卒論中間発表 Electronic signal over IP 環境情報学部4年 松谷　健史 macchan@SING 親：yasuさん

目次 背景 目的 概要・設計 評価 スケジュール

背景1-1 (過去研究・開発してきたものの一例) 無線LANで運転するラジコンカー 向けた方向にしか聴こえない超指向性スピーカー 無線LANで運転するロボット

背景1-2 (過去研究・開発してきたものの一例) ３Ｄ映像の撮影と立体視表示（ネットワーク配信） 紙上で走る、イラスト描画ロボット 加速度センサーを使った遠隔カメラの操作（ネットワーク）

背景1-3 サーボモーター 独自プロトコル カメラ パソコン 制御用マイコン LAN ＧＵＩ 基本制御 マイコン通信 プロトコル生成 電気信号 独自プロトコル カメラ パソコン 制御用マイコン LAN 電気信号 ＧＵＩ 基本制御 マイコン通信 プロトコル生成 機器の制御 基本制御 ホスト通信 プロトコル解釈 電気信号 センサー 無駄な開発

背景1-4 サーボモーター カメラ IPと電気信号の パソコン 変換 LAN ＧＵＩ 基本制御 機器の制御 センサー 電気信号 電気信号

背景2-1 信号ケーブル接続の煩雑さ 溢れる様々な種類のケーブル 接続しなおす物理的な手間 遠隔地とは接続できない Audioケーブル Videoケーブル VGAケーブル PS/2ケーブル 接続しなおす物理的な手間 遠隔地とは接続できない 接続しなおす DVD TV1 Game

背景2-2 ケーブルの信号を途中でIPに変換できれば 接続の変更をソフトウェアによって行える 遠隔地の機器間でも動作できる Internet Camera Internet IP ←Video 接続はそのまま TV1 Video←IP IP ←Video DVD

研究目的 既存の電気信号の伝送路をIPに変換して利用する可能性の調査と実装 調査 分析 実装 既存の電気信号の種類の把握 実装し検証する

関連技術 KVM MasterConsole IP (KVM over IP) AnywhereUSB - USB over IP PCのマウス、キーボード、ディスプレイ http://www.raritan.co.jp/ AnywhereUSB - USB over IP １USBポートにつき12Mbpsまでのデータ転送 USBデバイスはバルクまたはインタラプトタイプのみサポート。isochronousデバイスはサポートせず http://www.ibsjapan.com/ION/AnywhereUSB.htm IEEE1394 over IP DVTS DV over IP

実装概念 LAN通信 A/D変換 CODEC等 CV LAN通信 CODEC等 D/A変換 PC上のアプリ CODEC等 LAN通信

研究課題 A/D,D/A変換による制約 LANによる制約 電圧、電流、抵抗 大きい電圧、大きい電流 小さい電圧、小さい電流 インピーダンス 電源の供給 小さい電圧、小さい電流 インピーダンス 量子化の限界 D/A変換にかかる速度 LANによる制約 速度 遅延 順序や配信時間 パケットロスト

A/D変換による制約 例）Ｈ８マイコンに内蔵しているA/D変換器の仕様 電圧：３．３Ｖ～５．５Ｖ 変換速度：４．４μｓ（２２７Ｋ）　１６ＭＨｚ動作時 分解能：１０ビット（４．８８ｍＶ　５Ｖ時） 許容信号源インピーダンス：５．０ＫΩ

本研究で対象とする範囲 一般的なA/D,D/A変換器で再現可能な電気信号に限る 伝送メディアであるEthernetの特性は伝送できる信号の種類の制約事項になるが、将来にわたって変化する可能性があることを考慮する

信号の種類 速度に関するもの 周波数 信号の幅に意味を持つもの シリアル、パラレル 応答が必要なもの（遅延問題） 電圧の範囲

信号の種類 電源、GND（データではない） アナログ ディジタル 電圧＝数値 変調されているもの 複数成分が合成されているもの 例）温度センサー：20℃のとき、出力200mV 変調されているもの 複数成分が合成されているもの ディジタル 複数ビットによって構成されているもの LSB…MSB、MSB…LSB 同期信号 PWM (Pulse Width Modulation) 信号がオンの間の時間がデータ（数値）

信号ケーブルの種類 NTSCビデオ PS2(キーボード、マウス） 電圧範囲：0～1V(100IRE) (1IRE=7.14mV) 周波数：14.31818MHz 主な信号ピン ビデオ信号（出力のみ）×1（アナログ値） PS2(キーボード、マウス） 電圧範囲：0と5Vのディジタル（+4.5～+5.5V） 周波数：12Kbps 電源供給(5V)×1 Clock信号×1（ディジタル値） Data信号（入出力）×1 （ディジタル値）

信号ケーブルの種類 VGA 電圧範囲：0～1V(100IRE) (1IRE=7.14mV) 周波数：25.175MHz (640×480 VGA) 主な信号ピン 映像信号（ Red,Green,Blue：出力のみ）×３（アナログ値） 水平同期信号（出力のみ）×１（ディジタル値） 垂直同期信号（出力のみ）×１（ディジタル値）

信号ケーブルの種類 サーボモーター 電圧範囲：０と５V（ディジタル） 推薦分解能：7.8us (128KHz) 主な信号ピン ※モーター可動域を256段階にした場合 主な信号ピン 電源供給(5V)×1 電源供給(4.5～9V)×1（サーボモーター電源用） データ信号（出力）×1（ディジタル値） およそ50Hzごとにモーターの角度によって1.0~2.0ms(中立は1.5ms)のパルスを発生(PWM)

信号ケーブルの種類 ２軸加速度センサー 電圧範囲：０と2.7～5.5V（ディジタル） 推薦分解能：2us (500KHz) 主な信号ピン データ信号（X,Y軸入力）×2（ディジタル値） およそ50Hzごとに加速度によって0.8ms前後のパルスを発生(PWM)

信号ケーブルの種類 IDE Hard Disk Drive (ATA) 電圧範囲：０と５V（ディジタル） 周波数：特に定義無し 遅延許容速度（タイミングチャートより） IORDY（ウェイト要求）のｾｯﾄｱｯﾌﾟ時間：35ns IORDYのパルス幅（max)：1250ns 主な信号ピン 電源供給(5V)×1 電源供給(12V)×1（モーター電源用） データバス（入出力）×16（ディジタル値） 制御信号（出力のみ）×7（ディジタル値） CS[1:0],DA[2:0],DIOR#,DIOW# IORDY信号（入力のみ）×１（ディジタル値）

評価 実装および検証

ソースリスト http://www.sfc.wide.ad.jp/~macchan/h8.c 現状の進捗 オーディオケーブルのIP化 (44.1KHz) H8マイコン H8マイコン ソースリスト http://www.sfc.wide.ad.jp/~macchan/h8.c

今後の予定 Over IPにとらわれず、A/D,D/D変換を用いた類似研究の調査 各種インターフェース信号の仕様を調査 信号の特性によるカテゴライズ化と適切なコーデックの検討 通信媒体特性によるover IP可能な信号ケーブルの選択手法の調査 実装および動作評価 本研究の応用利用

スケジュール 2月 3月 4月 5月 6月 7月 調査・設計 ●卒論最終発表 実装 評価 執筆

参考文献 2001/10 CQ出版社 ATA(IDE)/ATAPIの徹底研究 P.10,P.32