通信系统、通信设备和通信系统的通信方法

专利名称：通信系统、通信设备和通信系统的通信方法
技术领域：
本发明涉及 一 种通信系统、通信设备和该通信系统的通信
方法，尤其涉及一种用于在以菊花链方式连接(daisy chained ) 多个通信设备的系统中传输数据的技术。
背景技术：
存在通过网络连接多个照相机终端和控制器的视频传输 系统。例如，在日本特开2003-69985号公净艮中公开了 一种通过 数字总线以菊花链方式连接单个控制器和多个照相机的系统。 另外，在日本特开2004-179784号公报中公开了 一种在兼用作通 信线路的AC电源线上通过公共总线连接单个照相机控制设备 和多个监一见照相才几的系统。
在这两个例子中，通过进行对照相机指定将使用的传输时 隙的时分多 3各复用通信 (time-division multiplex communication )，并且在传输时隙内发送照相机的视频数据， 来可靠地发送视频数据，并且抑制失帧(dropped frame )的发 生。
指定各照相机的传输时隙自然需要使用 一 种方法或其它 方法为各个照相机预先设置ID代码或地址代码等各自的识别 信息或地址识别代码。然而，如果用户手动进行该设置，则对 可用性产生负面影响。尽管还可考虑使用某种协议自动进行该 设置的方法，但是这样增加了处理负荷，并且使装置结构变得 复杂。
通常，在发送视频数据之前，进行用于确认网络上的装置 结构等的通信。在甚至不知道网络上所连接的节点的数量的状 态下，不能实现在指定传输时隙之后所进行的时分多路复用通 信。因此，此时所使用的通信协议完全不同于使用传输时隙的
通信所使用的通信协议，从而不可避免地使得协议栈(protocol stack)的结构变得复杂，并且增加了处理负荷。
顺便提及，当合成来自多个照相机终端的视频，并将其显 示在单个画面上时，希望照相机终端的3见频帧周期同步。如果 视频帧周期同步，则简单视频合成处理就足够了，并且由于摄 像定时一致，因而还确保了由照相4几终端所捕获的一见频的等时 性。
日本特开2004-179784号公报提及针对各分配的传输时隙 输出的帧图像。这仅意味着照相机终端的—见频数据以^见频帧顺 序到达控制器，并不意味着照相机终端的视频帧周期同步。换 句话说，在上述现有技术中，根本没有考虑使照相机终端的视 频帧周期同步。

发明内容
考虑到这些，本发明的目的是高效进行通信设备的数据传输。
根据本发明的一个方面， 一种通信系统，在所述通信系统 中，以菊花链方式连接通信控制设备和多个通信设备，其中， 所述通信控制设备包括
发送单元，用于将控制数据发送给所述多个通信设备；以
及
接收单元，用于接收由所述多个通信设备所发送的数据，
以及
各通信设备包括
接收单元，用于与所述控制数据的接收同步地从通信控制
设备侧不同侧的另一通信设备接收数据；以及
发送单元，用于与所述控制数据的接收同步地向所述通信 控制设备和所述通信控制设备侧的另 一通信设备其中之一发送 数据，并且在所述发送后，将由所述接收单元所接收的数据发 送给所述通信控制设备和所述通信控制设备侧的所述另 一通信 设备其中之一。
根据本发明的另一方面， 一种通信系统，在所述通信系统 中，以菊花链方式连接通信控制设备和多个通信设备，其中
所述通信控制设备包括
发送单元，用于向所述多个通信设备发送控制数据；以及 接收单元，用于接收由所述多个通信设备所发送的数据，
以及
各通信设备包括
判断单元，用于判断所述通信设备是否位于所述菊花链的 末端；以及
发送单元，用于根据所述判断单元的判断结果，响应于所 述控制数据的接收，在以下两者之间进行切换将所述通信设 备的数据发送给所述通信控制设备和通信控制设备侧的另 一通 信设备其中之一；以及在将从所述通信控制设备侧不同侧的另 一通信设备所接收的数据中继给所述通信控制设备和所述通信 控制设备侧的所述另 一通信设备其中之一之后，发送所述通信 设备的数据。
根据本发明的另一方面， 一种通信设备，其以菊花链方式 连接到另一通信设备，所述通信设备包括
接收单元，用于与来自以菊花链方式连接在一侧的第一通 信设备的控制数据的接收同步地接收来自以菊花链方式连接在 另一侧的第二通信设备的数据；以及
发送单元，用于与所述控制数据的接收同步地向所述第一 通信设备发送数据，并且在所述发送之后，将由所述接收单元 所接收的数据发送给所述第 一 通信设备。
根据本发明的另一方面，一种通信设备，其以菊花链方式
连接到另一通信设备，所述通信设备包括
判断单元，用于判断所述通信设备是否位于所述菊花链的 末端；以及
发送单元，用于根据所述判断单元的判断结果，响应于来 自以菊花链方式连接在 一 侧的第 一 通信设备的控制数据的接 收，在以下两者之间进行切换将所述通信设备的数据发送给 所述第 一 通信设备；以及在将从以菊花链方式连接在另 一 侧的 第二通信设备所接收的数据中继给所述第 一 通信设备之后，发 送所述通信设备的数据。
才艮据本发明的另一方面， 一种通信系统的通信方法，其中， 在所述通信系统中，以菊花链方式连接通信控制设备和多个通 信设备，所述通信方法包括
接收步骤，用于在各通信设备中，与来自所述通信控制设 备的控制数据的接收同步地从通信控制设备侧不同侧的另 一通 信设备接收数据；以及
发送步骤，用于在各通信设备中，与所述控制数据的接收 同步地将数据发送给所述通信控制设备和所述通信控制设备侧 的另一通信设备其中之一，并且在所述发送后，将在所述接收 步骤所接收的数据发送给所述通信控制设备和所述通信控制设 备侧的所述另 一通信设备其中之一。
