DE102005039457B4

DE102005039457B4 - Datenquelle für ein Datenübertragungssystem

Info

Publication number: DE102005039457B4
Application number: DE200510039457
Authority: DE
Inventors: Lothar Blossfeld
Original assignee: TDK Micronas GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 2005-08-18
Filing date: 2005-08-18
Publication date: 2009-12-31
Anticipated expiration: 2025-08-19
Also published as: DE102005039457A1

Abstract

Datenquelle (S) für ein Datenübertragungssystem mit
– einer Schnittstelle (I) zu einer Leitung (B) des Datenübertragungssystems zum Übertragen eines Datenpakets mit Sendedaten (ID, ds, p) aus der Datenquelle (S) auf die Leitung (B),
– der oder einer weiteren Schnittstelle (I) zum Übertragen eines Datenpakets mit Empfangsdaten (ID*, d, p) von der Leitung (B) in die Datenquelle (S),
– einer Speichereinrichtung (M) zum Speichern einer Identifikationsinformation (ID) der Datenquelle (S) und
– einer Koordinationseinrichtung (C, Z, T) zum Bestimmen einer Sendezeit zum Senden der Sendedaten (ID, ds, p) gemäß einem Datenprotokoll,
– wobei über die Leitung (B) Datenpakete (0, d0; 1, d1; ...) verschiedener solcher Datenquellen (S) mit jeweils einer der Datenquelle (S) eindeutig zugeordneten Identifizierungsinformation (ID) übertragbar sind,
wobei
– jeder der Identifizierungsinformationen (ID) innerhalb einer festen Abfolge verschiedener möglicher Identifizierungsinformationen (0, 1, 2, ..., ID, ..., ID*, ..., N) zumindest eine eindeutige...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Datenquelle für ein Datenübertragungssystem mit den oberbegrifflichen Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. auf ein Datenübertragungssystem mit derartigen Datenquellen.
Aus der Messtechnik sind elektronische Bausteine, ggf. sogenannte Chips, bekannt, welche Messgrößen erfassen oder Signale verarbeiten und ihre Messdaten oder verarbeiteten Daten in Form serieller digitaler Daten an einem Ausgang bereitstellen. Derartige Datenquellen liefern einen Datenstrom entweder direkt über eine Leitung an einen Eingang einer Auswerteelektronik oder indirekt über ein Bussystem an einen Eingang der Auswerteelektronik. Die Datenquelle bzw. der Baustein mit der direkten Verbindung zu der Auswerteelektronik ist in der Lage, digitale Daten gemäß einem sehr einfachen Datenprotokoll abzuarbeiten und zu senden. Neben der Schnelligkeit wird vorteilhafterweise auch nur ein geringer Schaltungsaufwand benötigt. Nachteilhaft ist jedoch, dass für jede Messgröße bzw. Messquelle eine eigene Auswerteleitung als Leitung zwischen der entsprechenden Datenquelle und der Auswerteelektronik erforderlich ist, damit eine eindeutige Zuordnung der in der Auswerteelektronik empfangenen Daten zu der jeweiligen Datenquelle erhalten bleibt.
Dieser Nachteil wird durch die Verwendung eines Bussystems, an welchem eine Vielzahl solcher Datenquellen angeschlossen ist, vermieden. Ein Bussystem hat jedoch den Nachteil, dass es baulich und programmtechnisch sehr viel aufwändiger ausgestaltet ist und ein umfangreiches Datenprotokoll erforderlich macht, um die Zuordnung von in der Auswerteelektronik empfangenen Daten zu den verschiedenen Messgrößen bzw. Datenquellen zu sichern. Beispielsweise ist eine Master-Slave-Organisation bekannt, um einen Datenbus zu realisieren. Der Master übernimmt die Kontrolle des Busses und sendet Kommandos bzw. Anweisungen an die Slaves, welche die Datenquellen ausbilden, woraufhin die Datenquellen ihrerseits mit der Übertragung von Daten antworten. Um eine Datenübertragung durchzuführen, muss sowohl der Master als auch der Slave aktiv sein. Sowohl die Protokolle zur Steuerung des Masters als auch die Protokolle zur Steuerung des Slaves müssen mit einem Sicherheitstest (CRC – Current Redundancy Check) überprüft werden. Dies führt zu einer Herabsetzung der theoretisch möglichen Geschwindigkeit der Datenübertragung im Vergleich zur direkten Datenübertragung, wo nur ein einziges Datenprotokoll des Messsystems ausgewertet wird. Außerdem ist auch der Hardwareaufwand eines Bussystems wesentlich höher als bei individuellen Leitungen, was zu höheren Kosten führt und insbesondere den Einsatz eines Busses mit einer nur geringen Anzahl an Datenquellen pro Datenquelle relativ teuer macht.
