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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur dynamischen Vergabe von Adressen
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine zugehörige Verwendung
des Verfahrens für
flächige
Heizeinrichtungen mit verteilten Heizmitteln.
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Bei
oben genannten Verfahren mit Master-Slave-Bussystemen bestehen üblicherweise
diese aus einer Master-Einheit und einer oder mehreren Slave-Einheiten.
Die Master-Einheit steuert hierbei im wesentlichen den Betrieb des
Bussystems. Sie kann beispielsweise die Arbitrierung, d.h. den Zugriff auf
eine oder mehrere Busleitungen steuern, bei synchronen Bussen den
Takt vorgeben und/oder Adressen an die Slave-Einheiten vergeben.
Die Adressenvergabe, die statisch, beispielsweise bei der Herstellung
einer Slave-Einheit, oder dynamisch, d.h. während des Betriebs des Bussystems,
erfolgen kann, dient zur eindeutigen Adressierung der Slave-Einheiten.
Die statische Adressenvergabe hat den Nachteil, dass beim Ausfall
einer Slave-Einheit diese durch eine Slave-Einheit mit identischer
Adresse ersetzt werden muss. Dies verursacht Aufwand bei der Herstellung
von Slave-Einheiten und bei der Wartung derartiger Bussysteme. Die
dynamische Adressenvergabe ist komplexer zu realisieren und führt in der Regel
zu einer Erhöhung
der Initialisierungszeiten des Bussystems, da die Adressenvergabe
in Abhängigkeit
von einem Adressenvergabeprotokoll eine gewisse Zeit benötigt.
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Aufgabe und
Lösung
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Der
Erfindung liegt als technische Aufgabe die Bereitstellung eines
Verfahrens zur dynamischen Vergabe von Adressen an Slave-Einheiten
eines Master-Slave-Bussystems sowie einer zugehörigen Verwendung für Heizeinrichtungen
zugrunde, die mit geringem Aufwand zu realisieren sind, eine hohe
Betriebssicherheit gewährleisten
sowie eine Adressenvergabe in relativ kurzer Zeit ermöglichen.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
1 und eine Verwendung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 bzw. eine
entsprechende Heizeinrichtung. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen
der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im folgenden
näher erläutert. Der
Wortlaut der Ansprüche
wird durch ausdrückliche
Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Erfindungsgemäß umfasst
das Verfahren zur dynamischen Vergabe von Adressen an Slave-Einheiten
eines Master-Slave-Bussystems, bei dem der Anfang einer Busleitung
mit einer Master-Einheit verbunden und durch die Slave-Einheiten
seriell durchverbunden bzw. durchgeschleift oder durchkonnektiert
ist, folgende Schritte: internes Unterbrechen der Busleitung in
den Slave-Einheiten, sequentielles Übertragen der zu vergebenden
Adressen durch die Master-Einheit an die Slave-Einheiten und Übernehmen
einer empfangenen Adresse und Durchverbinden der Busleitung in einer
Slave-Einheit in Abhängigkeit
von einem in der Slave-Einheit gebildeten Übernahmekriterium. Da am Anfang
der Adressenvergabe aufgrund der Unterbrechung der Busleitung durch
die Slave-Einheiten
nur eine Slave-Einheit mit der Master-Einheit verbunden ist, wird
die zu diesem Zeitpunkt durch die Master-Einheit gesendete Adresse
nur von dieser Einheit empfangen. Diese Einheit kann folglich unabhängig von
den anderen, noch nicht angesprochenen Einheiten anhand des Übernahmekriteriums
entscheiden, ob die empfangene Adresse als eigene Adresse übernommen
wird oder ob weitere, durch die Master-Einheit gesendete Adressen abgewartet
werden sollen. Wenn diese Einheit ihre Adresse aus der oder den
von der Master-Einheit zur Verfügung
gestellten Adressen ausgewählt
hat, speichert diese Einheit ihre Adresse und verbindet die ihr
nachfolgende Slave-Einheit mit dem Bussystem. Die nachfolgende Slave-Einheit
verfährt dann
in gleicher Weise wie die ihr vorgeschaltete Slave-Einheit.
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Mit
dieser Art der dynamischen Adressenvergabe ist es mit geringem Aufwand
und hoher Betriebssicherheit möglich,
die Adressenvergabe in relativ kurzer Zeit durchzuführen, da
aufgrund der sukzessiven Erweiterung des Bussystems bei jedem Durchverbinden
der Busleitung in einer Slave-Einheit lediglich die neu hinzukommende
Slave-Einheit mit einer Adresse versorgt wird. Man vermeidet somit
einen Anfangszustand, bei dem alle Slave-Einheiten mit der Busleitung
verbunden sind, jedoch noch keine gültige Adressen aufweisen.
