CN116325666A - 用于总线网络中的设备的扩展元件 - Google Patents

Abstract

一种用于设备(604)的扩展元件(600)，适合于连接在具有总线拓扑的线性网络中，包括：‑第一连接点(401)和第二连接点(402)；‑开关(405)，连接到第一连接点(401)和第二连接点(402)，使得在开关(405)的闭合状态下，第一连接点(401)和第二连接点(402)之间存在直接连接；在开关(405)的打开状态下，直接连接中断；‑第一接口(407)的读端口与第二接口(502)的写端口之间的读‑写连接(605)，‑处理单元(406)，被配置为修改开关(405)的状态，并经由处理单元(406)改变所述读‑写连接中或第一接口(407)与第二接口(502)之间的连接中的阻抗，以便将扩展元件(600)的状态从空闲状态改变为转发状态。

Description

用于总线网络中的设备的扩展元件

技术领域

本发明一般而言涉及娱乐或其它设施中的设备的控制。特别地，本发明为使用常规RS-485/DMX512技术的系统提供了改造解决方案，从而允许更高效的配置和增加的可靠性。

背景技术

在诸如节日、音乐会和文艺演出之类的娱乐应用中，采用专业设施来控制设备。这些设备是例如聚光灯、扬声器、烟雾机或用于驱动装饰元件的移动的马达。在此，设备的行为方式经由中央控制元件(例如，灯或声音控制台)进行设置，并且这些控制数据经由通信电缆的网络发送到各种设备。这些设施常常相当广泛，有数百个连接的设备。

通常，设备在网络中彼此连接，其中一个设备的输出端口经由通信电缆连接到后续设备的输入端口以形成链。然后，这个链的一端连接到进行控制的灯或声音控制台。每个设备都有其自己的控制器，该控制器基于接收到的控制数据驱动设备，即它提供例如给定颜色的光、给定音量的声音、给定的机械移动等。

在此类设施的常规布置中，RS-485标准和DMX512协议被用于网络通信。RS-485是定义与网络物理层相关的特性的标准。RS-485使用差分信令，其中信息作为第一电压信号通过第一导体被发送，并且作为第二反相电压信号通过第二导体被发送。由于接收器仅检测两个导体之间的电压差，因此该技术对电磁噪声不太敏感。RS-485标准进一步使得实现具有线性总线拓扑的网络成为可能。有了这样的总线拓扑，网络就有了公用线路或“总线”，数据沿着该线路进行通信，并且每个设备都经由接口连接到这条公用线路。因此，所有数据都经由公用总线进行通信，并由网络中的每个设备接收。最后，RS-485标准只允许半双工通信，这意味着发送和接收在相同的信号线路上进行，但绝不会同时进行。

在利用RS-485标准的专业娱乐设施中，使用具有3引脚或5引脚XLR连接器的通信电缆将一个设备的输出连接到另一个设备的输入，这被称为“菊花链”。鉴于输入和输出在每个设备内直接连接，因此创建了上面提到的总线拓扑：公用“总线”一方面由设备之间的通信电缆形成，另一方面由设备内的输入输出连接形成。这种总线拓扑的优点是，当其中一个设备发生电源故障时，链中连接更远的设备继续正确接收它们的信号。

在专业娱乐设施的常规布置中，RS-485标准与DMX512(数字多路复用)协议结合使用。在这个协议中考虑了512个通道，它们在网络中的设备上被共享。因此，每个设备都被指派了多个通道，并且每个通道用于控制设备上的给定功能。每个设备使用的通道数可以因设备而异。在配置时，每个设备都指派了起始地址；所有设备都经由公用总线接收相同的数据，但每个设备的控制器只监听来自设定的起始地址的通道。由于公用总线，链中的每个设备同时接收其控制数据，从而允许对所有设备进行同步控制。

上述利用RS-485标准和DMX512协议的常规解决方案已经为人所知30多年，但在专业AV市场中仍然被非常频繁地使用。这种常规解决方案也常用于娱乐领域以外的其它应用，例如用于控制指示停车场中停车位是否已被占用的灯。

然而，这种常规解决方案的使用伴随着多个缺陷。第一个缺陷涉及通信网络的配置。配置意味着确立哪个设备的哪个功能将由哪些通道控制。为此，必须映射设备的相应位置，并且必须为网络中的每个设备分配起始地址，以便它知道应当监听哪些通道。对于使用另一种布置的每个新事件或演出，必须再次进行配置。

从广义上讲，有两种可能的配置方法。在第一种方法中，在每个单独设备上设定起始地址，例如使用设备上的一行开关或DIP开关。常常需要进行计算以确定开关的正确位置，这导致设定复杂且容易出错。此外，需要手动绘制图，其中跟踪哪个设备位于网络中的哪个位置，以及每个设备应该使用哪些通道。鉴于专业设施的范围，这种配置方法复杂、耗时且容易出错。

第二个配置选项使用所谓的RDM协议。这种协议允许经由请求响应系统进行双向通信。由此，可以经由中央控制元件的计算机制作网络中存在的设备的列表，在该列表中每个设备由唯一的ESTA代码识别。在配置时，由中央控制元件发送请求，例如：“是否存在代码介于0和100之间的设备”。如果多个设备想要对其作出响应，那么鉴于所有通信都在其上进行的公用总线，该响应是不可理解的。因此，必须细化请求，例如：“是否存在代码介于0和50之间的设备”。如果只有一个设备响应，那么这个设备被识别。这种询问必须迭代地继续，直到获得具有所有已连接设备的代码的列表。鉴于每次都有必要再次等待响应并且可能需要多次迭代，这种配置方法也要花费大量的时间才能完成。此外，可以以这种方式自动建立设备的列表，而不是按照网络中已连接设备的次序。因此仍然有必要手动映射每个设备在链中的位置。

除了复杂且耗时的配置之外，常规解决方案的另一缺陷涉及可靠性，并且更具体而言涉及通信电缆中出现缺陷。在电缆中断的情况下，已经有可以解决此类问题的现有系统：然后，一种特殊功能允许经由另一路线到达网络中的许多设备。为此，将网络构造为环就足够了。然而，在电缆中短路的情况下，然后由于总线拓扑，公用总线上的所有数据流量都会停止。因此，无法再控制任何设备。此外，不可能自动追踪缺陷所在的电缆，这又需要通过人工干预浪费很多时间。

除了所描述的常规RS-485/DMX512解决方案之外，最近还已知基于以太网的解决方案。在此，例如设备是串行连接的，每个设备中都有开关，该开关确定数据分组是要用于设备本身还是应当传输到下游的设备。这种解决方案的缺陷是，在设备中出现电源故障的情况下，到下游设备的数据流量停止。此外，许多用户目前仍然拥有常规的RS-485/DMX512解决方案，并且切换到另一种类型的解决方案将意味着昂贵的购买。

最后，现有技术中已知的解决方案使用环形拓扑并且将数据从一个节点相继转发到环中的下一个节点。这种解决方案不使用其中数据由所有节点同时接收的公用总线，而是使用串行类型的通信，其中数据从一个节点转发到另一个节点。在US2016/0275783A1中可以找到这种解决方案的示例。这种解决方案的缺陷是在两个节点中发生电源故障的情况下，无法再到达中间节点。此外，US2016/0275783A1中的解决方案涉及控制火警、消防或减氧系统的部件，例如像气体传感器或灭火系统之类的部件。对于此类应用，不同的要求然后适用于娱乐设施的控制。特别地，允许对娱乐设施中的所有设备进行同步控制(例如，恰好同时改变多个灯的颜色)至关重要。

因此，需要一种解决方案，其中常规的RS-485/DMX512技术仍然可以采用，但经由改造，可以弥补配置和可靠性方面的缺陷。

本发明的目的是描述一种解决方案，该解决方案克服了上述现有技术解决方案的一个或多个缺陷。更具体而言，本发明的目的是描述一种用于使用常规RS-485/DMX512技术的系统的改造解决方案，从而允许更高效的配置和增加的可靠性。

发明内容

根据本发明的第一方面，上述目的通过如权利要求1定义的用于设备的扩展元件来实现，其中该设备适合于经由第一通信电缆和第二通信电缆连接到具有总线拓扑的线性网络中的其它设备，并且其中扩展元件包括：

-第一连接点和第二连接点，适合于将扩展元件分别连接到第一通信电缆和第二通信电缆；

-第三连接点，适合于将扩展元件连接到设备中包括的控制单元；

-开关，连接到第一连接点和第二连接点；

-处理单元，连接到第三连接点，并且通过不包括开关的连接而连接到第一连接点和第二连接点；

-第一接口和第二接口，分别适于第一连接点或第二连接点与处理单元之间的数据交换；

-第一接口的读端口与第二接口的写端口之间的读-写连接，以及第一接口的写端口与第二接口的读端口之间的写-读连接，

其中处理单元被配置为：

-修改开关的状态，使得

○在开关的闭合状态下，在第一连接点和第二连接点之间存在直接连接，该直接连接不包括第一接口和第二接口，并且在安装状态下，形成网络的公用总线的一部分；

○在开关的打开状态下，直接连接断开；

-改变读-写连接或写-读连接或第一接口和第二接口之间经由处理单元的连接中的阻抗，以便将扩展元件的状态从其中读-写和写-读连接上不可能有数据流量的空闲状态改变为其中读-写或写-读连接上可能有数据流量的转发状态。

