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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur automatischen Adressvergabe
an Teilnehmern eines Systems, wobei jeder Teilnehmer einen einstellbaren
Adressspeicher aufweist und über
einen vorbestimmten Kanal empfangsbereit ist, und wobei zu Beginn
des Verfahrens jeder Teilnehmer eine Zufallsadresse aus einem vorbestimmten
Adressraum aufweist.
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Kommunikationssysteme
allgemein und Bussysteme im speziellen benötigen die Vergabe von Adressen
an die einzelnen Teilnehmer (Slaves), damit diese eindeutig von
einem Master angesprochen werden können. Die Vergabe der Adressen
wird bei handelsüblichen
Systemen manuell durchgeführt, d.h.,
bei jedem Gerät
wird eine eindeutige Adresse eingestellt. In ausgedehnten Systemen
kommt es aber immer wieder zu Doppelvergaben, was zumindest die
Inbetriebnahme beeinträchtigt.
Andererseits kann eine einmalige manuelle Adressvergabe auch störend sein,
da die Adressen in der Zeit danach auch jedem Servicepersonal bekannt
sein müssen, um
beispielsweise vor Ort über
drahtlose Bedienpanels Servicearbeiten oder -abfragen vornehmen
zu können.
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Diese
Problematik wird beispielsweise dadurch gelöst, dass der Adressraum entsprechend groß gewählt wird
und weltweit eine eindeutige Adresse vergeben wird oder durch Zusatzmaßnahmen,
wie beispielsweise einem sogenannten Daisy-Chain-Verfahren, eine sukzessive Inbetriebnahme des
gesamten Systems möglich
wird, in dem immer nur der jeweils freigeschaltete Teilnehmer angesprochen
wird und dadurch sehr einfach an jeden Teilnehmer eine eindeutige
Adresse durch den Master vergeben werden kann. Außerdem ist
bei drahtlos arbeitenden Bedien- und Beobachtungsgeräten eine
automatische Adressvergabe sehr hilfreich, da diese Geräte dann
zusammen mit den zu bedienenden Geräten temporär eine eindeutige Adresszuweisung vornehmen
und damit einen Datenverkehr selbständig vorbereiten können. Ansonsten
müsste
die eingestellte Adresse von außen
sichtbar angeschrieben sein oder durch andere Mittel zugängig gemacht
werden.
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Aus
der
DE 33 47 357 A1 ist
eine Einrichtung zum Vergeben von Adressen an steckbaren Baugruppen
bekannt. Um steckbare Baugruppen seitens einer Steuereinrichtung
Adressen für
einen adressgesteuerten Datenaustausch zuzuführen, ist gemäß dieser
Einrichtung jeder Baugruppe zum einen eine den Typ der Baugruppe
kennzeichnende Baugruppenkennung eingeprägt. Ferner wird jeder Baugruppe
eine Steckplatzkennung über
einen Geber mitgeteilt. Während
einer Initialisierungsphase werden alle Baugruppen über die
Steckplatzkennung aufgerufen und teilen der Steuereinheit ihre jeweiligen
Baugruppenkennungen mit. Von der Steuereinheit werden daraufhin über Adressierung
der Steckplatzkennungen den Baugruppen deren relevanten Adressen
mitgeteilt, die für
den weiteren Datenaustausch verwendet werden. Mit dieser Einrichtung
kann ohne manuellen Eingriff allein mit Hilfe der Steuereinheit
den Baugruppen Adressen für
den Datenaustausch zugewiesen werden. Dabei wird davon ausgegangen, dass
die Baugruppen steckbar in einem vorgegebenen räumlichen Ordnungssystem angeordnet
sind. Wesentlich ist auch, dass für jeden Steckplatz eine spezifische
Steckplatzkennung zur Verfügung
steht.
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Der
Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur automatischen
Adressvergabe an Teilnehmern eines Systems anzugeben, das auch über drahtlose
Master ausgeführt
werden kann.
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Diese
Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Verfahrensschritten
erfindungsgemäß gelöst, wobei
diese Teilnehmer des Systems über
einen vorbestimmten Kanal immer empfangsbereit sind, und in der
Lage sind, eine Adresse aus einem vorbestimmten Adressraum einstellen
zu können, wobei
mit Starten des Verfahrens jeder Teilnehmer des Systems eine Zufallsadresse
aufweist.