WO 03/053079 A1 beschreibt ein Zeitschlitzprotokoll für TDM (Time Division Multiplexing) in einem Computernetz. Beschrieben wird ein Zähler, in dem eine Übertragungsdauer im Sinne der Länge einer Sendezeit bestimmt wird. Aus der Anzahl gezählter Werte wird somit auf eine Zeitdauer einer Übertragung geschlossen. Mittels eines kalibrierten Rahmenintervalls werden Synchronisationen von Datenübertragungen durchgeführt, welche an einem Knoten von verschiedenen Einrichtungen als Datenquellen des Computernetzes eintreffen. Ziel ist eine Synchronisierung der sendenden Einrichtung und der Zeitschlitze auf einem Übertragungskanal des Computernetzes durch Eliminierung von Synchronisationsfehlern.
EP 0 256 526 B1 beschreibt ein paketorientiertes Kommunikationsnetz. Bei diesem werden Daten aus einem Zeitschlitzspeicher als Funktion eines in einem empfangenen Paket enthaltenen Nachrichtenkennzeichens und eine Inkrementadresse gelesen und gelesene Daten an einen Empfängerpuffer als einen Schreibadresszeiger gegeben. Weitere Einrichtungen dienen zum Erzeugen und Geben einer sequentiellen Inkrementadresse an den Empfängerpuffer als Leseadresse.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Datenübertragungssystem bzw. eine Datenquelle für ein Datenübertragungssystem vorzuschlagen, welche eine einfache und zuverlässige Datenübertragung bei einer begrenzten Anzahl an Datenquellen und zu übertragenden Daten gemäß alternativer Ausgestaltung auf einfache Art und Weise ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Datenquelle mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. durch ein Datenübertragungssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
Bevorzugt wird demgemäß eine Datenquelle für ein Datenübertragungssystem mit einer Schnittstelle zu einer Leitung des Datenübertragungssystem zum Übertragen eines Datenpakets mit Sendedaten aus der Datenquelle auf die Leitung, der oder einer weiteren Schnittstelle zum Übertragen eines Datenpakets mit Empfangsdaten von der Leitung in die Datenquelle, einer Speichereinrichtung zum Speichern einer Identifikationsinformation der Datenquelle und einer Koordinationseinrichtung zum Bestimmen einer Sendezeit zum Senden der Sendedaten gemäß einem Datenprotokoll, wobei über die Leitung Datenpakete verschiedener solcher Datenquellen mit jeweils einer der Datenquelle eindeutig zugeordneten Identifizierungsinformation übertragbar sind, wobei jeder der Identifizierungsinformationen innerhalb einer festen Abfolge verschiedener möglicher Identifizierungsinformationen zumindest eine eindeutige Abfolgeposition zugeordnet ist und die Koordinationseinrichtung anhand zumindest einer solchen Identifizierungsinformation eines empfangenen Datenpakets die Sendezeit festlegt.
Bevorzugt wird entsprechend auch ein Datenübertragungssystem zum Anschließen mehrerer solche Datenquellen gemäß einem Protokoll zum Steuern der Sendezeiten für Datenpakete seitens verschiedener der Datenquellen, wobei jeder der Datenquellen ein individuelles Zeitfenster zum Senden zugeordnet ist, jeder der Datenquellen zumindest eine Identifizierungsinformation einer Vielzahl numerisch aufeinanderfolgender Identifizierungsinformationen zugeordnet ist und die Identifizierungsinformationen in numerischer Reihenfolge den Zeitfenstern eindeutig zugeordnet sind.