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In
einer Weiterbildung des Verfahrens sendet die Slave-Einheit zusätzlich zum Übernehmen
der empfangenen Adresse und Durchverbinden der Busleitung Quittungsdaten
an die Mastereinheit. Dies ermöglicht
es der Mastereinheit zu überprüfen, ob
eine Slave-Einheit unter der von ihr gesendeten Adresse ansprechbar
ist. Weiterhin können
mit dem Bussystem verbundene Slave-Einheiten detektieren, ob diese
Adresse von einer anderen Slave-Einheit belegt ist.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist das Übernahmekriterium
dann erfüllt, wenn
zum ersten Mal eine Adresse empfangen wird. Da das Bussystem schrittweise
um je eine Slave-Einheit erweitert wird, ist es grundsätzlich möglich, dass eine
Slave-Einheit die erste von ihr empfangene Adresse übernimmt
und danach die Busleitung durchverbindet, so dass die nächste von
der Master-Einheit gesendete Adresse von der nachfolgenden Slave-Einheit
empfangen wird. Diese übernimmt dann
diese Adresse und verbindet die ihr nachfolgende Slave-Einheit mit der Busleitung
und so weiter. Diejenigen Slave-Einheiten, die bereits eine Adresse zugewiesen
haben, reagieren nur noch auf die zugewiesene Adresse. Alternativ
kann das Übernahmekriterium
dann erfüllt
sein, wenn dieselbe Adresse zum wiederholten Mal, insbesondere zum
zweiten Mal, empfangen wird. Dies verlangsamt zwar die Adressenvergabe,
erhöht
jedoch die Störsicherheit,
da aufgrund der redundanten Datenübertragung eine Störung zuverlässiger erkannt
werden kann. Bevorzugt ist das Übernahmekriterium
dann erfüllt,
wenn sich unter der zum zweiten Mal empfangenen Adresse keine weitere
Slave-Einheit meldet.
Auf diese Weise kann eine doppelte Adressenvergabe zuverlässig verhindert
werden.
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In
einer Weiterbildung des Verfahrens erfolgt das sequentielle Übertragen
der zu vergebenden Adressen durch die Master-Einheit an die Slave-Einheiten
periodisch. Die zu vergebenden Adressen können beispielsweise in einem
von der Master-Einheit gesendeten Daten-Rahmen, insbesondere einem
Header, enthalten sein, wobei die Master-Einheit periodisch mit
Hilfe eines Abfrage-Telegramms bzw. Abfrage-Kommandos, das durch den Datenrahmen
gebildet wird, die Adressen sendet. Durch das Abfrage-Kommando werden üblicherweise
zyklisch bzw. periodisch diejenigen Slave-Einheiten angesprochen
bzw. abgefragt, deren Adressen in der Master-Einheit gespeichert
sind. Mit Hilfe derartiger Kommandos können beispielsweise Zustände der Slave-Ein heiten
abgefragt oder auch Steuerkommandos an die Slave-Einheiten übertragen
werden.
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In
einer Weiterbildung des Verfahrens ist das Master-Slave-Bussystem
ein Local-Interconnect-Network(LIN)-Bus-System. Die in einem LIN-Bus
implementierten Protokolle lassen sich vorteilhaft mit dem beschriebenen
Verfahren kombinieren und ermöglichen
eine zuverlässige
Adressenvergabe innerhalb des genannten Bus-Systems.
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Das
Verfahren, wie es mit einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen
Merkmale versehen sein kann, wird für Heizeinrichtungen für eine flächige Beheizung,
insbesondere für
Kochfelder, verwendet bzw. ein solches Kochfeld odgl. kann derart
ausgebildet sein, dass das Verfahren damit durchgeführt werden
kann. Eine derartige Heizeinrichtung bzw. ein Kochfeld ist in den
deutschen Patentanmeldungen
DE 10314690 A1 sowie
DE 10336301 A1 beschrieben,
auf die diesbezüglich
ausdrücklich
verwiesen wird. Hierbei sind unabhängig voneinander ansteuerbare
Heizmittel auf einer Heizfläche,
beispielsweise in Matrixform, verteilt angeordnet. Jedem Heizmittel
ist eine Slave-Einheit des Master-Slave-Bussystems zugeordnet. Vorteilhaft
werden hierbei die Heizmittel bei einer Flächenüberdeckung durch ein zu beheizendes
Kochgeschirr aktiviert, um diese Flächenüberdeckung möglichst
gut abzubilden. Wenn jedem Heizmittel eine Slave-Einheit des Master-Slave-Bussystems zugeordnet
ist, können
diese nach einer erfolgten Adressenvergabe durch die Master-Einheit
geeignet angesteuert werden. Die Adressenvergabe sollte hierbei
zuverlässig
und schnell erfolgen, da einem Benutzer keine erkennbaren Wartezeiten
bei der Bedienung der Heizeinrichtung bzw. des Kochfeldes zugemutet
werden können.