根据本发明的另一方面， 一种通信系统的通信方法，其中， 在所述通信系统中，以菊花链方式连接通信控制设备和多个通 信设备，所述通信方法包括
判断步骤，用于在各通信设备中，判断所述通信设备是否
位于所述菊花链的末端；以及
发送步骤，用于在所述通信设备中，根据所述判断步骤的 判断结果，响应于来自所述通信控制设备的控制数据的接收，
在以下两者之间进行切换将所述通信设备的数据发送给所述 通信控制设备和通信控制设备侧的另 一通信设备其中之一；以 及在将从所述通信控制设备侧不同侧的另 一 通信设备所接收的 数据中继给所述通信控制设备和所述通信控制设备侧的所述另 一通信设备其中之一之后，发送所述通信设备的数据。
通过以下(参考附图)对典型实施例的说明，本发明的其它 特征显而易见。


图l是示出根据本发明的实施例的网络系统的结构的框图。
图2是示出主节点(master node)的详细结构的框图。
图3是示出终端节点(terminal node )的详细结构的框图。
图4 A 、 4 B和4 C示出控制数据的格式和从终端节点发送给 上游节点的传输数据的格式。
图5以时间序列示出在主节点和终端节点之间传输的数据。
图6A、 6B和6C示出主节点用于指示摄像的控制数据的详 细结构。
图7按照时间序列示出在主节点和终端节点之间传输的数据。
图8是示出主节点的操作流程的流程图。
图9是示出与由终端节点中继控制数据有关的操作流程的
流程图。
图IO是示出与终端节点用以发送本节点的输出数据和中 继从下游节点所接收的传输数据的处理有关的操作流程的流程图。
图11A、 11B和11C示出控制数据的详细结构。
图12A、 12B和12C示出控制数据的详细结构。
图13按照时间序列示出在主节点和终端节点之间传输的数据。
图14是示出与终端节点中继控制数据有关的操作流程的
流程图。
图15A、 15B和15C示出控制数据的详细结构。
图16按照时间序列示出在主节点和终端节点之间传输的数据。
图17是示出主节点的操作流程的流程图。
图18是示出与终端节点中继控制数据有关的操作流程的 流程图。
图19是示出终端节点的详细结构的框图。
图20示出从终端节点发送给上游节点的传输数据的格式。
图21按照时间序列示出在主节点和终端节点之间传输的数据。
图22按照时间序列示出在主节点和终端节点之间传输的数据。
图23是示出与终端节点用以发送本节点的输出数据和中 继从下游节点所接收的传输数据的处理有关的操作流程的流程图。
具体实施例方式
下面将参考附图详细说明应用本发明的优选实施例。
第一实施例
首先，将说明本发明的第一实施例。图l是示出根据本发 明的第 一 实施例的网络系统(通信系统)的结构的框图。
附图标记10表示主节点。附图标记ll ~ 13表示能够获取视 频数据的终端节点。这些节点具有全双工串行接口 ( full-duplex serial interface),并且通过构成通信线路的接口线缆，以菊花 链方式连接这些节点。注意，主节点10是本发明的示例性通信 控制设备，而终端节点ll ~ 13是本发明的示例性通信设备。
用于捕获运动图像的照相机14 ~ 16与终端节点11 ~ 13连 接。显示器17与主节点10连接。上述构件整体用作视频传输系 统，用于将由照相机14 16所捕获的视频显示在显示器17上。
注意，尽管在图l中连接了三个终端节点，但是可以连接 任意数量的终端节点，对于用于实现本发明的终端节点的数量 没有限制。另外，连接节点的接口不必一定是全双工的，也可 以是半双工接口 ( half-duplex interface )。
图2是示出主节点10的详细结构的框图。附图标记20表示 对整个设备的控制进行管理的控制单元，并且具体地由硬连线 时序发生器电路(hard-wired s叫uencer circuit)和微处理单元 (MPU)的程序处理等构成该控制单元。附图标记21表示从终端 节点ll ~ 13接收传输数据的接收单元。将所接收的传输数据中 的视频数据发送给解码单元22。将从终端节点11 ~ 13发送的视 频数据编码成规定格式(例如，运动JPEG)，因此解码单元22将 该视频数据转换成RGB格式或YUV格式的未压缩的视频数据。
由于从每一终端节点ll ~ 13都发送视频数据，因而存在三 个视频数据的画面，然而在下一阶段由画面合成单元23将这些 画面合成为单个画面(例如，并排布置)。将由画面合成单元23
合成的视频数据发送给视频信号生成单元24。
视频信号生成单元24基于从画面合成单元23所发送的视 频数据，为显示器17生成视频信号(例如，符合DVI标准或HDMI 标准的视频信号)。注意，基于来自控制单元20的指令，画面合 成单元23还可以仅将从特定终端节点所接收的视频数据而不是 合成画面发送给一见频信号生成单元24。因此，用户能够适当选 冲奪多个照相才几的合成画面显示或特定照相才几的全屏显示。
附图标记27表示OSD信号生成单元，其基于来自控制单元 20的指令，生成将在屏幕上显示的文本或符号等的在屏显示 (on-screen display, OSD)信号。将所生成的OSD信号发送给牙见 频信号生成单元24,并且将该OSD信号与由照相机所捕获的视 频混合，以生成最终视频信号。附图标记26表示向主节点10给 出操作指令的操作面板(操作单元)，由按压按钮开关等构成。 附图标记25表示发送单元，其基于来自控制单元20的指令，向
终端节点发送控制数据。