Bevorzugt wird insbesondere eine Datenquelle, bei der die Abfolgepositionen und entsprechende Identifizierungsinformationen gemäß dem Datenprotokoll in numerischer Reihenfolge geordnet sind und die Koordinationseinrichtung einen Zähler aufweist, dessen Zählwert der jeweils momentanen Abfolgeposition entspricht.
Bevorzugt wird insbesondere eine Datenquelle, bei welcher der jeweilige Zählwert repräsentativ für jeweils eine entsprechende Identifizierungsinformation gesetzt ist und die Koordinationseinrichtung ausgelegt ist, als Kriterium für die Sendezeit der Datenquelle das Erreichen des Zählwerts zu wählen.
Bevorzugt wird insbesondere eine Datenquelle, bei welcher der jeweilige Zählwert bei einer Lücke ohne übertragene Daten der Zähler um einen vorgegebenen Wert erhöht oder erniedrigt wird.
Bevorzugt wird insbesondere eine Datenquelle, bei der die Koordinationseinrichtung ausgelegt ist, die Identifizierungsinformation eines empfangenen Datenpakets zu ermitteln und als momentanen Zählwert in den Zähler zu setzen.
Bevorzugt wird insbesondere eine Datenquelle mit einem Taktgeber als Taktquelle für den Zähler.
Bevorzugt wird insbesondere eine Datenquelle, bei der die Abfolgepositionen gemäß dem Datenprotokoll zyklisch angeordnet sind und nach einem maximalen Positionswert wieder ein minimaler Positionswert eingestellt wird.
Bevorzugt wird insbesondere eine Datenquelle mit dem Datenprotokoll zum Steuern der Koordinationseinrichtung, wobei das Datenprotokoll vom Datenübertragungssystem vorgegeben oder änderbar vorgebbar ist.
Bevorzugt wird insbesondere eine Datenquelle, bei der die Koordinationseinrichtung zum Synchronisieren der Datenquelle auf die Leitung einen Detektor für eine Synchronisierungsinformation aufweist, wobei die Synchronisierungsinformationen zumindest in empfangenen der Datenpakete enthalten ist.
Bevorzugt wird insbesondere eine Datenquelle mit einer redundanten Schnittstelle zu einer weiteren Leitung zur Übertragung von Daten bei Ausfall der Leitung.
Bevorzugt wird insbesondere eine Datenquelle, wobei die oder eine weitere Schnittstelle zu der Leitung zum Übertragen der Datenpakete und zum Versorgen der Datenquelle von der gleichen Leitung mit Strom und/oder Spannung ausgebildet ist.
Bevorzugt wird insbesondere eine Datenquelle, wobei die Koordinationseinrichtung ausgebildet ist, nach Empfang eines Strom- und/oder Spannungssignals, insbesondere nach Anlegen der Strom- und/oder Spannungsversorgung über die Leitung, Da ten in der Speichereinrichtung und/oder in dem bzw. einem Zähler zu setzen.
Bevorzugt wird insbesondere eine Datenquelle, wobei die Koordinationseinrichtung ausgebildet ist, über von der Leitung empfangene Anweisungen programmiert zu werden.
Bevorzugt wird insbesondere eine Datenquelle mit mehr als einer zum Festlegen des Sendens zugeordneten Identifizierungsinformation.
Bevorzugt wird insbesondere eine Datenquelle, wobei die Datenquelle, insbesondere die Koordinationseinrichtung in der Datenquelle, ausgebildet ist, abhängig von verschiedenen der Identifizierungsinformationen verschiedene Funktionalitäten, insbesondere einen Wartezustand oder eine Gruppenzugehörigkeit anzusteuern.
Bevorzugt wird insbesondere eine Datenquelle, wobei die Datenquelle ein Sensor ist, dessen Daten als Teil der Sendedaten zu senden sind.
Bevorzugt wird insbesondere ein Datenübertragungssystem mit zumindest einer Auswerteeinrichtung an der Leitung, welche Datenpakete von der Leitung empfängt und auswertet.