换句话说，本发明涉及一种用于设备的扩展元件，其中该设备适合于经由第一通信电缆和第二通信电缆连接到具有总线拓扑的线性网络中的其它设备。设备是被设计为执行特定动作的装置。例如，设备是被设计为生成光的灯、聚光灯或“灯具”，或者被设计为生成声音的扬声器。设备也可以是AV(音频/视频)设备。还有设备的其它示例是：投影仪、相机、屏幕、滑轮、移动的装饰元件、用于生成诸如火或雾的特殊效果的装置等。通常，这种设备形成具有大量设备的完整设施(例如专业的娱乐设施)的一部分。设备包括电气或机械部件，例如实际的灯或扬声器，以及控制单元。控制单元是控制器或调节器，适合于基于接收到的控制数据控制设备上的各种功能，例如开灯或关灯、设定期望的光强度或颜色、期望的声音音量、使装饰元件以特定方式移动，等等。

设备适合于经由第一通信电缆和第二通信电缆连接到线性网络中的其它设备。线性网络是一种网络，其中连续的设备彼此连接，每次在两个连续的设备之间具有一个连接。网络可以包括设备的串行链，或者可以形成环。例如，设备具有输入端口和输出端口，并且通信电缆连接到一个设备的输出端口中和后续设备的输入端口中。通信电缆是允许运输用于控制设备的数据的电缆。例如，它是具有3引脚或5引脚XLR连接器的电缆。

设备适合于与具有总线拓扑的网络中的其它设备连接。总线拓扑是指存在公用线路或“总线”，数据沿着该线路或“总线”进行通信，并且每个设备都经由接口连接到该线路或“总线”。数据因此经由公用总线进行通信，并由网络中的每个设备同步接收。例如，网络使用涉及进行通信的物理层的RS-485标准。在这种情况下，数据使用差分信令被运输，其中信息作为第一电压信号通过第一导体被发送，并且作为第二反相电压信号通过第二导体被发送，并且只有两条线之间的电压差由接收器检测。通常，网络使用双向总线，因此适合半双工通信。这意味着发送和接收在相同的信号线路上进行，但绝不会同时进行。

连接在网络中的设备从中央控制元件接收它们的控制数据。中央控制元件是例如连接到设备的串行链的一侧的灯光控制台、声音控制台或计算机。在这种情况下，中央控制元件的输出经由通信电缆连接到第一设备的输入端口。还有可能在中央控制元件和第一设备之间存在附加部件，例如以太网-DMX转换器。此外，网络有可能连接成环，其中中央控制元件连接到链中的第一个设备和链中的最后一个设备。

扩展元件是物理部件，例如被实施为印刷电路板(PCB)。例如，设备具有壳体或外壳，并且扩展元件布置在现有设备的壳体或外壳内。以这种方式，扩展元件形成对用户已经购买的设备的附加或物理扩展。扩展元件的安装允许对现有设备执行改造。在另一个实施例中，扩展元件被实施为分离的装置，具有其自己的壳体，并且这个装置可以连接到设备，使得它们可以一起工作。在这种情况下，扩展元件也允许对现有系统执行改造。在又一个实施例中，扩展元件是新设备(即以前未使用过的设备)的部件。这意味着扩展元件与其它部件一起组装到新设备中。换句话说，扩展元件形成新设备的一部分，并且这个完整的单元被出售给用户。例如，设备包括PCB，其上布置了与扩展元件的设计对应的元件。在这种情况下，存在于待出售新设备中的扩展元件相对于常规设备允许更广泛的可能性。

扩展元件包括第一连接点和第二连接点，该第一连接点和第二连接点适合于将扩展元件分别连接到第一通信电缆和第二通信电缆。这种连接点可以以各种方式进行物理设计。例如，扩展元件被实施为印刷电路板(PCB)，在其上提供连接器作为第一连接点和第二连接点。当在设备中安装扩展元件时，然后在这种连接器和设备的输入/输出端口之间进行连接。在这种情况下，通信电缆连接到设备的输入和输出端口。在另一个实施例中，扩展元件被实施为分离的装置，包括两个连接器，通信电缆可以连接到每个连接器中。不管第一连接点和第二连接点实际上是如何设计的，一旦在网络中连接，它们就允许在扩展元件和网络之间建立数据交换。为此，连接点根据网络中用于通信的标准进行定制。例如，网络使用RS-485标准，并且因此经由第一连接点和第二连接点的数据交换以半双工通信进行。

扩展元件进一步包括第三连接点，该第三连接点适合于将扩展元件连接到设备的控制单元。通常，现有设备中已经存在控制单元，即控制器或调节器。然后布置在这种设备中的扩展元件可以经由第三连接点连接到控制单元。在另一个实施例中，组装新设备，其中安装了控制单元、扩展元件以及它们之间的连接。

扩展元件包括连接到第一连接点和第二连接点的开关。开关是一种元件，通过它可以在打开状态下中断电流。例如，它是继电器，其中机械开关由电磁铁操作。在开关的闭合状态下，在第一连接点和第二连接点之间存在直接连接。例如，在设备中安装扩展元件时，输入和输出端口之间已经存在的连接断开，并且通过扩展元件的开关形成新的直接连接。

扩展元件进一步包括处理单元。处理单元是例如微处理器、芯片或CPU。可以根据特定类型的逻辑对处理单元进行编程，以便解释接收到的数据并在此基础上生成给定的输出。

处理单元连接到第三连接点。经由这条路线，因此处理单元可以与控制单元通信，例如将设定传输到控制单元或从设备请求数据。可选地，处理单元与第三连接点之间存在接口。在一个实施例中，控制单元是为RS-485标准设计的，而处理单元是为另一种标准设计的，例如异步串行总线(UART)或其它板级串行总线(如I2C和SPI)。在实施例中，RS-232标准可以在处理单元级别使用。然后接口允许两个元件之间的通信。在另一个实施例中，处理单元和控制单元使用一个相同的标准，并且在第三连接点的位置不存在接口。

处理单元也连接到第一连接点和第二连接点，每次通过不包括开关的连接。因此，处理单元位于公用总线的第一分支中，该第一分支位于开关的一侧的位置。因此经由第一连接点接收的数据可以被传输到处理单元，而不经过开关。在第二连接点和处理单元之间还存在连接，其中这个连接不包括开关。因此，公用总线有两个分支，位于开关两侧的位置。处理单元发送出的数据因此可以到达第二连接点而不经过开关。第一接口存在于到开关的一侧的第一分支中，并且第二接口存在于到开关的另一侧的第二分支中。该接口允许将总线的标准(例如，RS-485)转换成处理单元的标准(例如异步串行总线(UART)或其它板级串行总线(如I2C和SPI))。在开关的闭合状态下，数据流量通过公用总线进行。处理单元从这个总线分支出来，从而接收在总线上发送的所有数据。用于设备的数据可以传输到控制单元。在开关的打开状态下，公用总线上不可能有数据流量。然而，经由扩展元件的第一连接点和/或第二连接点，处理单元和直接连接的相邻设备或直接连接的中央控制元件之间的通信仍然是可能的。例如，状态数据或配置消息可以经由这条路线进行交换。

扩展元件进一步包括：

-第一接口的读端口与第二接口的写端口之间的读-写连接，

-第一接口的写端口与第二接口的读端口之间的写-读连接。

这意味着扩展元件包括具有读和写端口的第一接口，并且包括具有读和写端口的第二接口。第一接口和第二接口各自位于开关的任一侧上的分支中，并且各自连接到处理单元。在第一接口的读端口与第二接口的写端口之间存在连接，称为读-写连接。类似地，在第一接口的写端口与第二接口的读端口之间存在连接，称为写-读连接。

处理单元被配置为修改开关的状态。例如，开关是继电器，并且经由处理单元可以调整继电器中电磁铁的供电。处理单元还包括特定类型的逻辑，处理单元通过该逻辑确定何时应当修改开关的状态。开关状态的改变例如可以根据中央控制元件的请求进行。在另一个实施例中，处理单元可以主动改变开关的状态，例如基于接收到的测量。在开关的闭合状态下，在第一连接点和第二连接点之间存在直接连接，其在安装状态下形成网络的公用总线的一部分。这意味着当扩展元件连接在网络中时，网络的公用总线一方面由通信电缆形成，另一方面由每个扩展元件中的第一连接点和第二连接点之间的直接连接形成。在所有开关的闭合状态下，因此中央控制元件经由这个公用总线与网络通信。在此发送的数据被所有设备同步接收。然后系统以总线模式操作，即以类似于使用RS-485标准和DMX512协议的常规解决方案的方式。然而，在开关的打开状态下，第一连接点和第二连接点之间的直接连接断开。在那一刻，网络的公用总线被中断，并且这条总线上不可能再有数据流量。

处理单元进一步被配置为将扩展元件的状态从空闲状态改变为转发状态，反之亦然。在空闲状态下，通过读-写和写-读连接都不可能有数据流量。在转发状态下，无论通过读-写连接还是通过写-读连接可能有数据流量。改变状态由处理单元完成，其中处理单元发起阻抗的改变。这可以涉及读-写连接中的阻抗、或写-读连接中的阻抗、或第一接口与处理单元之间的连接中的阻抗，或第二接口与处理单元之间的连接中的阻抗。这意味着，基于处理单元生成的输出，改变相对阻抗，以迫使数据根据优选路径(即最低阻抗的路径)流动。

各种实施例有可能实现状态改变。在第一实施例中，具有可调整电阻的部件(例如可变电阻器或晶体管)被放置在读-写和写-读连接中，从而允许改变相应的读-写/写-读连接的阻抗。在第二实施例中，状态改变是通过改变第一接口和第二接口级别的阻抗来触发的，而无需在两个接口之间具有附加的可调整部件。例如，可以通过调整接口中存在的特定引脚的阻抗来获得读-写/写-读连接中的可调整阻抗。例如，RS-485驱动器的引脚可以被置于高或低阻抗状态，或者可以连接或断开以改变阻抗。在第三实施例中，改变第一接口与处理单元之间的连接中的阻抗，或第二接口与处理单元之间的连接中的阻抗。例如，微处理器的引脚可以被置于低或高阻抗状态。

