検索エンジン（google Yahoo Goo MSN Excite Infoseek …）で サーチされ PDF ファイル を直接ダウンロードされた方へ http://Marsit.info が 下 記 ホ ー ム ペ ー ジ の 入 口 で す 。 下記の メインページへ アニメで観る サブページへ 国からの委託研究報告 カードセキュリティ 提案アニメーション ダウンロード 特許明細書など のダウンロード 総務省への開発提案と評価 公開用 管理；１４ＲＤ−３１ 平成１5 年度課題対応新技術研究開発事業 委 託 業 務 研 究 開 発 成 果 報 告 書 テーマ名； ホームネットワーク構築ユニットに関する研究開発 平成１６年２月 株式会社ニッシン 研究開発成果報告書 目 次 ページ １．委託事業の名称 ････････････････ １ （１）委託事業実施の背景と委託事業の概要 ････････････････ １ （２）委託業務の国が提示した課題との整合性 ････････････････ １ （１）技術の内容と新規性・独創性又は改善性 ････････････････ ２ （２）技術の目標 ････････････････ ３ （３）実施計画日程 ････････････････ ６ ････････････････ ６ （２）当該年度の技術目標値を達成するための課題と解決方法 ････････ ７ （３）当該年度の解決方法の具体的実施内容（実績） ････････････････ ７ ２．委託事業実施の背景と委託事業の概要 ３．委託業務全体の内容と目標 ４．当該年度の委託業務の内容と目標 （１）当該年度の技術目標値 （４）研究成果 はじめに ････････････････ １０ その他 ･･････ １１ エンド・ユーザ編 ―― Marsit Network が利用できる分野 ―― 試作品 ････････････････ １４ ―― エンド・ユーザ編のまとめ ････････････････ １５ その他 ･･････ １６ ････････････････ １９ その他 ･･････ ２０ ハードウェア編 ―― 試作基板 ―― 機能スイッチの設定 ソフトウェア編 ―― 自己中心アドレスの通信プロトコル ―― μＣＰＵのマルチタスク作成法 ････････････････ ２２ ―― ＦＩＦＯメモリのＢＩＯＳ ････････････････ ２６ ―― 伝送路端子における状態遷移図 ････････････････ ２９ ―― アプリケーション基板間の信号伝播 ････････････ ３１ ････････････････ ３２ 当該年度の委託業務のまとめ ････････････････ ３３ 今後の事業化への展開 ････････････････ ３４ ５．事業化目標を取り巻く環境変化 ６．総括 平成 15 年度課題対応新技術研究開発事業 研究開発成果報告 １. 委託業務の名称「ホームネットワーク構築ユニットに関する研究開発」 技術分野 技術分野 ②情報通信 技術区分 (i)ネットワークがすみずみまで行き渡った社会に向けた 「高速・高信頼情報通信システム」技術 技術開発課題 ホームネットワーク構築技術 ２. 委託業務実施の背景と委託業務の概要 （１）委託業務実施の背景と委託業務の概要 ＬＳＩの技術革新とダウンサイジングにより、1980 年代パソコンの殆どのハード部分は、現在、 １チップμCPU に組み込まれています。しかし、現在でもネットワークは、未だにパソコン内部 のプログラムにより通信デバイスＬＳＩを制御して、ネットワークを構築するとの概念から抜けて いません。このパソコン内部のプログラムで通信制御される従属的なＬＳＩの代わりに、ネットサ ーバの全機能を内蔵させ独立した１チップμCPU を開発しました。１チップμCPU にすることに より、主に家庭の電気・ガス・水道の各計量器に取り付けて、自動検針や遠隔故障診断を業者が一 括管理できるネットワークシステムを容易に構築できます。さらには家庭内の各種の電気製品や器 具に組み込んでホームネットワーク構築も可能です。 開発する１チップμCPU コンピュータを実装した Marsit Unit に、アプリケーション基板を付加 して、ホームネットのノ ホームネットのノード構成 (Marsit Unit ＋ｱﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝ基板 ) ードを構成します。 なお、委託業務の終了 後、ネットワーク構築企 応用 端子 の要望に応じて、 電源端子 (1)基本アルゴリズムの ② ③ 伝 μＣＰU 送 端 家電や 産業機器の基板 分岐や終端器は MPU 基板が不要 Marsit Unit(CPU)基板 子 (3)１チップμCPU を搭 MPU ① ドライバ IC (2)プログラム内蔵の １チップμCPU 単体 (応用層･ﾌﾟﾚｾﾞﾝ層･ｾｼｮﾝ層) 設定用ｽｲｯﾁ 業および家電メーカなど ソフトプログラム ｱﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝ(MPU)基板 MPU (物理層･ﾃﾞｰﾀﾘﾝｸ層･ﾈｯﾄﾜｰｸ層･ﾄﾗﾝｽﾎﾟｰﾄ層) 載した Marsit Unit (4)Marsit Unit とｱﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝ基板のセット の４通りの販売を目指しています。 ホームネットワーク構築を実現させ、開発製品販売でデファクト化を進めるためにユニットに関 する研究開発を行いました。 （２）委託業務の国が提示した課題との整合性 国が提示した課題「ホームネットワーク構築技術」は、完全なる分散サーバである１チップμCPU を接続してネットワークを構築し、アプリケーション基板を作成し、ホームネットワーク構築のプ レゼンテーションを行い、ホームネットワーク構築方法を具体的に提示できるので整合性がありま す。 1 ３.委託業務全体の内容と目標 （１）技術の内容と新規性・独創性又は改善性 ①技術の内容 ネットワーク構築用の専用コンピュータを作るとのコンセプトでネットワークを見直し、次の５ 項目の基本アルゴリズム理論が完成しました。これらを１チップμCPU に組み込みました。 １）ﾎﾟｲﾝﾄ･ﾂｰ･ﾎﾟｲﾝﾄ接続部材間にトークンを巡回させ完全にデータ競合を回避させること ２）新規トークン巡回にて伝送路をパイプラインと同等の多重型の高速通信にすること ３）接続ノード数を無制限にするためＬＡＮの階層接続とし、簡単なルーティングにすること ４）故障しているノードまたは伝送路の不具合部材を表示し、取換えできる機構とすること ５）受信ノード側のフォーマットヘッダーで、強固で簡素な通信セキュリティを構築すること 詳細は下記の通りです。 １）データ競合の完全回避 ネットワークは伝送路と構築ノードに分けられます。構築が容易に理解できる形態として、 構築ノード間を１本の伝送路で接続するポイント・ツー・ポイントとしました。しかし、ノー ド間をバス接続してもデータ競合の完全回避が実現し電力線通信伝送路に応用しました。 ２）パイプライン処理 トークンが到来した入力端子を出力に変更し、トークンを送出した出力端子を直ちに入力に変 更する機構にし、現在の端子が出力であるならば常時データを送信可能とすることで、多くの ノードが同時に異なるデータを送信でき、パイプライン処理と同等になりました。 パイプライン処理効果があるトークンを明確にするため、以後ﾄﾘｶﾞｰ･ﾄｰｸﾝと呼びます。 ３）ＬＡＮの階層接続 「１つのﾄﾘｶﾞｰ･ﾄｰｸﾝが巡回する部材で構成されたネットワークは１つのＬＡＮである」と明 確に定めることができます。ＬＡＮとＬＡＮの接続をＷＡＮ接続と呼びます。ＷＡＮのルーテ ィングは、各々の番号を積み重ねて行います。即ち、有線電話の番号体系（最小は２∼３桁の 内線番号、局内の 4∼８桁の番号、地域を示す２∼５桁の番号、国を示す 2 桁番号）と同様に、 ２桁の番号を必要な桁数だけ積み重ねて特定の相手に送信します。 この考え方で構築した無制限にネットワークに接続可能な分散型のルーティングサーバを MARS = Message Access and Repeat Server と命名し、日本国の特許審査で認められました。 なお、MARS は、世界知的所有権機関(WIPO)で公開され認められた略称となっています。 ４）故障部材の検出 ﾄﾘｶﾞｰ･ﾄｰｸﾝを送信した部材は、受信部材が直ちに［確認信号］を返送したか否かで、受信部 材の故障検出を行います。 ［確認信号］の返答が無ければ、緑色 LED を消灯させ赤色 LED を点灯させて、ﾄﾘｶﾞｰ･ﾄｰｸﾝ を再送します。このﾄﾘｶﾞｰ･ﾄｰｸﾝの再送は［確認信号］の返答が到来するまで行われ、故障が除 去されるまで続きます。この機構によって、故障している Marsit Unit や伝送路にポイント・ ツー・ポイントで接続されている正常な Marsit Unit の赤色 LED が点灯し、他の正常な Marsit Unit は故障箇所の方向が緑色 LED の点滅で表示されるようになりました。 ５）通信セキュリティ 本ネットワークの受信ノード側から見れば、遠くから来たデータは多くの番号桁で構成され、 近距離のＬＡＮは少ない番号桁で構成されています。従って、受信側の Marsit Unit が拒否す るか否かを選択することが可能となります。 2 実用例として、２ビットのディップスイッチで下記の受信拒否ができました。 一つの家庭内のネットワーク････すべての制御情報を受信 マンションなどの共同住宅･･････許可されたアプリケーション基板のみ制御情報を受信 更に遠くのユニットからの通信･･パソコンにのみ情報を表示し制御情報を受信拒否 ②技術の新規性・独創性又は改善性 最近ホームネットワークは情報家電（又はデジタル家電）やネット家電の用語に分化されて います。情報家電はＴＶ・ＶＴＲなどの画像を中心とした高速系で、ネット家電は低速系で白 物家電とインターネットを結び付けるものです。本研究開発は地理的地域が限られている家庭 内とし、白物家電・電灯・スイッチ・センサーなど何百もの部材間の制御系としました。 ﾄﾘｶﾞｰ･ﾄｰｸﾝを利用する簡単なアルゴリズムで主たるネットワークサーバを設置する必要がな く、地域限定であるが何千もの部材を接続できる Marsit プロトコルを、１チップマイコンに組 み込めました。従って、安価でありネットワーク技術の専門知識を必要としないメンテナンス 性の高いネットワークが構築できることは他に類を見ない新規性・改善性があります。 なお、すべての「基本アルゴリズム」は国際特許出願後、順次国内特許権を取得していますが、 ロゴ を使用することで、特許権を開放いたします。 （２）技術の目標 ①技術目標値 完全なる分散型ネットワークサーバを１チップμCPU に組み込み、すべての技術目標値を実現 しました。機能別に研究開発着手前の技術目標を列挙します。 １）データ競合の完全回避の実証 ポイント・ツー・ポイント伝送路において往路用または復路用のﾄﾘｶﾞｰ･ﾄｰｸﾝを巡回させ、デ ータ転送用のパイプラインが自動作成されること。 ２）異転送速度が混在するパイプラインの実証 非同期型のシリアル通信（近年名称は調歩型同期通信）の伝送路電線２本で転送速度として、 62.5Kbps, 31.25Kbps, 9.6Kbps の三種類を混在させても、データ転送に支障が無いこと。 なお、9.6Kbps はエコーネットに利用されている電力線通信速度です。 ３）ＬＡＮの階層接続による無制限なノード数接続 階層接続のトランスポートプロトコルを Marsit Unit に組み込む。また、他のプロトコルと の整合が取れていて多層接続に問題がないこと。 ４）不具合部材の表示 正常にネットワークが働いている時に、任意の伝送路コネクタを外すことで、人為的に伝送 路の故障を起こした場合、直ちに、不具合個所を示す赤色ＬＥＤが点灯し、再び接続すると、 緑色ＬＥＤが点灯すること。 任意の Marsit Unit を撤去しても、任意の伝送路に Marsit Unit を挿入追加しても、取り換え 作業中は不具合個所を示す赤色ＬＥＤが点灯し、再び接続すると緑色ＬＥＤが点灯すること。 ５）受信拒否による通信セキュリティ 家庭内機器の制御データ送受信と、パソコン同士の文書データ送受信の混在ネットワークで も受信拒否による通信セキュリティが確保されていること。 具体的には、階層接続が２層以下の母屋と離れ家屋で構成されるホームネットが多数接続さ れている３層の近隣ネットや４層以上の広域地域ネットを想定し、同一世帯内であれば家庭内 機器が制御され、一方パソコン同士は外部であってもすべて送受信されることです。 3 ６）無線伝送路を考慮した Marsit Unit ホームネットワークは、無線伝送路にする研究が進んで来ました。無線伝送路でのネットワ ーク・プロトコルの問題点は、データ競合を完全回避する方法と故障部材検出です。 この解決として、ﾄﾘｶﾞｰ･ﾄｰｸﾝの巡回と［確認信号］及びデータ送信条件を工夫することで理 論的に実現可能な見通しが立ったので、Marsit Unit に組み込んで上記問題点を検証すること。 ７）入出力接点端子を有するアプリケーション基板 基本的なホームネットワーク構築見本基板の製作。 家庭内に点在する各種のスイッチ情報で、電灯や白物家電の制御が行えること。 ８）RS-232C および USB 端子を有するアプリケーション基板 RS-232C は、情報・制御の基本的な主・従の関係がある通信で、住宅設備機器に使われて いる最も多い形態です。USB は、パソコンを主に、機器類を従にした通信形態で、パソコン・ デジカメ・プリンタなどが接続可能で、また、一般ＬＡＮにも接続が可能です。 そのために RS-232C および USB 端子を有するアプリケーション基板の開発。 ②技術目標値の妥当性 技術目標に挙げた全項目の基礎理論は、既に国際特許で認められており、また東芝のμＣＰＵ と外部通信デバイス等を使って実験室での検証に成功しており、これらを１チップμＣＰＵに組 み込みネットワークを構成することは技術的に実現可能であると考えられ、技術目標値の妥当性 がありました。 また、事業化では富士通(株)や他の複数の大手電機メーカから照会があり、具体的に、富士通 (株)に本研究開発での試作品を用いて、更に詳細な評価を検討して貰うことにしました。 １チップＣＰＵを主に家庭の電気・ガス・水道の各計量器に取り付けて、自動検針や遠隔故障 診断を業者が一括管理できるネットワークシステムを容易に構築できます。更に、家庭内の各種 の電気製品や器具に組み込んでホームネットワーク構築も可能であり、その市場性は大きく期待 できます。 基礎理論に関する国際特許および商標登録は下記です。 国際特許 PCT／JP95／00653（国際公開番号ＷＯ96／31968日本国,平成８年特許530169号） 発明の名称「転送識別と調停機構を有するコンピュータ用ネットワーク」 国際特許 PCT／JP99／04284（国際公開番号ＷＯ01／11829日本国,特願2001-515584号） 発明の名称「トークンによる調停機構を有するコンピュータ用ネットワーク」 国際特許 PCT／JP00／07394（国際公開番号ＷＯ02／35774日本国,特願2002-538624号） 発明の名称「データ多重化ネットワーク機構」 国際特許 PCT／JP02／04186（国際公開番号ＷＯ03／09222） 発明の名称「ネットワークのセキュリティ機構」 ロゴ 日本国商標登録番号 第4699218号、国際商標登録番号814432 申請中の57ヶ国 AG, AL, AM, AN, AT, AU, BG, BT, BX, BY, CH, CN, CU, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GE, GR, HU, IE, IS, IT, KE, KR, LI, LS, LT, LV, MA, MC, MD, MK, MN, MZ, NO, PL, PT, RO, RU, SE, SG, SI, SK, SL, SZ, TM, TR, UA, US, YU, ZM 商品及び役務の区分 ７類＝機械及び工作機械、原動機、農業用器具など ９類＝科学用,光学用,測定用,検査用などの機器、制御用の電気機器、自動販売機など 10類＝医療用機器及び医療用品 11類＝照明用,調理用などの装置 4 37類＝工事サービス ③技術目標値を達成するための課題と解決方法 技術目標は、研究目標と開発目標に分けられます。 技術の目標 ①技術目標値 １）∼５）の研究課題に対して、次の手段で解決しました。 ◎ １チップμCPU のプログラムの開発試行 ◎ Marsit Unit 基板のハード設計と試作 ◎ １チップμCPU のプログラムの開発 技術の目標 ①技術目標値 ６）の理論研究課題に対して、次の手段で解決しました。 ◎ １チップμCPU のプログラムの開発 バス型伝送路におけるデータ競合を完全回避する方法は、ﾄﾘｶﾞｰ･ﾄｰｸﾝに送り先ノード番号を 付加することで解決しました。無線伝送路としてＳＭＫ社の電力線 DS-SS 基板をモジュール に仕上げて Marsit Unit 基板に取り付けられる様にしました。 技術の目標 ①技術目標値 ７）８）の開発課題に対して、次の手段で解決しました。 ◎ 「接点入出力」「RS232C」「USB」の機能付きのアプリケーション基板を開発しました。 ◎ USB の開発は市販の RS232C-USB の変換器を取付けられる様にしました。 ◎ 上記の動作プログラムはアセンブラ言語にて製作することで容量を減らし、MPU を使わ ずにμＣＰＵに内蔵させて、原価低減を図りました。 なお、技術目標を、機能別の構築とするならば、ハード部分・ソフト部分・混在しているファー ム部分に分けられます。各々についての当初の課題を示します。 ◎ハード部分： ホームネットワーク構築ユニット基板・アプリケーション基板 製品価格はハード部材費に大きく依存するため、原価低減を目指した設計・試作。 ◎ソフト部分： ユニット基板のμＣＰＵ・アプリケーション基板のＭＰＵ ハードウェアにインストールが容易なμＣＰＵ用やＭＰＵ用のプログラムを製作。 ◎ファーム部分： ＩＣＥ（In Circuit Emulator：ソフト開発試行）の利用 インストールするプログラムは、ＩＣＥを利用してアセンブラ言語にてリアルタイムＯＳを 製作。なお、RS232C や USB の開発にはパソコンで動作するプログラムの製作が必要。 ④解決方法の具体的実施内容 年 度 平成１４年度 実 施 項 目 実 施 内 容 ① ソフト開発試行 １チップμCPU の開発用ＩＣＥによる疑似実現 ② 基板の設計試作 Marsit Unit 基板の設計試作 ③ プログラム開発 μCPU 用のプログラム ④ 評価 ネットワーク構築理論（アルゴリズム）の評価 ⑤ 市場調査 市場が欲しているアプリケーションの調査 ② 基板の設計試作 デモ用 Marsit Unit 基板／アプリケーション基板 の設計試作 平成１５年度 ③ プログラム開発 Marsit Unit 基板の完成／デモ用のプログラム ④ 評価 ホームネットワーク構築用 Marsit Unit の評価 ⑤ 市場調査 デファクト化に向けての市場調査 5 （３）実施計画日程 全体の実施計画日程表 平成１４年度 実 施 項 目 平成１５年度 ７ ８ ９ 10 11 12 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ 10 11 12 １ ① ソフト開発試行 ② 基板の設計試作 ③ プログラム開発 ④ 評価 ⑤ 市場調査 まとめ 報告書作成 ４.当該年度の委託業務の内容と目標 （１）当該年度の技術目標値 全体の技術目標値 １）∼８）の中で、当該年度の開発技術目標値は５）∼７）で、８）につい ては単独の開発技術目標値から外し、７）のアプリケーション基板への搭載で解決しました。 ５）通信セキュリティ ホームネットワークは、電気などの計量器を接続した地域ネットワークにも接続されます。 家庭内ネットワークでの制御機器に対して、同一家庭内（１階層）から発送された指示データ で制御可能とし、２階層のＷＡＮへは受信／拒否を受信 Marsit Unit で決め、３階層以上のＷ ＡＮでは RS-232C 接続パソコン以外での受信ができない強固なセキュリティを確保する。 ６）無線伝送路を考慮した Marsit Unit 前年度の委託研究開発事業によって、アプリケーションと家電品などを 9600bps で通信する ことが有効との結論に到達し、電灯線で最大何台まで同時通信が可能かの実用性限界接続数の 調査。 ７）入出力接点端子を有するアプリケーション基板 デモンストレーションの効果を高めるため、「４つの入力接点端子」「機械式リレーまたは 同等品を搭載した２つの出力端子」及び「RS-232C 端子」を搭載した２２０台を試作し、５） 通信セキュリティの実現を確認するため、４階層の擬似ホームネットワーク構築。 ８）RS-232C および USB 端子を有するアプリケーション基板 前年度に RS-232C 端子付き検証用基板を開発しました。金沢市の㈱ｱｲ･ｵｰ・ﾃﾞｰﾀ機器や諏訪 市のｲﾝﾀｰﾌｪｰｽ㈱が USB-RS232C 変換ﾓｼﾞｭｰﾙを市販しました。これらの製品によって、ＵＳＢ 端子に変換でき、ＭＰＵの開発用ＩＣＥによる疑似実現の研究開発を省略。 6 （２）当該年度の技術目標値を達成するための課題と解決方法 技術目標値を達成するための課題と解決方法は、下記の３項目に集約されます。 ■課題：ハードウェアによる試作 ○ Marsit Unit の心臓部である１チップμCPU が搭載された基板の製作。 ○ 擬似家電品とＡＣコードのみによって接続するアプリケーション基板の試作。 ○ 入出力接点および RS-232C 端子を有するアプリケーション基板の試作。 ■課題：ソフトウェアによる試作 ○ 前年度で得た開発用ＩＣＥ（ｲﾝ･ｻｰｷｯﾄ･ｴﾐｭﾚｰﾀ：ソフト開発試行）の利用技術で、μCPU 用プログラムを作成。 ■課題：デモンストレーションによるデファクト化の推進 ○ 試作したユニットの接続によるホームネットワーク構築のデモンストレーション。 ○ 機能評価を試作ユニットにフィードバックして、デファクト化の推進。 （３）当該年度の解決方法の具体的実施内容（実績） １）設計 イ）概念設計（平成１５年６月∼７月） ・目的 ACM (Access Control Message) code の見直し。 ・内容 ２ページ「ホームネットのノード構成図」における①②③のデータ転送規定コード で、「アプリケーション基板 ⇒ Marsit Unit 基板同士 ⇒ アプリケーション基板」 間のデータおよび信号の転送形式や仕様を見直し決定した。 ・方法 機能評価をフィードバックして、研究者自身が考察を繰り返す手法。 ・実施機関 ・成果 ㈱ニッシン ACM (Access Control Message) code は、通信プロトコルを規定するだけでなく、 ノイズに対して信号伝播エラーの誤り検出精度を高める効果が得られた。また、ポイ ント・ツー・ポイント型の伝送路ではﾄﾘｶﾞｰ･ﾄｰｸﾝのコードに宛先を記載する必要が無 かったが、バス型伝送路用として宛先を付加したﾄﾘｶﾞｰ･ﾄｰｸﾝのコードを追加したため、 電力線通信伝送路が実現できた。 ロ）基本・詳細設計（ハードウェア：平成１５年６月∼１１月） ・目的 Marsit Unit 基板およびアプリケーション基板の設計。 ・内容 アートワークを含むハードウェアの基板設計。 ・方法 ハードウェア担当者が基板外注先を指導して仕上げた。内容はアプリケーション基 板に入出力端子およびRS232C端子を入れ、Marsit Unit基板に自己アドレスを設定する スイッチを設けた。更に、電力線通信モジュールを設計した。 ・実施機関 ㈱ニッシン ・協力機関 ファインテック㈱(再委託先) ・成果 昨年度は自己アドレスをアプリケーション基板に設けていたが、Marsit Unit基板に 設けることにより、分岐器などの場合にはアプリケーション基板を接続する必要が無 くなった。また、電力線通信モジュールを購入し開発基板に接続する当初計画であっ たが、電力線通信DS-SS部品のみ購入してモジュール設計をしたため、詳細な制御が 行える効果が得られた。 7 ハ）基本・詳細設計 （プログラミング：平成１５年６月∼１２月） ・目的 技術目標値 ５）∼７）の実現 ・内容 プログラミングはアセンブラで行い高速動作を実現させた ・方法 μCPUの開発用ＩＣＥを使ってプログラミングを行う ・実施機関 ・成果 ㈱ニッシン すべての開発をアセンブラ言語で開発したことで、ＣＰＵの容量に余裕が生まれ、 アプリケーション基板にＭＰＵを実装せずとも機能の実現できた。また、概念設計で 見直されたACM (Access Control Message) code を具体的な通信プロトコルを実現 するプログラミングを行うことで、試作したデモ用ハードを安定して動作させる成果 が得られた。 ニ）考察と結論及び今後の進め方 Marsit Unit基板とアプリケーション基板に分けてネットワークのアルゴリズムを実現 させたことは、ユビキタス社会におけるホームネットワーク構築の雛型になると考えられ る。しかしながら、アプリケーションを実現するプログラムを製品毎に組み込むならば、 ネットワークの動的な変化に製品が追いつかないことが生じる。例を挙げれば、ＴＶを購 入したユーザがＴＶの制御器を変更させたり、新しくＶＴＲを購入しＴＶと接続したネッ トワーク構築を希望する課題である。 この課題は、アプリケーション・プログラムを新規製品だけでなく既設製品に自動ダウ ンロードさせることで解決する。よって、今後は「ホームネットワーク運営におけるプロ グラムの自動ダウンロードの研究開発」が必要になると考えられる。 ２）試作 イ）名称 デモ用ハード基板（平成１５年７月∼平成１６年１月） ・目的 電灯とスイッチの関係を情報通信として擬似ホームネットワークの構築 ・内容 ベースとなるMarsit Unit ２２０台、アプリケーション基板２２０台、電力線モジ ュール２２台を試作した。 ・方法 ㈱ロジサイエンスに基板実装を外注した。 ・実施機関 ㈱ニッシン ・協力機関 ㈱ロジサイエンス ・成果 試作した内２２０台の内Marsit Unit ３台、アプリケーション基板３台、および、 電力線モジュール２台は、プログラミングや電力線通信モジュールの設計見直しに利 用することで、より良いデモ用ハード基板に仕上げることができた。その結果、電源 電圧低下もＬＥＤで目視することが可能になり、製品に仕上げた時のメンテナンスに おける簡素で有効な回路が得られた。なお、デモンストレーションでは、安定した動 作が実現した。 ロ）考察と結論及び今後の進め方 デモ基板によって、擬似ホームネットワーク構築が一目瞭然になりアピールする効果が 高かった。今後もネットワークはデモンストレーションをすることによって、ユビキタス 社会の一翼を担う必要があると考える。 8 ３）評価 イ）名称 機能評価（平成１５年１１月∼平成１６年１月） ・目的 ホームネットワークで実現すべき機能の調査 ・内容 擬似ホームネットワーク構築をして、実現機能評価や未実現機能の評価を行った。 ・方法 研究開発企業および情報通信学会FITﾌｫｰﾗﾑにてデモンストレーションをした。 ・実施機関 ㈱ニッシン ・協力機関 富士通東日本ディジタル・テクノロジ㈱、情報科学技術ﾌｫｰﾗﾑ、創価大学工学 部、ＳＭＫ㈱、インターフェース㈱、富士通㈱あきる野ﾃｸﾉﾛｼﾞｰｾﾝﾀｰ ・成果 基板単独での動作試験によって、約２％の不具合基板が発見された。正常な基板で ネットワークを構築し、基本となるアルゴリズムによって、データ転送がスムーズに 動作し、100Vの家電を模した電球のON/OFF制御が簡単にできることが確認された。ま た、データ転送状況が目視できる様にとの要望があり、プログラミングの詳細設計に フィードバックすることで実現した。 ロ）考察と結論及び今後の進め方 製品の不良率を下げることは、製造の作り込みで解決できる。基本となるアルゴリズムが 完成域に到達した感がある。 今後は、ホームネットワーク構築は、あらゆる家庭製品・センサー・スイッチのネットワ ークであり、通信プロトコルを発展させなければならない。特に、多くのコンテンツを取り 入れられるようにしなければならないと考えられる。 ４）事業化の目標に関する調査 イ）名称 デファクト化の推進（平成１５年１０月∼平成１５年１月） ・目的 デファクト化を推進させること ・内容 ホームネットワークで実現すべき機能を調査して開発の完成度を高めた。 ・方法 ホームネットワークで実現すべき機能の調査をするために擬似ホームネットワーク でデモンストレーションを行い、評価を得て、本研究開発に評価をフィードバックさ せ完成度を高めるプレゼンテーションをして意見交換により市場動向調査を行った。 ・実施機関 ㈱ニッシン ・協力機関 富士通東日本ディジタル・テクノロジ㈱、情報科学技術ﾌｫｰﾗﾑ、ＳＭＫ㈱、 インターフェース㈱、富士通ネットワークテクノロジーズ㈱福岡事業所、 ＳＩＩナノテクノロジー㈱、富士通㈱あきる野ﾃｸﾉﾛｼﾞｰｾﾝﾀｰ ・成果 本アルゴリズムはシンプルであり、ホームネットワーク構築に最適であるとの高い 技術評価が得られた。なお、富士通㈱ＬＳＩ事業部の８∼32ビットのμＣＰＵに組み 込む通信プロトコルとしてMarsit Netを顧客に紹介し、協力してデファクト化を進め ることが提案された。 ロ）考察と結論及び今後の進め方 本委託事業の終了後、ネットワーク構築企業および家電メーカなどの要望に応じて、 (1)基本アルゴリズムのソフトプログラム (2)プログラム内蔵の１チップμCPU 単体 (3)１チップμCPU を搭載した Marsit Unit (4)Marsit Unit とｱﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝ基板のセット の４通りの販売を目指しています。 9 販売製品である「(1)基本アルゴリズムのソフトプログラム」は、１チップμCPU のメー カ、又はμCPU を購入し製品に組み込んでいるメーカに販売する計画で、これによりデフ ァクト化が進むと考えています。 富士通㈱ＬＳＩ事業部は、自社のμCPU に組み込める通信プロトコルとして顧客にプレ ゼンテーションするとの具体策が提案されました。従って、事業化の第１歩は、プレゼンテ ーション資料を我々研究開発員が作成し、富士通㈱ＬＳＩ事業部にプレゼンテーションを委 ねることになります。 今後のデファクト化の進め方は、富士通㈱以外のＬＳＩメーカに対しても同様の働き掛け を行います。勿論、特許によって独占するのではなく、ロゴ が記載された製品 はすべてネットワークとして接続可能であるとの技術的裏づけを保証できる体制を考えて います。 ５）その他 イ）名称 工程会議（平成１５年６月∼平成１６年１月） ・目的 進捗管理 ・方法 毎月２５日ごろを目標に、研究員全員が集合して進捗管理の情報交換 ・実施機関 ・成果 ㈱ニッシン 今年度は、時間的な余裕を持って実施計画を立てたつもりであったが、平成１５年 ５月２７日の東北地震によって、購入先からμＣＰＵの入荷が２ヶ月遅れる事態にな りました。しかし、進捗管理を厳しくし、総合試験の人数を増加させたりすることで 遅れを解消することができました。 （４）研究成果 はじめに 研究開発成果を利用するエンド・ユーザは一般家庭に住んでいる人々であり、Marsit Network の仕組みを知る必要がありません。 エンド・ユーザに提供するものは有形の商品であり、販売者は仕組みを理解する必要あります。 更に、商品製造者はハードウェアの概略を理解することで、自社商品が Marsit Network に接続可 能か調べる必要があります。 既にμＣＰＵを使用して自社製品を製造している企業の研究者は、ハードウェアの追加部品、 及び、どのようなプログラムを追加することで Marsit Network に接続可能か見極め、付加価値の 上昇に対する原価コストを調べて Marsit Network を採用するか否かを決定します。 上記のように、ネットワーク構築の研究開発成果を利用する人々にとって、関心の的が異なり ます。よって、利用する立場で分類し、研究開発成果を報告します。 10 エンド・ユーザ編 ―― Marsit Network が利用できる分野 ―― 次の条件を満たす場合に利用できます。 ○ １回のデータ転送量が１∼２００バイト程度であること 動画・写真などのファイル転送などは不適です。 データ転送量が小さいことは、高速データ転送速度（ボーレート）が必要ない分野です。 ○ データ転送応答性（レスポンス）が高いことが必要な場合 送信元から宛先にデータが届く時間が、人間の感覚で瞬時とされる分野です。 上記の条件を満たす分野は、家庭内設備（電灯・風呂・冷暖房器・給水ポンプ・防犯機器など）の 制御や白物家電のホームネットワークになります。 産業用に目を向けると、プラント制御などに最適なネットワークです。 本研究開発で実験したホームネットワーク構築を下図で示します。 ◇白物家電の ON/OFF 白物家電や電灯を動作点灯させる ON スイッチ、停止させる OFF スイッチを別々に複数個設 けていても、ネットワークによって ON/OFF スイッチ情報を家電や電灯に流せた。また、家電品 や電灯をグループ分けすることにより、一つの ON/OFF スイッチによって、複数台の機器を制御 できた。詳細制御器としてパソコンを利用した場合は、キーボードと画面による制御ができた。 ◇パソコン通信 制御データは、ON/OFF 以外として、パソコン同士の文字列通信を行った。この通信は一つの家 庭内だけでなく、共同住宅を想定して通信実験をした。なお、パソコンによる ON/OFF 制御情報 は、自宅内しか有効でないような強固なセキュリティを構築した。 実験したホームネットワーク構築 インターネット 選択機器 をＯＮ 不要機器 をＯＦＦ 書斎 寝室 リビング キッチン 全機器 詳細制御 施錠・断線 警報器 (パソコン) 玄関 居間機器詳細制御器 目覚時や帰宅時に必要機器をＯＮ 台所機器詳細制御器 就寝時や外出時に不要機器をＯＦＦ クーラー・風呂・冷蔵庫などの温度設定は「詳細制御器」で行う。 11 ―― Marsit の通信形態 ―― Marsit Node の構成は、「アプリケーション機器」と「Marsit Unit」を コネクタで接続されたものです。 Marsit Node 構成 アプリケー ○ アプリケーション機器は、前ページの様々な機器です。 ○ １つの Marsit Unit に、伝送路を最大３本接続できます。 ○ データは、任意のアプリケーション機器間を下記の様に流れます。 送信元 ション機器 コネクタ 接続 Marsit Unit 宛先 伝送路接続用コネクタ データは Marsit Unit 間で転送が繰り返されます。 Marsit Unit 間で転送は伝送路を通過します。伝送路接続の形態は大きく２つに分けられます。 ① ポイント・ツー・ポイント接続 ○ 直線接続 Marsit Unit の接続コネクタ同士を、 １本の伝送路電線で接続します。 ○ 分岐器接続 分岐器 直線接続だけでは、アプリケーション機器が 点在しているときに接続が不便です。 分岐器を用いて、伝送路を分岐します。 分岐器には、アプリケーション機器を接続しません。 ② バス接続 分岐器を用いずに直接伝送路で分岐する方法です。 ○ データ転送応答性（レスポンス）が低下します。 ○ 伝送路として無線が利用できます。 無線は、隣家にも流れますのでセキュリティ 確保が困難になります。 バス型伝送路 本研究開発では無線系として電力線通信にしました。 ﾎﾟｲﾝﾄ･ﾂｰ･ﾎﾟｲﾝﾄとバス を接続する Marsit Unit データを送信するタイミング データ送信のタイミングを擬人化して説明します。 人間の口と耳は正面を向いていますが、Marsit Unit では、逆向きになっています。 （ﾄﾘｶﾞｰ･ﾄｰｸﾝの伝播） ○ 何時でも隣人に喋れます。 隣人が喋っていてもデータを聞けます。 ○ 振り向くには、ﾄﾘｶﾞｰ･ﾄｰｸﾝと呼ぶ合図が必要です。 ○ 端の人は、合図を受けると振り向き喋ってから、 隣人に合図した後で、もう一度振り向きます。 合図後に 振り向く 合図を 次に伝達 ○ バス接続では、接続されている人々の中で一人だけが伝送路へ喋ることができます。 データ転送応答性（レスポンス）が低下する理由です。 12 ―― Marsit Node 数とセキュリティ ―― 前ページの Marsit Net は、閉鎖された一つのホーム 閉鎖されたネットワーク ネットワークで、アプリケーション機器を６３台接続 できます。更に、接続機器を増やす方法を説明します。 閉鎖されたネットワークの定義は ア イ ウ エ 12 15 77 46 一つのﾄﾘｶﾞｰ･ﾄｰｸﾝの巡回範囲です。 閉鎖されたネットワーク 閉鎖されたネットワーク 閉鎖されたネットワーク カ キ ク サ シ ス タ チ ツ 21 77 24 20 26 77 05 33 77 ＷＡＮ接続 閉鎖されたネットワーク内 の Marsit Unit の WAN 端子を 閉鎖されたネットワーク 閉鎖されたネットワーク ポイント・ツー・ポイントで ナ ニ ヌ ハ ヒ フ 接続する。 14 77 47 13 63 77 ○ Marsit Node 数の計算 一つの閉鎖されたネットワークに接続可能な最大アプリケーション機器数 ････ 下の階層に接続可能な最大アプリケーション機器数 更に下の階層に接続可能な最大アプリケーション機器数 (63-1)×63 ････ 63 台 3906 台 (3906-63)×63 ････ 24219 台 階層数に制限がありませんので、無制限に接続することができます。 アドレス形態 データを送信するには、Marsit Unit のアドレスが決定されている必要があります。 アドレスは、閉鎖された自宅のホームネットワークを中心にし、遠くになるに従って桁数を増や されます。なお、アドレスを表すデジタル信号として０∼７の数字を使う８進数としました。 ○ 自宅にアプリケーション機器「サ･シ･ス」がある家族の場合を示します。 ◇ 中心となるアドレス「サ =20」「シ =26」「ス =77」 ◇ 隣の機器のアドレス「ア -77=12」「イ -77=15」「ウ -77=77」「エ -77=46」 隣の機器のアドレス「ナ -26=14」「ニ -26=77」「ヌ -26=47」 ◇ 兄弟関係の機器のアドレス「カ -77-12=21」「キ -77-12=77」「ク -77-12=24」 兄弟関係の機器のアドレス「タ -77-46=05」「チ -77-46=33」「ツ -77-46=77」 ◇ 更に遠くの機器のアドレス「ハ -77-46-33=13」「ヒ -77-46-33=63」「フ -77-46-33=77」 ○ 自宅にアプリケーション機器「カ･キ･ク」がある家族の場合を例示します。 ◇ 中心となるアドレス「カ =21」「キ =24」「ク =77」 ◇ 隣の機器のアドレス「ア -77=12」「イ -77=15」「ウ -77=77」「エ -77=46」 ◇ 兄弟関係の機器のアドレス「サ -77-15=20」「シ -77-15=26」「ス -77-15=77」 不正アクセスを防止するセキュリティ アドレスの桁数と 77 の記載位置を考慮して受信拒否するセキュリティを開発しました。 13 ―― 試作品 ―― 基板発注した試作品は、ロゴ 及び をシルク印刷しています。