Gemäß dem Grundgedanken wird somit eine Datenübertragung vorgeschlagen, welche die Nachteile eines üblichen Bussystems und einer pro Datenquelle individuellen direkten Leitung zu einer Auswerteelektronik vermeidet. Eine Anwendbarkeit ist besonders günstig in Bereichen, wo eine schnelle und kontinuierliche Datenübertragung notwendig und möglich ist. Insbesondere sind die Datenquellen als Bestandteil von Sensoren oder als elektronische Bauteile mit Sensorfunktion umsetzbar, wobei der Einsatz in Kraftfahrzeugen und industriellen Anwendungen besonders bevorzugt wird. Dort ist aus Gründen der Sicherheit und der Zuverlässigkeit erwünscht, mehrere Sensordaten von ver schiedenen Datenquellen über eine oder zwei Leitungen schnell und kostengünstig zu übertragen.
Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 schematisch einzelne Komponenten einer Vielzahl von Komponenten einer Datenquelle, welche an einer Leitung angeschlossen ist;
2 einen Datenfluss auf der Leitung mit Veranschaulichung der Zuordnung von festen Zeitfenstern zu verschiedenen Datenquellen; und
3 eine beispielhafte Gruppierung verschiedener Datenquellen zum Anschluss von Datenquellengruppen an einer Leitung.
1 zeigt eine beispielhafte Datenquelle S mit verschiedenen Komponenten, wobei lediglich für das Verständnis der Funktion und des Aufbaus mit Blick auf ein bevorzugtes Datenübertragungssystem erforderliche Komponenten skizziert sind. Weitere Komponenten zur Datenverarbeitung, Messsignalerfassung etc. sind üblicherweise zusätzlich in der Datenquelle enthalten oder in einer Sensoreinrichtung, welche eine solche Datenquelle S aufnimmt.
Dargestellt ist eine Leitung B eines Datenübertragungssystems, welches zum Übertragen von Datenpaketen ID*, d, p; N, 0; ID, ds, p dient. An dieser Leitung B sind zusätzlich zu der Datenquelle S weitere Datenquellen S0, S1, S3 angeschlossen. Jede der Datenquellen S, S0, S1, ... weißt eine eindeutige Identifikationsinformation 0, 1, 2, 3, ..., ID, ..., ID*, ..., N auf. Durch diese Identifikationsinformation ID werden übertragene Datenpakete für eine die Datenpakete empfangende Auswerteeinrichtung und für weitere Datenquellen, welche ein fremdes Da tenpaket empfangen, eindeutig identifizierbar bezüglich der das Datenpaket sendenden Datenquelle S.
Zum Übertragen solcher Datenpakete und ggf. weiterer Daten und/oder Anweisungen zwischen der Datenquelle S und der Leitung B weist die Datenquelle S eine Schnittstelle I auf. Optional können auch getrennte Schnittstellen I für die Übertragung von Datenpaketen auf die Leitung bzw. von der Leitung bereitgestellt werden. Vorzugsweise erfolgt über die Schnittstelle bzw. die Schnittstellen auch eine Strom- und/oder Spannungsversorgung der Datenquelle S von der Leitung B bzw. von dieser und einer weiteren Leitung B, B*, so dass die Datenquelle S keine eigene Strom- und/oder Spannungsversorgung benötigt. Zugleich ist mit Hilfe der Strom- und/oder Spannungsversorgung der Datenquelle S auch die Übertragung von Signalen oder Anweisungen durch eine zentrale Einrichtung an der Leitung B an die verschiedenen angeschlossenen Datenquellen S, S0, ... möglich. Durch eine Unterbrechung und ein anschließendes Anlegen des Stroms bzw. der Spannung kann den Datenquellen S, S0, ... beispielsweise ein Initialisierungssignal zum Zurücksetzen in eine Grundeinstellung oder eine Starteinstellung für die Funktionalität übermittelt werden. Anstelle des Ein- und Ausschaltens der Strom- und/oder Spannungsversorgung sind natürlich auch zeitlich variierende Spannungswerte einsetzbar. Auch ein Systemtakt kann beispielsweise derart über die Leitung B, B* übertragen werden.