根据本发明的扩展元件允许以总线模式或串行模式控制网络中的设备，这在同步、可靠性和配置效率方面带来优点。这将在下面详细解释。

首先，扩展元件允许在总线模式下控制网络。事实上，当网络中包括的所有扩展元件的开关都闭合时，控制数据可以通过网络的公用总线被传输，就像常规的RS-485/DMX512解决方案中的情况一样。因此，所有设备同时接收控制数据，从而允许对所有设备进行同步控制。例如，网络中多个灯的颜色可以恰好同时改变。此外，凭借可经由处理单元控制的开关的存在，有可能在特定位置中断网络的公用总线。因此，凭借扩展元件，有可能在精心选择的位置中断总线，从而根据期望对链进行分段。这提供了各种可能性，从而产生相对于常规RS-485/DMX512解决方案的优点。

首先，当在总线模式下操作时，有可能打开网络的扩展元件之一中的开关。以这种方式，网络的公用总线就在一处中断了。总线上的数据流量仍然是可能的，直到中断的位置；可以说，总线可以缩短。由此产生了在配置上执行以下序列的可能性，其中总线首先只到达第一设备，然后是第一和第二设备，等等。以这种方式，有可能在第一步骤中识别第一设备，然后是第二设备，等等。因此，不仅可以建立连接的设备的列表，而且还可以建立设备在网络中连接的次序。因此，不再需要手动进行哪个设备在链中的哪个位置的映射。一旦设备已经被识别并且它们的次序已经被确定，每个设备进一步可以被中央控制元件单独寻址以便指派起始地址。整个配置可以以这种方式自动开展。这有助于更高效且更不易出错的系统配置。

凭借使用扩展元件而存在的第二种可能性是通过打开每个扩展元件上的开关暂时完全断开总线。因此，扩展元件的处理单元可以说似乎与总线解耦。在设备与直接连接的相邻设备之间或设备与直接连接的中央控制元件之间仍然有执行一对一通信的可能性。然后通信通过扩展元件的第一和/或第二连接点开展。在纯总线拓扑的情况下，这种其中设备仅与其邻居通信的一对一通信是不可能的。由此产生了在配置上执行每个设备确定其邻居的序列的可能性。从这些数据中，中央控制元件可以再次推断出连接的设备的次序。因此，这提供了用于自动确定次序的替代方法。再次，这有助于更高效且更不易出错的配置。

使用扩展元件产生的第三种可能性是，在总线模式下操作时，两个开关可以以目标方式打开，以便将一段电缆与总线隔离。在正常操作中，数据流量通过总线开展，其中所有开关都闭合。然而，如果电缆中出现短路，那么缺陷左侧和右侧的处理单元的两个开关打开。以这种方式，总线上的数据流量再次成为可能，但有缺陷的隔离电缆除外。然后所有设备可以经由总线再次到达，尽管部分经由环的其它部分。此外，有可能经由扩展元件的处理单元检测何时产生缺陷，例如经由具有第一连接点或第二连接点的接口上的电压测量。以这种方式，短路会被自动检测到，并且数据流量也经由所选择的开关的打开自动恢复。这增加了系统的可靠性并减少了手动干预以查找缺陷的需要。

总之，本发明允许以总线模式控制网络，而开关提供中断总线的可能性。此外，经由处理单元将智能引入设备，这允许控制开关并与例如相邻设备或控制单元交换期望的数据。这可以在系统的各种使用应用中被采用，这允许实现更高效的配置和增加的可靠性。此外，所有开关的闭合允许像在常规系统中一样维持正常操作，公用总线上的数据流量导致同步控制，并且在设备中发生电源故障时不会打断。

此外，扩展元件允许以串行模式控制网络。所述串行操作通过在控制设备的同时保持每个扩展元件的开关打开从而断开总线来获得。当向设备传输控制数据时，扩展元件处于转发状态。因此，取决于传输方向，数据流量通过每个扩展元件的直接读-写或写-读连接进行。在这种情况下，不是使用总线拓扑，而是采用串行拓扑，其中连续的接口各自向彼此传输数据。串行模式或串行拓扑也可以被称为级联拓扑或对等类型的通信。与总线拓扑相比，这种拓扑的优点在于，在电缆短路的情况下，并不是所有的数据流量都会停止，并且仍然可以通过重定向数据流量来到达设备。这种拓扑的缺陷是，在两个设备中发生电源故障的情况下，无法再到达中间设备。因此，在设备中偶然发生电源故障的情况下，开关可以暂时再次闭合。

此外，当在串行模式下操作时，扩展元件仍然允许对网络中连接的设备进行同步控制。事实上，由于控制数据仅在扩展元件被置于转发状态之后才被发送，因此控制数据仅通过无源连接被传输。这种无源连接是纯粹的直接连接，或者仅包括无源部件。因此，数据不通过有源部件传输，具有一定的逻辑或智能，这些部件可以引入一定的延迟。通过无源连接的传输允许在所有设备上非常快速地传输控制数据，而不会由各种节点引入任何延迟。因此，在以串行模式工作时，仍然有可能对所有设备进行同步控制，其中所有设备几乎同时接收控制数据。

此外，在串行模式下，每个扩展元件的开关可以在整个配置阶段保持打开。事实上，确定设备的次序所需的邻居确定现在可以通过暂时打开读-写连接和写-读连接来进行，从而将扩展元件置于空闲状态。通过调整阻抗打开和闭合那些连接允许比需要经由打开和闭合开关来完成邻居确定时更快速的操作。在后一种方法中，每次闭合开关之后都必须应用稳定所需的特定等待时间。否则，闭合开关之后立即在线路上出现的噪声会被错误地解释为数据信号。反之，当借助于调整阻抗来改变扩展元件的状态时，这种等待时间是不必要的。此外，只要扩展元件检测到控制数据的传输结束，扩展元件就可以再次被置于空闲状态。以这种方式，设备可以在没有控制数据交换时的任何时间从中央控制元件接收消息，例如用于根据RDM协议请求状态。在此，使用可调整阻抗允许灵活地将状态从闭合改变为打开，反之亦然，而无需等待任何稳定时段。

最后，本发明允许用户继续使用他们已经拥有的常规设备和电缆，并且可以经由简单的改造实现上述优点。改造仅要求廉价购买适合数量的扩展元件，并简单安装在设备中或设备上。

可选地，根据权利要求2，扩展元件适合于安装在设备的壳体中，并且第一连接点和第二连接点分别适合于在安装状态下分别连接到设备的壳体中所包括的输入端口和输出端口。例如，设备是以前在常规RS-485/DM512设置中使用过的设备。该设备设有壳体或外壳，控制单元和用于产生光、产生声音等的技术位于其中。该设备还设有输入和输出端口，适合于通信电缆与其连接。为了改造这种设备，必须打开壳体，然后必须安装扩展元件。然后扩展元件形成现有设备的附件。在该设备内，存在于输入和输出端口之间的连接被移除，并且在输入端口与扩展元件的第一连接点之间以及输出端口与扩展元件的第二连接点之间建立连接。在另一个实施例中，该设备是之前未使用过的新设备，并且在安装新设备时，扩展元件布置在壳体中。在这两个实施例中，扩展元件在安装之后都位于设备内。这样做的优点是，可以像以前一样通过将通信电缆与输入和输出端口连接将设备连接到网络中。

可选地，根据权利要求3，处理单元被配置为：

-解释经由第一连接点接收的控制数据和配置设定，并经由第三连接点将控制数据和配置设定传输到控制单元；

-经由第三连接点请求设备的一个或多个特性，并经由第一连接点传输该特性。

这意味着处理单元包括特定类型的逻辑，借助于它解释接收到的数据，并在此基础上生成给定的输出。因此，处理单元被配置为解释控制数据并将其传输到控制单元。控制数据是指用于正常控制设备上的功能的数据，例如开灯或关灯、设定期望的光强度或颜色、期望的声音音量、使装饰元件以特定方式移动等。当处理单元接收到控制数据时，它可以决定仅当该数据旨在用于相应设备时将控制数据传输到控制单元。在另一个实施例中，处理单元仍可传输控制数据，并且控制单元本身确定数据是否旨在用于该设备。处理单元进一步被配置为将配置设定传输到控制单元。例如，这些可以是诸如由中央控制元件发送的指派的起始地址之类的设定。处理单元进一步被配置为从控制单元请求设备的一个或多个特性。例如，这些可以是设备的标识符或ID，或特定数据(诸如灯已经亮起的持续时间)。这些请求的特性可以由处理单元发送到中央控制元件。

可选地，根据权利要求4，扩展元件适于根据协议控制设备，其中该协议定义数据帧的组成，该数据帧包括旨在用于网络中的相继设备的控制数据的序列，以及控制数据的序列之前的中断时段。协议是指通信协议，定义网络中用于通信的规则集。在实施例中，协议是DMX512协议，该协议是通常用于控制娱乐设施中的设备(诸如灯或烟雾机)的协议。该协议定义数据帧的组成方式，即每次朝设备发送控制数据时使用哪个预定义的序列。数据帧包括在一系列控制数据之前的中断时段。控制数据是实际数据，例如，用于开灯或改变其颜色。例如，在DMX512中，控制数据的序列由512个数据时隙组成，与DMX中可用的512个通道对应。每个设备都被指派了512个通道，并且每个通道被用于控制设备上的给定功能。数据帧的第一部分中包括中断时段。中断时段是指一定的等待时间，即虽然数据帧已经开始但还没有发送实际控制数据的一定时间。例如，DMX512在数据帧的第一部分中指定“BREAK”，后跟“MARK AFTER BREAK”。

