームの送信 ・P2P対応もしくは一対複数での操作 ・80kHz以上のプログラム可能なMAクロック 周波数 ・BiSSフレームを一定周期で開始する、プロ グラム可能な周期時間 特徴 ・BiSS フレー ム毎のス テータス ：フレー ム完 了、エラーコード ・データチャネル毎のステータス：受信完了デ ータチャネルと有効データ（CRC） ・レジスター通信用ステータス：レジスターは 存在しない、レジスター有効値（CRC）、全9 IDAビット ・最低16レジスター経由の連続レジスターア クセス BiSS Cモードスレーブ BiSS Cモードタイムアウトは、スイッチオン後 スレーブ内で12.5∼40μsに設定されるべきで ある。これによりコントローラーによる自動検 知 が保 証 され る 。 低い ビ ット レ ート 動 作中 に は、12.5μs以下のタイムアウトにより有効な BiSSフレーム送信が不可能となる。この状態は オープンサーキットからマスターによって判別 不可能となる。自動ビットレート検知は搭載可 能である。スイッチオン中に短い方のタイムア ウトを使うスレーブはカスタムBiSS Cモードス レーブと呼ばれる。データチャネルを定義する 際に、追加信号またはエラービットは右揃えデ ータ配列の左に配置され、バイト境界線に値の 配列を維持するためには左揃えデータ配列の右 に配置されるべきである。デバイスが複数のデ ータチャネルを使用する時、各データチャネル は ロジ カ ルス レ ー ブに 指 定さ れ る。 そ の利 点 は、どのデータチャネルも独自のプロファイル IDを持ち、それぞれにアクティブ化されること である。 BiSSインターフェース プロトコル説明書 Rev C5 JP, Page 19/ 22 １）最大クロックパルスレートは送信手段（BiSSインターフェース-フィジカルレイヤーを参照）及び 各々の機器に依存する。最大クロックパルスレートは他のパラメーターと共にEDSに保存される。 ２）最小コラムはレジスターアクセス経由プログラミング後及び自動ビットレート検知後、若しくはカス タムBiSS-Cモードスレーブの場合に無効となる。縮小タイムアウトはより低いクロックパルスレートでの BiSS通信を妨害する可能性がある。エラーは一般的な通信エラーとしてのみ検知される 表 2：特徴表 グラフと色 BiSSインターフェース プロトコル説明書 Rev C5 JP, Page 20/ 22 グラフと色 伝送がタイムエリアに表示されると、角度付き エッジは電圧の限られた上昇率と、傾斜部分の 信号状態が不明である事を表す。BiSSフレー ムはタイムエリアで送信され、MA信号でクロ ックされる。 制御通信はそれぞれ１周期毎（１BiSSフレーム 毎）に１ビットで送信される。制御フレームは 周期でクロックされ、直線エッジはビットの論 理状態を表す。 下表の色はグラフの明確化のために使用されて いる。 表 3：色彩表 用語と短縮語 BiSSインターフェース プロトコル説明書 Rev C5 JP, Page 21/ 22 表 4：用語表 表 5：短縮語表 BiSSインターフェース プロトコル説明書 Rev C5 JP, Page 22/ 22 お問い合わせ先 技術サポートや価格及び納期情報は下記までご連絡下さい。 有限会社パスワールド 〒602-8061 京都府京都市 上京区甲斐守町 97 西陣 IT 路地 7 号室 Tel.: +８１ (75) 468-9769 Web: http://passworld.co.jp E-Mail: [email protected] iC-Haus GmbH Am Kuemmerling 18 D-55294 Bodenheim GERMANY Tel.: +49 (6135) 9292-0 Fax: +49 (6135) 9292-192 Web: http://www.ichaus.com E-Mail: [email protected] 商社一覧: 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