图3是示出终端节点11 ~ 13的详细结构的框图。附图标记 3 0表示对整个设备的控制进行管理的控制单元，并且具体地由 硬连线时序发生器电路和MPU的程序处理等构成该控制单元。 控制单元3 0装配有以规定分辨率测量时间的计时器。当将开始 摄像(后面说明)的操作定时延迟规定时间时，使用计时器来测 量该规定时间。附图标记31表示从主节点10接收控制数据的接 收单元(菊花链式结构的上游侧)。将所接收的控制数据发送给 控制单元30和中继单元32。
中继单元32是由緩冲RAM和硬连线时序发生器电路等构
据的处理，或者进行用以在改变所接收的控制数据的一部分之 后中继该控制数据的处理。将处理后的控制数据发送给发送单
元3 3 (菊花链式结构的下游侧)，并且将该控制数据中继给下游 终端节点。
注意，在图3中，尽管中继单元32的处理当然可以作为由 控制单元30的MPU所进行的软件处理的结果来实现，但是，控 制单元30和中继单元32是独立的块。
附图标记34表示照相机控制单元，其基于来自控制单元30 的指令，对与终端节点ll ~ 13连接的照相机14~ 16进行控制， 并且输入从照相机14 16输出的视频数据。与终端节点ll ~ 13 连接的照相才几14 ~ 16能够以多个分辨率(水平和垂直 <象素的数 量)进行搨j象，并且将照相一几14 16配置成无"^仑何时存在来自 照相机控制单元34的指令时，仅捕获并输出指定分辨率的视频 的一个帧。通过以^L定周期(例如，60Hz)重复该，喿作，可以捕 获运动图像(例如，60fps)。
通过照相机控制单元34将从照相机14 ~ 16输出的视频数 据发送给编码单元35。编码单元35基于来自控制单元30的指令 将从照相机输出的未压缩的 一见频数据(RGB或YUV4各式)以身见定 压缩比转换成规定格式(例如，运动JPEG)。将编码后的视频数 据存储在帧緩冲器36中。
附图标记37表示从下游节点接收传输数据的接收单元(下 游侧)。将由接收单元37所接收的传输数据存储在先进先出存储 器(FIFO)38中。附图标记39表示将控制单元30所指示的任意数 据、存储在帧緩冲器36中的视频数据或存储在FIFO 38中的传输 数据发送给上游节点的发送单元(上游侧)。
图4 A 、 4 B和4 C示出控制数据的格式和从终端节点发送给 上游节点的传输数据的格式。有两种类型的控制数据。图4A示 出在确认网络结构时由主节点10发送的控制数据。由起始代码、 命令代码(结构确认命令)和结束代码构成该控制数据。图4 A所
示的数据是本发明的示例性结构确认数据。
图4B示出在指示终端节点进行视频摄像时由主节点IO发 送的控制数据。由起始代码、命令字段l ~ 3和结束代码构成该 控制数据。命令字段l ~ 3是终端节点11 ~ 13各自的命令，由命 令代码(摄像命令)和其参数代码构成。摄像参数代码包括分辨 率、视频数据压缩比(或视频数据大小)、以及用于指定开始摄 像的才喿作定时的延迟时间。注意，尽管在图4A的说明中没有使 用术语"命令字段，，，由于结构确认命令不具有参数代码，因而 仅由命令代码构成命令字段。定义参数代码的位串格式，以使 之不同于起始代码、命令代码(结构确认命令、摄像命令)或结 束代码。图4 B所示的数据是本发明的示例性控制数据。
各终端节点仅接受起始代码之后的命令字段的其中之一 作为本节点的命令，并忽视其它命令字段。这样，在删除当前 节点的命令字段、并将随后的命令字段提升一个位置之后，将 该控制数据中继给下游节点。注意，如图4A所示，由于在给予 终端节点共同操作指令的情况下仅具有一个命令字段，因而将 所接收的控制数据照原样中继给下游节点，而无需删除命令字 段。
图4C示出由终端节点发送给上游节点的传输数据。如图4C 所示，该传输数据由数据类型代码(示出数据是能力数据(后面 说明)还是视频数据的代码)、数据长度、输出数据、以及错误 校正代码构成。
在本实施例的网络系统中，主节点10首先开始确认网络结 构。主节点10因此将图4 A所示的用于结构确认的控制数据发送 给终端节点。各终端节点响应于该控制数据，返回示出本节点 的能力的数据(能力数据)。能力数据包括每秒帧数(fps)的最大 值、可选择的分辨率、可选择的视频数据压缩比、以及各情况
下的粗略数据大小。
图5按照时间序列示出在主节点10和终端节点11 ~ 13之间 传输的数据。按照从图5的上端开始的顺序，[I]表示主节点IO 的发送端(终端节点11的上游接收端)处的数据，[2 ]表示终端节 点11的上游发送端(主节点10的接收端)处的数据，[3 ]表示终端 节点11的下游发送端(终端节点12的上游接收端)处的数据，[4] 表示终端节点12的上游发送端(终端节点ll的下游接收端)处 的数据，[5]表示终端节点12的下游发送端(终端节点13的上游 接收端)处的数据，以及[6]表示终端节点13的上游发送端(终端 节点12的下游接收端)处的数据。命令0表示用于结构确认的命 令字段。
通过图5中的[1]、 [3]和[5]显而易见，在无需修改的情况下 将控制数据中继到下游节点。各终端节点在接收到控制数据之 后(或者，更准确地，在接收到结束代码之后)，生成本节点的 能力数据，并且将能力数据发送给上游节点。此时，将从下游 节点所接收的传输数据存储在图3所示的FIF0 38中。在发送了 本节点的能力数据之后，各终端节点接着将存储在FIFO 38中的 传输数据发送给上游节点。FIFO 38是本发明的示例性存储介 质。
在各终端节点中进行这些操作导致将终端节点ll ~ 13的 能力数据按照所述顺序发送给主节点10(图5中的[2])。注意，根 据以上说明，结束代码不仅表示控制数据的结束，而且还指示 命令的执行开始和作为结果所生成的输出数据的发送开始。
主节点10能够根据到来的能力数据的个数，获悉存在于网 络上的终端节点的数量，并且根据能力数据的内容获知各终端 节点的能力。注意，能力数据是本发明的示例性结构数据。