将本发明的扩展元件与在数据帧中指定中断时段的协议结合使用，允许在同时控制多个设备时获得非常准确的同步。事实上，当扩展元件以串行模式使用时，当没有控制数据被发送时该元件通常将处于空闲状态，从而允许设备例如根据RDM与中央控制元件交换消息。一旦扩展元件检测到数据帧的开始，状态就将改变为转发状态，以允许通过读-写或写-读连接进行直接传输。链中的每个扩展元件将要求一些时间才能将其读-写/写-读连接置于这种转发状态。通过在数据帧的开始包括中断时段，链中的所有扩展元件都将在链中的第一个扩展元件开始接收控制数据的实际序列时被置于转发状态。因此，实际控制数据将通过相继的扩展元件以极快的速度被传输，每次都使用直接读-写/写-读连接。由于在转发实际控制数据时扩展元件不会引入延迟，因此链中的每个设备几乎在相同时刻接收控制序列。以这种方式，在链中的多个设备之间获得了非常准确的同步。例如，链中的每个灯将会在恰好相同的时刻改变颜色。因此，可以使用串行类型的拓扑，同时仍获得与使用经典总线拓扑时相同的同步控制。

可选地，根据权利要求5，处理单元被配置为在数据帧开始时将状态从空闲状态改变为转发状态，并且在数据帧结束时将状态从转发状态改变为空闲状态。这意味着，当处理单元检测到数据帧的开始时，处理单元调整所选择的阻抗以将扩展元件置于转发状态，由此使得能够通过相应的读-写或写-读连接进行直接传输。取决于数据流的方向，将使用读-写连接或者写-读连接。这允许通过相应的读-写或写-读连接进行直接传输。当扩展元件检测到数据帧的结束时，扩展元件被置回到空闲状态。这允许设备与中央控制面板例如根据RDM协议交换消息。例如，中央控制元件可以请求网络中的设备的实际温度。在实施例中，只要存在于相继设备之间的公用总线变得活跃，就检测数据帧的开始。总线变得活跃意味着数据将由中央控制元件发送，从而触发扩展元件的第一/第二接口中的RS-485驱动器根据RS-485产生平衡信号。例如，可以检测到从标记电平到中断电平的转变，从而指示总线变得活跃。由于扩展元件的处理单元将检测到第一/第二接口上的这种改变，因此这将触发处理单元将扩展元件置于转发模式。

可选地，根据权利要求6，处理单元包括数据跟踪器，该数据跟踪器被配置为在数据帧经由所述读-写连接或所述写-读连接传输时主动跟随数据帧，并基于由协议定义的数据帧组成来检测数据帧的结束。这意味着，当经由直接读-写/写-读连接传输数据帧时，处理单元连续读取经过的数据。为此，处理单元包括数据跟踪器，其也可以被称为数据解析器或协议跟随器。处理单元可以被编程为使得它知道在所使用的协议中定义的标准帧组成。以这种方式，通过主动跟踪数据帧，处理单元知道数据帧何时结束。例如，当使用DMX512协议时，当与512个通道对应的控制序列经过时，处理单元检测到数据帧的结束。以这种方式，通过主动跟踪由指定协议的规则定义的数据帧，获得了一种非常灵活的方式来检测数据帧的结束，并且因此将扩展元件从转发状态切换回空闲状态。事实上，即使当无法预测用于传输控制数据的持续时间时，根据协议的指定规则编程的处理单元也始终可以检测到帧的结束。这种方法可以与任何类型的协议结合使用。

可选地，根据权利要求7，处理单元被配置为通过相继打开开关、经由第二连接点向相邻设备发送请求以及接收包括相邻设备的标识符的响应来识别相邻设备。这意味着处理单元包括允许执行这种序列的特定类型的逻辑。这可以在网络以总线模式被控制时使用，但是为了初始配置目的，可以打开相应开关以允许中央控制元件确定网络中相继设备的次序。

进一步可选地，根据权利要求7，处理单元被配置为通过在开关的打开状态下相继地使扩展元件进入空闲状态、经由第二连接点向相邻设备发送请求并接收包括相邻设备的标识符的响应来识别相邻设备。这意味着处理单元包括允许执行这种序列的特定类型的逻辑。这可以在网络以串行模式被控制时使用，但是为了初始配置目的，可以禁用相应的读-写/写-读连接以允许中央控制元件确定网络中相继设备的次序。

可选地，根据权利要求8，处理单元被配置为通过分别监视第二和第一接口，并且在检测到异常时，打开开关并分别经由第一接口和第二接口发送错误消息来分别检测第二和第一通信电缆中的缺陷。这可以在网络以总线模式被控制时使用，但需要打开所选择的开关以隔离有缺陷的电缆。通信电缆中的缺陷是例如这根电缆中的短路。通过监视第二接口来检测连接到第二连接点的电缆中的缺陷。通过监视第一接口来检测连接到第一连接点的电缆中的缺陷。监视可以以各种方式进行。例如，通信经由差分信令进行，并在出现缺陷时示出两条信号线路之间的电压差不为零。在另一个实施例中，利用两个接口的读和写端口来检测缺陷。

此外，处理单元被配置为在检测到异常时打开开关。通过打开开关，总线在这个位置被中断。因此，故障所在的总线的部分不可能有总线流量，但总线的另一部分上有总线流量。经由总线的这最后一部分，错误消息也可以由处理单元发送到中央控制元件。以这种方式，就可以自动检测出哪根电缆出现了缺陷。此外，可以恢复数据流量。事实上，位于有缺陷电缆的任一侧的两个扩展元件将检测到缺陷并打开它们的开关。以这种方式，有缺陷的电缆与总线隔离，并且总线可以再次用于沿着任一侧的数据流量。这导致解决方案的可靠性增加。

根据本发明的第二方面，提供了一种如权利要求9定义的设备，其中该设备适合于经由第一通信电缆和第二通信电缆连接到具有总线拓扑的线性网络中的其它设备，并且该设备包括：

-电气和/或机械部件；

-适合于控制电气或机械部件的控制单元；

-根据本发明的第一方面的扩展元件，其中扩展元件的第三连接点连接到控制单元。

网络、总线拓扑、通信电缆和设备的定义如上所述。该设备适合于经由第一通信电缆和第二通信电缆连接到具有总线拓扑的线性网络中的其它设备。例如，该设备具有输入端口和输出端口，并且通信电缆连接到一个设备的输出端口中和后续设备的输入端口中。该设备适合于与具有总线拓扑的网络中的其它设备连接。

该设备包括电气和/或机械部件，例如灯、扬声器、用于引起特定移动的马达等。该设备进一步包括适合于控制电气或机械部件的控制单元。控制单元是控制器或调节器，适合于基于接收到的控制数据控制设备上的各种功能，例如开灯或关灯、设定期望的光强度或颜色、期望的声音音量、使装饰元件以特定方式移动，等等。

扩展元件根据上述实施例之一实施。扩展元件是物理部件，例如被实施为印刷电路板(PCB)。例如，该设备具有壳体或外壳，并且扩展元件布置在现有设备的外壳内。在另一个实施例中，扩展元件被实施为分离的装置，具有其自己的外壳，并且这个装置可以连接到现有设备，使得它们可以一起工作，并且一起形成新设备。在又一个实施例中，扩展元件是要新组装的设备(即先前未使用的设备)的部件。例如，新设备包括PCB，其上布置与扩展元件的设计对应的元件。

扩展元件的第三连接点连接到控制单元。在一个实施例中，扩展元件的第一连接点连接到设备的输入端口，并且第二连接点连接到设备的输出端口。

根据本发明的第三方面，提供了如权利要求10定义的用于控制设备的网络的系统，其中该系统包括：

-根据本发明的第二方面的一个或多个设备；

-中央控制元件；

-一根或多根通信电缆，其中每根通信电缆将设备中的两个彼此连接或将设备中的一个连接到中央控制元件，其中中央控制元件被配置为向网络传输数据和从网络接收数据。

该系统因此包括一个或多个如上定义的设备、一根或多根如上定义的通信电缆以及中央控制元件。这些设备使用通信电缆相互连接，从而形成链。链中的第一个设备连接到中央控制元件。中央控制元件是例如灯控制台、声音控制台或计算机。还有可能在中央控制元件和第一设备之间存在附加部件，例如以太网-DMX转换器。此外，网络有可能连接成环，其中中央控制元件连接到链中的第一个设备和链中的最后一个设备。中央控制元件被配置为向网络发送数据和从网络接收数据。各种类型的数据都是可能的，诸如控制数据、识别数据、特性、配置设定、消息、请求等。根据上面定义的实施例之一，系统中包括的每个设备都包括扩展元件。扩展元件允许以总线模式或串行模式控制网络。事实上，当每个扩展元件的开关处于闭合状态时，可以通过网络的公用总线发送控制数据。当每个扩展元件的开关处于打开状态时，控制数据可以在每个扩展元件被置于转发状态之后通过存在于每个扩展元件中的直接读-写/写-读连接发送。

可选地，中央控制元件包括拓扑模块，该拓扑模块被配置为通过相继地执行以下操作来确定网络中设备的次序：

-在每个设备中的开关的闭合状态下，通过公用总线传输命令以打开开关；

-发送相继地返回标识符、闭合开关并在有后续请求的情况下不再响应的请求，

-以及重复这个请求，直到每个设备都接收到标识符。

这可以在网络以总线模式被控制时使用，但是为了配置目的，开关暂时打开以确定网络中设备的次序。确定网络中设备的次序是指识别哪个是链中连接的第一个设备，哪个是连接到第一个设备的第二个设备等。中央控制元件包括拓扑模块，这使得通过执行特定序列有可能确定设备的这个次序。这个序列基于相继打开各种开关并且每次识别对应的设备。以这种方式，可以自动确定次序。这有助于更高效且更不易出错的系统配置。