また、電力 線通信モジュール DS-SS は、ユニバーサル基板に手半田で部品実装しました。 伝送路状態表示 LED として、緑色・赤色の２種類を設け、Marsit Unit や伝送路に故障や断線があ れば、目に見える形として表示されます。この LED の点滅により警報器を鳴らす様にすれば、保守 が更に容易になります。なお、窓センサーなどの防犯装置と連動させる実験も行いました。 故障を判断するＬＥＤの点灯仕組み １２ページのﾄﾘｶﾞｰ･ﾄｰｸﾝの伝播図において、合図後に振り向きますので、合図を受け取った人は、 「確認した」と伝えることができます。もし、「確認した」との通知がなければ、故障と判断して、 赤色 LED を点灯させます。なお、各々の Marsit Unit はﾄﾘｶﾞｰ･ﾄｰｸﾝが一定時間受信できなければ、勝 手にﾄﾘｶﾞｰ･ﾄｰｸﾝを出します。この機構でトークン監視用ネットワークサーバが不要になりました。 汎用制御器用 RS-232C 端子 RS-232C ＵＳＢ変換 パソコンなど ＵＳＢ端子 スイッチ 入力 アプリケ ーション 基板 宛先設定 リレー 出力 コネクタ接続 設定スイッチ μＣＰＵ 基板 伝送状態 ＤＳ−ＳＳ 通信モジュール 表示 LED 接続 ケーブル 電力線通信伝送路（無線伝送路） 有線伝送路 14 WAN/分岐用 の接続端子 ―― エンド・ユーザ編のまとめ ―― ネットワーク構築に必要不可欠な物は Marsit Unit で、設定スイッチによって機能分化されます。 ○ Marsit Node はアプリケーション機器を接続できるもので３種類になります。 終端ノード、２端子ノード、WAN 接続ノードになります。 WAN 接続ノードは、ノード数を増やすのに必要な機能であります。ホームネットワーク構築 においては、２端子ノードの需要が最大であると予想されます。本研究開発では、多くの機能が 実現できることを検証する必要があったため、16 ビットのμＣＰＵにしました。今後は、エコノ ミータイプとして、終端ノードと２端子ノードを８ビットのμＣＰＵで作成し製造原価低減を図 る必要があると思われます。 ○ アプリケーション機器としてパソコンを利用する場合。 最近のパソコンは、RS232C 端子の実装が減り、USB 端子が全盛です。本研究開発ではアプリ ケーション機器の見本基板を RS232C 端子に変換コネクタを装着することで USB 接続できるよ うにしました。 ○ 伝送路はポイント・ツー・ポイント型とバス型に分けられます。 バス型は、従来のイーサネット（富士ゼロックス社の登録商標：正式規格 IEEE802.3）LAN や制御用シーケンサに利用されているトークンバス（正式規格 IEEE802.4）です。 バス型の長所は自由にノードの追加や撤去が行えることで、欠点は転送応答性（レスポンス） が遅いことです。欠点をカバーする従来の方法はトークンリング（正式規格 IEEE802.5）であり ますが、バス型の長所である自由にノードの追加や撤去が行えません。 本研究開発の当初は、Marsit Node を Marsit Unit とアプリケーション機器に分けて接続するこ とで、機器の追加撤去が自由に行えると共に、ポイント・ツー・ポイント型によって、トークン リングの長所を融合させることでした。 研究成果は、更に進み、ポイント・ツー・ポイント型であっても自由に Marsit Unit の追加や撤 去が行える様になりました。また、Marsit Unit 故障や伝送路不具合事故があれば、直ちに、正常 な Marsit Unit が故障箇所を示せる様になりました。 バス型として有線式と無線式の「電力線通信モジュール」を研究開発しました。研究開発終了 時点で総括すると、バス型の長所と考えられていた追加撤去が自由に行えることは、伝送路の切 断検出ができない欠点の裏返しに過ぎないことが判明しました。 なお、無線系バスとしての「電力線通信モジュール」は、広く一般家庭にホームネットワーク が広がった場合、隣接家屋とのセキュリティを保証するのが困難であることが判明しました。こ れは、現在問題になりつつある無線ＬＡＮにおいて家屋外からの不正アクセスを防止できないこ とと同じ問題です。 ユビキタス社会に入り、殆どの家庭でホームネットワークを構築する場合は、無線ＬＡＮや電 力線通信を使うバス型の欠点がクローズアップされると考えられます。 ○ ノードのアドレスの管理 ノードのアドレスとして、全世界で異なる MAC アドレスやインターネットの IPv6 などがあり ますが、何れも全世界を統一管理する組織で運営しています。それに対して Marsit Unit のアドレ スは、自分の家庭を中心とするアドレス構成で、管理サーバやアドレス統一管理組織を作る必要 ありません。どちらが好まれるかは、今後の普及によって結論が得られるであろう。 15 ハードウェア編 ―― 試作基板 ―― １チップμＣＰＵの機能を生かして多くの実験が可能になるような設計にしています。 通信ポート UART を４個使うため、５個が実装されている富士通マイコン MB90F583CA にしました。 伝送路にドライバ SP485 を、RS232C にドライバ SP232 を、LED の点灯にバッファ HC541 を、アプリ ケーション基板の 5V リレー駆動にトランジスタを用いて、信号変換を行いました。 伝送路は 6 極４芯用の電話用モジュラーケーブルを利用し、２芯を通信線に２芯を 7V 電源供給に し、三端子レギュレータで 5V の定電圧をＣＰＵに供給しました。なお、7V 電源で LED を直列に入れ たリレーを駆動させる回路にすることで、供給された電源電圧の低下を目視できるようにしました。 Marsit Unit 基板とアプリケーション基板の接続は、40pin コネクタで接続します。都築電産㈱の TF-Writer を 40pin コネクタに接続して、マイコン MB90F583CA にプログラムを書込みます。 電力線通信モジュールは、ユニバーサル基板で作成しました。 モジュールの駆動は、マイコン MB90F583CA の汎用 I/O ポートを用います。従って、ソフトウェア によって、電力線通信モジュールのデータバス・コントロールバスを作成する必要があります。 マイコン MB90F583CA の汎用 I/O ポートと電力線通信ユニットの接続に 20pin コネクタを使い、ユ ニットにパルストランスを用いて直接 AC100V の電力線に接続しています。 出力・状態 表示ＬＥＤ ドライバ SP232 HC541 Marsit Unit 基板（65×90mm） 40pin 雌コネクタ 40pin 雄コネクタ UNIT プルアップ抵抗群 接点コネクタ リレー 三端子レギュレータ 29M05 電源 コネクタ 機能設定Ｄｉｐ ＳＷ Pulse trans D4 6 D5 7 D6 8 D7 9 X X X (TEST) NC L2 NC L1 NC Vcc 18 ソケット 流用 電力線通信モジュール 16 ドライバ SP485 電話用 ソケット ドライバ SP485 電源ジャンパ 電話用 ドライバ SP485 電源ジャンパ 18 本線で接続 PST600 20pin コネクタ -RES 15 (OSC) -CS 10 -WR 11 -RD 12 TEN 13 REN 14 TDR 16 RDR 17 D0 1 D1 2 D2 3 D3 4 GND 5 20pin ｺﾈｸﾀ と 電圧レギュレータ 流用 7V 電源 電話用 ソケット 流用 伝送路 電源ジャンパ リレー ＭＢ90F583CA (100pin) μＣＰＵ HC541 機能設定用 SW 取付けビス 宛先設定Ｄｉｐ ＳＷ 発振器 8MHz ４入力トグルＳＷ アプリケーション基板（65×68mm） Marsit APP1 RS-232C コネクタ (D-Sub 9pin) ―― 試作基板回路 ―― 電源回路と伝送路回路 MB90F583CA 外側２線が電源 SP485 モジュラー UART out ６極４芯 コネクタ 内側２線が信号 UART in Pxx en 電源ジャンパ ピンにて接続 RST PST600 29M05 ＤＣ Vcc ７V 7V スイッチ・ＬＥＤ・リレー回路 RY Vcc MB90F583CA I/O Port HC541 5V 用 LED I/O Port LED I/O Port HC541 LED アプリケーションの I/O P47 接続基板種類判定回路 I/O P46 プログラム初期化時に I/O P45 P47∼P44 を読み込む。 I/O P44 基板種類を記憶し、 Vcc 出力に切替て LED 表示 22kΩ×4 9pin 1 2 RS232C 回路 3 Vcc MB90F583CA DSR P43 22kΩ SP232 2.2kΩ 4 5 6 DTR P42 7 TxD P41 8 RxD P40 9 17 ―― ピンアサイン表 ―― MB90F583CA Marsit Unit ﾋﾟｯﾁ 0.5mm *内部 pull up 電力線 ﾓｼﾞｭｰﾙ 端子 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 D0 D1 D2 D3 GND D4 D5 D6 D7 -CS -WR -RD TEN REN -RES TDR RDR Vcc NC NC 取出し Marsit Unit P10 P11 P12 P13 GND P14 P15 P16 P17 P00 P01 P02 P03 P04 -RES P72 P71 Vcc NC NC 91 92 93 94 95 96 97 98 83 84 85 86 87 75 27 26 特殊ﾋﾟﾝの処理 0.1μF=Gnd C 22K=Vcc -HST RESET_sw -RST 32.768KHz X0A 水晶発信子 X1A 8MHz 発信器 X0 NC X1 25 50 75 77 78 80 81 CPU No. L1/B in SIN3 36 L1/B out SOT3 37 L3/W in SIN4 41 L3/W out SOT4 42 L1/B_dir P80 45 L3/W_dir P81 46 L2/E_dir P82 51 MD_SW0 MD0 47 MD_SW1 MD1 48 MD_SW2 MD2 49 (MD0∼MD1 は 10K で pull-up) SEL_L1/ P84 53 SEL_ /B P85 54 SEL_use P86 55 SEL_test P87 56 L2/E in SIN2 57 L2/E out SOT2 58 LED_L1R P90 65 LED_L1G P91 66 LED_L3R P92 67 LED_L3G P93 68 LED_L2R P94 69 LED_L2G P95 70 LED_A P96 71 LED_B P97 72 My_adrs0 P00 * 83 My_adrs1 P01 84 My_adrs2 P02 * 85 My_adrs3 P03 * 86 My_adrs4 P04 * 87 My_adrs5 P05 * 88 SEL_PRO0 P06 * 89 SEL_PRO1 P07 * 90 RateRS0 P10 * 91 RateRS1 P11 * 92 RateL1/ P12 * 93 Rate /B P13 * 94 RateL3/ P14 * 95 Rate /W P15 * 96 RateL2/ P16 * 97 Rate /E P17 * 98 pull_up1 P71 26 pull_up2 P72 27 pull_dw1 TX 63 pull_dw1 RX 64 ｺﾈｸﾀ 40pin アプリケーション 2.54mm （P47-44=LLLH） (XG4C-4031)雄 +7V 31 P74/DAO1 30 P73/DAO0 75 -RST 32 AVcc 33,28 AVRH,DVRH 29,34,35 AVss 等 24 P47 23 P46/ADTG 22 P45/SCK1 20 P44/SOT1 19 P43/SIN1 18 P42/SCK0 17 P41/SOT0 16 P40/SIN0 44 P57/AN7 43 P56/AN6 39 P53/AN3 38 P52/AN2 9,40,79 Vss 15 P37/CLK 14 P36/RDY 13 P35/-HAK 12 P34/HRQ 11 P33/-WRH 10 P32/-WRL 8 P31/-RD 7 P30/ALE 9,40,79 Vss 6 P27/A23 5 P26/A22 4 P25/A21 3 P24/A20 2 P23/A19 1 P22/A18 100 P21/A17 99 P20/A16 21,82 Vcc 61 P64/PPG0 60 P63/PPG1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 NC ﾋﾟﾝ 52＝P83/ 59＝P62/ 62＝P65/ 73,74,76＝PA0∼PA2 18 雌(XG4H-4031-1) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 +7V DAO1(P74 Ry1) DAO0(P73 Ry0) RES_L ⇒NC ADVcc ⇒Vcc AVRH=DVRH ⇒Vcc AVRL=ADVss⇒Vss (P47) LED7 (P46) LED6 (P45) LED5 (P44) LED4 DSR0 (LED3) DTR0 (LED2) TXD0 (LED1) RXD0 (LED0) inD (P57/AN7) inC (P56/AN6) inB (P53/AN3) inA (P52/AN2) Vss SW17 SW16 SW15 SW14 SW13 SW12 SW11 SW10 Vss SW07 SW06 SW05 SW04 SW03 SW02 SW01 SW00 Vcc Board-type J4 Board-type J3 ―― 機能スイッチの設定 接続例↑=1 ―― P87,…,84 MD2,1,0 RST P07,06,…,01,00 P17,16,…,11,10 ↓↑↑↑ ↓=0 書込時 端子：タイプ ↑↑↓↑ 電灯線 自己アドレス (書込時は、 P01,P00=↑↓) ボーレート設定 00:電灯線未使用 （W,L2 共に使用) 01:L2 を使用 主設定 0-：基板単体のテスト 1-：L1/B,-,−：終端ﾉｰﾄﾞ は 従設定 00 は BUS04 ﾎﾞｰﾚｰﾄ P86:9.6/19.2 10:W を使用 L1/B,W,−：Ｗ付終端ﾉｰﾄﾞ 電灯線通信時の設定 P05:31/62 使用端子別ボーレート 11:W,L2 未使用 10：L1/B,-,L2：２端子ﾉｰﾄﾞ L1/B,W,L2：２端子Ｗ付ﾉｰﾄﾞ 従設定（L1/B の Bus） 00:PtoP 接続 11：L1/B,-,E：Ｅ付終端ﾉｰﾄﾞ kbps L1/B L3/W L2/E RS232C 00: 9.6 01-11:BUS1-3 01: 31.25 31.25 31.25 4.8 P87 は電源投入時に判定し、投入後 P87="0"にて 10: 62.5 62.5 62.5 9.6 11: 83.3 83.3 83.3 19.2 L1/B,L3,L2：分岐器 トリガ・トークン送出状態を赤 LED で表示 通信無 通信無 2.4 Marsit 基板の種類（基本６種） 1) １端子ノード L1,-,-(終端器) 又は L1,-,E(E 付終端器) 基板：ノード／分岐器 2) ２端子ノード L1,-,L2 RS232C 3) 広域端子付ノード L1,W,-(終端器) L1,W,L2(２端子) L1/B 4) 分岐器 L1,L3,L2 L3/−/W 5) Bus 伝送路形 上記の L1 を B1/B2/B3 のいずれかに変える。 CPU 基板 LED 配置 6) 電灯線通信 L1=電灯線伝送路, W,L2 の１つが追加使用可能 伝送路用 LED について 赤色＝接続部品の不良 緑色＝接続方向部品は正常 赤点滅＝データの転送中を示す 緑点滅＝接続方向部品に不良がある L2/−/E P96 P95 P90,91 P92,93 P94,95 アプリケーション基板のＳＷ配置 P56 P53 P52 INP3 INP2 INP1 INP0 接続例↑=0,↓=1 P57 RS-232C RS-232C のインデックス P47,46,45,44,43,42,41,40 DTR DSR TXD RXD ＬＥＤ(DS10-DS3) P37,36,35,34,…,30 P27,26,25,24,…,20 P64,63 接続例 接続例↑=1 RY1=P74 RY2=P73 ↓=0 ｾｷｭﾘﾃｲ 宛先/中継 選択 宛先/(自己) JS2,JS1 1 0 P63(JS1)はデータブロック分離選択 J3=0:低速用(安全性優先) J3=1:高速用(送受同時では分離不安定) P64(JS2)は RS-232C 利用時の ACM ヘッダー選択 J4=1:基板 DIP_SW 追加 19 J4=0:ACM 付 RS-232C データ ソフトウェア編 ―― 自己中心アドレスの通信プロトコル ―― 13 ページの WAN 接続図を再掲し、従来の概念と一番異なる自己中心アドレスを説明します。 「サシス」の家族から見れば“タ”のアドレスは「タ -77-46=05」です。 ア 12 「タチツ」の家族から見れば“サ”のアドレスは「サ -77-16=20」です。 “サ”から“タ”の機器への制御例です。 カ 21 ◇サの動作 宛先/自番:data を送信 キ 77 ク 24 サ 20 シ 26 イ 16 ス 77 ウ 77 タ 05 エ 46 チ 33 ツ 77 -77-46=05/20:data ナ 14 “タの=05”は、家族内の宛先番号です。 ニ 77 ヌ 47 ハ 13 ヒ 63 フ 77 ◇サ⇒スは、先頭アドレスが-77 なので転送される。 ◇スの処理 先頭アドレスの記号が=でないので、WAN へ転送する。 ◇イの処理 WAN から受信した時、先頭から=までをずらし、 自己番号-16 を記入する。 -77-46=05/20:data 廃棄 ◇イ⇒エは、先頭アドレスの 46 へ転送される。 自己番号を追記 -46=05-16/20:data ◇エの処理 先頭アドレスの記号が=でないので、WAN へ転送する。 ◇ツの処理 WAN から受信した時、先頭から=までをずらし、 自己番号-77 を記入する。 廃棄 ◇ツ⇒タは、先頭アドレスの 05 へ転送される。 ◇タの処理 -46=05-16/20:data 自己番号を追記 =05-77-16/20:data 先頭アドレスの記号が=なので、自己宛として受け取る。 なお、/20 によって、20 から送信した制御データが次に記載されていることが判る。 ◇タの返送処理 返送は /xx を=xx にしてずらし、 =05-77-16/20:data 自己番号/05 とメッセージを記入すると 廃棄 自己番号 「宛先/自番:message」を作成したことになります。 -77-16=20/05:message 自己中心アドレスでも、電話帳やドメイン名の様な普遍的なアドレスから算出できます。 家族「アイウエ」の普遍的なアドレスが *12*34*56 の場合、各々の普遍アドレスを示します。 「ア *12*34*56=12」「イ *12*34*56=16」「ウ *12*34*56=77」「エ *12*34*56=46」 「カ *12*34*56*12=21」「キ *12*34*56*12=77」「ク *12*34*56*12=24」 「サ *12*34*56*16=20」「シ *12*34*56*16=26」「ス *12*34*56*16=77」 「タ *12*34*56*46=05」「チ *12*34*56*46=33」「ツ *12*34*56*46=77」 「ナ *12*34*56*16*26=14」「ニ *12*34*56*16*26=77」「ヌ *12*34*56*16*26=47」 「ハ *12*34*56*46*33=13」「ヒ *12*34*56*46*33=63」「フ *12*34*56*46*33=77」 普遍アドレス帳によって、「サ⇒タ」の 宛先/自番 である-77-46=05/20 を算出します。 宛先の普遍アドレス 「タ *12*34*56*46=05」 自番の普遍アドレス 「サ *12*34*56*16=20」 ③ ①消去 算出法 ①先頭から連続同数字ならば消去 ②自番の=までを-77/ に変更 ②「-77/20」 ③宛先の *を- に変え / の前に挿入 ③「-77-46=05/20」 20 ―― 見直した ACM (Access Control Message) code ―― ACM (Access Control Message) code を、UART のフォームを考慮して、見直しました。 UART は、無信号時 H レベルで、スタートビットでＬレベルにして、データを第０ビットから送 信し、データ部の７∼９ビット分を送信後、H レベルのストップビットの時間計測で終了です。 もし、UART の送信フォームの性質上、非常に短いＬレベルのノイズが伝送路に乗ったならば、受 信 UART はスタートビットとして認識し、H レベルのビット列として受信し、最後に H レベルの正 常なストップビットが来たことになります。即ち、８ビットならば“11111111”の正常受信データに なります。この間違いを正すには、送信側の UART が常に H 又は L レベルの信号を出し、プルアッ プ抵抗などでの高インピーダンスを無くすことです。しかし、Marsit Unit は、伝送路の送受信状態を ﾄﾘｶﾞｰ･ﾄｰｸﾝで切換る方式ですので、高インピーダンス状態が必ず発生し、ハードウェアでの解決は困 難になります。 ソフトウェアでの短時間ノイズ除去方法 高インピーダンス後に送信する最初のコードは、ﾄﾘｶﾞｰ･ﾄｰｸﾝです。コードの第０ビットを L レベル にすることで、短時間のノイズが伝送路に乗った場合にエラーとして除去することができました。 バス型のトークンは宛先が必要 ポイント・ツー・ポイント型のﾄﾘｶﾞｰ･ﾄｰｸﾝは、12 ページの擬人化の通り、次の Unit が接続されて いれば、ﾄﾘｶﾞｰ･ﾄｰｸﾝを隣に渡せます。ところが、バス型になると多くの Unit が目の前にいるため、 簡単な合図で無く、声を掛けて返事を待つことが必要です。電力線通信を行うためにバス型のﾄﾘｶﾞｰ･ ﾄｰｸﾝを新たに作成しなければなりませんでした。なお、Unit の追加や撤去を自由に行える様にするの に参加希望を募ることや、返答に次にﾄﾘｶﾞｰ･ﾄｰｸﾝを渡す Unit 次番で答える様にしました。 転送用フォーマット（ACM:Access Control Message のコードで分類） ACM 部 転送フォーマット=ACM+data コードの先頭 2bit ① ② ③ 残り６bit ﾙｰﾃｨﾝｸﾞ部 データ部 備 考 00∼11 1 00,01,10 01_0ooo ﾙｰﾄ･ｸﾞﾙｰﾌﾟ･補助･送元 ﾕｰｻﾞのﾃﾞｰﾀ LAN 内のｸﾞﾙｰﾌへ送信 コード 0ooo は任意数の 00∼11 1 00,01,10 01_1ooo ﾙｰﾄ･ｸﾞﾙｰﾌﾟ･送元･追加 ﾕｰｻﾞのﾃﾞｰﾀ LAN 内のｸﾞﾙｰﾌへ送信 補助コメントを挿入 00∼11 0 00,01,10 10_0ooo ﾙｰﾄ･宛先･補助･送元 ﾕｰｻﾞのﾃﾞｰﾀ ピア･ツー･ピアの送信 コード 1ooo は ooo で 00∼11 0 00,01,10 10_1ooo ﾙｰﾄ･宛先･送元･追加 ﾕｰｻﾞのﾃﾞｰﾀ ピア･ツー･ピアの送信 決められたコメントﾃﾞｰﾀ 01,10 0 10,01 11_0ooo 補助･送元 ﾕｰｻﾞのﾃﾞｰﾀ 隣接ノードへの送信 を追加 01,10 0 10,01 11_1ooo 送元･追加 ﾕｰｻﾞのﾃﾞｰﾀ 隣接ノードへの送信 コードの? はパリティ用 11 0 11 00_1111 補助・送元 ＩＤ･ﾃﾞｰﾀ ＬＡＮ内接続調査コマンド 伝送路 L1, L2, W の各 00∼10 0 00_1111 ﾙｰﾄ･補助･送元 (ＩＤ･ﾃﾞｰﾀ) 広域先接続調査の依頼 端子に接続されている 1 11 00_1110 ﾙｰﾄ･返送･調査元 ＩＤ･ﾃﾞｰﾀ 広域先接続ﾃﾞｰﾀを示す Marsit Unit の接続調査 11 00_0011 ｱﾄﾞﾚｽ 自己メモリ読出しコマンド MPU に直接接続して 11 00_0100 ｱﾄﾞﾚｽ･ﾃﾞｰﾀ 読出したﾃﾞｰﾀを示す いるμCPU 内部 RAM 11 00_0101 ｱﾄﾞﾚｽ･ﾃﾞｰﾀ 自己メモリ書込みコード との読み書き 01,10 1 00_101１ 宛先･送元 ｱﾄﾞﾚｽ 他のメモリ読出しコマンド MPU が属する LAN 内 0 11 00_1100 宛先･送元 ｱﾄﾞﾚｽ･ﾃﾞｰﾀ 読出したﾃﾞｰﾀを示す のμCPU 内部 RAM 01,10 1 00_110１ 宛先･送元 ｱﾄﾞﾚｽ･ﾃﾞｰﾀ 他のメモリ書込みコード とのリモート読み書き 1 00_0001 宛先・次先・送元 Bus 用トリガートークン 1 00_100１ 検索・代行 Bus 参加希望の検索 システム用であり 1 00_1000 送元 Bus 参加希望の返答 すべて自動で信号の 1 00_0110 送元 PtoP 用トリガートークン 交換が行われる 1 00_0111 送元 WAN 用トリガートークン 1 00_0010 送元／(Bus)返送・次番 ACK(acknowledge)信号 1 00_1010 予備 ①③欄の 2bit 意味：01=L1（又は BL）伝送端子 10=L2 伝送端子 00=WAN 端子 11= L1, L2 又はμＣＰＵメモリの自動判断 伝送路上のコードは、②欄の 1bit＋６bit の７ビットを作成後２倍して８ビットにして送信。正常受信は偶数で右シフトする。 21 ―― μＣＰＵのマルチタスク作成法 ―― Marsit Unit 基板の心臓部は、富士通 MB90F583C の１チップマイコンで開発します。 MB90F583C は、フラッシュ ROM タイプですが、マスク ROM タイプに移植が容易にできることを考 慮して、マルチタスクを構築します。 例として、３個のタスク（T1, T2, T3）を並列処理するマルチタスク作成法を示します。 