Die Datenquelle S weist eine Speichereinrichtung M auf, in welcher die Identifikationsinformation ID der Datenquelle S abgespeichert ist. Vorzugsweise handelt es sich bei der Speichereinrichtung M um einen nicht-flüchtigen Speicher. In der Speichereinrichtung M können vorzugsweise zusätzliche Identifikationsinformationen IDa, IDg abgespeichert werden, wenn die Datenquelle S nicht nur eine einzige Identifikationsinformation zugewiesen bekommen soll. Außerdem können zu übertragende Daten ds in der Speichereinrichtung M oder in einer weiteren Speichereinrichtung zwischengespeichert werden, bis eine Sen dezeit erreicht ist, zu welcher die Datenquelle S die Daten ds als Bestandteil eines Datenpakets mit Sendedaten ID, ds, p über die Schnittstelle I auf die Leitung B senden kann.
Ein solches Datenpaket besteht vorzugsweise aus der Identifikationsinformation ID der sendenden Datenquelle S, aus den zu übertragenden Daten ds und aus einer Zusatzinformation p. Die Zusatzinformation p kann beispielsweise aus Synchronisierungsbit bestehen. Zusätzlich oder alternativ kann die Zusatzinformation p eine Paritätsinformation bzw. eine Prüfinformation ausbilden, welche es einer das Datenpaket empfangenden anderen Station ermöglicht, die Fehlerfreiheit des empfangenden Datenpaketes zu überprüfen.
2 zeigt einen Datenfluss auf der Leitung B mit jeweils Zeitfenstern bzw. sogenannten Frames fr0, fr1, fr2, ..., frN, innerhalb welcher jeweils eine der Datenquellen S, S0, S1, ... Daten über die Leitung B senden darf. Dabei findet eine zyklische Zuordnung zwischen einer Abfolgeposition innerhalb des Datenflusses und der Identifikationsinformation 0, 1, 2, ..., ID, ..., ID*, ..., N der einzelnen Datenquellen S eindeutig statt. In einem ersten Zeitfenster bzw. zu einer ersten Sendezeit darf eine erste Datenquelle mit der Identifikationsinformation 0 ein Datenpaket über die Leitung B senden. In einem nachfolgenden Zeitfenster bzw. zu einer nachfolgenden Sendezeit darf eine Datenquelle mit der zugeordneten Identifikationsinformation 1 Daten über die Leitung B übertragen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel folgt eine Übertragungslücke während der Sendezeit einer weiteren Datenquelle mit der Identifikationsinformation 2, da eine solche weitere Datenquelle beispielsweise nicht an der Leitung B angeschlossen ist oder momentan keine zu sendenden Daten hat. Nach dem Ende der zyklischen Abfolge, d. h. nach einer Sendezeit für eine Datenquelle mit der Identifikationsinformation N, wird der Datenquelle mit der ersten Identifikationsinformation 0 wieder eine Sendezeit zugewiesen. Es handelt sich somit um ein vom Grundprinzip her sehr einfaches Datenprotokoll zur Steuerung des Datenflusses auf der Leitung B.
Damit die einzelnen Datenquellen S sich auf den Datenfluss auf der Leitung B synchronisieren können, empfangen die Datenquellen S alle oder in zeitlichen Abständen einzelne Datenpakete ID*, d, p, welche momentan über die Leitung B übertragen werden. Die Schnittstelle I leitet derart empfangene Datenpakete vollständig oder die darin enthaltene Identifikationsinformation ID* an eine Koordinationseinrichtung C, Z, T in der Datenquelle S weiter, wie dies in 1 veranschaulicht ist.
Die empfangene Identifikationsinformation ID* wird insbesondere einem Zähler Z zugeführt und als ein momentaner Zählwert festgelegt. Der Zähler Z addiert nachfolgend mit jedem Takt t einer Taktquelle T, insbesondere eines Oszillators, den Wert 1 auf den Zählwert ID°. Die Taktdauer ist dabei so gewählt, dass mit jeder Erhöhung des Zählwertes ID° um den Wert 1 der Zeitraum eines vollständigen Zeitfensters bzw. Frames fr0, fr1, ... verstrichen ist. Der Zählwert ID° entspricht somit stets der Identifikationsinformation derjenigen Datenquelle S, welche momentan berechtigt ist, Daten über die Leitung B zu übertragen.