可选地，根据权利要求11，中央控制元件包括拓扑模块，该拓扑模块被配置为通过相继地执行以下操作来确定网络中设备的次序：

-传输命令，使得每个设备的扩展元件识别相邻设备；

-从每个设备请求设备的标识符和识别出的相邻设备的标识符。这涉及拓扑模块的第二个可能的实施例，在配置时使用，而网络的正常控制在总线模式下完成。拓扑模块允许在初始配置时确定网络中连接的设备的次序。为此，网络必须包括具有适合于识别相邻设备的扩展元件的设备。拓扑模块使得有可能通过执行特定序列来确定设备的这个次序。这个序列基于识别相邻设备的每个单独设备。以这种方式，次序的确定可以自动进行，这有助于更高效且更不易出错的系统配置。鉴于不必每次都等待来自网络的响应，这种确定次序的方法还比前面实施例中描述的方法更快。

可选地，根据权利要求12，中央控制元件和设备连接成环，并且中央控制元件包括自愈模块，该自愈模块被配置为在从其中一个设备接收到错误消息时识别有缺陷的通信电缆并相应地调整数据流量。环是指其中中央控制元件连接到链中的第一个设备和链中的最后一个设备的网络。中央控制元件包括自愈模块，借助于该自愈模块，在通信电缆中出现缺陷(例如，短路)时，当网络以总线模式被控制时可以恢复数据流量。该网络必须包括具有扩展元件的设备，该扩展元件适合于检测通信电缆中的缺陷。在检测到异常时，有缺陷的电缆的任一侧的扩展元件的开关打开，并将错误消息发送到中央控制元件。中央控制元件将相应地调整数据流量。例如，链的一部分是通过从中央控制元件向第一个设备、第二个设备等发送数据而到达的，而链的另一个部分是通过从中央控制元件向最后一个设备、倒数第二个设备发送数据而到达的，等等。以这种方式，总线上的数据流量将自动恢复，这导致解决方案的增加的可靠性。

可选地，中央控制元件包括配置模块，该配置模块被配置为将配置设定传输到设备中的一个或多个。例如，在识别出连接的设备和它们的次序之后，发送寻址到设备的消息，其中起始地址被分配给该设备。整个配置可以以这种方式自动开展。

根据本发明的第四方面，提供了一种如权利要求13定义的用于在设备的网络中进行通信的方法，其中设备经由第一通信电缆和第二通信电缆相互连接，其中所述网络具有线性总线拓扑，并且其中该方法包括：

-为每个设备提供扩展元件，包括：第一连接点、第二连接点和第三连接点，连接到第一连接点和第二连接点的开关，通过不包括开关的连接而连接到第三连接点并连接到第一连接点和/或第二连接点的处理单元，适于第一连接点和第二连接点分别与处理单元之间的数据交换的第一接口和第二接口，第一接口的读端口与第二接口的写端口之间的读-写连接，以及第一接口的写端口与第二接口的读端口之间的写-读连接，

-将第一连接点和第二连接点分别与第一通信电缆和第二通信电缆分别连接；

-将第三连接点连接到包括在每个设备中的控制单元；

-由处理单元闭合开关，使得第一连接点和第二连接点之间存在直接连接，其形成网络的公用总线的一部分，从而以总线模式控制网络；

-由处理单元打开开关，使得中断这种直接连接，从而以串行模式控制网络，

-在串行模式下，由所述处理单元改变读-写连接和/或所述写-读连接和/或第一接口和第二接口之间经由处理单元的连接中的阻抗，从而将扩展元件的状态从其中在读-写和写-读连接上不可能有数据流量的空闲状态改变为其中在读-写或写-读连接上可能有数据流量的转发状态。

可选地，根据权利要求14，该方法进一步包括：

-以串行模式控制网络；

-在相继设备的扩展元件检测到数据帧的开始时：使扩展元件处于转发状态；

-经由相继设备的读-写连接或写-读连接传输数据帧；

-在相继设备的扩展元件检测到数据帧的结束时：使扩展元件处于空闲状态。

这意味着网络在串行模式下被控制，所有扩展元件的开关因此被打开。在检测到数据帧的开始时，每个扩展元件都被置于转发状态，从而允许通过相继的读-写或写-读连接进行直接连接。在检测到数据帧的结束时，每个扩展元件都将置回到空闲状态，从而阻止通过扩展元件的读-写/写-读连接的数据流量。

可选地，根据权利要求15，数据帧的中断时段使得相继设备的扩展元件相继进入转发状态的时间小于中断时段。这意味着数据帧中包括的中断时段允许链中的所有扩展元件都被置于转发状态。换句话说，当第一个设备开始读取实际控制数据时，链中的最后一个设备刚刚切换到转发状态。这意味着数据帧中的中断时段需要与将扩展元件从空闲切换到转发状态所需的时间对准。在实施例中，中断时段可以具有如标准协议中定义的标准持续时间，如DMX512协议中“BREAK”的标准持续时间。在那种情况下，有利使用已经由协议标准定义的中断时段进行。在另一个实施例中，可以具体选择中断时段的持续时间，以满足及时将扩展元件切换到转发状态的要求。

附图说明

图1示出了包括灯和灯控制台的娱乐设施。

图2示意性地示出了现有技术中已知的常规RS-485/DMX512解决方案。

图3示意性地示出了根据本发明的扩展元件在用于控制设施的系统中的使用。

图4示意性地示出了根据本发明的实施例的扩展元件，并且图5示出了这种扩展元件在设备内的使用。

图6示出了根据本发明的一个实施例的系统中扩展元件的使用，其中公用总线用于数据流量，从而以总线模式控制网络。

图7示出了根据本发明的一个实施例的系统中扩展元件的使用，其中每个扩展元件上的两个接口之间的连接用于数据流量，从而以串行模式控制网络。

图8示意性地示出了根据本发明的实施例的处于转发状态的扩展元件。

图9示意性地示出了根据本发明的实施例的处于空闲状态的扩展元件。

图10给出了根据本发明的实施例的流程图，示出了用于将扩展元件从空闲状态切换到转发状态以及反之亦然的决策树。

图11示出了数据帧的组成。

图12示出了根据本发明的实施例的如何借助于改变相对阻抗来实现空闲状态和转发状态之间的改变的示例。

图13示出了根据本发明的一个实施例的拓扑模块的操作，其中次序的确定以第一种顺序方式进行。

图14示出了根据本发明的一个实施例的拓扑模块的操作，其中次序的确定以第二种方式使用邻居确定进行。

图15示出了根据本发明的可能实施例的具有异常检测的自愈模块的操作。

图16示出了根据本发明的另一个实施例的通过扩展元件检测异常。

具体实施方式

图1示出了专业娱乐设施，其中设备100由中央控制元件105控制。在所示的实施例中，设备100是聚光灯，而中央控制元件105是灯控制台。在所示的实施例中，使用RS-485标准和DMX512协议。鉴于标准将DMX限制到512个通道，在某些情况下，一个DMX控制器不足以连接所有连接的设备100。在这种情况下，使用所谓的DMX域107，它们是同时使用的并行DMX线路。在所示的实施例中，DMX512信号通过以太网在控制台105和以太网-DMX转换器106之间被输送。在此，多个DMX域通过一根电缆被输送。然后用于各种域107的电缆离开以太网-DMX转换器106。

在每个DMX域107中，每次通过将一个设备的输出端口102连接到后续设备的输入端口101而形成设备100的链。为此，使用通信电缆101、102，例如具有3引脚或5引脚的XLR连接器。输出端口102和输入端口101位于设备100的壳体108中。其中仅设备100的外部可见的图1的表示既可以是现有技术中已知的常规RS-485/DMX512解决方案，也可以是根据本发明的扩展元件被集成到其中的解决方案。这在图2和图3中进行了示出。

图2示出了根据现有技术已知的常规RS-485/DMX512解决方案的系统。设备200由中央控制元件207控制，并经由通信电缆205、206彼此连接。每个设备200包括控制器203和灯204。在设备200中，输入端口201和输出端口202直接彼此连接，参见208。以这种方式，创建了具有总线拓扑的线性网络，其中网络的公用总线由每个设备200中的通信电缆205、206和直接连接208形成。由中央控制元件207发送的数据由每个设备200接收。

图3示出了根据本发明的一个实施例的其中使用扩展元件300的系统。设备301由中央控制元件302控制。每个设备301包括控制单元203(例如控制器或调节器)以及电气元件204(例如灯204)。每个设备301进一步包括输入端口201和输出端口202。第一通信电缆205和第二通信电缆206允许设备301连接到相邻设备301。通信电缆205、206具有例如3引脚或5引脚XLR连接器。在所示的实施例中，扩展元件300被集成到设备301中。例如，扩展元件300被实施为装配好的印刷电路板，并且它布置在设备301的壳体108中。在这种情况下，它可以是现有设备，适合于在常规的RS-485/DMX512解决方案中使用。在这种情况下，扩展元件300的安装通过打开壳体108、断开直接连接208、安装扩展元件300并将其连接到输入端口201和输出端口202来进行。此外，扩展元件300连接到控制单元203。在其它实施例中，扩展元件300形成新设备301的部件，或者扩展元件300被实施为可以连接到设备的分离装置。

图4示出了扩展元件600的实施例，而图5示出了集成在设备604内的扩展元件600。设备604包括控制单元203、灯204、输入端口201和输出端口202。通过连接第一通信电缆205和第二通信电缆206，设备604连接到其它设备。扩展元件600包括第一连接点401、第二连接点402和第三连接点403。连接点401、402、403例如被实施为布置在印刷电路板上的连接器。在所示的实施例中，在设备604中安装扩展元件600之后，第一连接点401连接到输入端口201并且第二连接点402连接到输出端口202。此外，第三连接点连接到控制单元203。