接着，主节点10将用于指示摄像的控制数据发送给终端节
点。终端节点响应于该控制数据进行摄像，并且返回视频数据。
图6A、 6B和6C示出主节点10用于指示摄像的控制数据的 详细结构。图6A示出由主节点10发送给终端节点11的控制数 据。图6B示出由终端节点11发送(中继)给终端节点12的控制数 据。图6C示出由终端节点12发送(中继)给终端节点13的控制数 据。根据图6A、 6B和6C清楚可知，各终端节点在删除本节点的 命令字段之后，将所接收的控制数据中继给下游节点。
图7按照时间序列示出在发送所捕获的视频数据时在主节 点10和终端节点11 ~ 13之间传输的数据。按照从图7的上端开始 的顺序，[1]表示主节点10的发送端(终端节点ll的上游接收端) 处的数据，[2]表示终端节点11的上游发送端(主节点10的接收 端)处的数据，[3]表示终端节点11的下游发送端(终端节点12 的上游接收端)处的数据，[4]表示终端节点12的上游发送端(终 端节点ll的下游接收端)处的数据，[5]表示终端节点12的下游 发送端(终端节点13的上游接收端)处的数据，以及[6]表示终端 节点13的上游发送端(终端节点12的下游接收端)处的数据。命 令l ~ 3表示用以指示终端节点ll ~ 13进行摄像的命令字段。
如同图6A、 6B和6C所示一样，在删除当前节点的命令字 段之后，将图7中[1]、 [3]和[5]中所示的控制数据中继给下游节 点。在接收到该控制数据后，各终端节点根据摄像参数进行摄 像，生成视频数据，并且将视频数据发送给上游节点。然而， 不同于结构确认，在接收到结束代码之后，终端节点不立即执 行摄像。根据图7中的[1]、 [3]和[5]显而易见，各终端节点处的 控制数据的到达被延迟了由于中继所引起的传输延迟时间。这 样，通过将开始摄像延迟由摄像参数所指定的延迟时间，使得 终端节点的摄像定时，即，获取视频数据的定时一致。
对此表示如下，其中，At是由于中继所引起的传输延迟时间，tl、t2和t3分别是对终端节点11 ~ 13的控制数据的传输时间， 并且A1、 A2和A3是指定给终端节点的延迟时间。 △3=t (1) △2 = A3+(At-t2+t3) = T+At-t2+t3 (2) △ 1 = A2+(At國tl+t2) = T+2At画tl+t3 (3) 注意，t > 0 。
由于终端节点13是末端节点，因而A3仅需要为等于或大于 0的任意延迟时间，并且对上游终端节点指定通过将A3与被校 正了控制数据在中继时所缩短的量的传输延迟时间相加所获得 的值。根据图7中的[2]、 [4]和[6]显而易见，越上游的终端节点， 所指定的延迟时间越长。
在摄像后，在将所生成的视频数据编码成规定格式后，将 该视频数据发送给上游节点。此时，将从下游节点所接收的传 输数据存储在图3所示的FIFO 38中。各终端节点在发送本节点 的视频数据之后，接着将存储在FIFO 38中的传输数据发送(中 继)给上游节点。在各终端节点中进行这些操作导致将终端节点 11 ~ 13的视频数据按照所述顺序发送给主节点10(图7中的[2])。
以规定周期例如60 Hz重复以上操作，这样能够使得在与主 节点10连接的显示器17上显示60 fps的运动图像。此外，终端 节点的摄像定时 一致，并且在视频帧周期同步的情况下将运动 图像显示在显示器17上。
接着将使用图8~ IO的流程图说明根据本实施例的网络系 统的操作。
图8是示出主节点10的操作流程的流程图。首先，在步骤 S100,主节点10发送包含结构确认命令(命令0)的控制数据，并 在步骤S101等待从终端节点返回的能力数据。
在从终端节点接收到能力数据时，主节点IO在步骤S102确 认与该网络连接的终端节点的数量和终端节点各自的摄像能
力。在下一步骤S103，主节点10基于在步骤S102所确认的信息， 在显示器17上OSD显示可执行的运动图像格式(每秒帧数、终端 节点的分辨率、视频数据压缩比)的候选列表。在步骤S104，主 节点10等待用户从候选列表中进行选择。通过图2所示的操作单 元26给出选择指令。
一旦给出了选择指令，则在步骤S105,主节点10基于用户 选择确定终端节点的摄像参数。
在下一步骤S106,主节点10发送包含以在步骤S105所确定 的值作为参数代码的摄像命令字段(命令l ~ 3)的控制数据，并 且在步骤S10 7等待从终端节点返回的视频数据。
这里，终端节点的摄像参数不必相同，并且可以对于各终 端节点分开确定一见频数据的分辨率和压缩比。如以上公式l ~ 3 所示，用于指定开始摄像的操作定时的延迟时间为各终端节点 指定不同值。
顺便提及，根据主节点10重复发送控制数据的周期，而不 是根据作为摄像参数指示给终端节点的周期，确定每秒帧数 (fps)。因此，每秒帧数(fps)在终端节点间是共同的。
可以使视频帧的数量优先(设置高fps),而降低图像质量(低 分辨率，高压缩比)，或者相反，可以使图像质量优先(高分辨 率，低压缩比)，而降低视频帧的数量。在摄像中优先哪一个依 赖于用户的选择指令。换句话说，必须确定每秒帧数(fps)和摄 像参数，以使得返回给主节点10的每 一 帧的视频数据不超过连 接节点的串行接口的最大传输带宽。
再次回到图8的流程图，在从终端节点接收到视频数据时， 主节点10在步骤S108对该视频数据进行解码，并且在步骤S109 将来自终端节点的视频合成为单个画面。在下一步骤SllO,主 节点10将合成后的视频数据显示在显示器17上。注意，在仅显 示从特定终端节点所接收的视频数据的情况下，可以省略步骤 S109的合成处理。随后，以规定周期，也就是说，以与用户所 选择的每秒帧数(fps)相对应的周期，重复执行步骤S106的处理。 图9是示出与终端节点中继控制数据有关的操作流程的流 程图。