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Mittels
diesem erfindungsgemäßen Verfahren
werden diese Zufallsadressen aus einem vorbestimmten Adressraum
eines jeden Teilnehmers ermittelt und diesen als Adresse zugewiesen,
wobei diese zugewiesene Adresse von allen anderen Teilnehmern des
Systems als belegt gekennzeichnet wird. Die Ermittlung der Zufallsadressen
der Teilnehmer des Systems erfolgt derart, dass die Teilnehmer mit
einer Adresse des vorbestimmten Adressraums aufgefordert werden,
ihre Kennung zu senden. Auf diese Aufforderung kann keine Antwort,
eine Antwort oder mehrere Antworten kommen. Keine Antwort bedeutet,
dass kein Teilnehmer dieses Systems diese Adresse als Zufallsadresse
aufweist. Ist eine Kennung nicht unverfälscht, bedeutet dies, dass
wenigstens zwei Teilnehmer diese aufgerufene Adresse als Zufallsadresse
aufweisen. Damit signalisiert das zerstörte Antworttelegramm eine Kollision
wenigstens zweier Teilnehmer. In diesem Fall werden die an der Kollision
beteiligten Teilnehmer aufgefordert, ihre Zufallsadressen zu ändern. Ist
eine Kennung unverfälscht
erkennbar, bedeutet dies, dass nur ein Teilnehmer dieser aufgerufenen
Adresse als Zufallsadresse aufweist. In diesem Fall wird diese aufgerufene
Adresse dem Teilnehmer als Adresse zugewiesen, wobei die anderen
Teilnehmer diese Adresse als belegt markieren. Diese Verfahrensschritte
müssen für jede Adresse
des vorbestimmten Adressraums wiederholt werden. Treten Kollisionen
auf, so müssen
für jede
Kollision die Adressen des vorbestimmten Adressraums in der angegebenen
Weise verfahren werden. Wenn keine Kollisionen mehr auftreten und
keine Antworten mehr eintreffen, ist jedem Teilnehmer des Systems
eine Adresse automatisch zugewiesen worden.
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Somit
erhält
man ein Verfahren, mit dem automatisch jedem Teilnehmer eines Systems
eine Adresse zugewiesen werden kann, wobei eine Doppelvergabe von
Adressen verhindert wird. Außerdem kann
dieses Verfahren auch über
einen drahtlosen Master ausgeführt
werden. Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren
erfolgt die Adressierung symbolisch, wobei die Zuordnung zwischen
Symbolik und vergebener Adresse automatisch erfolgt.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur automatischen Adressvergabe
sind den Unteransprüchen
2 bis 12 zu entnehmen.
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Zur
weiteren Erläuterung
der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der das
Verfahren für
ein drahtloses Kommunikationssystem und ein Bussystem schematisch
veranschaulicht wird.
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1 zeigt
ein drahtloses Kommunikationssystem und die 2 zeigt
ein Bussystem.
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Das
drahtlose Kommunikationssystem gemäß 1 weist
mehrere Teilnehmer 2, 4, 6, 8 und 10 und
einen Master 12 auf. Diese Teilnehmer 2 bis 10,
die auch als Slave bezeichnet werden, sind in dieser Darstellung
nebeneinander angeordnet. Diese Teilnehmer 2 bis 10 können jedoch
auch in einer Produktionshalle verstreut angeordnet sein. Der Master 12 ist
beispielsweise ein drahtloses Bedienpanel, mit dem beispielsweise
ein Servicemann Servicearbeiten oder -abfragen vor Ort vornehmen
kann. Jeder Teilnehmer 2 bis 10 weist eine Kennung
auf, die symbolisch sein kann. Beispielsweise hat der Teilnehmer 2 die
Kennung X34-Y12 und der Teilnehmer 4 die Kennung X34-Z33.
Diese Kennungen symbolisieren jeweils den Ort des jeweiligen Teilnehmers 2 bzw. 4 in
einem systemweiten Koordinatensystem. Damit handelt es sich bei
diesen Kennungen um Ortskennzeichen. Als Kennung kann beispielsweise
auch die Seriennummer des Teilnehmers verwendet werden. Allgemein
können
Daten der Informations- und Auskunftsfunktionen als Kennung dienen.
Jeder Teilnehmer 2 bis 10 und der Master 12 weist
außerdem
jeweils eine Sende- und Empfangseinrichtung 14 und ein
optisches Element 16, beispielsweise eine lichtemitierende
Diode, auf. Als Sende- und Empfangseinrichtung 14 ist eine
drahtlose Einrichtung vorgesehen. Die drahtlose Einrichtung 14 kann
eine Ultraschall-Sende- und Empfangseinrichtung oder eine Infrarot-Sende-
und Empfangseinrichtung sein. Vom Master 12 ist einerseits
ein kommunizierender Teil 18 und ein Speicher 20 separat
dargestellt.
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In
der 2 ist das Kommunikationssystem gemäß 1 als
Bussystem dargestellt. D.h., die Teilnehmer 2 bis 10 und
der Master 12 sind mittels eines Busses untereinander kommunikativ
verbunden. Dazu weist jeder Teilnehmer 2 bis 10 eine
Sende- und Empfangseinrichtung 22 auf. Diese Sende- und Empfangseinrichtung 22 sind
mittels eines Busses 24 miteinander verbunden. Vom Master 12 ist
ebenfalls ein kommunizierender Teil 18 und ein Speicher 20 schematisch
dargestellt. Auch bei diesem Bussystem sind die Teilnehmer 2 bis 10 nebeneinander
angeordnet. Sie können
jedoch auch in einer Produktionshalle verstreut angeordnet sein.
