DE4405297C2 - Verfahren zur Synchronisation von Sendeeinrichtungen in Zugangseinheiten bei einem getakteten Bussystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synchronisation von Sendeeinrichtungen in Zugangseinheiten bei einem getakteten Bussystem.

Ein Signalübertragungssystem in einem bus-artigen Netzwerk ist aus der EP 0 188 251 A1 bekannt. An diesem Bussystem sind mehrere Stationen parallel angeschlossen, welche Informationen senden und empfangen können. Dabei ist es wichtig, daß der Sendebeginn eines jeden Informationsrahmens für alle Stationen gleich ist. Folglich müssen alle Sendeein­ richtungen aufeinander synchronisiert sein, so daß keine unter­ schiedlichen Zeiten beim Beginn einer Informationssendung auf­ treten können. Um dies zu erreichen, muß eine sendewillige Sta­ tion zunächst für eine vorbestimmte Zeit den Bus überwachen, bevor mit dem Senden einer Information begonnen werden kann. Falls die betreffende Station während dieser Überwachungszeit ein Rahmenstartsignal, welches bereits von einer anderen Sta­ tion gesendet wurde, auf dem Bus erkennt, wird sofort das eige­ ne Rahmenstartsignal gesendet. Es stellt sich dabei dann auto­ matisch eine Synchronisation des Rahmenstartsignals ein, so daß keine unterschiedlichen Zeiten für den Rahmenbeginn auf dem Bus vorliegen.

Bei diesem Verfahren ist es notwendig, daß bei jeder Informati­ onsübertragung erneut eine Synchronisation stattfinden muß, wo­ bei jede Station ihre jeweilige Wartezeit für die Überwachung des Bussystems einhalten muß. Diese Wartezeiten müssen so ein­ gestellt werden, daß der Unterschied einer Rahmendauer von ei­ ner Station mit dem schnellsten Takt und einer Station mit dem langsamsten Takt überdauert wird. Dies kann dazu führen, daß die für alle Stationen einheitliche Wartezeit korrigiert werden muß, wenn an das Bussystem eine weitere Station angeschlossen werden soll, deren Taktsignal schneller oder langsamer ist als das Taktsignal der übrigen Stationen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzuge­ ben, womit nur ein einziger Synchronisationsvorgang erforder­ lich ist, der vor der eigentlichen Informationsübertragung stattfindet, so daß beim Beginn einer Informationsübertragung bereits alle Stationen oder Zugangseinheiten ihre Sendeeinrich­ tungen aufeinander synchronisiert haben.

Für die Lösung dieser Aufgabe ist eine Merkmalskombination vor­ gesehen, wie sie im Patentanspruch 1 angegeben ist.

Damit wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß bei einer Inbe­ triebnahme oder einem Einschaltvorgang vorab eine Synchronisie­ rungsphase abläuft, wobei die Zugangseinheiten unabhängig von ihrer Anzahl sich automatisch mit ihrer Sendeeinrichtung auf­ einander synchronisieren. Danach erfolgt eine Freigabe für den Informationsaustausch, der dann unverzüglich stattfinden kann.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü­ chen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt Fig. 1 das Schema eines gerichtet betriebenen Systems mit parallel daran angeschlossenen Zugangsein­ heiten,

Fig. 2 das Blockschaltbild einer Zugangseinheit.

Die Fig. 1 zeigt das Schema eines Bussystems BUS, woran mehre­ re Zugangseinheiten ZE1 bis ZEn parallel angeschlossen sind. Diese Zugangseinheiten werden von einem Taktgeber TG über eine gemeinsame Taktleitung TL mit einem Bittakt versorgt, welcher die Geschwindigkeit der Informationsübertragung auf dem Bussy­ stem BUS bestimmt und mit diesem zusammengeführt ist. Auf dem Bussystem BUS werden nach erfolgter Freigabe FG für den Normal­ betrieb Informationspakete IP versendet, die von allen Zu­ gangseinheiten ZE1 bis ZEn empfangen werden können. Dabei ist es wichtig, daß der Beginn des Sendens eines Informationspake­ tes IP genau festgelegt ist, daß heißt alle Zugangseinheiten ZE1 bis ZEn müssen mit ihrem Sendebeginn zeitlich an gleicher Stelle liegen. Die für ein Informationspaket IP vorgesehene Rahmenzeit tR, deren Länge durch die Größe eines Informations­ paketes IP bestimmt wird, beginnt also immer zu einem bei der Synchronisation festgelegten Zeitpunkt.