扩展元件600进一步包括开关405，例如继电器。开关405经由连接409和410连接到第一连接点401和第二连接点402。在开关的闭合状态下，由连接409、410和开关405形成的第一连接点401和第二连接点402之间存在直接连接。当设备404连接在网络303中时，闭合的开关405与通信电缆205、206一起形成网络的公用总线的一部分。在开关405的打开状态下，第一连接点401和第二连接点402之间的直接连接409-410中断。

扩展元件600进一步包括处理单元406，例如微处理器。处理单元406连接到第三连接点403。在所示实施例中，接口411存在于处理单元406和第三连接点403之间，例如，接口411允许控制单元203一侧的RS-485标准与微处理器406一侧的另一个标准之间的通信。该另一个标准是例如异步串行总线(UART)或其它板级串行总线(如I2C和SPI)。在实施例中，RS-232标准可以在处理单元级别使用。处理单元406还通过不包括开关405的连接409-408连接到第一连接点。处理单元因此位于公用总线409-410的分支408中，在此是在开关405的左侧。在所示的实施例中，存在从总线的RS-485标准到微处理器406的RS-232标准的接口407。类似地，在处理单元406和第二连接点402之间存在连接501-410，其中这个连接不包括开关405。因此，在开关405两侧的位置上，存在到公用总线409-410的两个分支408和501。在每个分支408、501中存在接口：第一接口407和第二接口502。处理单元406被配置为修改开关405的状态，如由412示意性所表示的。

图4进一步示出了第一接口407具有由“R1”指示的读端口和由“W1”指示的写端口。第二接口502具有由“R2”指示的读端口和由“W2”指示的写端口。在第一接口407的读端口“R1”和第二接口502的写端口“W2”之间存在连接605，称为读-写连接605。处理单元406被配置为改变扩展元件600的状态，如图中由从处理单元406到读-写和写-读连接601、605的虚线象征性指示的。特别地，扩展元件600可以被置于转发状态，其中数据流量将通过读-写连接605或写-读连接601开展。另一方面，扩展元件600可以被置于空闲状态，其中在读-写连接605和写-读连接601上都不会发生数据流量。

下图示出了扩展元件600如何可以在各种用例或应用中采用。更具体而言，图6和图7示出了正常操作的用例，即当基于由中央控制元件302发送的控制数据来控制设备时。在图6中，网络以总线模式进行控制，而在图7中，网络以串行模式进行控制。

图7示出了系统703在总线模式下的使用。系统703包括中央控制元件302和经由通信电缆701彼此连接的设备604。每个设备604包括扩展元件600。为了清楚起见，图中没有绘制扩展元件600的读-写连接605和写-读连接601。在总线模式下的正常操作期间，开关405中的每一个都处于闭合状态。因此，在第一连接点401和第二连接点402之间的每个扩展元件600上形成直接连接700。与通信电缆701一起，直接连接700形成网络的公用总线。由中央控制元件302发送的控制数据由设备604中的每一个同时接收。然后，系统以类似于使用RS-485标准和DMX512协议的常规解决方案的方式操作，常规解决方案在图2中表示。设备604之一中的电源故障不会打断总线上的数据流量。每个扩展元件600的处理单元406从总线700-701分支出来，从而接收在总线上发送的所有控制数据，并且可以将接收到的控制数据传输到对应的控制单元203，借助于该控制单元操作灯204的功能。

图7示出了系统803在正常操作中的使用，但以串行模式而不是总线模式控制网络。图7示出了开关405在每个扩展元件600上是打开的。因此，公用总线上不可能有数据流量。代替地，数据流量现在通过每个扩展元件600的第一接口407和第二接口502之间的直接连接800开展。为此，使用扩展元件600上的读-写连接601。如果数据流量在另一方向上开展，那么使用读-写连接605。在这种情况下，因此采用串行拓扑，其中连续的接口各自向彼此传输数据。这相对于总线拓扑结构具有优点，即在电缆短路的情况下，并非所有数据流量都会停止。然而，缺点是设备604中的电源故障将打断数据流量。在这种电源故障的情况下，开关405因此必须暂时闭合并且操作必须以总线模式开展。

图8和图9分别示出了被置于转发状态或空闲状态时的扩展元件600。在两个图中，开关405都打开，示出了网络以串行模式操作。当控制数据被传输到设备604时，如图7中所示，相继设备604的扩展元件600处于转发状态。然而，当没有控制数据被交换时，扩展元件600将被置于空闲状态。为了清楚起见，图中仅绘制了写-读连接601。实际上，还存在读-写连接605。

图8示出在转发状态下，控制数据直接通过写-读连接601被传输。当通过直接连接601传输时，数据被无任何延迟地转发。转发状态通过改变一个或多个阻抗获得：各种连接的相对阻抗以电信号倾向于沿着连接601流动的方式改变。此外，在通过扩展元件传输数据期间，处理单元406主动地跟随正被传输的数据帧，如图8中的804所示。存在各种改变各种连接的相对阻抗的可能性。例如，写-读连接601中的阻抗可以借助于放置在写-读连接601中的可变电阻或者通过调整在第一接口407或第二接口502中可用的驱动器的引脚之一的阻抗来改变。在另一个示例中，存在于接口和处理单元406之间的连接408或501中的阻抗被改变。例如，处理单元406的引脚可以被置于低阻抗或高阻抗。而且阻抗的组合改变也是可能的。在任何情况下，(一个或多个)阻抗的改变由处理单元406触发，并且所获得的相对阻抗使得实现期望的数据路径。

图9示出在空闲状态下，在写-读连接601上不可能有数据流量。类似地，在读-写连接605上不可能有数据流量，参见606。在这种情况下，以电信号仅倾向于沿着与处理单元406连接的路径流动的方式改变相对阻抗。在这种空闲状态下，处理单元406可以与中央控制元件302交换消息，参见图中的805。例如，控制元件302可以请求设备604的温度，从而使用RDM协议。

图10进一步示出了扩展元件何时将从空闲状态切换到转发状态，反之亦然。方框1300表示扩展元件600处于空闲状态，即图9中表示的状态。当在第一驱动器407上检测到转变时，参见方框1301，元件600被置于转发状态，其中数据从第一驱动器407传输到第二驱动器502。这种转发状态由方框1303表示。类似地，当在第二驱动器502上检测到转变时，参见方框1302，元件600被置于转发状态，其中数据在相反方向上从第二驱动器502向第二驱动器501传输。后面的方向相反的转发状态由方框1304表示。检测到第一驱动器407或第二驱动器02上的转变暗示着检测到数据将通过总线被发送。以这种方式，处理单元406可以检测到数据帧的开始。当通过扩展元件600传输数据帧时，处理单元利用数据跟踪器主动跟踪经过的数据。这由方框1307表示。处理单元406被编程为使得它根据所使用的协议知道标准数据帧的组成。以这种方式，处理单元406检测到数据分组的结束，参见方框1305和1306。在检测到数据帧的结束时，扩展元件600被置回空闲状态，如方框1300所表示的。

图11示意性地表示数据帧1400，具有由所使用的协议定义的组成。在所示的实施例中，DMX512协议被用于控制设备604。图11仅示意性地示出了数据帧1400的主要部分。数据帧1400包括中断时段1401，随后是中断后标记1402。在中断时段1401期间，没有实际控制数据被传输。此外，数据帧1400包括与控制数据的序列对应的数据时隙1403。在DMX512协议中，提供了512个时隙，与DMX中可用的512个通道对应。最后，1404表示中断前标记。在DMX512中，中断(传输)最少为176微秒，中断(接收)最少为88微秒。

在扩展元件600检测到数据帧1400时，处理单元406将元件从空闲状态切换到转发状态。这是由网络链中存在的每个连续元件600相继完成的。由于数据帧中的中断时段1401，第一个元件600将仅在链中的最后一个元件600已经切换到转发状态时开始读取实际控制数据1403。换句话说：实际控制数据1403将在所有元件600都被置于转发模式之后在整个链中被传输。由于在转发模式下每个元件600在两个接口407、502之间具有直接连接601，因此控制数据1403将在整个链中被传输而没有任何实质延迟。测试结果示出每个扩展元件600获得大约0.5微秒的延迟，因此极小。因此，每个设备604几乎同时接收其控制数据，从而允许非常准确的同步控制。在数据帧1400的传输期间，处理单元406主动跟踪数据帧1400。此外，处理单元406知道数据帧1400的标准组成，即根据所使用的协议的规则已经被编程在处理单元406的逻辑中。基于此，处理单元406可以检测到数据帧1400的结束。特别地，处理单元406将检测到序列1402中有512个数据时隙已经通过，从而指示数据帧1400已经结束。检测到数据帧1400的结束将触发处理单元406将扩展元件600置回空闲状态。

图12给出了如何借助于改变相对阻抗来实现空闲状态和转发状态之间的改变的示例。图12只示出了一半；显然，另一半是对称获得的。图12示出了作为微控制器406的处理单元406、第一RS-485驱动器1501和第二RS-485驱动器1502。驱动器1501和1502分别包括在扩展元件600的第一接口407和第二接口502中。方框1509表示常规的10k电阻，不可调整。驱动器1501包括引脚或端口：使能引脚1503、Rx1 1504和Tx1 1505。第二驱动器1502包括类似的引脚，其中仅绘制了引脚Rx2 1507。微控制器406包括内部开关1506和Tx1引脚1510。内部信号UART TX1由1508表示。

微控制器406相对于第一驱动器1501使用两个控制信号Z1和E1，并且相对于第二驱动器1502使用类似的两个控制信号Z2和E2。控制信号Z1用于控制开关1506。当Z1为1时，开关1506打开，从而将微控制器引脚TX1 1510置于高阻抗。当Z1为0时，开关1506闭合，从而使微控制器引脚TX1 1510置于低阻抗，连接到内部信号UART TX1 1508。控制信号EN1允许启用第一驱动器1501。此外：