Die Teilnehmer 2 und 4 weisen jeweils dieselben
Kennungen wie in der Ausführungsform
gemäß 1 auf.
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Anhand
der Ausführungsform
gemäß 1 soll
nun das erfindungsgemäße Verfahren
zur automatischen Adressvergabe näher beschrieben werden:
Voraussetzung
für das
erfindungsgemäße Verfahren ist,
dass jeder Teilnehmer 2 bis 10 prinzipiell fähig sein
muss, eine Adresse zwischen 1 und N einstellen zu können, wobei
jeder Teilnehmer 2 bis 10 über einen vorbestimmten Kanal
immer empfangsbereit sein muss. Dieser Kanal wird als Kommandokanal benutzt. Über diesen
Kanal werden die Kommandos des Verfahrens an die Teilnehmer 2 bis 10 des
Systems übertragen.
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Damit
das Verfahren zur automatischen Adressvergabe gestartet wird, wird über den
Kommandokanal das Kommando RESET an alle Teilnehmer 2 bis 10 des
Systems vom Master 12 übertragen. Mit
der Übertragung
dieses Kommandos weisen die Teilnehmer 2 bis 10 in
ihren Adressspeicher jeweils eine Zufallsadresse zwi schen 1 und
N auf. Das nächste
Kommando, das vom Master 12 an alle Teilnehmer 2 bis 10 des
Systems übertragen
wird, heißt ECHO
adr 1. Aufgrund dieses Kommandos sollen alle Teilnehmer 2 bis 10 mit
der Zufallsadresse 1 ihre Kennung an den Master 12 senden.
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Empfängt der
Master 12 ein unzerstörtes Antworttelegramm,
das die Kennung eines der Teilnehmer 2, 4, 6, 8 oder 10 enthält, so sendet
der Master 12 das Kommando HOLD adr 1 an alle
Teilnehmer 2 bis 10 des Systems. Das bedeutet,
dass der Teilnehmer mit der Zufallsadresse 1 diese Adresse
festschreiben soll, wogegen die Teilnehmer, die diese Zufallsadresse 1 nicht
aufweisen, diese Adresse 1 als belegt markieren sollen.
Danach überträgt der Master 12 das
Kommando ECHO adr 2 an die verbleibenden Teilnehmer 4 bis 10.
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Empfängt der
Master 12 kein Antworttelegramm, so weist keiner der Teilnehmer 2 bis 10 die Adresse 1 als
Zufallsadresse auf. Danach sendet der Master 12 an alle
Teilnehmer 2 bis 10 das Kommando ECHO adr 2.
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Empfängt der
Master 12 ein zerstörtes
Antworttelegramm, so haben wenigstens zwei Teilnehmer, deren Zufallsadressen
gleich der genannten Adresse 1 sind, ihre Kennung an den
Master 12 gesendet. Wenn mehrere Teilnehmer gleichzeitig
den Master 12 ihre Kennung senden, kann der Master 12 keine
dieser empfangenen Kennungen unverfälscht erkennen. In diesem Fall
liegt eine sogenannte Kollision vor. Aufgrund des zerstörten Antworttelegramms überträgt der Master 12 das
Kommando CHANGE adr 1 an die Teilnehmer mit der Zufallsadresse 1.
Dieses Kommando veranlasst diese beiden Teilnehmer jeweils ihre
Zufallsadresse zu ändern.
Die Änderung dieser
Zufallsadresse erfolgt beispielsweise mittels eines Zufallsgenerators.
Adressen des vorbestimmten Adressraumes, die als belegt markiert
sind, sind bei der Adressverstellung ausgeschlossen. Daran anschließend überträgt der Master 12 das
Kommando ECHO adr 2 an alle Teilnehmer 2 bis 10 oder nochmals
ECHO adr 1, um Kollisionsfreiheit zu prüfen.
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Sobald
das Kommando ECHO adr 2 übertragen ist, wird das Antworttelegramm
in der beschriebenen Art und Weise ausgewertet, und die Kommandos
HOLD adr 2 bzw. CHANGE adr 2 übertragen. Danach folgt das
Kommando ECHO adr 3, ECHO adr 4, ..., ECHO adr
N. Sobald das Antworttelegramm auf das Kommando ECHO adr N ausgewertet
ist, sind alle Adressen 1 bis N des vorbestimmten Adressraums
abgearbeitet. Sind dabei eine oder mehrere Kollisionen aufgetreten,
so müssen
die Adressen 1 bis N des vorbestimmten Adressraums noch
einmal oder mehrmals abgearbeitet werden. Erst wenn keine Kollisionen
mehr auftreten oder keine Antworttelegramme mehr beim Master 12 ankommen,
ist das Verfahren zur automatischen Adressvergabe abgeschlossen.