Um dies zu erreichen, wird bei Inbetriebnahme oder Wiederein­ schaltung des Bussystems BUS eine Synchronisationsphase einge­ leitet, wobei Synchronisationszeichen, z. B. SY1, SY2, auf dem Bussystem BUS versendet werden. Diese Synchronisationskennzei­ chen SY1, SY2 können sich beispielsweise in der Kopfzelle (Header) eines Informationspaketes IP befinden. Bei einem par­ allel ausgeführten Bussystem BUS läßt sich das Synchronisati­ onskennzeichen auch durch einen besonderen Code auf mehreren Leitungen parallel übertragen, so daß es nicht notwendig ist, für die Synchronisierung Informationspakete IP zu bilden.

Anhand der Fig. 2 wird nun der Ablauf des Synchronisierungs­ verfahrens beschrieben, wie es nach dem Auftreten einer Rück­ setzinformation RI abläuft. Wenn vom Empfänger E einer Zugangs­ einheit ZE1 bis ZEn eine auf dem Bussystem BUS befindliche Rücksetzinformation RI erkannt wird, so wird diese sofort an die Ablaufsteuerung AST weitergereicht. Daraufhin werden von der Ablaufsteuerung AST ein Startzähler SZ und ein Betriebszäh­ ler BZ in eine definierte Ausgangslage gebracht. Nach dem Ende der Rücksetzinformation RI werden die beiden Zähler SZ und BZ gestartet, so daß Zeiten abgemessen werden können. Der Start­ zähler SZ liefert dabei eine individuelle Zeitvorgabe ZV, wel­ che größer ist als ein Vielfaches dem für das Senden eines In­ formationspaketes IP vorgesehenen Rahmenzeit tR. Diese Zeitvor­ gaben ZV werden für jede Zugangseinheit ZE1 bis ZEn individuell festgelegt und unterscheiden sich ebenfalls um ein Vielfaches der besagten Rahmenzeit tR.

Wenn die Zeitvorgabe ZV in einer Zugangseinheit, z. B. ZE1, ab­ gelaufen ist, wird im Sender S der Sendeeinrichtung SE ein Syn­ chronisationskennzeichen SY1 erzeugt. Dieses Synchronisations­ kennzeichen SY1 kann sich in einem Informationspaket IP inner­ halb von dessen Kopfzelle (Header) befinden, wobei der Informa­ tionsteil dieses Informationspaketes IP leer ist. Dieses Syn­ chronisationskennzeichen SY1 wird dann auf dem Bussystem BUS abgesendet. Das Synchronisationskennzeichen SY könnte auch über eine besondere Leitung übertragen werden, oder es könnte auf einem aus mehreren Leitungen bestehendem Bussystem BUS ein be­ sonderer Code erzeugt werden, welcher von den Empfängern E als Synchronisationskennzeichen SY erkannt wird. Da diejenige Zu­ gangseinheit ZE mit der kürzesten Zeitvorgabe ZV zuerst ein Synchronisationkennzeichen SY1 gesendet hat, gelangt nur dieses zu den Empfängern E aller Zugangseinheiten ZE1 bis ZEn. Die er­ ste Zugangseinheit ZE1 empfängt also nur ihr eigenes Synchroni­ sationskennzeichen SY1. Beim Erkennen eines Synchronisations­ kennzeichens, in diesem Fall SY1, durch die Empfänger E aller Zugangseinheiten ZE1 bis ZEn werden alle Empfangsrahmenzähler ERZ auf Null gestellt. Damit sind alle Empfänger E auf das Syn­ chronisationskennzeichen SY1 synchronisiert. Es kann auch an­ statt einer Nullstellung eine andere definierte Stellung des Empfangsrahmenzählers ERZ vorgesehen sein, die beim Empfangen eines Synchronisationskennzeichens SY sich automatisch ein­ stellt.

