DE3622824A1 - Verfahren zur datenkommunikation zwei oder mehrerer in einem verbund befindlicher mikroprozessorsysteme und die schaltungsanordnung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenkommu­ nikation in einem Verbund zwei oder mehrerer Mikropro­ zessorsysteme und die Schaltungsanordnung zur Durch­ führung des Verfahrens, wobei innerhalb eines System­ verbundes der Bus jedes Systems mit je einer seriellen Sende- und Empfängerleitung ausgerüstet ist, mit denen ein bidirektionaler Datenverkehr realisierbar ist.

Bekannte Verfahren zur Datenkommunikation zwei oder mehrerer Mikroprozessorsysteme benutzen ein gemeinsames paralleles oder serielles Bussystem. Der Datentrans­ port hierbei erfolgt bidirektional und ist mikro­ prozessorgesteuert.

In einem Verbund mehrerer Systeme ist die Übertragungs­ distanz oftmals sehr groß, wobei externe Störeinflüsse auf das Bussystem den Steuerungs- und Funktionsablauf fehlerhaft beeinträchtigen können. Ein sicherer Weg Datensignale unbeeinträchtigt von externen Störein­ flüssen über große Leitungsstrecken zu transportieren, ist der Einsatz von Lichtwellenleitern. Dies setzt allerdings eine gerichtete Datenübertragung voraus. Elektrische Bussysteme hingegen arbeiten bidirektional, können also Datensignale in zwei mögliche Richtungen transportieren.

Bekannt sind typische Ring-Netzwerke, z. B. in DE 34 27 350 beschrieben, die mit Lichtwellenleitern betrieben werden können, wobei, wie in allen elektri­ schen Ring-Netzwerken, die gerichtete Signalübertra­ gung Voraussetzung ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein serielles elektrisches, bidirektionales Bussystem, welches zwei oder mehrere Mikroprozessorsysteme zu einem Systemverbund integriert, durch Lichtwellenleiter zu ersetzen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das vorhandene elektrische Bussystem, zur Kommuni­ kation der Systeme untereinander, durch einen Licht­ wellenleiter ersetzt wird, der physikalisch als Ring- Netzwerk ausgelegt ist, jedoch in seiner Architektur dem elektrischen Bussystem entspricht, wobei der Datenfluß stets bei dem System beginnt, das als Sender fungiert und bei dem selben System endet, und daß durch die Kombination zweier Widerstände, in der jedem System zugeordneten Koppelbaugruppe, erreicht wird, daß der jeweils aktive Sender nicht durch seine eigenen Signale beeinflußt wird, und daß jedes andere im Verbund befindliche System die von dem Signal sendenden System ausgehenden Signale empfängt, ver­ stärkt und zum weiteren Datentransport in den Licht­ wellenleiter sendet.

Vorteilhafte Weiterbildungen zur Realisierung des Verfahrens kennzeichnen die Ansprüche 2 bis 4, wobei jedem im Verbund befindlichen System eine Koppelbau­ gruppe zugeordnet ist, welche die Systeme an den Lichtwellenleiter ankoppeln, und daß alle Koppelbau­ gruppen schaltungsmäßig gleichartig aufgebaut sind. Weiterhin weist jede dieser Koppelbaugruppen eine Widerstandskombination auf, deren Widerstandswerte so dimensioniert sind, daß die Signale des sendenden Systems jedem anderen im Verbund befindlichen System zum Empfang angeboten werden, und die verhindert, daß am Ende des Lichtwellenleiterrings, nämlich im Signale sendenden System, eine Datenkollision erfolgt. Zweckmäßigerweise kann jede, aber immer nur eine, der im Verbund befindlichen Systeme Signale senden und die Sendeberechtigung und Sendeübergabe erfolgt softwaregesteuert.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfah­ rens und die Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 den Verbund mehrerer Mikroprozessorsysteme nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gekoppelt,

Fig. 2 die Schaltungsanordnung der Koppelbaugruppe.

Die Fig. 1 zeigt den Verbund mehrerer Mikroprozessor­ systeme 1-n.

