DD246214A1 - Verfahren zur organisation des datenverkehrs lichtleitergekoppelter und mikrorechnergesteuerter technologischer module - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Organisation des Datenverkehrs lichtleitergekoppelter und mikrorechnergesteuerter technologischer Module, die miteinander kommunizieren koennen. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, das es erlaubt, mehrere solcher Module in einem technologischen Prozess zu verketten, wobei alle Aufgaben ausschliesslich mit dem einen Mikrorechner jedes Moduls bearbeitet werden sollen. Erfindungsgemaess ruft eine steuernde Central-Prozedur zyklisch verschiedene Prozeduren auf, wobei die aufgerufene Prozedur von einer markierten Stelle aus vollkommen autonom arbeitet bis sie bei Erreichen eines bestimmten Ergebnisstandes diesen markiert und die Initiative an die Central-Prozedur zurueckgibt, wobei die aktiven Prozeduren ihre Informationen Koppelregistern entnehmen und sie wieder in solche ablegen.

Description

Der Mikrorechner sollte wenigstens aus den Baustufen Zentraleinheit, Programmspeicher, Registerspeicher, Serielle EinAusgabe-Schaltung, Zähler-Zeitgeber-Schaltung, den Ein-Ausgabe-Ports und einem Systembus bestehen. Koppelregister sind ein Eingaberegister, ein Senderegister, ein Master-Melde-Register, ein Master-Befehls-Register, ein Worker-Befehls-Register, ein Worker-Melde-Register, ein Weitergaberegister und ein Anforderungs-Register. Die Kommunikation soll asynchron mit einzelnen Dialogworten durchgeführt werden. Eine Botschaft kann aus einem oder mehreren Dialogworten bestehen und soll außerdem eigentlichen Dateninhalt Angaben zur Adresse, Quelle und zur Datensicherung enthalten.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine Organisationsstruktur mit folgenden Verfahrensschritten gelöst:

Die Central-Prozedur ruft vorzugsweise zyklisch eine Listener-Prozedur, die Worker-Prozedur, die Talker-Prozedur und, falls durch einen Funktionsschalter bestimmt wurde, daß der betreffende Modul Masterfunktion ausübt, auch die Master-Prozedur auf. Nach dem Aufruf beginnt die aktivierte Prozedur von einer markierten Stelle an vollkommen autonom zu arbeiten, bis sie nach Erreichen eines bestimmten Ergebnisstandes diesen wiederum markiert und danach die Initiative an die Central-Prozedur zur Erteilung des nächsten Prozeduraufrufes zurückgibt, wobei die aktiven Prozeduren eines Modulrechners ihre Informationen Koppelregistern entnehmen und sie wieder in solche ablegen. Weiterhin entnimmt die Central-Prozedur Informationen aus Funktionsschaltern und die Worker-Prozedur Informationen aus Funktionsschaltern und die Worker-Prozedur aus Sensoren. Im Anforderungs-Register wird für das Master-Befehls-Register, das Master-Melde-Register, das Worker-Befehls-Register, das Worker-Melde-RegisterunddasWeitergaberegisterjeein Bit geführt, das beim Einschreiben eines Dialogwortes von dergerade aktiven Prozedur gesetzt wird und beim Auslesen des Dialogwortes von der das Byte übernehmenden Prozedur rückgesetzt wird.