·信号Rx1 1504总是由RS-485驱动器1501驱动。

·信号EN1 1503总是由微控制器406驱动。

·当开关1506闭合(Z1＝0)时，第一驱动器1501处的信号Tx1 1505由UART-Tx11508驱动。当开关1506打开(Z1＝1)时，第一驱动器1501处的信号Tx1 1505经由10k电阻1509由第二驱动器1502的Rx2 1507驱动。

每当EN1为0时，Z1的值是不相关的，因为第一驱动器1501的TX1引脚1505处的值未被传送到线路。当EN1为1时，取决于Z1的值，信号被置于第一驱动器1501处：如果Z1＝0，那么信号来自UART_Tx1 1508，如果Z1＝1，那么信号来自Rx2 1507。因此，通过控制控制信号Z1、Z2、EN1和EN2可以获得如下状态改变：

·空闲状态：EN1＝0，EN2＝0(Z1，Z2不相关)

·传输1：EN1＝1，Z1＝0，EN2＝0

·转发状态(从第二接口转发到第一接口)：EN1＝1，Z1＝1，EN2＝0

·传输2：EN1＝0，EN2＝1，Z2＝0

·转发状态(从第一接口转发到第二接口)：EN1＝0，EN2＝1，Z2＝1

这示出了为了从空闲状态改变为转发状态，Z1或Z2从0改变为1，从而在微控制器引脚TX1 1510处创建高阻抗。换句话说：增加了从微控制器406运行的分支中的阻抗，从而使数据经由两个接口之间的直接连接流动。

图13和图14示出了在初始配置期间确定网络中设备的次序的用例。为此，中央控制元件识别哪些设备被连接，以及它们在网络中的位置的次序。图13示出了用于以顺序方式确定次序的第一种方法，而图14示出了使用邻居确定的第二种方法。在这两种情况下，网络都以总线模式操作，但在初始配置期间，所选择的开关405暂时打开。

在图13中，系统905包括设备604和中央控制元件902。每个设备604包括扩展元件600。为了清楚起见，没有在图中绘制扩展元件600的每个细节。

中央控制元件902包括拓扑模块904，该拓扑模块904被配置为通过执行序列来确定网络中设备604的次序。这个序列包括例如相继执行的以下步骤：

-开始情况是扩展元件600的所有开关405都闭合的情况。

-中央控制元件902通过公用总线700-701发送命令以打开开关405。这个命令由每个处理单元406接收。然后打开所有开关405。这种情况在图13中示出。此刻，只有第一设备“A”仍然经由总线连接到中央控制元件902。

-接下来，中央控制元件902发送相继返回标识符、闭合开关405并且在后续请求的情况下不再响应的请求。这个请求仅由第一个设备“A”接收，参见906。设备“A”通过返回其标识符(例如其ESTA代码或另一个ID)进行响应。鉴于此刻只有一个设备连接到总线，多个设备绝不会同时响应。在发送响应之后，设备“A”闭合其开关405并且处理单元406在后续请求的情况下将不再响应。

-然后中央控制元件902再次发送相同的请求。鉴于设备“A”的开关405闭合，这个请求由“A”和“B”接收。然而，设备“A”不再响应，因此只有设备“B”通过返回其标识符来响应。

-重复发送这种请求，直到没有设备404响应。在那一刻，中央控制元件902已经接收到每个设备的标识符，并且根据这个出现的次序，拓扑模块904确定链中连接的设备404的次序。

以这种方式，次序可以由拓扑模块904自动确定。中央控制元件902还包括配置模块903。在拓扑模块904识别和确定次序之后，例如配置模块903可以发送寻址到指定设备604的消息，其中给出起始地址。整个配置可以以这种方式自动开展。

图14示出了基于邻居确定以第二种方式确定连接的设备604的次序。在图10中，系统1005包括设备604和具有拓扑模块1004的中央控制元件1002。每个设备604包括根据第二实施例的扩展元件600。再次，图中并未绘制扩展元件600的每个细节。此外，每个扩展元件600的处理单元406被配置为识别相邻设备。拓扑模块1004被配置为基于邻居确定通过执行序列以第二种方式确定设备604的次序。例如这个序列包括相继执行的以下步骤：

-在第一步骤中，通过中央控制元件1002给出打开所有开关405的命令并请求设备哪个存在来识别第一设备。鉴于在那一刻只有第一个设备“A”连接到总线，拓扑模块1004接收到“A”的ID。

-然后所有开关405再次闭合并且拓扑模块发送识别相邻设备的命令。这个命令由每个扩展元件600接收。

-然后每个设备604中的扩展元件600的处理单元406执行所需的序列以识别相邻设备。这种情况在图14中表示。首先，处理单元406打开开关405。接下来，处理单元406经由第二接口502向其右侧的相邻设备请求ID。在图10中，设备“B”经由其第二接口502接收ID，并经由其第一接口407传输其ID本身，分别参见图中的1001和1003。然后再次闭合开关405。每个设备604现在都知道其右侧邻居的ID，并且所有开关405再次闭合。

-接下来，拓扑模块1004通过总线发送寻址到先前在第一步骤中识别出的第一设备“A”的请求。在这个请求中，请求传输其右侧邻居的ID。一旦接收到，拓扑模块1004就识别出第二设备“B”。

-接下来，拓扑模块1004发送寻址到第二设备“B”的请求以传输其右侧邻居的ID。通过由拓扑模块1004重复这一过程，识别所有设备604并且确定它们的次序。此外，这种确定次序的方法比第一种顺序方法更快。

可以通过操纵相对阻抗而不是操纵开关405来类似地应用基于邻居确定的用于确定连接的设备604的次序的上述第二种方法。在这种情况下，每个扩展元件600的开关405在整个配置阶段保持打开。现在通过“打开”读-写和写-读连接来进行邻居确定，从而阻止沿着这些线路的传输。在这些线路的打开状态下，每个设备604请求其右侧邻居的ID，并将其自己的ID传输到其左侧邻居。在再次“闭合”所有连接但开关405仍然打开之后，拓扑模块1004然后可以请求所有ID。借助于改变相对阻抗的“打开”和“闭合”允许比经由开关405的打开和闭合的邻居确定更快的操作。在这最后一种方法中，必须在开关405闭合之后插入稳定所需的特定等待时间。当将阻抗改变为“闭合”状态时，这种等待时间是不必要的。

在图15中，示出了其中通信电缆在正常操作期间出现短路同时在总线模式下操作的用例。在图15中，系统1105包括设备604和具有自愈模块1004的中央控制元件1102。在图15中，每个设备604包括扩展元件600。为清楚起见，图中并未绘制扩展元件600的每个细节。

每个扩展元件600的处理单元406被配置为检测连接的通信电缆中的缺陷，例如短路1104。为此，处理单元406被配置为连续监视第一接口407和第二接口502。例如，连续检查信号线路之间的电压差。在差分信令的情况下，这个电压差应当为零；与零的偏差指示异常。如果处理单元406检测到异常，那么它打开开关405并向中央控制元件1102发送错误消息。

中央控制元件1102包括自愈模块1100，借助于该自愈模块，在通信电缆中出现故障时可以恢复数据流量。例如，这如下进行：

-设备“A”和“B”之间的通信电缆中出现短路1104。然后总线700-701上的所有数据流量停止。

-设备“A”在其第二个接口502上检测到异常，参见1107。然后设备“A”的扩展元件600打开其开关405。总线因此在这个位置被中断，从而使得在设备“A”左侧的总线上的数据流量成为可能。设备“A”经由这条路线向自愈模块1100发送错误消息。

-设备“B”也在其第一接口407上检测到异常，参见1108。设备“B”也打开其开关405。缺陷1104两侧的开关405现在打开。这种情况在图15中表示。有缺陷的电缆通过打开的开关405与网络隔离。因此，除了有缺陷的电缆1104之外，公用总线可以再次使用，设备“A”的左侧，参见1103，并且设备“B”的右侧，参见1106。

-在接收到错误消息时，自愈模块1100调整数据流量：沿着1103指示的路线到达设备“A”，而沿着1101指示的路线到达设备“B”和“C”。为此，网络必须连接成环，如图11中表示的。以这种方式，数据流量就自动恢复了。

最后，图16示出了用于监视第一接口407或第二接口502的替代方法，其中异常检测不是基于测量得到的电压差，而是使用接口的读和写端口。以这种方式，可以避免用于测量电压的额外部件的成本。图中示出了扩展元件600。第一接口407包括读端口“R1”和写端口“W1”。第二接口502包括读端口“R2”和写端口“W2”。处理单元407被配置为监视读和写端口。例如，这如下进行：

-在正常操作中，开关405闭合。处理单元406发送的内容到达第二接口502的写端口“W2”，参见1203。只要电缆中没有缺陷，它就也会经由闭合的开关405到达第一接口407的读端口“R1”。处理单元406读取这个读取端口“R1”，参见1202，并将其与它最初发送的内容进行比较。只要相同，就不会检测到异常。

-然而，如果第二通信电缆206出现短路1200，那么处理单元406发送的内容将不会到达读端口“R1”。因此，处理单元检测到它最初发送的内容与现在读取的内容之间的差异。以这种方式，检测到异常1200。