首先，在步骤S200,终端节点等待接收控制数据，并且在 接收到控制数据时，在步骤S20l提取本节点的命令字段。
接着，在步骤S202,终端节点判断所提取的命令字段是摄 像命令字段还是结构确认命令字段。在摄像命令字段的情况下， 终端节点在步骤S203删除本节点的命令字段。然后，在步骤 S204,终端节点将部分被删除的控制数据中继给下游节点。接 着，在步骤S205,终端节点判断控制数据的中继是否已结束。 一旦控制数据的中继已结束，则处理经过步骤S200返回到步骤 S202。
另 一方面，如果在步骤S202判断出为结构确认命令字段， 则终端节点在步骤S204和S205将所接收的控制数据原样中继 给下游节点，而不删除命令字段。终端节点重复执行以上所示 步骤S200 S205的处理。
图IO是示出与终端节点用以发送本节点的输出数据和中 继从下游节点所接收的传输数据的处理有关的操作流程的流程 图。
终端节点在步骤S 3 0 0等待接收控制数据，并且在接收到控 制数据时，在步骤S301提取本节点的命令字段。
在下 一 步骤S 3 0 2,终端节点判断所提取的命令字段是摄像 命令字段还是结构确认命令字段。在结构确认命令字段的情况 下，终端节点在步骤S303等待接收结束代码，并且在接收到结
束代码之后，在步骤S304生成能力数据。
另一方面，如果在步骤S302判断为摄像命令字段，则终端 节点在步骤S305等待接收结束代码。在接收到结束代码之后， 终端节点在步骤S 3 0 6在所指定的延迟时间的定时进行视频摄 像，并且生成(编码后的)视频数据。
在这两个命令字段的情况下，终端节点在步骤S307将所生 成的输出数据发送给上游节点。然后，在步骤S308,终端节点 将从下游节,泉所接收的所有传输数据中继给上游节点，并且在 步骤S309判断中继是否已结束。执行步骤S308的中继处理，直 到该中继结束为止。终端节点重复执行上述步骤S300 S309的 处理。
如上所述，本实施例的网络系统使得能够实现这样的网络 系统，该网络系统利用对于结构确认和视频数据传输通用的低 处理负荷的简单通信协议。此外，本实施例的网络系统在进行 数据传输时，不需要为各终端节点指定传输时隙。因此，完全 不需要对于各个识别信息或地址识别代码等进行设置，此外， 可以利用简单装置结构使此得以实现，而不需要复杂的协议处 理。
本实施例的网络系统具有能够高度精确地使终端节点所 捕获的视频的帧周期同步的卓越效果。
第二实施例
在上述实施例中，在删除所接收的控制数据的一部分之 后，将该控制数据中继给下游节点，然而通过在将控制数据的 一部分重写成不同控制代码而不是对其进行删除之后，将该控 制数据中继给下游节点也可以获得类似效果。也就是说，可以 定义无论在哪一节点上都无用的空代码，并且可以在将控制数 据重写成空代码从而使得当前节点的命令字段无效之后，中继
该控制数据。注意，根据本实施例的网络系统的结构类似于根 据第 一 实施例的网络系统的结构。
图11A、 11B和11C示出本发明的第二实施例中的控制数据 的详细结构。图IIA示出由主节点10发送给终端节点11的控制 数据。图IIB示出由终端节点11发送(中继)给终端节点12的控制 数据。图IIC示出由终端节点12发送(中继)给终端节点13的控制 数据。通过图11A、 11B和11C显而易见，各终端节点在将本节 点的命令字段重写成空代码之后，将所接收的控制数据中继给 下游节点。
可选地，可以如图12A、 12B和12C所示配置控制^:据。也 就是说，图12A示出由主节点10发送给终端节点11的控制数据。 图12B示出由终端节点11发送给终端节点12的控制数据。图12C 示出由终端节点12发送给终端节点13的控制数据。因此，可以 将起始代码设置在紧接下一终端节点的命令字段之前，并且可 以将之前的所有控制代码重写成空代码。
图13按照时间序列示出在本发明的第二实施例中在主节 点10和终端节点11 ~ 13之间传输的数据，其相当于第一实施例 中的图7 。与图7的不同在于不改变所中继的控制数据的长度。 因此，仅通过相加传输延迟时间就可以获得指定给终端节点的 延迟时间。
对此表示如下，其中，At为由于中继所引起的传输延迟时 间，并且All、 A12和A13是指定给终端节点的延迟时间。
△ 13 =t (4)
△ 12 = t+At (5)
△ 11 = t+2At (6) 注意，i; S 0 。
图14是示出第二实施例中与终端节点中继控制数据有关的操作流程的流程图，其相当于第一实施例中的图9。图14中的
步一豫S200 ~ S202禾口S204 ~ S205与图9中的i兌明4目同。 <又步 一骤 S207(相当于图9中的步骤S203)不同，其涉及终端节点将本节点 的命令字段重写成空代码，而不是删除该命令字段。
如上所述，在本实施例中同样可以实现与第 一实施例具有 类似效果的网络系统。此外，由于在本实施例中，作为中继控 制数据的结果，控制数据的长度没有改变，因而可以利用十分 简单的计算得出指定给终端节点的延迟时间。
第三实施例
在上述实施例中，通过指定用于将终端节点中开始摄像的 操作定时延迟规定时间的延迟时间，使得终端节点所捕获的视 频的帧周期同步，然而对此还可以4又利用中继处理来实现。注 意，根据本实施例的网络系统的结构与根据第一实施例的网络 系统的结构类似。