Ein im Modul eintreffendes Dialogwort wird nach der optoelektrischen Wandlung und Verstärkung von derEin-Ausgabe-Schaltung des Mikrorechners im Eingaberegister abgelegt und löst sofort einen Vorgang aus, in dem die Listener-Prozedur das Byte entnimmt und prüft, ob es für einen anderen Modul bestimmt ist. In diesem Falle wird das Wort unverändert in das Weitergaberegister eingetragen und die Talker-Prozedur unmittelbar anschließend aktiviert. Ist das Dialogwort für den eigenen Modul bestimmt, so entnimmt die Listener-Prozedur dieses vorerst nur und legt es in ihrer nächsten aktiven Phase in das Master-Melde-Register, wenn der Modul ein Master ist bzw. in das Worker-Befehls-Register, wenn der Modul ein Slave ist. Übt der betreffende Modul Masterfunktionen aus, so wird ein Befehlswort der Master-Prozedur, das für den eigenen Modul bestimmt ist, in das Worker-Befehls-Register eingetragen. Ist das Befehlswort für einen anderen Modul bestimmt, so bringt es die Master-Prozedur jedoch in das Master-Befehls-Register. Die Master-Prozedur entnimmt ein an sie gerichtetes Antwortbyte des eigenen Modules dem Worker-Melde-Register und ein solches anderer Module dem Master-Melde-Register. Sobald die Master-Prozedur ejn Befehlswort ausgibt, wird durch die Zähler-Zeitgeber-Schaltung des Master-Mikrorechnerseine Zeitschranke gesetzt, innerhalb derer eine Antwort einzusetzen hat. Bleibt diese aus, so wird die Master-Prozedur das Byte erneut ausgeben oder, wenn dies mehrfach ergebnislos bleibt, eine Fehlerroutine veranlassen.

Dialogworte, die im Worker-Befehls-Register eingetragen wurden, werden von der Worker-Prozedur zur Verarbeitung entnommen. Entsprechend dem gegenwärtigen Prozeßstand werden die Befehle des Masters beantwortet, indem für jedes Befehlswort ein Antwortbyte in das Worker-Melde-Register eingetragen wird. Die Worker-Prozedur kann in besonderen Situationen Dialogworte auch ohne Aufforderung im Worker-Melde-Register eintragen.

Durch die im Anforderungs-Register liegende Information erfährt die Talker-Prozedur, ab jeweils ein oder kein Dialogwort aus dem Weitergaberegister oder dem Master-Befehls-Register oder dem Worker-Melde-Register in das Senderegister zu bringen ist. Wenn das Senderegister gefüllt ist, wird das Byte über die SIO-Ausgabe des Mikrorechners einem Ausgangsverstärker zugeführt und nach der elektro-optischen Wandlung unverzüglich in die nächste Teilstrecke des Lichtleitkabels eingespeist.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden: Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: die Organisationsstruktur des erfindungsgemäßen Verfahrens

Fig. 2: die Verkettung der Module im dargestellten Anwendungsbeispiel

Fig.3: den möglichen Aufbau eines Dialogwortes

Fig.4: den Aufbau einer möglichen Anwenderschaltung

In Fig. 1 ist die Organisationsstruktur des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt mit opto-elektrischem Wandler 1, elektrooptischen! Wandler 2, Eingabeverstärker 20, Ausgabeverstärker 21, Funktionsschalterblock 3, Prozeßperipherie 4, der Central-Prozedur 7, der Master-Prozedur 8, der Listener-Prozedur 9, der Talker-Prozedur 10 und der Worker-Prozedur 11. Weiterhin sieht man das Eingaberegister 12, das Senderegister 13, das Master-Melde-Register 14, das Master-Befehls-Register 15, das Worker-Befehls-Register 16, das Worker-Melde-Register 17, das Weitergaberegister 18 und das Anforderungsregister 19. Die möglichen Wege von Botschaften sind durch starke Pfeile und interne Steuerabläufe durch einfache Pfeile dargestellt. Diese Struktur ist in jedem der verketteten"Module wirksam und in Fig. 2 ist gezeigt, daß zwischen den einzelnen Teilstrecken des Lichtleitkabels 35 beispielsweise fünf Module angeordnet sind, die vier Slaves 36,37,38,39 und ein Master 40. Die Pfeile deuten einen angenommenen Prozeßablauf an.

Figur 3 zeigt einen denkbaren Aufbau einer aus nur einem Dialogwort bestehenden Botschaft, die Angaben zur Parität P, Adresse A, Quelle S und den eigentlichen Dateninhalt D enthält. Die Breite des Dialogwortes hängt selbstverständlich von der Breite der darin enthaltenen Adressen-und Dateninformationen ab und bestimmt u.a. die Auswahl des eingesetzten Mikrorechners. Im gewählten Beispiel mit einer 8-Bit-Wortbreite sei bei ungerader Parität P = 1 und es können vier Slave-Module adressiert werden. Handelt es sich bei dem speziellen Dialogwort um einen Masterbefehl, so ist S = 1 und es sind maximal 16 Befehle möglich. Handelt es sich um eine Slave-Meldung so ist S = 0 und es sind ebensoviele Meldungen möglich. Es sei nochmals bemerkt, daß eine Botschaft nicht immer aus nur einem Dialog bestehen muß, wie dies im gewählten Anwendungsbeispiel der Fall ist.