-处理单元406可以以类似的方式检测第一通信电缆205中的异常，参见1201和1204。

虽然本发明已经借助于具体实施例进行了说明，但是对于本领域技术人员来说将清楚的是，本发明不限于上述说明性实施例的细节，并且在不脱离本发明的应用领域的情况下，可对本发明执行各种改变和修改。因此，必须将本实施例在所有领域中视为说明性而非限制性的，并且本发明的应用领域由所附权利要求而非以上描述来描述，并且因此落入权利要求的含义和范围内的任何改变都并入本文。换句话说，假设这覆盖了属于本专利申请中要求保护的基本原理及其基本属性的应用领域内的所有改变、变化等。此外，本专利申请的读者将理解，术语“包括(comprising)”或“包括(comprise)”不排除其它元件或步骤，术语“一个(a(n))/一个(one)”不排除复数，并且单个元件(诸如计算机系统、处理器或另一个集成单元)可以执行权利要求中提及的各种辅助部件的功能。权利要求中的任何参考都不能解释为对相应权利要求的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”、“a”、“b”、“c”等在说明书或权利要求中使用时用于区分类似的元件或步骤，并不必然指示顺序或时间次序。以相同的方式，术语“顶侧”、“底侧”、“上方”、“下方”等是为了描述而使用的，并不一定是指相对位置。应当理解的是，这些术语在适当的情况下是可互换的，并且本发明的实施例可以根据本发明以与上文描述或说明的不同的顺序或方向起作用。

Claims (15)

1.一种用于设备(604)的扩展元件(600)，所述设备(604)适合于经由第一通信电缆(205)和第二通信电缆(206)连接到具有总线拓扑的线性网络中的其它设备，

其中所述扩展元件(600)包括：

-第一连接点(401)和第二连接点(402)，适合于将所述扩展元件(600)分别连接到所述第一通信电缆(205)和所述第二通信电缆(206)；

-第三连接点(403)，适合于将所述扩展元件(600)连接到包括在所述设备(604)中的控制单元(203)；

-开关(405)，连接到所述第一连接点(401)和所述第二连接点(402)；

-处理单元(406)，连接到所述第三连接点(403)，并且通过不包括所述开关(405)的连接而连接到所述第一连接点(401)和所述第二连接点(402)；

-第一接口(407)和第二接口(502)，分别适于在所述第一连接点(401)和所述第二连接点(402)与所述处理单元(406)之间进行数据交换；

-所述第一接口(407)的读端口与所述第二接口(502)的写端口之间的读-写连接(605)，以及所述第一接口(407)的写端口与所述第二接口(502)的读端口之间的写-读连接(601)，

其中所述处理单元(406)被配置为：

-修改所述开关(405)的状态，使得：

○在所述开关(405)的闭合状态下，在所述第一连接点(401)和所述第二连接点(402)之间存在直接连接，

所述直接连接不包括所述第一接口(407)和所述第二接口(502)，并且在安装状态下，形成所述网络的公用总线(700，701)的一部分；

○在所述开关(405)的打开状态下，所述直接连接中断；

-改变所述读-写连接(605)或所述写-读连接(601)或经由

所述处理单元(406)的所述第一接口(407)与所述第二接口(502)之间的连接中的阻抗，以便将所述扩展元件(600)的状态从其中数据流量不能够通过所述读-写连接(605)和

所述写-读连接(601)的空闲状态改变为其中数据流量能够

通过所述读-写连接(605)或所述写-读连接(601)的转发状态。

2.根据权利要求1所述的扩展元件(400，500，600)，

其中所述扩展元件(600)适合于安装在所述设备(604)的壳体(108)中，并且其中所述第一连接点(401)和所述第二连接点(402)分别适合于在安装状态下与包括在所述设备(604)的所述壳体(108)中的输入端口(201)和输出端口(202)分别连接。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的扩展元件(600)，其中所述处理单元(406)被配置为：

-解释经由所述第一连接点(401)接收的控制数据和配置设定，并经由所述第三连接点(403)将所述控制数据和所述配置设定传送到所述控制单元(203)；

-经由所述第三连接点(403)请求所述设备的一个或多个特

性，并且经由所述第一连接点(401)传输所述特性。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的扩展元件(600)，

其中所述扩展元件(600)适于根据协议控制所述设备(604)，其中所述协议定义数据帧(1400)的组成，所述数据帧(1400)包括旨在用于所述网络中的相继设备的控制数据的序列(1403)，以及在所述控制数据的序列(1403)之前的中断时段(1401)。

5.根据权利要求4所述的扩展元件(600)，

其中所述处理单元(406)被配置为在所述数据帧(1400)开始时将所述状态从空闲状态改变为转发状态，并且在所述数据帧(1400)结束时将所述状态从转发状态改变为空闲状态。

6.根据权利要求5所述的扩展元件，

其中所述处理单元(406)包括数据跟踪器，所述数据跟踪器被配置为在所述数据帧(1400)经由所述读-写连接(605)或所述写-读连接(601)被传输时主动跟踪所述数据帧(1400)，并基于由所述协议定义的数据帧组成来检测所述数据帧(1400)的所述结束。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的扩展元件(500)，

其中所述处理单元(406)被配置为通过以下来识别相邻设备：

相继打开所述开关(405)，经由所述第二连接点(402)向所述相邻设备发送请求，并接收包括所述相邻设备的标识符的响应，

或者在所述开关(405)的打开状态下，使所述扩展元件(600)相继进入空闲状态，经由所述第二连接点(402)向所述相邻设备发送请求，并接收包括所述相邻设备的标识符的响应。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的扩展元件(600)，

其中所述处理单元(406)被配置为通过分别监视所述第二接口(502)和所述第一接口(407)，并且在检测到异常时，打开所述开关(405)并分别经由所述第一接口(205)和所述第二接口(502)发送错误消息来检测所述第二通信电缆(206)或所述第一通信电缆(205)中的缺陷(1104)。

9.一种设备(604)，适合于经由第一通信电缆(205)和第二通信电缆(206)连接到具有总线拓扑(303)的线性网络中的其它设备，所述设备(604)包括：

-电气(204)和/或机械部件；

-控制单元(203)，适合于控制所述电气(204)或机械部件；

-根据前述权利要求中的一项所述的扩展元件(600)，其中

所述扩展元件(600)的所述第三连接点(403)连接到所述控制单元(203)。

10.一种用于控制设备的网络的系统(303)，包括：

-一个或多个根据权利要求9所述的设备(604)；

-中央控制元件(302)；

-一根或多根通信电缆(205，206)，其中每根通信电缆将所述设备(604)中的两个设备彼此连接或将所述设备(604)

之一连接到所述中央控制元件(302)，

其中所述中央控制元件(302)被配置为向所述网络传输数据并从所述网络接收数据。

11.根据权利要求10所述的系统(1005)，

其中所述设备(604)中的每个设备包括根据权利要求7所述的扩展元件(600)，

并且其中所述中央控制元件(1002)包括拓扑模块(1004)，所述拓扑模块(1004)被配置为通过相继地执行以下操作来确定所述网络中所述设备(604)的次序：

-传输命令，使得所述设备(604)中的每个设备的所述扩展元件(600)识别相邻设备；

-从所述设备(604)中的每个设备请求所述设备的标识符和识别出的相邻设备的标识符。

12.根据权利要求10至11所述的系统(1105)，

其中所述设备(604)中的每个设备包括根据权利要求8所述的扩展元件(600)，并且所述中央控制元件(1102)和所述设备(604)连接成环，

并且其中所述中央控制元件(1102)包括自愈模块(1100)，所述自愈模块(1100)被配置为在从所述设备(604)之一接收到所述错误消息时识别具有所述缺陷(1104)的通信电缆并且相应地调整数据流量。

13.一种用于在经由第一通信电缆(205)和第二通信电缆(206)相互连接的设备(604)的网络中进行通信的方法，其中所述网络具有线性总线拓扑，所述方法包括：

-为所述设备(604)中的每个设备提供扩展元件(600)，包括

○第一连接点(401)、第二连接点(402)和第三连接点(403)，

○开关(405)，连接到所述第一连接点(401)和所述第二连接点(402)，

○处理单元(406)，连接到所述第三连接点(403)，并且通过不包括所述开关(405)的连接而连接到所述第一连接点(401)和所述第二连接点(402)，

○第一接口(407)和第二接口(502)，分别适于所述第一连接点(401)和所述第二连接点(402)与所述处理单元(406)之间进行数据交换；

○所述第一接口(407)的读端口与所述第二接口(502)的写端口之间的读-写连接(605)，以及所述第一接口(407)的写端口与所述第二接口(502)的读端口之间的写-读连接(601)，

-将所述第一连接点(401)和所述第二连接点(402)分别与所述第一通信电缆(205)和所述第二通信电缆(206)分别连接；

-将所述第三连接点(403)连接到包括每个所述设备(604)中的每个设备的控制单元(203)；

-由所述处理单元(406)闭合所述开关(405)，使得在所述第一连接点(401)和所述第二连接点(402)之间存在直接连接，其形成所述网络的公用总线(700，701)的一部分，从而以总线模式控制所述网络；

-由所述处理单元(406)打开所述开关(405)，使得所述直接连接中断，从而以串行模式控制所述网络；

-在所述串行模式下，由所述处理单元(406)改变所述读-写连接(605)和/或所述写-读连接(601)和/或所述第一接口(407)与所述第二接口(502)之间经由所述处理单元(406)的连接中的阻抗，从而将所述扩展元件(600)的状态从其中数据流量不能够通过所述读-写连接(605)和所述写-读连接(601)的空闲状态改变为其中数据流量能够通过所述读-写连接(605)或所述写-读连接(601)的转发状态。

14.根据权利要求13所述的方法，所述方法进一步包括：

-提供根据权利要求5所述的扩展元件(600)；

-以所述串行模式控制所述网络；

-在相继设备(604)的所述扩展元件(600)检测到数据帧(1400)的开始时：使所述扩展元件(600)进入转发状态；

-经由相继设备(604)的所述读-写连接(605)或所述写-读连接(601)传输所述数据帧(1400)；

-在相继设备(604)的所述扩展元件(600)检测到数据帧(1400)的结束时：使所述扩展元件(600)进入空闲状态。

15.根据权利要求14和权利要求4所述的方法，

其中所述数据帧(1400)的所述中断时段(1401)使得使相继设备(604)的所述扩展元件(600)相继进入转发状态的时间小于所述中断时段(1401)。

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