Das beschriebene Verfahren kann beispielsweise auch für die Adressenvergabe
vernetzter, sogenannter intelligenter Schalter oder vernetzter Funktionsmodule bzw.
elektronischer Funktionseinheiten bei Herden, Backöfen oder
Waschmaschinen verwendet werden.
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Diese
und weitere Merkmale gehen außer aus
den Ansprüchen
auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die
einzelnen Merkmale für
sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombination bei einer
Ausführungsform
der Erfindung oder auf anderen Gebieten verwirklicht sein können und
vorteilhafte sowie für
sich schutzfähige Ausführungen
darstellen können,
für die
hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne
Abschnitte sowie Zwischenüberschriften
beschränken
unter diesen gemachte Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Ein
vorteilhaftes Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und
wird nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigt:
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1 eine
Darstellung eines Master-Slave-Bussystems,
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2 ein
Diagramm des zeitlichen Ablaufs der Adressenvergabe und
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3 eine
Darstellung eines Kochfeldes mit darauf matrixförmig angeordneten, unabhängig voneinander
ansteuerbaren Heizmitteln, denen jeweils eine Slave-Einheit des
Master-Slave-Bussystems von 1 oder 2 zur
Ansteuerung zugeordnet ist.
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Detaillierte
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt
ein serielles Master-Slave-Bussystem gemäß dem Local-Interconnect-Network(LIN)Standard mit
einer Master-Einheit ME und mehreren Slave-Einheiten SE1 bis SEn,
die zur Ablaufsteuerung jeweils einen nicht gezeigten Mikroprozessor
bzw. Mikrocontroller umfassen. Der LIN-Standard ist ein Kommunikationsstandard,
der ein Übertragungsprotokoll,
ein einheitliches Format zur Beschreibung eines LIN- Netzwerkes bzw. Bussystems und
eine Schnittstelle zwischen dem LIN-Netzwerk und einer Anwendung spezifiziert.
Die Mastereinheit ME des LIN-Bussystems hat Kenntnis über die
zeitliche Reihenfolge aller zu übertragenden
Daten. Diese Daten werden von den Slave-Einheiten SE1 bis SEn nur
dann übertragen,
wenn sie dazu von der Master-Einheit ME aufgefordert werden. Die
Aufforderung erfolgt durch Senden eines Headers, der eine Adresse
der anzusprechenden Slave-Einheit enthält.
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Eine
Busleitung BL beginnt an einem Datenausgang DA der Master-Einheit ME und ist
mit einem Dateneingang DE der ersten Slave-Einheit SE1 verbunden.
Nachfolgend sind jeweils der Datenausgang DA einer Slave-Einheit
SEn-1 mit dem Dateneingang DE der jeweils nachfolgenden Slave-Einheit
SEn verbunden. Die Busleitung BL wird folglich beginnend beim Datenausgang
DA der Master-Einheit ME durch die Slave-Einheiten SE1 bis SEn fortlaufend seriell durchgeschleift
bzw. durchverbunden. Die Slave-Einheiten SE1 bis SEn weisen jeweils
ein Schaltmittel SM auf, beispielsweise in Form eines Feldeffekt-Transistors,
durch das die Busleitung BL intern unterbrochen werden kann, wodurch
nachfolgende Slave-Einheiten nicht mehr mit der Master-Einheit ME
verbunden sind.
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Am
Anfang einer Adressenvergabe, beispielsweise nach dem Einschalten
der Energieversorgung des Bussystems, sind sämtliche Schaltmittel SM in
den Slave-Einheiten SE1 bis SEn offen bzw. werden geöffnet, d.h.
lediglich die erste Slave-Einheit SE1 ist über die Busleitung BL mit der
Master-Einheit ME verbunden. Die Slave-Einheiten SE2 bis SEn sind
von der Master-Einheit ME abgekoppelt, d.h. Daten, die von der Master-Einheit ME gesendet
werden, werden durch die Slave-Einheiten SE2 bis SEn nicht empfangen.
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2 zeigt
ein Diagramm des zeitlichen Ablaufs der Adressenvergabe. Die Master-Einheit
ME sendet als Datensignal DS auf der Busleitung BL einen Header
HE, der eine Adresse einer Slave-Einheit enthält. Im gezeigten Fall ist die
gewünschte
Adresse die Zahl 1. Da lediglich die Slave-Einheit SE1 mit der Master-Einheit
ME verbunden ist, empfängt
nur diese den Header HE mit der darin enthaltenen Adresse. Da zu
diesem Zeitpunkt noch keine Slave-Einheit SE1 bis SEn eine gültige Adresse
aufweist, kann die erste Slave-Einheit SE1 die Adresse "1" übernehmen,
ohne dass eine doppelte Adressenvergabe auftreten kann. Als Kriterium
für die Übernahme
der empfangenen Adresse dient in diesem Fall die Tatsache, dass
von der Slave-Einheit SE1 erstmalig eine Adresse empfangen wurde.