也就是说，将用于延迟时间调整的一个或多个空代码置于 主节点10所发送的控制数据中，并且终端节点在中继该控制数 据时，仅需要删除与传输延迟时间相等的数据量的空代码。
图15A、 15B和15C示出本发明的第三实施例中的控制数据 的详细结构。图15 A示出由主节点10发送给终端节点11的控制 数据。图15 B示出由终端节点11发送(中继)给终端节点12的控制 数据。图15C示出由终端节点12发送(中继)给终端节点13的控制 数据。注意，在本实施例中，在摄像参数中不包括用于指定给 终端节点的延迟时间信息。
如图15A所示，在由主节点10所发送的控制数据中，在结 束代码前》文置了多个用于延迟时间调整的空代码。如图15B和 15C所示，无论何时终端节点中继控制数据，都在删除了数量 相当于传输延迟时间的空代码之后，将该控制数据中继给下游
节点。
顺便提及，初始放置多少空代码和在中继控制数据时删除 多少空代码，依赖于传输延迟时间、终端节点的数量、串行接
口的传输速度、以及空代码的长度。对此表示如下，其中，At 是传输延迟时间，n是终端节点的数量，s是串行接口的传输速 度(bps), l(bit)是空代码的长度，j为初始放置的空代码的数量， k为在中继控制数据时要删除的空代码的数量。 j ^ (n-l)xAtxs/l (7) k = Atxs/l (8)
图16按照时间序列示出第三实施例中在主节点IO和终端 节点11 ~ 13之间传输的数据，其相当于第 一 实施例中的图7和第 二实施例中的图13。与图7和13不同，作为无^r何时中继控制数 据时删除与At相当数量的空代码的结果，结束代码在相同定时 到达各终端节点。因此，操作定时一致，并且终端节点的视频 帧周期同步，而无需对终端节点指定用于延迟开始摄像的操作 定时的时间。
图17是示出本发明的第三实施例中主节点10的操作流程 的流程图，其相当于第一实施例中的图8。图17中的步骤S100 S105和S107 ~ S110与图8中的说明相同。在步骤Slll,主节点 IO生成包含以在步骤S105所确定的值作为参数代码的摄像命 令字段(命令l ~ 3)的数据。然后，在步骤S112，主节点10在摄 像参数代码之后、结束代码之前，插入规定数量(利用公式7所 计算出)的空代码，并且作为控制数据发送其中插入了空代码的 该数据。
图18是示出本发明的第三实施例中与终端节点中继控制 数据有关的操作流程的流程图，其相当于第 一 实施例中的图9 和第二实施例中的图14。图18中的步骤S200 ~ S202、 S204 ~
S205、以及S207与图14中的说明相同。在图18中，向图14添加 了步骤S208。在图18所示的处理中，终端节点在步骤S207将本 节点的命令字段重写成空代码之后，仅删除位于摄像参数代码 之后结束代码之前的规定数量(利用公式8所计算出)的空代码。
上述本实施例能够仅利用中继处理使由终端节点捕获的 视频的帧周期同步，而无需指定用于将开始摄像的操作定时延 迟^见定时间的延迟时间。
第四实施例
在上述实施例中，各终端节点在中继从下游节点所接收的 传输数据之前，发送本节点的视频数据，然而，通过在首先中 继从下游节点所接收的传输数据之后发送本节点的视频数据， 也可以获得本发明追求的效果。
在这种情况下，终端节点需要附加的构件。图19是示出本 发明的第四实施例中的终端节点的详细结构的框图。在图19所 示的结构中，向图3所示的结构(30 ~ 39)添加了末端节点判断单 元40。其它构件与根据第 一 实施例的网络系统的结构类似。
末端节点判断单元4 0是使用机械开关或光斩波器等检测 在下游侧是否装配有接口线缆的块，并且基于该检测结果判断 终端节点是否是末端节点。也就是说，如果在下游侧没有装配 接口线缆，则末端节点判断单元40判断出该终端节点为末端节 点。除y使用枳4成开关等以外，可以通过电阻等电学特性的改变， 确定是否装配了接口线缆。除判断是否装配了接口线缆以外， 还可以通过使用电压等判断串行接口启用与否来判断末端节点。
图20示出本发明的第四实施例中从终端节点发送给上游 节点的传输数据的格式，其相当于第一实施例中的图4C。与图 4C的不同在于向数据的末端添加了数据结束(end-of-data,
EOD)代码。各终端节点在发送本节点的输出数据时，在脚注 (footer)后发送EOD代码。
图21按照时间序列示出当在第四实施例中进行结构确认 时在主节点10和终端节点11 ~ 13之间传输的数据。各终端节点 在接收到结束代码之后生成能力数据，并且，如果是末端节点， 则立即发送能力数据。末端节点以外的终端节点首先中继从下 游节点所接收的传输数据，然后一旦结束了传输数据的中继， 就发送所生成的能力数据。
可以根据在中继的传输数据中是否出现EOD代码，来判断 传输数据的中继是否已结束。注意，删除EOD代码本身，不对 其进行中继，或者在将其重写成空代码之后对其进行中继。随 后，各终端节点在向本节点的能力数据的末端添加EOD代码之 后，发送该能力数据。在各终端节点中进行这些操作导致将终 端节点13 、 12和11的能力数据按照所述顺序进行发送(图21中的)。
图22按照时间序列示出在发送所捕获的视频数据时在主 节点10和终端节点11 ~ 13之间传输的数据。各终端节点进行摄 像，并且在接收到结束代码之后生成视频数据，并且，如果是 末端节点，则立即发送视频。末端节点以外的终端节点中继从 下游节点所接收的传输数据，然后 一旦结束了传输数据的中继 则发送所生成的视频数据。注意，与EOD代码有关的操作与图 21所示的操作类似。在各终端节点中进行这些操作导致将终端 节点13、 12、 11的视频数据按照所述顺序发送给主节点10(图22 中的[2])。