D.h., jedem Teilnehmer 2, ...,10 ist eine Adresse
zwischen 1 und N aus einem vorbestimmten Adressraum zugewiesen
worden.
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Für die Änderung
der Zufallsadressen von Teilnehmern 2 bis 10 dieses
Systems wird ein Zufallszahlengenerator verwendet. Zufallszahlengeneratoren
können
auf unterschiedlichster Art und Weise konstruiert werden. Im vorliegenden
Fall ist nur wichtig, dass ausschließlich ganze Zahlen im Bereich 1 bis
N erzeugt werden. Die statistische Verteilung ist nebensächlich.
Vorteilhaft ist jedoch eine Gleichverteilung. Beispielsweise könnte ein
rückgekoppeltes Schieberegister
als sogenanntes Pseudozufallsgenerator eingesetzt werden. Damit
die Schieberegister in den verschiedenen Geräten nicht alle stets die gleichen
Zufallszahlen generieren, müssen
die Schieberegister mit unterschiedlichen Startwerten ausgestattet
werden. Dies kann z.B. dadurch geschehen, dass die Seriennummer
des Gerätes
als Startwert benutzt wird.
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Nach
erfolgter Adressvergabe werden die Teilnehmer 2, ...,10 wie
gehabt angesprochen. Es ist dann auch Betrieb im Querverkehr möglich.
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Zur
korrekten Adressierung hält
der Master 12 eine Tabelle, die über das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren
aufgebaut ist, in der die vergebenen Adressen mit der Kennung des
jeweiligen Teilnehmers 2 bis 10 verknüpft ist.
Ferner führt
jeder Teilnehmer 2 bis 10 eine Tabelle mit, in
der die belegten Adressen 1 bis N markiert sind. Diese
Tabelle verliert nach Abschluss der Autoadressierung ihre Bedeutung
und kann gelöscht
werden.
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Ferner
kann zur Ermittlung des erfolgreichen Abschlusses der Autoadressierung
ein Kommando CLOSE an die Teilnehmer 2 bis 10 des
Systems übermittelt
werden.
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Der
Aufbau einer Kommunikationsverbindung zwischen dem Master 12 und
einem der Teilnehmer 2, 4, 6, 8 oder 10 erfolgt
durch das Senden des Kommandos CALL adr 1, ...,N über den
Kommandokanal. Aufgrund dieses Kommandos wird der Master 12 mit
dem entsprechenden Teilnehmer mit der Adresse 1, ...,N
aufgebaut und eine bereits bestehende Verbindung beendet, und der
neu angesprochene Teilnehmer sendet seine Kennung an den Master 12.
Wegen der während
der Adressvergabe erzeugten Liste im Master 12, kann programmtechnisch
der Aufruf eines Teilnehmers 2 bis 10 des Systems
auch durch einen symbolischen Namen erfolgen. Danach kann so verfahren
werden, wie bisher auch. Zum Kanalwechsel wird einfach wieder das Kommando
CALL adr 1, ...,N abgesetzt.
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Mittels
diesen erfindungsgemäßem Verfahren
erfolgt eine automatische Adressvergabe in Master-Slave-Systemen
durch Nutzung eines festen Kommandokanals und einer eindeutigen,
frei wählbaren
Kennung der Teilnehmer 2 bis 10. Diese Kennung
kann auch optisch erfolgen, indem das Gerät eine lichtemitierende Diode 16 einschaltet
oder in einem vorhandenen Display entsprechende Symbole oder Texte
ausgibt. Für
die Durchführung
der automatischen Adressvergabe werden die Kommandos ECHO, CHANGE,
HOLD und RESET benötigt.
Für den
Kommunikationsbe trieb wird das Kommando CALL verwendet. Die Adressierung
kann nun symbolisch erfolgen, die Zuordnung zwischen Symbolik und vorgegebener
Adresse erfolgt automatisch. Die Vergabe gleicher symbolischer Namen
kann größtenteils während der
Autoadressierungsphase erkannt werden. Durch ein weiteres Kommando "PING Symbolische
Adresse" kann abgeprüft werden,
ob jeder Teilnehmer ansprechbar ist und ob das Antworttelegramm
unzerstört
ist. Zusammen mit der Eindeutigkeit der Einträge in der Liste im Master 12 lässt sich automatisch
sicherstellen, dass alle Teilnehmer 2, ...,10 ansprechbar
sind, keine Doppelvergabe von Adressen existieren und keine Kennung
doppelt vergeben wurden.