各々のタスクは、下記の如く タスク T1 は、初期設定 T1S0:の実行後、T1S1:と T1S2:のステップを繰返し、 タスク T2 は、条件が整うのを T2S1:で監視し、条件が整うと T2S2:をステップで実行し、 タスク T3 は、条件を T3S1:で調べ、T3S2:、又は、T2S3:と T2S4 を実行する場合です。 START START T1S1： program JMP 判断,T1L1 RET T1L1: MOVW RW3,#T1S2 RET T2S1： program JMP 判断,T2L1 MOVW RW3,#T2S2 RET T2L1: MOVW RW3,#T2S3 RET T1S2： program MOVW RW3,#T2S1 RET T2S2： program MOVW RW3,#T2S1 RET START T3S0： program MOVW RW3,#T3S1 RET T3S1： program MOVW RW3,#T3S2 RET T3S2： program MOVW RW3,#T3S1 RET T2S3： program MOVW RW3,#T2S4 RET T2S4： program MOVW RW3,#T2S1 RET 作成の基本 F2MC-16 用 マルチタスクは右図の様に、CALL T1、 CALL T2、CALL T3 と順次タス マルチタスクの基本 Main: ;ループ MAINs: ;初期設定 クを呼び出し、JMP Main で繰り返します。こ MOV RP,#01 の方法でタスク T1,T2,T3 は順次呼び出され、 MOVW RW3,#T1SO MOV RP,#02 MOVW RW3,#T2S1 MOV RP,#03 MOVW RW3,#T3S1 CALL T1 CPU 実行速度が速ければ、並列処理と見なさ CALL T2 れます。 CALL T3 JMP Main 順次呼び出されるタスク T1、T2、T3 は、CALL に続く word で決まるため、T1、T2、T3 をタス MAIN： ;ループ ク内で変更させることにより、タスク内のステッププログラムを自由に変 MOV RP,#01 えることができます。なお、プログラムＲＡＭ内にあれば、プログラムに CALL @RW3 書かれている機械語を変更するのは簡単です。 MOV RP,#02 CALL @RW3 MOV RP,#03 CALL @RW3 JMP MAIN 富士通 F2MC-16 マイコンはプログラムをＲＯＭに書くのが標準で、レジ スタはバンク切換ですので、タスク毎にﾚｼﾞｽﾀﾊﾞﾝｸを切替て、タスク内実 行アドレス先頭をレジスタ RW3 とすれば簡単にマルチタスクが構築でき ます。（右図と上図で完成しています） 22 動作実行速度に合わせたリアルタイムプログラムにするテクニック（一般説明） 前頁では、３個の T1、T2、T3 のタスクを順次呼び出すことで。３個の プログラムが同時処理している様にできました。更に、４個のタスクを同 時処理している様にするには、前頁の３個の CALL @RW3 を７個にすれば可 能です。 しかし、追加するタスク T5,T6,T7,T8 は、T1,T2,T3 に比べて、動作速度 が遅くても構わないもの――例えば、ボーレートの低い転送処理、スイッ チが押されたか否かの判断など――ならば、加重できます。 加重動作速度付き MAIN： ;ループ MOV RP,#01 CALL @RW3 MOV RP,#02 CALL @RW3 MOV RP,#03 右の MAIN では、 CALL @RW3 タスク T5 が呼び出される回数はタスク T1,T2,T3 の２回に 1 度、 MOV RP,#00 タスク T6 が呼び出される回数はタスク T1,T2,T3 の４回に 1 度、 DEC Rn ;ﾚｼﾞｽﾀ タスク T7 が呼び出される回数はタスク T1,T2,T3 の８回に 1 度、 MOV A,Rn RORC A BC ML5 RORC A BC ML6 RORC A BC ML7 タスク T8 が呼び出される回数はタスク T1,T2,T3 の８回に 1 度、 となります。 低速タスクは高速タスク呼び出しの 1/8∼1/2 にするプログラムが右図の 破線で囲まれた部分です。 低速タスクの呼び出し回数を合計すると１になり、逆に、低速タスクの ML8: ;8 ﾙｰﾌﾟに１回 呼び出し回数合計が１になるならばプログラムで実現できます。 右図の場合は 1/8＋1/8＋1/4＋1/2＝１ となっています。 F2MC16L（MB90F583C の CPU 部）のレジスタとメモリ空間について 富士通 MB90F583C の CPU は、24 ビットのメモリ空間を 8bit, 16bit, 32bit で構成の専用・汎用レジスタでアクセス可能としています。 専用レジスタ（一部のみ記載） AH RP,#07 CALL @RW3 JMP MAIN ML7: ;8 ﾙｰﾌﾟに１回 MOV RP,#06 CALL @RW3 JMP MAIN ML6: ;4 ﾙｰﾌﾟに１回 32bit Areg MOV AL ｱｷｭﾑﾚｰﾀ 1byte ﾃﾞｰﾀを AL に記載では、 上位が 0 の word ﾃﾞｰﾀとする ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑｶｳﾝﾀ PC メモリ空間 24bit は、 ﾕｰｻﾞｽﾀｯｸﾎﾟｲﾝﾀ USP ﾊﾞﾝｸﾚｼﾞｽﾀ＋PC,USP とする。 MOV RP,#05 CALL @RW3 JMP MAIN ML5: ;2 ﾙｰﾌﾟに１回 MOV RP,#04 ﾊﾞﾝｸﾚｼﾞｽﾀ DTB （ﾃﾞﾌｫﾙﾄ 00H）汎用ﾚｼﾞｽﾀ RW0,RW1,RW4,RW5 を 24bit 化 CALL @RW3 ﾊﾞﾝｸﾚｼﾞｽﾀ ADB （ﾃﾞﾌｫﾙﾄ FFH）汎用ﾚｼﾞｽﾀ RW2,RW6 を 24bit 化 JMP MAIN ﾊﾞﾝｸﾚｼﾞｽﾀ USB （ﾃﾞﾌｫﾙﾄ 00H）汎用ﾚｼﾞｽﾀ RW3,RW7 及びﾕｰｻﾞｽﾀｯｸﾎﾟｲﾝﾀ USP を 24bit 化 ﾌﾟﾛｾｯｻｽﾃｰﾀｽ PS 割込優先 ILM, 汎用ﾚｼﾞｽﾀﾊﾞﾝｸ RP, ﾌﾗｸﾞ CCR(Neg,Zero,Carry など) 汎用レジスタ（メモリ 000180H∼00037FH をﾚｼﾞｽﾀﾊﾞﾝｸ RP で 32 個に分解しアドレス区分でグループ化） RL0＝ RW1 RW0 000183H∼0180H＋RP×10H RW4＝ R1 R0 000189H∼0188H＋… RL1＝ RW3 RW2 000187H∼0184H＋RP×10H RW5＝ R3 R2 00018BH∼018AH＋… RL2＝ RW5 RW4 00018BH∼0188H＋RP×10H RW6＝ R5 R4 00018DH∼018CH＋… RL3＝ RW7 RW6 00018FH∼018CH＋RP×10H RW7＝ R7 R6 00018FH∼018EH＋… 23 通信速度とメインループ実行時間（実プログラム） 加重動作速度付き ○富士通 90F583 のタイマー設定 電源投入時 ■ PPG_1 タイマー T8 呼出から始まる メインループの巡回速度を規定するために、PPG1 を使用する。 WBTS で SR フラグ WBTS で SR フラグ 検出まで NOP 検出まで NOP CLRB, Tn 処理 WBTS で SR フラグ 検出まで NOP LMAIN： ;ループ WBTS PPG_SRF1 CLRB PPG_SRF1 １ループに１回 CLRB,Tn 処理 Tn は、T1,T2,T3 及びループ毎に T4,T5,T6,T7 が１つ選択される。 メインループは １周 113μsec で動作させています。 RP,#01 の T1 呼出 １ループに１回 RP,#02 の T2 呼出 １ループに１回 ■ PPG_0 タイマー RP,#03 の T3 呼出 PPG0 は 8msec 毎に PPG0 用フラグ SRF0 が立てられる様に設定する。 ４ループに１回 RP,#04 の T4 呼出 ４ループに１回 ■ 16 ビットリロードタイマー RP,#05 の T5 呼出 伝送路の高速通信(62.5bps 以上)を行うために使用する。 なお、汎用通信(62.5bps 以下)は UART 専用プリスケーラを使用する。 予備の通信ポートを含め、下記は設定するプログラム名である。 伝送路用 端子 L1/B 端子 L3/-/W 端子 L2/-/E ４ループに１回 RP,#06 の T6 呼出 ８ループに１回 RP,#07 の T7 呼出 ８ループに１回 9.6 kbps * S01B: S01W: S01E: 31.25kbps * S03B: S03W: S03E: 62.5 kbps * S06B: S06W: S06E: 62.5kbps S06Bt: S06Wt: S06Et: 各実行タスク S08Bt: S08Wt: S08Et: T1-T3 は 113μs 毎 125.0kbps S12Bt: S12Wt: S12Et: L1 の伝送路関係 250.0kbps S25Bt: S25Wt: S25Et: L2 の伝送路関係 83.3kbps * RP,#07 の T8 呼出 JMP LMAIN L3 の伝送路関係 T4-T6 は 452μs 毎 RS-232C 用 汎用出力 LED 用 UART_1 UART_0 RS232C の受信 S00R: S00Q: RS232C の送信 予備 2.4kbps * S02R: S02Q: 4.8kbps * S04R: S04Q: T7-T8 は 904μs 毎 9.6kbps * S09R: S09Q: パケット処理 19.2kbps * S19R: S19Q: 31.25kbps S31R: S31Q: 62.5kbps S62R: S62Q: 参考：設定用初期化プログラムは上記を用意しているが、 基板 SW で選択可能なものは、各端子に４種あり * を付けた。 24 I/O 処理 を行なう。 ○インターバル Mars Unit に使用されるデータ・フレームは自由であり、データ長の記載もありません。 ﾃﾞｰﾀ無 ﾃﾞｰﾀ１ ﾃﾞｰﾀ無 ﾃﾞｰﾀ２ ﾃﾞｰﾀ無 ﾃﾞｰﾀ３ ﾃﾞｰﾀ無 伝送路信号 データ無のインターバル時間によって、データブロックの切れ目を判断します。 受信で データ無し時間＜受信インターバル時間 のとき、連続データとみなし、 データ無し時間＞受信インターバル時間 のとき、データブロックの切れ目とみなします。 必ず、送信インターバル時間＞受信インターバル時間 にします。 2stop_bit の RS-232C 通信線における信号は、2.4kbps の場合 4.5ms，19.2kbps の場合 0.57ms 毎に １byte のデータが送信されます。従って、9.6kbps の場合 Marsit のＯＳでは、2ms の無信号が連続す るインターバル時間でデータブロックの切れ目にできます。 しかし、パソコンではマルチタスク処理のためデータ送信時に 50∼60ms の未送信時間が存在しま す。また、RS-232C の受信バッファデータをファイルに移すのに 100∼120ms 掛り、その間に受信デー タ取りこぼしが生じます。更に、送受信を同時に行いますと、送信バッファ・受信バッファのファイ ル交換に 200∼240ms 掛かります。これはＯＳの問題ですので RS-232C 通信速度に関係が殆どありま せん。連続データの長さに関係し 250byte での測定値です。 よって、Marsit では不確定なパソコンと接続することを考慮し、ワークエリア INTV に記載するこ とで、ユーザの所有するパソコンの利用に対応可能にします。 110ms÷452μs/loop＝243loop(＝ F3H) J3="0" INTV 初期値 J3="1" 350ms÷452μs/loop＝774loop(＝306H) 受信 送信 受信 送信 80ms÷452μs/loop＝177loop(＝ B1H) 243 774 177 376 170ms÷452μs/loop＝376loop(＝178H) Marsit の１ループ時間は 113μs ですが、RS-232C 用は４周１アクセスで 113×4＝452μs です。 Marsit 間の伝送路の場合は、受信＝３loop, 送信＝４loop のインターバル時間に設定します。 31.25kbps＝320μs/byte が伝送路に UART 信号が連続して流れているとき、 メインループは、320μ÷113μ＝2.8 周 即ち、２∼３周に１回データを受信できます。 従って、伝送路に UART 信号が連続して流れていても１∼２周はデータ受信無し状態が続きます。 受信時に、３周分のデータ無し状態が続くのは、 31.25kbps の信号状態で 3-(2.8-1)周 ⇒ 132μs のインターバル(UART の stop-start 間)が 生じるとき(4bit 時間分以上の隙間が空いたとき)になります。 88.3kbps の信号状態ならば 3-(120/113-1)周 ⇒ 332μs のインターバルが 生じるとき(2.7byte 時間分以上の隙間が空いたとき)になります。 31.25kbps の信号を受信して直ちに 83.3kbps で転送しても正しく連続データとみなせます。 なお、伝送路で 9.6kbps の場合は、9.6kbps でのデータをパケットとしてバッファに溜めてから、 高速伝送路に送出させ、正しく、データのブロックを検出します。 