Die Koordinationseinrichtung vergleicht die von der Speichereinrichtung M zugeführte Identifikationsinformation ID der eigenen Datenquelle S mit dem Zählwert ID° aus dem Zähler Z. Falls beide identisch sind, gibt die Koordinationseinrichtung C bzw. eine entsprechend ausgebildete Steuereinrichtung ein Sendesignals s an die Speichereinrichtung M zur Freigabe der zu sendenden Daten ds. Die Speichereinrichtung M und üblicherweise weitere Komponenten, insbesondere die Steuereinrichtung C selber stellen daraufhin die zu übertragenden Daten in Form des Datenpakets bereit und übertragen das Datenpaket über die Schnittstelle I auf die Leitung B.
Wenn ein vollständiger Zyklus des Datenflusses abgeschlossen ist, d. h. der Zählwert ID° der Abfolgeposition mit der höchstmöglichen Identifikationsinformation N entspricht, wird der Zähler Z wieder zurückgesetzt bzw. der Zählwert ID° auf den gewünschten Startwert gesetzt.
Vorteilhafterweise kann die Datenquelle S auch derart ausgestaltet werden, dass nicht nur zu einem einzigen zugeordneten Sendezeitpunkt eine Übertragung von Daten auf die Leitung B möglich ist, sondern auch zu weiteren Sendezeiten. Dazu können der Datenquelle S eine oder mehrere weitere Identifikationsinformationen IDa, IDg zugewiesen werden, welche durch die Steuereinrichtung C bzw. die Koordinationseinrichtung ebenfalls als Kriterium für eine zulässige Sendezeit herangezogen werden. Möglich ist auch eine Gruppierung einer Datenquelle S mit anderen Datenquellen beispielsweise eines gleichen Datenquellentyps oder einer gleichen Einbaugruppe in einer übergeordneten Einrichtung, so dass über die Leitung L jeweils aufeinanderfolgend Daten verschiedener Datenquellen S jeweils einer Gruppe der Datenquellen übertragen werden, bevor Datenquellen einer weiteren Gruppe abgerufen werden. Entsprechend wird dafür dann eine weitere Identifikationsinformation IDg bereitgestellt.
Für eine zyklische Übertragung mit größeren oder kleineren gleichmäßigen Abständen kann auch ein zweiter Zähler Z2 bereitgestellt werden, welchem die empfangene Identifikationsinformation ID*, der Zählwert ID° der ersten Zähleinrichtung Z oder ein durch die Steuereinrichtung C berechneter Wert als Startwert zugeführt wird. Das Hochzählen erfolgt wiederum durch Anlegen eines Taktsignals 2t, wobei das Taktsignal beispielsweise mit mehrfacher oder reduzierter Taktfrequenz gegenüber dem Taktsignal t zum Ansteuern des Zählers Z an dem zweiten Zähler Z2 angelegt wird. Der zweite Zähler Z2 gibt dann wiederum einen entsprechenden Zählwert ID° an die Steuereinrichtung C der Koordinationseinrichtung zum Vergleich mit der bzw. den Identifikationsinformationen ID, IDa, IDg.
3 zeigt eine beispielhafte Gruppierung verschiedener Datenquellen bzw. deren Identifikationsinformationen ID, IDg, IDa. Eine erste Identifikationsinformation ID enthält bei allen Datenquellen den Wert 0. Einer ersten Gruppe dieser Datenquellen, welche über eine gemeinsame Leitung an die Leitung B angeschlossen sind, ist als zweite Identifikationsinformation IDg der Wert 1 zugeordnet. Die weiteren derartigen Gruppen haben entsprechend inkrementierte Werte 2, 3, ..., m. Innerhalb einer jeden dieser Gruppen dient eine noch weitere Identifikationsinformation IDa zur Durchnummerierung der einzelnen Datenquellen mit eindeutig zugeordneten Werten 1, 2, ..., n. Durch den Einsatz entsprechender Zähler Z, Z2 kann jede der Datenquellen den ihr zugeordneten Sendezeitpunkt eindeutig bestimmen.