顺便提及，即使在上述操作中，在能力数据或视频数据中 出现与EOD代码相同的数据，也不将该数据判断为EOD数据。 通过利用头中的数据长度可以容易地判断在能力数据或视频数
据中是否包括关注的数据。可选地，对于能力数据或视频数据
可以进行适当的位串转换处理(例如，mBnB转换，其中，m<n)， 以确保在能力数据或视频数据中不存在与E O D代码(或空代码) 相同的数据。此外，可以设计能力数据的位串格式，以确保不 存在与EOD代码(或空代码)相同的数据。
图2 3是示出与终端节点用以发送本节点的输出数据和中 继从下游节点所接收的传输数据的处理有关的操作流程的流程 图，其相当于第一实施例中的图10。图23中的步骤S300 S306 与图10所示的处理相同。在步骤S310,终端节点判断本节点是 否是末端节点。如果是末端节点，则在步骤S313中，该终端节 点将在步骤S304或步骤S306所生成的输出数据发送给上游节 点。然后，在步骤S314,终端节点在输出数据之后发送EOD代 码。
另一方面，如果在步骤S310判断为不是末端节点，则在步 骤S311中，终端节点将从下游节点所接收的所有传输数据中继 给上游节点。在下一步骤S312中，终端节点判断是否结束了中 继。终端节点重复执行步骤S311的处理，直到中继结束为止， 并且一旦中继结束，则处理进入步骤S313。
可以根据在所中继的传输数据中是否出现了EOD代码，来 判断是否结束了对于所有传输数据的中继。注意，删除EOD代 码本身且不对其进行中继，或者在被重写成空代码后对其进行 中继。 一旦结束了传输数据的中继，则执行从步骤S313开始的 处理。重复执行以上所示步骤S300 S314的处理。
如上所述，甚至可以利用在首先中继从下游节点所接收的 传输数据之后发送当前节点的输出数据的结构，来实现本发明。
上述实施例使得能够实现这样一种网络系统，该网络系统 利用对于结构确认和视频数据的数据传输等通用的低处理负荷
的简单通信协议，这是本系统的基本功能。此外，本实施例的 网络系统在进行数据传输时，不需要为各终端节点指定传输时 隙。因此，完全不需要对各个识别信息或地址识别代码等进行 设置。
上述实施例使得能够实现这样一种网络系统，该网络系统 能够高度精确地使来自终端节点的视频的帧周期同步。
如上所述，以菊花链方式连接多个通信设备(终端节点)和 通信控制设备(主节点)。通信控制设备向多个通信设备发送控 制数据，多个通信设备接收所发送的数据。
各通信设备与控制数据的接收同步地接收来自处于通信 控制设备侧不同侧的另 一通信设备(以菊花链方式连接在该通 信设备的 一侧的第二通信设备)的数据。该通信设备与控制数据 的接收同步地向通信控制设备和通信控制设备侧的另 一 通信设 备(以菊花链方式连接在该通信设备另 一侧的第一通信设备)其 中之一发送数据，并且在该发送后，将所接收的数据发送给通 信控制设备和通信控制设备侧的另 一 通信设备其中之一 。
该通信设备将所接收的控制数据发送给通信控制设备侧 不同侧的另 一 通信设备。该通信设备在删除发向该通信设备的 控制数据或将发向该通信设备的控制数据重写成无效代码之 后，发送该控制数据。该控制数据包括延迟时间调整代码，并 且该通信设备在改变延迟时间调整代码之后发送该控制数据。
通信控制设备确认通信系统的结构，根据该确认结果为各 通信设备生成操作延迟信息，并且发送其中包括该操作延迟信 息的控制数据。
通信设备判断该通信设备是否位于菊花链的末端，并且根 据该判断结果，响应于控制数据的接收，在以下两者之间进行
切换将数据发送给通信控制设备侧，或者在将从通信控制设
备侧不同侧的另 一通信设备所接收的数据中继至通信控制设备
侧之后，发送该通信设备的数据。
上述结构使得能够利用简单结构高效进行数据传输。 通过向系统或设备提供存储用于实现上述实施例的功能
的软件的程序代码的存储介质，并且利用该系统或设备的计算
机从该存储介质读出并执行该程序代码，同样实现本发明的目的。
实施例的功能，实际程序代码和用于存储该程序代码的存储介 质构成本发明。
可以用于提供该程序代码的存储介质包括例如软盘、硬
盘、光盘、磁光盘、CD-ROM、 CD-R、磁带、非易失性存储卡、 以及ROM。
本发明还包括下面的情况运行在计算机上的操作系统等 基于由计算机读出的程序代码中的指令，进行部分或全部实际 处理，从而通过该处理实现上述实施例的功能。
此外，本发明还包括这样一种情况将从存储介质读出的 程序代码写入设置在与计算机连接的功能扩展单元等上的存储 器中，并且CPU等基于该程序代码中的指令，进行实际处理， 从而通过该处理实现上述实施例的功能。
此外，通过因特网等通信介质将程序代码提供给计算机的 结构也包括在本发明的范围中。
本发明使得能够利用简单结构高效进行数据传输。
尽管参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发 明不局限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合 最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。
权利要求
1.一种通信系统，在所述通信系统中，以菊花链方式连接通信控制设备和多个通信设备，其中，所述通信控制设备包括发送单元，用于将控制数据发送给所述多个通信设备；以及接收单元，用于接收由所述多个通信设备所发送的数据，以及各通信设备包括接收单元，用于与所述控制数据的接收同步地从通信控制设备侧不同侧的另一通信设备接收数据；以及发送单元，用于与所述控制数据的接收同步地向所述通信控制设备和所述通信控制设备侧的另一通信设备其中之一发送数据，并且在所述发送后，将由所述接收单元所接收的数据发送给所述通信控制设备和所述通信控制设备侧的所述另一通信设备其中之一。