25 ―― ＦＩＦＯメモリのＢＩＯＳ ―― Marsit Unit は、データ列の受信・転送・送信を行うのに、FIFO（first in first out）のメモリを作成 しました。なお、伝送路上のデータ・フレームは自由であり、データ長の記載もありません。 ﾃﾞｰﾀ無 ﾃﾞｰﾀ１ ﾃﾞｰﾀ無 ﾃﾞｰﾀ２ ﾃﾞｰﾀ無 ﾃﾞｰﾀ３ ﾃﾞｰﾀ無 伝送路信号 例えば、伝送路信号列「データ１」「データ２」「データ３」を FIFO バッファに順次書込、 「デ ータ１」「データ２」「データ３」を順次読出しまたは廃棄などの処理を BIOS で行います。 FIFO バッファの構造とシンボル FIFO バッファ構造 シンボル 載 実際のメモリマップ FAT テーブルに書込みや読出場所を記 xxFF xxxxx0 xxFF は FIFO の名称 FAT テーブル 読出し xxMM00 … 書込み … メモリに書込んだデータを 読出しで取出す FIFO 領域 (ﾃﾞｰﾀ保存領域) xxNNFF テーブルには、下記のフラグとｱﾄﾞﾚｽが記憶されます。 フラグ ：〔書込制御〕= 書込みプログラムを番号化して制御し、書込みデータの連続性を保証する。 ：〔読出制御〕= 読出しプログラムを番号化して制御し、読出しデータの連続性を保証する。 パケット長：１つのブロックデータを２箇所に時間を変えて送信する場合があるので、データ保存領 域より小さい非固定パケット長とします。（500byte 以下であれば、パケット長は自由） FAT テーブル ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ ﾘｸｴｽﾄ WQ RQ FIFO 領域 上位１ﾊﾞｲﾄ 始 終 書込 NOP 数 Max Now 読出先頭 再読出 ｱﾄﾞﾚｽ 判定 Index 管理 ACMadrs Data Max WID RID Index ReadAD No. 0 WriteAD (If ACMadrs=0000h then 書込データが追突した) Index ReadAD No. 1 WriteAD Index ReadAD No. 2 Index ・ WriteAD ・ ・ No. 8,12,20,64 ReadAD WriteAD （再読出判定の Data≠00h ならば、[ACMadrs]←Data, Data←00h として再読出可能にする） FIFO 用 BIOS RACM ブロックデータの先頭 ACM の最大４バイト分を汎用レジスタ R0∼R3 に読出す。 RINC 読出しデータを汎用レジスタ R0 に記入し、次の読出し番地を決める。（ブロック更新を含む） WINC 汎用レジスタ R0 の値をバッファ FIFO 領域に書込む。 WNOP ブロックデータ書込中で書込むデータがない時に呼び出す。自動連続データ切目処理となる。 WEND 呼び出すと、連続データ切目処理が実行される。 26 BIOS の詳細 Index 管理に記載された WID 番号で、書込ブロック No. が示されます。 No.WID に該当するｱﾄﾞﾚｽ(Wad)に 1byte のデータを書込、ｱﾄﾞﾚｽを増加します。(CALL WINC) なお、書込場所が読出開始場所（ACMadrs）に到達しますと、ACMadrs に 0000H を書込読出可能 なブロックデータが無効になったことを示します。 データ列の最終データを書込み後は、書込ブロック No. を１つ増加します。(CALL WEND) 書込ブロック No. の増加時、データ書込場所を４byte 単位で丸めギャップを作ります。なお、 データを決められた回数書込み不能の場合は、自動的にギャップを作成します。(CALL WNOP) 書込み済 読出開始で書込未追突ｱﾄﾞﾚｽ 書込み中 未書込み WID ＝ACMadrs データ書込みｱﾄﾞﾚｽ No.WID-1 読出し方向 No.WID No.WID+1 Rad 書込方向 Wad No.RID-1 データ読出しｱﾄﾞﾚｽ No.RID No.RID+1 新規データ書込場所 ACM 読出し 読出済 読出中 RID 未読出 Index 管理に記載された RID 番号で、読出ブロック No. が示されます。 No.RID に該当するブロックデータ(ｱﾄﾞﾚｽは ACMadrs)の ACM を読出します。(CALL RACM) なお、ACMadrs=0000H の場合は、RID を増加させ ACMadrs を正規の値にします。 No.RID に該当するｱﾄﾞﾚｽ(Rad)から１バイトのデータを読出します。（CALL INCR） なお、ブロックデータ最後や書込打切りの場合はフラグで示し、新たな ACMadrs や RID を作成し ます。但し、再読出 data≠00H の場合は、ACM←再読出 data, 再読出 data←00H になり、 複数の端子から同値データ送出が可能になる。 FIFO 用 BIOS の使い方 すべてのデータはレジスタ（Areg,8bit=R0∼R7,16bit=RW0∼RW7、但し RW3 はマルチタスクで使用） に記入して BIOS を呼び出します。BIOS からの戻りはレジスタおよびフラグに記載されます。 RACM：Ent, R5←タスク番号 RW0←#FAT ﾃｰﾌﾞﾙ先頭 Exit, R0 ∼R3=RW4∼5=RL2←読出データ R4←有効な読出データ数(0∼4) CY/NC=利用有効/無効(他のタスクが読出中) Z/NZ=データ有効/無効 RINC：Ent, R5←タスク番号 Exit, R0←読出データ RW0←#FAT ﾃｰﾌﾞﾙ先頭 CY/NC=利用有効/無効(他のタスクが読出中) Z/NZ=データ有効/無効 WINC：Ent, R5←タスク番号 N/P=データ連続中/データブロック終了 RW0←#FAT ﾃｰﾌﾞﾙ先頭 R0←書込データ Exit, CY/NC=利用有効/無効(他のタスクが書込み中、以下同じ) WNOP：Ent, R5←ﾀｽｸ番号 RW0←#FAT ﾃｰﾌﾞﾙ先頭 Exit, CY/NC=利用有効/無効 WEND：Ent, R5←ﾀｽｸ番号 Z/NZ=書込み済/書込不可 Z/NZ=強制終了完了/データ連続書込中 RW0←#FAT ﾃｰﾌﾞﾙ先頭 Exit, CY/NC=利用有効/無効 Z/NZ=実行完了/実行不可能 27 FIFO 用 BIOS プログラムの使用方法 データブロックの読出し データブロックを書込む CALL RACM 読出開始の決定 有 ﾃﾞｰﾀ処理方法 判断ﾃﾞｰﾀ不足 無 書込データ CALL WINC CALL RINC YES CALL WNOP ブロック終了 処理中 ﾌﾗｸﾞ判断 削除は読出のみ 転送はﾃﾞｰﾀを書込む ﾃﾞｰﾀ連続で待機 NO ﾃﾞｰﾀ連続中 ﾌﾗｸﾞ判断 CALL WEND ブロック終了 (内部で WEND を呼出し) FIFO 用 BIOS プログラムのフロー 汎用レジスタ R0(1byte)の値を RW0 にて示され る FIFO に記入する。 WINC: ; [[RW0]+]←R0 連続データ切目の検出処理。一定回数呼出され Step1: ;該当 FIFO への書込権限の設定 ると、データブロック終了を行なう。 Step2: ;[[RW0]]←R0 WNOP: Step3: ;次回の書込番地を１増加 ; 連続データ列の自動終了判断 Step1: ;該当 FIFO の処理権限をチェック ;追突検出があれば FCLR へ Step2: ;一定回数呼出されたかのチェック ;一定回数呼出されたならば強制終了 書込済データを１つのブロックとしてまとめ、 パケットにする。 WEND: 強制終了プログラム ; データのパケット化をする Step1: ;該当 FIFO の処理権限をチェック Step2: ;次回の書込番地を４byte 単位で決定 追突検出(ACMadrs=次書込ｱﾄﾞﾚｽ)した時の処理 Step3: ; 書込 WID を１増加 FCLR: RACM の未実行では読出 RNXT へ ;追突検出があれば FCLR へ RACM,RINC の実行中は ACMadrs←0000 汎用レジスタ R0(1byte)に RW0 にて示される RID の１増加のサブルーチン FIFO の記憶データを読出す。 RNXT: If WID=RID then ACMadrs←0000 RINC: else Inc(RID) ACMadrs←先頭ｱﾄﾞﾚｽ ; R0←[[RW0]+] Step1: ;該当 FIFO への読出権限の設定 Step2: ;未読出データ無ならば Step5 へ 汎用レジスタ RL2(4byte)に RW0 にて示される Step3 FIFO の記憶データをコピーする。 ;R0←[[RW0]] Step4: ;次回の読出番地を１増加,RET RACM: ; R0,R1,R2,R3←[ACMadrs] R4←0∼4 Step5: ;FIFO に書込中ならば RET Step1: ;該当 FIFO への読出権限のチェック Step6: ;ACMadrs=0000 や再読出 data=00 の Step2: ;ACMadrs=0000 の時 RNXT へ 判定で、 Step3: ;RL2←[[RW0]] 再読出ブロック作成、又は、RNXT へ Step4: ;有効なデータ数を計算し R4 に記入 28 ―― 伝送路端子における状態遷移図 対応する COMB を bit 状況設定 ―― ７６５４３２１０ L1/B1/B2/B3 "1"=出力 "0"=入力 ボーレート "1"=トークン送出の依頼有り 受信トークンの送出を依頼する端子番号 初期は入力状態 緑 LED は 30ms 点灯 RCHK: 信号の到来待ち・緑 LED 消灯 誤り トークン 宛先 主に出力状態 ③時間受信無 有 SCKb: 送信予定データの有無 有 RDAn: 受信データ 処理 （赤 LED） カウンタ③ RTK1: Code=06H,47H,41H,09H 自己 COMB:1≠"1"の時 L,E の時 COMB:32 より 転送先の COMB:1←"1" W の時 COMB:1←"1" B の時 データ送出 (赤 LED) 全部廃棄 ≠ ＝ 端子を出力に P13="0"で赤点灯 SIFT: B の時 (ノード削除） 次先に次々先 のデータ移動 次々先に自己 番号を記入 RCVA←送元番号 連続受信 端子を入力から出力に "11"+自己番号送信 RTK7: インターバル時間待ち CHK09: B の時 参入希望検索 ANS48 受信 STK2: B の時 B_Type+宛先 の送出 STK4: 全送出後 COMB:10←"00" PtoP 型で Bus 型の時 送信予定 データ有 RTK6: 時々実行 STK3: "11"+自己番号送信 送信予定データの有無 ACK ｺｰﾄﾞ(42H)送信 Code 表 L,E の時="06H" W の時="47H" B の時="41H" 参加検索="09H" 赤 LED 消灯ならば緑 LED 点灯 RTK4: COMB:0←"1" 無 No STK1: Code(06H,41H,47H)の送出 RTK3: 受信 1byte RTK5: カウンタ② SETO: (STK1_41 の受信) 転送先の COMB:1 ←"1" 自己"1"除く 不連続 LED 点灯 トークン 正常：緑 故障：赤 データ ユーザ：赤 system：無 Yes L,E,W の時 カウンタ③ (Chk09 (Snd42 の受信) の受信) ANS48: ACK42: を送信 表記入 カウンタ③ COMB:1=?="1" or ②時間 token 未送 カウンタ② 受信=?=自己番号 連続データ 無 SCKc: 判定 SDAn: RTK2: B の時 RDST: 次宛先 出力状態 SCKa: 転送予定データの有無 信号判定 データ Bus 用 BTAD+0,+1 STK5: 端子を出力から入力に切替 タイマー起動＝カウンタ① STK6: ①時間内に受信信号の有無 SND42:送信 Code_42H 返信_送元 終番_次先 カウンタ② 無 赤 LED 点灯 緑 LED 消灯 タイムアップ ①②③は Token 消失対策の時間 29 有 赤 LED 消灯 受信 ○バス型におけるﾄﾘｶﾞｰ･ﾄｰｸﾝの送受信 ネットワーク全体が分散管理システムであり、アクティブノード管理も分散させた。 巡回管理表：４種の番号が記載されている 自己番号＝IDCT+0 次先番号＝BTAD+0 次々先番号＝BTAD+1 検索番号＝BTAD+2 自己 宛先 10 25 37 11 ∼ 25 37 43 26 ∼ 37 43 10 38 ∼ 各ノードは、自己∼次先 の範囲で新規参加を検索する。 43 10 25 44 ∼ ノード 31 の電源投入初期値は右表。 31 31 例：下の接続状態では、右の巡回管理表ができる 10 25 37 43 31 Bus 伝送路 ノード番号使用ビット数=6 ノードの新規参加／撤去に応じ、常に右表を作成する。 