Wenn nun die nächste Zugangseinheit, z. B. ZE2 beim Ablauf der Zeitvorgabe ZV ein Synchronisationskennzeichen SY2 aussendet, so wird, wie dies zuvor auch bei der ersten Zugangseinheit ZE1 geschehen ist, ein Senderahmenzähler SRZ gestartet. An der Stellung des Empfangsrahmenzählers ERZ kann nun erkannt werden, ob bei dem Empfang eines Synchronisationskennzeichens SY1 oder SY2 ein schon vorher auf dem Bussystem BUS befindliches fremdes Synchronisationskennzeichen, in diesem Fall SY1, empfangen wurde oder das eigene Synchronisationskennzeichen SY2. Wenn also beim Empfang der Synchronisationskennzeichen SY1 und SY2 durch die Zählerstellungen des Empfangsrahmenzählers ERZ fest­ gestellt wird, daß der Empfang zu zwei verschiedenen Zeitpunk­ ten erfolgt, so wird die betreffende Zeitdifferenz ZD vom Emp­ fänger E zur Ablaufsteuerung AST übermittelt. Die Ablaufsteue­ rung AST sorgt nun dafür, daß der Stand des Senderahmenzählers SRZ entsprechend dieser Zeitdifferenz ZD korrigiert wird. Damit ist der Synchronisationsvorgang für die zweite Zugangseinheit ZE2 abgeschlossen. Die beiden Synchronisationskennzeichen SY1 und SY2 werden ab diesem Zeitpunkt zeitgleich gesendet, so daß nur ein Synchronisationskennzeichen SY vorliegt.

Wenn die Zeitvorgabe ZV bei der nächsten Zugangseinheit ver­ strichen ist, so laufen die gleichen Vorgänge ab, wie dies bei der zweiten Zugangseinheit ZE2 beschrieben wurde. Auf diese Weise synchronisieren sich alle Zugangseinheiten ZE1 bis ZEn nacheinander selbsttätig auf das Synchronisationskennzeichen SY1, welches zuerst von derjenigen Zugangseinheit ZE1 mit der kürzesten Zeitvorgabe ZV auf das Bussystem BUS gebracht wurde.

Der nach dem Ende der Rücksetzinformation RI außerdem gestarte­ te Betriebszähler BZ bewirkt eine Vorgabezeit VZ, welche größer ist als die Summe aller Zeitvorgaben ZV aller am Bussystem BUS angeschlossenen Zugangseinheiten ZE1 bis ZEn. Wenn diese Vorga­ bezeit VZ erreicht ist, so wird dies von der Ablaufsteuerung AST erkannt. Es wird daraufhin ein Freigabesignal FG erzeugt, welches an den Sender S der Sendeeinrichtung übermittelt wird. Ab diesem Zeitpunkt wird kein Synchronisationskennzeichen Sy von der betreffenden Zugangseinheit ZE mehr ausgesendet, son­ dern in den Normalbetrieb übergegangen. Mit dem Ablauf der Vor­ gabezeit VZ ist für die betreffende Zugangseinheit ZE nach vor­ herigem Abschluß der Synchronisationsphase der Normalbetrieb hergestellt.

In der Fig. 2 ist außerdem eine Steuereinrichtung ST vorgese­ hen, welche dazu dient, die über das Bussystem BUS empfangenen Informationen zu bearbeiten und an die Peripherie weiterzulei­ ten sowie von dort kommende Informationen in entsprechender Form an die Sendeeinrichtung SE der Zugangseinheit ZE weiterzu­ geben. Da alle Zugangseinheiten ZE1 bis ZEn in gleicher Weise aufgebaut sind, ändert sich an dem Verfahren zur Synchronisati­ on von Sendeeinrichtungen in Zugangseinheiten nichts, wenn eine der Zugangseinheiten, z. B. ZE1, ausfällt. In diesem Fall wird diejenige Zugangseinheit ZE2 mit der dann verbleibenden kürze­ sten Zeitvorgabe ZV zuerst ein Synchronisationskennzeichen SY2 auf das Bussystem BUS senden. Alle anderen Zugangseinheiten bis ZEn synchronisieren sich selbsttätig in der zuvor beschriebenen Weise.