2. 根据权利要求l所述的通信系统，其特征在于，各通信 设备均包括控制数据发送单元，所述控制数据发送单元用于将 所接收的控制数据发送给所述通信控制设备侧不同侧的所述另 一通信设备。
3. 根据权利要求2所述的通信系统，其特征在于，所述控 制数据发送单元在删除发向所述通信设备的控制数据或将发向 所述通信设备的控制数据重写成无效代码之后，发送所接收的 控制数据。
4. 根据权利要求2所述的通信系统，其特征在于， 所述控制数据包括延迟时间调整代码，以及所述控制数据发送单元在改变所述延迟时间调整代码之后 发送所接收的控制数据。
5. 根据权利要求l所述的通信系统，其特征在于，所述通信控制设备包括确认单元，用于确认所述通信系统的结构；以及 生成单元，用于根据所述确认单元的确认结果，为各通信设备生成操作延迟信息，并将所述操作延迟信息包括在所述控制数据中。
6. —种通信系统，在所述通信系统中，以菊花链方式连接 通信控制设备和多个通信设备，其中所述通信控制设备包括 发送单元，用于向所述多个通信设备发送控制数据；以及 接收单元，用于接收由所述多个通信设备所发送的数据，以及 各通信设备包括 判断单元，用于判断所述通信设备是否位于所述菊花链的 末端；以及 发送单元，用于根据所述判断单元的判断结果，响应于所 述控制数据的接收，在以下两者之间进行切换将所述通信设 备的数据发送给所述通信控制设备和通信控制设备侧的另 一 通 信设备其中之一 ；以及在将从所述通信控制设备侧不同侧的另 一通信设备所接收的数据中继给所述通信控制设备和所述通信 控制设备侧的所述另 一通信设备其中之一之后，发送所述通信 设备的数据。
7. —种通信设备，其以菊花链方式连接到另一通信设备， 所述通信设备包括接收单元，用于与来自以菊花链方式连接在一侧的第一通 信设备的控制数据的接收同步地接收来自以菊花链方式连接在 另一侧的第二通信设备的数据；以及 发送单元，用于与所述控制数据的接收同步地向所述第一 通信设备发送数据，并且在所述发送之后，将由所述接收单元 所接收的数据发送给所述第 一 通信设备。
8. 根据权利要求7所述的通信设备，其特征在于，所述通 信设备包括控制数据发送单元，所述控制数据发送单元用于将 所接收的控制数据发送给所述第二通信设备。
9. 根据权利要求8所述的通信设备，其特征在于，所述控 制数据发送单元在删除发向所述通信设备的控制数据或将发向 所述通信设备的控制数据重写成无效代码之后，发送所接收的 控制数据。
10. 根据权利要求8所述的通信设备，其特征在于， 所述控制数据包括延迟时间调整代码，以及所述控制数据发送单元在改变所述延迟时间调整代码之 后，发送所接收的控制数据。
11. 一种通信设备，其以菊花链方式连接到另一通信设备， 所述通信设备包括判断单元，用于判断所述通信设备是否位于所述菊花链的 末端；以及发送单元，用于根据所述判断单元的判断结果，响应于来 自以菊花链方式连接在 一 侧的第 一 通信设备的控制数据的接 收，在以下两者之间进行切换将所述通信设备的数据发送给 所述第 一通信设备；以及在将从以菊花链方式连接在另 一侧的 第二通信设备所接收的数据中继给所述第 一 通信设备之后，发 送所述通信设备的数据。
12. —种通信系统的通信方法，其中，在所述通信系统中， 以菊花链方式连接通信控制设备和多个通信设备，所述通信方 法包括接收步骤，用于在各通信设备中，与来自所述通信控制设 备的控制数据的接收同步地从通信控制设备侧不同侧的另 一通信设备接收数据；以及发送步骤，用于在各通信设备中，与所述控制数据的接收 同步地将数据发送给所述通信控制设备和所述通信控制设备侧 的另一通信设备其中之一，并且在所述发送后，将在所述接收 步骤所接收的数据发送给所述通信控制设备和所述通信控制设 备侧的所述另 一通信设备其中之一。
13. —种通信系统的通信方法，其中，在所述通信系统中， 以菊花链方式连接通信控制设备和多个通信设备，所述通信方 法包括判断步骤，用于在各通信设备中，判断所述通信设备是否 位于所述菊花链的末端；以及发送步骤，用于在所述通信设备中，根据所述判断步骤的 判断结果，响应于来自所述通信控制设备的控制数据的接收， 在以下两者之间进行切换将所述通信设备的数据发送给所述 通信控制设备和通信控制设备侧的另 一通信设备其中之一；以 及在将从所述通信控制设备侧不同侧的另 一通信设备所接收的 数据中继给所述通信控制设备和所述通信控制设备侧的所述另 一通信设备其中之一之后，发送所述通信设备的数据。
全文摘要
本发明涉及一种通信系统、通信设备和通信系统的通信方法。在所述通信系统中，以菊花链方式连接通信控制设备和多个通信设备。所述通信控制设备向所述多个通信设备发送控制数据，并且接收由所述多个通信设备所发送的数据。各通信设备与所述控制数据的接收同步地从通信控制设备侧不同侧的另一通信设备接收数据，并且与所述控制数据的接收同步地将数据发送给所述通信控制设备和所述通信控制设备侧的另一通信设备其中之一，在所述发送之后，将所接收的数据发送给所述通信控制设备和所述通信控制设备侧的所述另一通信设备其中之一。
文档编号H04L12/28GK101345859SQ200810130578
公开日2009年1月14日 申请日期2008年7月10日 优先权日2007年7月10日
发明者铃木范之 申请人:佳能株式会社