Die Slave-Einheit SE1 übernimmt
folglich die Adresse "1" und antwortet im Anschluss
an die Übertragung
des Headers durch Senden eines Datensignals DS auf der Busleitung
BL in Form von Quittungsdaten QD, die beispielsweise einen Zustand
der Slave-Einheit SE1 repräsentieren können. Im
Anschluss an die Übertragung
der Quittungsdaten QD schließt
die Slave-Einheit SE1 ihr Schaltmittel SM durch Pegelwechsel eines
Ansteuersignals SZ des Schaltmittels SM. Dies bewirkt, dass auch
die zweite Slave-Einheit SE2 mit der Master-Einheit ME verbunden
wird. Die erste Slave-Einheit SE1 antwortet in Folge nur noch auf
Nachrichten, deren Adresse im Header HE mit "1" angegeben
ist.
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Da
die Master-Einheit ME alle Adressen zyklisch bzw. periodisch überträgt, um alle
Slave-Einheiten SE1 bis SEn zyklisch anzusprechen, kann alternativ
die erste Slave-Einheit SE1 die Busleitung BL abhören und
warten, bis sie zwei mal alle relevanten Adressen empfangen hat,
und dann die zuerst wiederholte Adresse übernehmen, wenn keine weitere
Slave-Einheit unter dieser Adresse Quittungs-Daten gesendet hat.
Auf diese Weise kann die Störsicherheit
der Adressenvergabe erhöht
werden. Dieser Vorgang kann dann für alle Slave-Einheiten SE2
bis SEn wiederholt werden.
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Die
Master-Einheit ME sendet nun einen weiteren Header HE, der als weitere
Adresse einer Slave-Einheit die Zahl 2 enthält. Dieser Header wird von den
Slave-Einheiten SE1 und SE2 empfangen. Da die Slave-Einheit SE1 bereits
die Adresse 1 aufweist, wird die im Header enthaltene Adresse durch
die Einheit SE1 ignoriert, d.h. die Slave-Einheit SE1 reagiert nicht
auf den gesendeten Header HE mit der Adresse 2.
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Da
die Slave-Einheit SE2 erstmalig einen Header bzw. eine Adresse empfängt, übernimmt
sie die Adresse 2 und antwortet im Anschluss an die Übertragung
des Headers durch Senden von Quittungsdaten QD. Im Anschluss an
die Übertragung der
Quittungsdaten QD schließt
die Slave-Einheit SE2 ihr Schaltmittel SM durch Pegelwechsel des
Ansteuersignals SZ. Dies bewirkt, dass auch die nachfolgende Slave-Einheit
SEn mit der Master-Einheit ME verbunden ist. Die zweite Slave-Einheit
SE2 antwortet in Folge nur noch auf Nachrichten, deren Adresse im
Header HE mit 2 angegeben ist.
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Der
gezeigte Ablauf wiederholt sich für alle Slave-Einheiten SE1
bis SEn, bis diese eindeutige Adressen aufweisen und die jeweiligen
Schaltmittel SM geschlossen sind, wodurch alle Slave-Einheiten SE1
bis SEn über
die durchverbundene Busleitung BL mit der Master-Einheit ME verbunden
sind. In diesem Zustand des Systems kann jede Slave-Einheit SE1 bis SEn
durch die Master-Einheit ME eindeutig angesprochen werden.
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Die
Mastereinheit wiederholt nun zyklisch ihre Zugriffe auf die Slave-Einheiten SE1 bis
SEn, wobei diese in Folge auf den Zugriff nun lediglich noch ihre
jeweiligen Quittungsdaten QD an die Mastereinheit ME übertragen.
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Das
gezeigte Bus-System beruht auf dem LIN-Standard, selbstverständlich ist
es jedoch auch für
weiter Bussysteme und insbesondere Feldbussysteme geeignet und nicht
auf einen LIN-Bus beschränkt.
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3 zeigt
eine Darstellung eines Ausschnitts aus einem Kochfeld KF mit darauf
matrixförmig
angeordneten, unabhängig
voneinander ansteuerbaren Heizmitteln HM1 bis HMn, denen jeweils eine
Slave-Einheit SE1 bis SEn des Master-Slave-Bussystems von 1 oder 2 zur
Ansteuerung zugeordnet ist. Zur Adressenvergabe wird das oben beschriebene
Verfahren verwendet, wodurch sich eine minimale Initialisierungszeit
bei gleichzeitig hoher Betriebssicherheit ergibt.