Das Grundprinzip eines entsprechenden Datenübertragungssystem besteht somit aus Bausteinen, z. B. Sensoren, welche eine Datenquelle ausbilden. Die einzelnen Datenquellen weisen einen seriellen digitalen Datenausgang bzw. eine entsprechende Schnittstelle zu der Leitung L auf und werden gemäß einem Protokoll betrieben, welches zumindest eine eindeutige Datenquellenidentifikation in Form der Identifikationsinformation ID voraussetzt. Zusammen mit durch die Datenquelle bereitgestellten Daten, insbesondere Messdaten, wird stets die Identifikationsinformation ID der Datenquelle S und zweckmäßigerweise eine weitere Information für einen Sicherheitstest oder Paritätstest in einem Datenpaket übertragen. Ein Abstand L der einzelnen Protokollrahmen bzw. Frames, zugleich Abstand der einzelnen Zeitfenster für die Sendezeit jeweils einer Datenquelle, und der Beginn des Protokolls werden beispielsweise durch die Übertragung von mehreren Daten, insbesondere 0- oder 1-Daten, oder durch das Ausbleiben eines Datenwechsels im Beispiel einer biphasen Kodierung (Manchester Code) erzielt. Die Datenquelle S kann mindestens die Identifikationsinformation ID* eines über die Leitung B durch eine andere Datenquelle übertragenen Datenpakets lesen und in dem Zähler Z speichern.
Nach dem Ende eines Frames fr0, fr1, ... mit übertragenen Daten und/oder einer Lücke ohne übertragene Daten mit der Länge L eines Frames bzw. Zeitfensters wird der Zähler Z um den Wert 1 oder einen bestimmten anderen vorgegebenen Wert erhöht oder erniedrigt. Entspricht der Zählwert ID° des Zählers Z der Identifikationsinformation ID der eigenen Datenquelle S, sendet die Datenquelle S ihr eigenes Datenpaket bzw. ihren eigenen Frame. Existiert keine Datenquelle mit dieser Identifikationsinformation ID, so verlängert sich die Lücke auf die Dauer 2L und der Zähler Z erhöht bzw. erniedrigt den Zählwert ID° entsprechend. Fehlen weitere Datenquellen, so verlängert sich die Lücke entsprechend und der Zähler Z erhöht bzw. erniedrigt seinen Zählwert ID° jeweils entsprechend. Dadurch wird zugleich ermöglicht, dass auch Datenpakete ohne eine Identifikationsinformation ID auf der Leitung B eindeutig zugeordnet werden können, sofern eine die Datenpakete empfangende Station zuvor ihren Zähler auf die Abfolge der Identifikationsinformationen synchronisiert hat.
Automatisch sendet jede Datenquelle S, welche an die Leitung B angeschlossen ist, entsprechend der Reihenfolge ihrer Identifikationsinformation ID ihr Datenpaket über die Leitung B. Durch den höchsten Wert der höchsten Identifikationsinformation N wird der Zähler Z wieder auf seinen Anfangswert gesetzt. Das Datenübertragungssystem bietet dadurch einen kontinuierlichen periodischen Datenstrom, welcher aus Datenpaketen bzw. Datenframes besteht, welche die Kennung der jeweiligen Datenquelle, Daten und eine Datenprüfungsinformation umfassen. Jede nicht vorhandene Datenquelle erzeugt lediglich ein Lücke der Länge L in der Abfolge der Datenpakete.
Eine solche kontinuierliche multiple Datenübertragung ermöglicht auch unterschiedlich häufige Übertragungen. Dazu umfasst die Datenquelle S vorzugsweise den zusätzlichen Zähler Z2, welcher beispielsweise nur jede m-te Zeitfensterperiode ein Datenpaket sendet, während andere Datenquellen jede Periode entsprechend ihrer Identifikationsinformation ID ein Datenpa ket senden. Dadurch kann die Geschwindigkeit der Datenübermittlung dort, wo dies erforderlich ist, vorteilhafterweise erhöht werden.
Da solche Datenquellen S eine Identifikationsinformation ID und mindestens einen Anfangswert und einen Endwert des Zählers Z benötigen, werden solche Werte zweckmäßigerweise in einem nicht-flüchtigen Speicher M der Datenquelle S eingeschrieben. Zusätzlich kann ein weiterer Wert im Speicher gespeichert werden, welcher die Anzahl m der Perioden festlegt, nach denen ein Datenpaket gesendet wird.