Fig.4 zeigt eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Anwenderschaltung in einer außerordentlich ökonomischen Variante. Hierbei besteht der Mikrorechner 5 aus einem Ein-Chip-Mikrorechner. CPU 22, ROM 23, RAM 24, CTC 25, SIO 26, PIO 27, und der Systembus 28 sind integriert. Weiterhin ist der Eingabeverstärker 20 und der Ausgabeverstärker 21 durch einen Doppel-Operationsverstärker 6 realisiert, so daß in der Anordnung nur zwei integrierte Schaltkreise enthalten sind. Ferner ist in Fig.4 die Prozeßperipherie4 mit Sensoren 29 und Aktoren 30, der Funktionsschalterblock 3 mit Adressenwahlschaltern 31, Master/Slave-Schalter32 und prozeßspezifischen Schaltern 33 sowie die in jedem Modul vorhandene Stromversorgung 34 zu sehen.

Nachfolgend soll der Weg einer aus einem Dialogwort bestehenden Botschaft von der Ausgabe durch den Master 40 an den im Ring an vierter Stelle danach angeordneten Slave 36 und der daraufhin abgegebenen Antwort des angesprochenen Slaves 36 an den Master 40 betrachtet werden:

Ein Befehl des Masters 40 wird von der Master-Prozedur 8 dieses Moduls in dessen Master-Befehls-Register 15 abgelegt und gleichzeitig sein Anforderungs-Register 19 mit einer Information geladen, aus der hervorgeht, daß die im Master-Befehls-Register 15 geladene Botschaft gültig und zu senden ist. Sobald dieCentral-Prozedur7 wieder die Taiker-Prozedur 10 aktiviert hat, wird das .Senderegister 13 des Master-Modules 40 mit der Botschaft geladen, das Merkbit im Anforderungs-Register 19 rückgesetzt, anschließend das Byte über den Datenausgang SIO 26 des Mikrorechners 5, den Ausgabeverstärker 21 und den elektro-optischen Wandler 2 unverzüglich in die erste Teilstrecke des Lichtleitkabels 35 eingespeist, erreicht über den optoelektrischen Wandler 1,den Eingabeverstärker 20 und den Dateneingang der SIO 26 des ersten Slave-Moduls 37 dessen Eingaberegister 12 und löst sofort einen Vorgang aus, in dem die Listener-Prozedur 9 prüft, ob die Botschaft für einen anderen ModuJ bestimmt ist. Da dies der Fall ist, wird das Byte unverändert in das Weitergaberegister 18 eingetragen und im Anforderungs-Register 19 ein Bit gesetzt, wodurch markiert ist, daß nunmehr die im Weitergaberegister 18 enthaltene Botschaft gültig und zu senden ist. DieTalker-Prozedur 10 wird unmittelbar anschließend aktiviert. Die unmittelbare Aktivierung der beiden beteiligten Prozeduren außerhalb des zyklischen Ablaufes ist notwendig, um den Durchlauf eines weiterzugebenden Dialogwortes nicht unvertretbar zu verlängern. Sobald die Talker-Prozedur 10 das Senderegister 13 geladen hat, wird das Merkbit im Anforderungs-Register 19 rückgesetzt. Über den Dabenausgang der SIO 26 und den Ausgabeverstärker 21 des ersten Slave-Moduls 37 sowie dessen elektro-optischen Wandler 2 gelangt die Botschaft in die nächste Teilstrecke des Lichtleitkabels 35 und so fort, bis im vierten Slave Modul 36 die Listener-Prozedur 9 erkennt, daß der eingetroffene Befehl für den eigenen Modul bestimmt ist. Das Byte wird im Worker-Befehls-Register 16 abgelegt und das entsprechende Merkbit im Anforderungs-Register 19 gesetzt. Die anschließend aktive Worker-Prozedur 11 des vierten Slave-Moduls 36 entnimmt die Botschaft zur Verarbeitung und setzt das Merkbit im Anforderungs-Register 19 zurück. Entsprechend dem gegenwärtigen Prozeßstand wird der Befehl des Masters 40 beantwortet, indem eine Antwortmeldung in dasWorker-Melde-Register 17 eingetragen und das Anforderungs-Register 19 geladen wird. In der nächsten aktiven Phase der Talker-Prozedur 10 erfährt diese durch Abfrage des Anforderungs-Registers 19, daß im Worker-Melde-Register 17 eine an den Master 40 zu sendende Antwort bereitliegt. Sobald die Talker-Prozedur 10 das Senderegister 13 mit dieser Antwortbotschaft gefüllt hat, wird das entsprechende Bit des Anforderungs-Registers 19 rückgesetzt, das Byte über den Datenausgang der SIO 26, den Ausgabeverstärker 21 und den elektro-optischen Wandler 2 des vierten Slave-Modules 36 in die letzte Teilstrecke des Lichtleitkabels 35 eingespeist und erreicht nach der optoelektrischen Wandlung, Verstärkung und SIO-Eingabe das Eingaberegister 12 des Master-Modules 40. Da die Antwortmeldung für diesen Modul bestimmt ist, legt die Listener-Prozedur 9 das eingetroffene Byte im Master-Melde-Register 14 ab, so daß es von der Master-Prozedur 8 verarbeitet werden kann.