Dem System 1 ist eine Koppelbaugruppe K 1 zugeordnet, die direkt auf den Bus B 1, über die Sende- und Em­ pfängerleitung SL 1, Zugriff hat. Gleichermaßen wirkt die Koppelbaugruppe K 2 über SL 2 und den Bus B 2 auf das System 2. Der Lichtwellenleiter 30 verbindet die Koppelbaugruppen untereinander. Die Systeme 3 und n sind ebenso wie die Systeme 1 und 2 an den Lichtwellenleiter 30 über die Koppelbaugruppen K 3 und Kn an den Lichtwellenleiter 30 angekoppelt.

Der Lichtwellenleiter 30 schließt den Ring an der Koppelbaugruppe K 1. In diesem Ausführungsbeispiel soll das System 1 das Signale sendende System sein. Die Sende- und Empfängerleitung SL 1 ist gegenüber dem Widerstand R 10 niederohmig. Die Signale erreichen über den Widerstand R 20 und dem Verstärker V 20 das Ausgangsinterface S 10. Hier werden die elektri­ schen Signale in Lichtsignale 31 gewandelt und vom Lichtwellenleiter 30 zur Koppelbaugruppe K 2 trans­ portiert. Das Eingangsinterface E 11 der Koppelbaugrup­ pe K 2 wandelt die Lichtsignale 31 wieder in elektri­ sche Signale. Die Sende- und Empfängerleitung SL 2 des nicht Signale sendenden Systems S 2 ist hoch­ ohmig gegenüber dem Widerstand R 11. Somit werden die elektrischen Signale über den Eingangsverstärker V 11 den Widerständen R 11 und R 21 und dem Ausgangs­ verstärker V 21 dem Ausgangsinterface S 11 der Koppel­ baugruppe K 2 zugeführt. Hier werden die von den Verstärkern V 11 und V 21 aufbereiteten elektrischen Signale wieder in Lichtsignale 31 gewandelt und zur nächsten Koppelbaugruppe K 3 transportiert.

Der Signaltransport erfolgt in jeder Koppelbaugruppe gleichermaßen. Die Mikroprozessorsysteme 1-n beinhal­ ten eine Software, welche die Sendeberechtigung eines Systems und die Sendeübernahme des nächsten Signale sendenden Systems steuert. Dadurch ist gewährleistet, daß immer nur ein System in den Verbund sendet. Welches System 2- n Signale empfängt, hängt von der Adressierung des Signale sendenden Systems 1 ab. Zwangsläufig erreichen die Lichtsignale 31 wieder die Koppelbau­ gruppe K 1 des diese Signale sendenden Systems 1. Hier endet der Signalstrom, da der Widerstand R 10 hochohmiger gegenüber der Sende- und Empfängerleitung SL 1 des Signale sendenden Systems ist. Somit wird eine Datenkollision innerhalb der Koppelbaugruppe eines Signale sendenden Systems verhindert. Auch im Fehlerfall, das ist bei zwei oder mehr gleichzeitig Signale sendenden Systemen der Fall, wäre immer nur das letzte im Verbund befindliche System sendebe­ rechtigt, da die Widerstandskombination R 10 und R 20 bzw. R 11 und R 21 oder die Widerstandkombination in den anderen im Verbund befindlichen, den Systemen zugeordneten, Koppelbaugruppen eine Datenkollision nicht zulassen.

Die Fig. 2 verdeutlicht die Schaltungsanordnung der Koppelbaugruppen, die alle gleichartig aufgebaut sind. Der Bus B des Systems liefert die Stromversor­ gung für die Stabilisierungsteil G.

Über die zweikanalige Sende- und Empfängerleitung SL wirken die elektrischen Impulse des Systems auf den Verstärker V. Hier werden die elektrischen Impulse aufbereitet und dem Ausgangsinterface S zugeführt, von wo aus sie, gewandelt in Lichtimpulse, die Koppel­ baugruppe K verlassen und im Lichtwellenleiter 30 transportiert werden.

Empfangene Lichtimpulse aus dem Lichtwellenleiter 30 werden vom Eingangsinterface E in elektrische Signale gewandelt und der Sende- Empfängerleitung SL über den Widerstand R 1 angeboten.