Claims (3)

1. Verfahren zur Synchronisation von Sendeeinrichtungen in Zu­ gangseinheiten bei einem getakteten Bussystem, wobei jede Zugangseinheit Sende- und Empfangseinrichtungen aufweist, welche mit den Bussystem verbunden sind und das Senden von in Paketen formatierten Informationen zu vorbestimmten synchronen Zeitpunkten durch diejenige Station erfolgt, welche die Sendeberechtigung hat, dadurch gekennzeichnet,
daß beim Erkennen einer Rücksetzinformation (RI) durch die Empfangseinrichtungen (EE) eine Meldung zu in den Zugangs­ einheiten (ZE1 bis ZEn) befindlichen Ablaufsteuerungen (AST) gegeben wird, wodurch ein Startzähler (SZ) und ein Betriebs­ zähler (BZ) in eine definierte Ausgangslage gebracht werden, die nach dem Ende der Rücksetzinformation (RI) gestartet werden,
daß der Startzähler (SZ) eine individuelle Zeitvorgabe (ZV) bewirkt, die länger ist als ein Vielfaches der für das Sen­ den eines Informationspakets (IP) vorgesehenen Rahmenzeit (tR),
daß die Sendeeinrichtung (SE) der Zugangseinheit (z. B. ZE1) mit der kürzesten Zeitvorgabe (ZV) nach deren Ablauf ein Synchronisationskennzeichen (SY1) auf das Bussystem (BUS) sendet, welches von den Empfangseinrichtungen (EE) aller Zugangseinheiten (ZEI bis ZEn) empfangen wird, wobei diese Empfangseinrichtungen (EE) sich darauf synchronisieren,
daß bei diesem Vorgang zunächst nur die Sendeeinrichtung (SE) der ersten Zugangseinheit (ZE1) synchronisiert ist,
daß die nächste Zugangseinheit (ZE2), welche nach einer grö­ ßeren Zeitvorgabe (ZV) ihr Synchronisationskennzeichen (SY2) aussendet und beim Feststellen eines bereits empfangenen Synchronisationskennzeichens (SY1) dabei den zeitlichen Versatz zwischen dem eigenen und dem bereits empfangenen Synchronisationskennzeichen (SY2, SY1) erkennt,
daß dann diese Zeitdifferenz (ZD) an die Sendeeinrichtung (SE) dieser zweiten Zugangseinheit (ZE2) übergeben wird, womit diese ebenfalls auf das erste Synchronisationskenn­ zeichen (SY1) synchronisiert ist,
daß danach alle anderen Zugangseinheiten (bis ZEn) nachein­ ander die gleiche Prozedur selbsttätig durchführen, und daß nach Ablauf einer beim Betriebszähler (BZ) einge­ stellten Vorgabezeit (VZ), welche größer ist als die Summe der einzelnen Zeitvorgaben (ZV), eine Freigabe (FG) der Zugangseinheiten (ZEI bis ZEn) für den normalen Sende- und Empfangsbetrieb auf dem Bussystem (BUS) erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß in den Sende- und Empfangseinrichtungen (SE, EE) jeweils ein Senderahmenzähler (SRZ) und ein Empfangsrahmenzähler (ERZ) vorgesehen sind, die mit dem Beginn der Rücksetz- Information (RI) gestartet werden,
daß der Empfangsrahmenzähler (ERZ) beim Empfangen des Syn­ chronisationskennzeichens (SY1) der ersten Zugangseinheit (ZE1) vorübergehend auf Null gesetzt und danach weiterläuft, und daß in den weiteren Zugangseinheiten (ZE2 bis ZEn) der beim Empfangen des gesendeten eigenen Synchronisationskenn­ zeichens (SY2 bis SYn) entstandene Wert des Empfangsrahmen­ zählers (ERZ) an die Ablaufsteuerung (AST) übergeben wird, womit dann der Senderahmenzähler (SRZ) so korrigiert wird, daß die betreffende Sendeeinrichtung (SE) ebenfalls auf das erste Synchronisationskennzeichen (SY1) synchronisiert ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Senderahmenzähler (SRZ) und der Empfangsrahmenzähler (ERZ) mit einem über eine Taktleitung (TL) zugeführten Takt gesteuert werden und so viele Schritte aufweisen wie Bits in einem Informationspaket (IP) vorgesehen sind.