Sobald die Master-Prozedur 8 ein Dialogwort ausgibt, wird durch die CTC 25 des Mikrorechners 5 eine Zeitschranke gesetzt, innerhalb derer eine Antwort einzutreffen hat. Bleibt diese aus, so wird die Master-Prozedur 8 das Byte erneut ausgeben oder, wenn dies mehrfach ergebnislos bleibt, eine Fehlerroutine veranlassen. Dies kann auch geschehen, wenn ein Slave-Modul von sich aus eine Havariesituation meldet.

Befehle des Masters 40 für den eigenen Modul erreichen sein Worker-Befehls-Register 16 direkt, also ohne Datenübertragung, ebenso wie die für die Master-Prozedur 8 bestimmten Meldungen der Worker-Prozedur 11 des Master-Modules 40 dessen Worker-Melde-Register 17 direkt entnommen werden kann.

Claims (3)

Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zur Organisation des Datenverkehrs lichtleitergekoppelter und mikrorechnergesteuerter technologischer Module, die asynchron über einzelne Dialogworte kommunizieren, jeweils ein Modul umschaltbar als Master und die anderen als dessen Slave betrieben und bei Anwahl verschiedene Teilprozeduren abarbeitend, gekennzeichnet dadurch, daß eine steuernde Central-Prozedur (7) zyklisch eine das Dialogwort empfangende Listener-Prozedur (9), eine prozeßspezifische Worker-Prozedur (11), eine das Dialogwort abgebende Talker-Prozedur (10) und bei als Master arbeitendem Modul eine Master-Prozedur (8) aufruft, wobei die aufgerufene Prozedur von einer markierten Stelle an vollkommen autonom arbeitet bis sie bei Erreichen eines bestimmten Ergebnisstandes diesen markiert und die Initiative zur Central-Prozedur (7) zurückgibt, daß die aktivierten Prozeduren eines Moduls ihre Informationen Koppelregistern entnehmen und diese in solche ablegen, daß ein im Modul eintreffendes Dialogwort in einem Eingaberegister (12) abgelegt und von der Listener-Prozedur (9) auf Zuständigkeit geprüft wird, daß bei Nichtzuständigkeit das Dialogwort im Weitergaberegister (18) deponiert und sofort die Talker-Prozedur (11) aktiviert wird, welche das Dialogwort in das Senderegister (13) bringt, daß bei Zuständigkeit das Dialogwort von der Listener-Prozedur (9) in das Master-Melde-Register (14) bei einem Master-Modul oder in dasWorker-Befehls-Register (16) bei einem Slave-Modul abgelegt wird, daß weiterhin bei einem Master-Modul das für den eigenen Modul bestimmte Befehlswort der Master-Prozedur (8) ebenfalls indasWorker-Befehls-Register (16) und das für einen anderen Modul bestimmte Befehlswort in das Master-Befehls-Register (15) eingetragen wird, daß die Master-Prozedur (8) ein an sie gerichtetes Anwortdialogwort des eigenen Modules dem Worker-Melde-Register (17) und ein Antwortdialogwort anderer Module dem Master-Melde-Register (14) entnimmt, daß Dialogworte, die im Worker-Befehls-Register (16) eingetragen wurden von der Worker-Prozedur (11) zur Verarbeitung entnommen werden, daß die Befehle des Masters beantwortet werden, indem für jedes Befehlswort ein Antwortdialogwort in das Worker-Melde-Register (17) eingetragen wird und daß die Talker-Prozedur (10) ein zu sendendes Dialogwort aus dem Master-Befehls-Register (15) bei einem Master-Modul oder aus einem Worker-Melde-Register (17) bei einem Slave-Modul in das Senderegister (13) des Moduls bringt.