Ist diese Koppelbaugruppe K zugehörig zu dem Signale sendenden System, so endet hier der Signaltransport, da der Widerstand R 1 einen wesentlich höheren Wider­ standswert aufweist als der Widerstandswert der Sende- Empfängerleitung SL des Signale sendenden Systems. Im anderen Fall aber, wenn das System empfangsbereit ist, ist die Sende- Empfängerleitung SL wesentlich hochohmiger als der Widerstand R 1.

Dann wird der Signaltransport über R 1 und R 2 auf den Verstärkerteil V geführt, dort werden die Signale aufbereitet und über das Ausgangsinterface S wieder als Lichtsignale in den Lichtwellenleiter 30 gesendet. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind insbe­ sondere darin zu sehen, daß mit geringem schaltungs­ technischen Aufwand, ein elektrisches, relativ stör­ anfälliges Bussystem durch ein Lichtwellenleitersystem ersetzt wird, welches physikalisch als Ring-Netzwerk ausgelegt ist, jedoch in seiner Architektur dem elek­ trischen Bussystem entspricht.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren und der Schal­ tungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens können Datenkommunikationen, von elektrischen oder elektromagnetischen Störungen unbeeinflußt, sicher und schnell zwischen zwei oder mehreren Mikropro­ zessorsystemen über größere Übertragungsdistanzen erfolgen.

Claims (4)

1. Verfahren zur Datenkommunikation zwei oder mehrerer in einem Verbund befindlicher Mikroprozessorsysteme und die Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens, wobei innerhalb eines Systemverbundes der Bus jedes Systems mit je einer gemeinsamen seriellen Sende- und Empfängerleitung ausgerüstet ist, mit denen ein bidirektionaler Datenverkehr der Systeme untereinander realisierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das vorhandene elektrische Bussystem (B) zur Kommunikation der Systeme (1-n) untereinander, durch einen Lichtwellenleiter (30) ersetzt wird, der physikalisch als Ringnetzwerk ausgelegt ist, jedoch in seiner Architektur dem elektrischen Bussystem (B) entspricht, wobei der Datenfluß (31) stets bei dem System (1) beginnt, das als Sender fungiert und bei demselben System (1) endet, und daß durch die Kombination zweier Widerstände (Fig. 1 R 10 und R 20, R 11 und R 21, Fig. 2 R 1 und R 2) in der jedem System (S 1-Sn) zugeordneten Koppel­ baugruppe (K 1-Kn) erreicht wird, daß der jeweils aktive Sender nicht durch seine eigenen Signale beeinflußt wird, und daß jedes andere im Verbund befindliche System (2-n) die von dem Signale sen­ denden System (1) ausgehenden Signale empfängt, verstärkt und zum weiteren Datentransport in den Lichtwellenleiter sendet.

2. Verfahren zur Datenkommunikation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem, in dem Verbund befindlichen System (1-n) eine Koppelbaugruppe (K 1-K n) zugeordnet ist, welche die Systeme (1-n) an den Lichtwellenleiter ankoppeln, und daß alle Koppelbaugruppen (K 1-K n) schaltungsmäßig gleichartig aufgebaut sind.

3. Verfahren zur Datenkommunikation nach den Ansprü­ chen 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Koppelbaugruppen (K 1-K n) eine Wider­ standskombination aufweisen (Fig. 1 R 10 und R 20, R 11 und R 21, Fig. 2 R 1 und R 2 ), deren Wider­ standswerte so dimensioniert sind, daß die Signale des sendenden Systems (1) jedem anderen im Ver­ bund befindlichen System zum Empfang angeboten werden und die verhindert, daß am Ende des Licht­ wellenleiterrings, nämlich im Signale sendenden System (1), eine Datenkollision erfolgt.

4. Verfahren zur Datenkommunikation nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß jedes, aber immer nur eines, der im Verbund befindlichen Systeme (1-n) Signale senden kann und daß die Sendeberechtigung und Sendeübergabe softwaregesteuert erfolgt.