次宛先 検索 31 31 プログラムジョブ単位 STK2: Ｂ用トリガートークンの送出 自己≠次先 例 25 37 43 25 ∼ 自己宛先でない場合 Code_41H−次先_37−自己_25 自己＝次先 例 25 25 SND42: ACK41 の受信処理 25 25 37 37 25 43 何も送信しない 10 38 ∼ 自己宛先の場合 Code_41H−次々先_37−自己_25 Snd_42−返送 25−終番_43 (37 はトークンを 保有する) ACK42: Snd42 の受信処理 送元を次々先に記入 25 ※１ 37 43 26 ∼ ※１ 自己＝次先 の時のみ実行する SIFT: 無返事の処理 自己≠次先 の場合 送出前 25 自己＝次先 の場合 37 43 25 ∼ ノード削除 処理後 25 送出前 25 37 +1 次ノード検索準備 25 43 25 25 処理後 25 25 25 38 25 (STK2: を再度行う) CHK09: 新規参加ノードの検索 自己≠次先 例 25 25 37 43 31 ANS48: CHK09 の検索に参加希望を伝える Code_09H−検索_31−代行_37 自己宛先でない場合 自己＝次先 の場合は Code_41 を実行 自己宛先の場合は、巡回管理表を作成し 31 Ans48 の受信処理 検索先 25 31 37 何も送信しない 25 返答する 37 31 Ans_48−送元_31 を挿入する なお、無受信の場合は、検索ノードを 自己∼宛先 の範囲で１増加 30 31 ―― アプリケーション基板間の信号伝播 ―― 試作したアプリケーション基板はタイプ="0001"で、下記の様にスイッチ⇒リレーの信号伝播をさ せた。 P52 スイッチの変化による動作 RS232C 端子 S1:通信宛先の RY2 が反転 S1 P53 S2 S3 P56 S4 P57 DSR LED P47,46,45,44,43,42,41,40 Y4 Y3 Y2 Y1 P37,36,35,34,…,30 DTR TXD RXD S2:通信宛先の RY1 が反転 S3:通信宛先の Y3 が反転 BIT 状態 ↑=1 P27,26,25,24,…,20 ↓=0 S4:通信宛先の変化無 P64,P63 上記通信宛先の状態表示 宛先の Y3,RY1,RY2 が ｾｷｭﾘﾃｲ 宛先 B/中継 B 選択 P74 RY1 宛先 A/(自己) P73 RY2 LED の Y3,Y2,Y1 に表示され JS2,JS1 LED の Y4 が反転する RS232C のインターバル時間調整 ACM 部の自動追加と削除 00:自己 LAN 内 00:中継１段上($77)＋中継 B＋宛先 A（０段兄弟の WAN） 01:１段上 WAN 迄 01:中継 B＋宛先 A（１段上／下の WAN） 10:１段下 WAN 迄 10:S4="0"で宛先 B、S4="1"で宛先 A、 11:０段兄弟 WAN 迄 11:S4="0"で宛先 B、S4="1"で宛先 A のグループ 電力線通信の場合、電源投入時状態が自己アドレスになる 指示データ作成（スイッチ操作側） 指示データ作動（宛先側） データ作成（スイッチ状況転送用） 受信 data 表示処理（７bit="0"の時） data(7bit="0") ７６５４３２１０ Ｓ1 Ｓ3 Ｓ2 Ｓ4 変化後の値 前2 前1 前4 前3 変化前の値 XOR 演算 "0" XOR 演算 送信 作成 data ７６５４３２１０ Y4 Y3 Y2 Y1 OR 演算 S4 変化は data="00000000" LED の変化 返送データ作動（スイッチ操作側） 返送データ作成（宛先側） 受信 data 表示処理（７bit="1"の時） RY1 リレーの変化 自動作成 データ作成（作動状態転送用） data(7bit="1") ７６５４３２１０ Y4 Y3 Y2 Y1 RY1 Y4 は XOR 演算 Y3,Y2,Y1 は転 Y4 Y3 Y2 Y1 送 RY1 RY2 返信 作成 data ７６５４３２１０ RY2 "1" 転送 ７bit="0"の表示処理後に自動作成 指示データおよび返送データをパソコンなどで作成して RS232C 端子で送信すること可能 31 RY2 ５. 事業化目標を取り巻く環境変化 ホームネットワーク構築の研究は、１９７０年代から何度となく登場し、消え去る歴史が繰り返 されてきました。本委託研究の開始時においても、インターネットの発展によりユビキタス社会へ 突入すると考えられ、ホームネットワーク構築が大きくクローズアップされました。しかしながら、 我々の委託研究開発を除き、現在、ホームネットワークは情報家電（デジタル家電）やネット家電 の用語に刷り変わってきました。 ○情報家電の技術 情報家電はＴＶ・ＶＴＲなどの画像を中心とした高速系である。 イーサネット（富士ゼロックス社の登録商標：正式規格 IEEE802.3）の転送速度が、10Mbps か ら 100Mbps になり、高速データ転送の信頼性が実証された。従って、高速データ転送を２つの家 電間で行う開発は、必ず成功するようになった。しかし、ホームネットワーク構築に適用する場合 は、現在の事務所で構築されているイーサネットＬＡＮと同等またはそれ以上の設備投資が必要と なり、一般家庭に普及することは困難と考えられる。 ○ネット家電の技術 ネット家電は低速系で白物家電とインターネットを結び付けるものである。即ち、ホームネット ワーク家電ではなく、インターネットのプロトコル IPv4 や IPv6 を受信できる家電であり、互いの 家電同士を接続するホームネットワークではありません。現パソコンのインターネット通信機能を 白物家電にインストールする必要があり高価な白物家電しかネットワークに組込めないので、一般 家庭に普及することは困難と考えられる。 ○本委託研究開発の技術 本研究は宅内の白物家電や住宅設備などの低速制御系のホームネットワーク構築に対応するもの であり、ユーザにとっては、ネットサーバ不要な安価なシステムとしてメリットが高いと、殆どの 出張先から評価されました。また、本委託業務はホームネットワーク構築ユニットの研究開発であ り、ホームネットワーク構築の運営においては、不良箇所の検出、セキュリティの確保、宅内の機 器間の相互接続など、多くの特徴があります。 ソフトウェア技術は、考え方のアルゴリズムや通信プロトコルの構成技術、及び、プログラミン グ技術に大きく分けられます。 情報家電やネット家電と大きく違うところは、アルゴリズムの違いであり、IPv4 や IPv6 のイン ターネット・イーサネット・トークンリング・トークンバス・デバイスネット・アドホックネット・ エコーネット・IO ネットなどと基本的な構成が異っています。 本研究開発として２年間を掛けて、今までのネットワークと異なるアルゴリズムから出発し、通 信プロトコルを完成させ、検証できるアプリケーション基板を試作しました。 ○ダウンサイジングの技術 平成１６年になって、富士通㈱から IPv4 や IPv6 のプロトコルを１チップμＣＰＵに内蔵可能な 32 ビットＬＳＩが発売されました。発売元であるＬＳＩ事業部に出張して、事業化について検討し たところ、価格の点で既に普及している８ビットＬＳＩで Marsit Unit を実現させることが、デファ クト化になるとの結論に至りました。一家に一つの 32 ビットＬＳＩでインターネットに接続し、家 庭内は安価な８ビットＬＳＩでホームネットワーク構築するスタイルが理想とされました。勿論、 インターネット接続をしなくてもホームネットワーク構築ができます。 32 ６. 総括 当該年度の技術目標値を達成するための課題と解決については、滞りなく完了しました。なお、前 年度のポイント･ツー･ポイントのネットワークと大きく異なるバス型のネットワークをも取り入れ る目的で、コードを見直し全体の整合を図ったため、未来のユビキタス社会の創造に向けて前進する ことができました。 解決方法の計画に関し、課題毎に分けて総括します。 ■課題：ハードウェアによる試作 ○ Marsit Unit の心臓部である１チップμCPU が搭載された基板の製作。 ○ 擬似家電品とＡＣコードのみによって接続するアプリケーション基板の試作。 ○ 入出力接点および RS-232C 端子を有するアプリケーション基板の試作。 まとめ： できるだけシンプルな過去の基礎技術を駆使する様な試作を試みました。実際には、設計上で 数個の抵抗を回路に盛り込むのが抜けましたが、217 個の試作品を製作する前に訂正したことに より、安定した試作品が完成しました。 なお、電力線通信モジュールは 20 個製作し、擬似家電品として 100V 電灯をＡＣコードのみ の接続で、離れたところから ON/OFF の制御ができました。 電灯の ON/OFF 制御は、他の Marsit Node に実装された入力接点だけでなく、RS-232C による パソコンからの制御や、RS-232C とＵＳＢ変換器を挿入することで、現在の汎用パソコンから の制御やパソコン同士の通信も安定したネットワーク構築ができました。 ■課題：ソフトウェアによる試作 ○ 前年度で得た開発用ＩＣＥ（ｲﾝ･ｻｰｷｯﾄ･ｴﾐｭﾚｰﾀ：ソフト開発試行）の利用技術で、μCPU 用プログラムを作成。 まとめ： プログラミングは、前年度で得た開発用ＩＣＥの利用技術で行いました。 ソフトウェアは、プログラミング作業よりも設計思想が必要で、特に通信においては通信プロ トコルを作成することが必要になります。一般のソフトウェア開発は、完成されている通信プロ トコルに合わせて実現させることです。しかし、本研究開発は通信プロトコルを作成することで あり、作成思想として新しいアルゴリズムを基にしています。従って、細部については、本研究 開発の独自性を発揮することで、多くの通信プロトコルを作成しました。 ■課題：デモンストレーションによるデファクト化の推進 ○ 試作したユニットの接続によるホームネットワーク構築のデモンストレーション。 ○ 機能評価を試作ユニットにフィードバックして、デファクト化の推進。 まとめ： ホームネットワーク構築の提案は、１９７０年代から何度となく登場し消え去って来ました。 遠隔操作を始め通信業界の従来の技術でも構築が可能なためです。例えば、原子力発電所内の 制御や無人の変電所などの技術を使えばできます。しかし、一般家庭に普及することはありま せんでした。多くの企業訪問をした結果、主たるネットワークサーバがなくてもホームネット ワーク構築できることや伝送路断線などのメンテナンスの簡略化が高く評価されましたが、最 後は、やはり製造原価を低減させることに尽きるとの感触を得ました。 33 今後の事業化への展開 本研究開発に着手した時の事業化計画は、ネットワーク構築企業および家電メーカなどの要望に 応じて、(1)基本アルゴリズムのソフトプログラム (3)１チップμCPU を搭載した Marsit Unit (2)プログラム内蔵の１チップμCPU 単体 (4)Marsit Unit とｱﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝ基板のセット の４通りの販売を目指していました。 本研究開発は 16 ビットμＣＰＵを利用したホームネットワーク構築ユニット Marsit Unit の研究 開発であり、一般家電機器および計器類の接続が可能です。16 ビットμＣＰＵを使って 20∼31 ペ ージに記載したような BIOS 作成方法を用いることで、既存の制御系のプログラミング手法である トロンなどの手法やＣ言語を用いた場合より早い実行速度が得られました。 現在一般家庭にある電気機器、例えば、クーラー・ＴＶ・洗濯機・風呂設備・電子レンジ・冷蔵 庫・時計・シーリングライト・介護用機器など多くの機器は主に 8 ビットのμＣＰＵを内蔵してい ます。これらの機器をネットワーク接続する最少の追加部品は、17 ページに記載したモジュラー ６極４芯コネクタ２個、バッファ SP485 を２個、及び抵抗 10 個で済みます。これらの部品の価格 は、本研究開発時の購入額で合計 390 円です。この場合はμＣＰＵ内蔵機器のメーカーに通信プロ トコルをライセンス供与して広くデファクト化する方法が有利です。一方μＣＰＵを内蔵していな い機器メーカには、今回開発の Marsit Unit を購入頂くことになります。Marsit Unit の製造原価は、 本研究開発の購入額から積算すると１台 8000 円ですが、デファクト化が進んで平成 20 年度に全 家庭の１％に普及するとすれば、ユニット販売台数が月産 50 万台で、量産効果により製品価格が 3000 円ほどになり、年商 180 億円が見込まれます。 動作速度の遅い８ビットμＣＰＵによるユニットの実現性は、本研究開発で動作している３路の 伝送路および RS232C の異なる４種類の通信を同時に行うリアルタイム・タクト処理ではなく、エ コノミータイプとして２路の伝送路方式、または 1 路の伝送路および RS232C 方式など、同時に 使える機能を 2 種類の通信に限定することで理論上可能と考えられます。従って、今後は Marsit の通信プロトコルを移植するエコノミータイプの研究開発を早期に実施して検証し、通信プロトコ ルの供与が必要であることを申し上げます。 現在、ユビキタス社会の到来にともないエンドユーザーの立場に立ったホームネットワークの活 用方法の提案が求められている状況にあると思われます。 34
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