2. Verfahren zur Organisation des Datenverkehrs lichtleitergekoppelter und mikrorechnergesteuerter technologischer Module nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Worker-Prozedur (11) auch ohne Aufforderung Dialogworte in das Worker-Melderegister (17) eintragen kann.

Hierzu

3 Seiten Zeichungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Organisation des Datenverkehrs lichtleitergekoppelter und mikrorechnergesteuerter technologischer Module, die innerhalb eines Prozesses miteinander verkettet sind, von denen einer als Master arbeitet und die anderen als dessen Slave, wobei die technologischen Module störungsfrei und galvanisch entkoppelt miteinander kommunizieren können.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In.der DE-OS 3232133 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem mehrere mikrorechnergesteuerte Prozeßstationen über einen ringförmigen Lichtbus gekoppelt sind, wobei im Lichtbus als Freigabesignal ein sogenanntesTaken-Byte umläuft, das bei Bedarf durch eine Anfangs-Flag mit nachfolgendem Datenblock ersetzt werden kann, bis nach der Quittierung der Daten durch den Empfänger das Taken-Byte erneut in Umlauf gesetzt wird.

Für die Lichtleiterkopplung nach DE-OS 3232133 sind zur Verbindung des Lichtbus mit den Prozeßrechnern Lichtkommunikationsmodule erforderlich. Diese enthalten spezielle Einrichtungen — beispielsweise weitere Mikrorechner — zur Verwaltung des Datenverkehrs zwischen den einzelnen Prozeßstationen. Das garantiert eine hohe Datenübertragungsrate, die Übertragung großer Informationsmengen und ermöglicht die Kopplung einer sehr großen Zahl von Stationen, weil die Verwaltungsaufgaben des Datenverkehrs vollkommen autonom bearbeitet werden. Es hat aber zur Konsequenz, daß das Verfahren uneffektiv ist, wenn es nur zur Kopplung von Modulen mit vergleichsweise kleinem Aufgabenumfang, deren Volumen begrenzt ist und deren Kosten niedrig gehalten werden müssen, eingesetzt wird.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Organisation des Datenverkehrs zwischen lichtleitergekoppelten und mikrorechnergesteuerten technologischen Modulen mit kleinem Aufgabenumfang, niedrigem Kostenlimit und begrenztem Volumen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Organisation des Datenverkehrs zwischen lichtleitergekoppelten und mikrorechnergesteuerten technologischen Modulen zu schaffen, das es erlaubt, mehrere solcher Module in einem technologischen Prozeß zu verketten, wobei alle anfallenden Aufgaben, prozeßspezifische und solche des Datenverkehrs, auschließlich mit dem einen Mikrorechner jedes Moduls bearbeitet werden sollen. Das Verfahren benötigt je Modul einen elektro-optischen Wandler, denen Eingabe- und einen Ausgabeverstärker, einen Mikrorechner mit mehreren Teilprogrammen, genannt Prozeduren, mehrere Register, die vorzugsweise Bestandteil des Mikrorechners sein sollen, Funktionsschalter und weiterhin Prozeßperipherie mit Sensoren und Aktoren.