Eine andere Zuordnung zu einer vorgegebenen Reihenfolge kann auch dadurch erreicht werden, dass der Zähler Z nur die Länge der jeweiligen Frame-Lücken zählt, wobei dies jedoch zu einer höheren Störanfälligkeit führen kann. Der Zähler Z wird dann entsprechend der ermittelten Länge der Lücke weitergeschaltet, wobei dies auch erfolgt, falls eine Längenmessung möglicherweise fehlerhaft war. Entsteht beim Lesen der Identifikationsinformation ID* eines empfangenen Datenpakets und der Daten ein Fehler, dann verändert automatisch die Sicherheitsprüfung den Zählerwert ID° in dem Zähler Z nicht und das gestörte Datenpaket wird noch einmal gesendet.
Generell bietet das Datenübertragungssystem einen von einer Kontrolleinrichtung unabhängigen periodisch kontinuierlichen Datenstrom. Es arbeitet autark und kommt mit nur einer Datenleitung aus. Eine Leseeinheit kann sich daraus diejenigen Daten aussuchen, welche sie benötigt und welche hinsichtlich der Identifikationsinformation ID einem gewünschten Bauteil zugeordnet sind.
Das Datenpaket bzw. Frame kann hinsichtlich der Länge variabel und abhängig von der Anzahl der zu übertragenden einzelnen Daten sein. Je nach Typ eines Bausteins bzw. einer Datenquelle können die Daten auch Diagnosewerte enthalten, welche nach Bedarf an die ansonsten zu übertragenden Daten bzw. in das Da tenpaket eingefügt werden. Die Frameperiode kann daher variabel gestaltet werden. Entsprechend werden Datenquellen mit guter Konstanz und Genauigkeit der Oszillatoren bzw. Taktgeber bevorzugt. Eine Synchronisation der Datenquelle S zu der Leitung B kann leicht durch die Wahl der Kodierung, beispielsweise biphase-Code oder Manchester-Code, erreicht werden bzw. in für sich bekannter Art und Weise durch Korrekturwerte des Oszillators im nicht-flüchtigen Speicher.
Vorteilhafterweise wird auch die Möglichkeit geboten, dass eine Leseeinheit in das Datenübertragungssystem eingreifen kann. Dadurch kann ermöglicht werden, die Zähler Z während des Betriebs anzuhalten. Beispielsweise kann dies durch Anlegen einer definierten Spannung an die Leitung B geschehen. In diesem Zustand kann die Leseeinheit eine speziell definierte Identifikationsinformation senden, welche alle Datenquellen in einen Wartezustand schaltet. So können Anfangs- und Endwerte der jeweiligen Zähler Z neu festgelegt werden, um damit die Auswahl der zu sendenden Datenquellen zu verändern oder Datenquellenparameter, beispielsweise Empfindlichkeit oder Taktgeschwindigkeit, neu zu definieren.
Vorteilhaft ist auch die Zusammenfassung mehrerer Datenquellen bzw. Bauteile in Gruppen, wobei eine solche Leseeinheit dazu alle Systeme in Wartestellung versetzt und nur die gewünschte Gruppe aktiviert. Die Aktivierung einer ganzen Gruppe kann beispielsweise durch eine Gruppen-Identifikationsinformation IDg geschehen, welche allen Bauteilen bzw. Datenquellen der jeweiligen Gruppe gemeinsam ist.
Vorteilhafterweise können auch mehrere Auswerteeinheiten gleichzeitig dieses System lesen. Der Eingriff in das System ist bei mehreren Auswertesystemen auch exklusiv möglich.
Bevorzugt wird als Datenquelle insbesondere ein elektronischer Baustein mit mindestens einem seriellen digitalen Datenausgang, der auch als Dateneingang benutzt werden kann, mit min destens einem nicht flüchtigen Speicher M, einem Zähler Z und einem synchronisierbaren oder frequenzstabilen Taktgenerator T derart, dass ein vollständiges Datenprotokoll bzw. Frame mindestens eine im Baustein gespeicherte Identifikationsnummer bzw. Identifikationsinformation ID, Daten und eine Sicherheitsprüfung oder Paritätsprüfung enthält. Das Ende oder der Anfang des Protokolls werden durch eine erkennbare Bitfolge oder durch das Fehlen von Bitwechseln mit einer Länge L eines Zeitfensters oder einem Vielfachen a·L einer solchen Länge markiert, wobei die Länge L vorzugsweise zwei oder mehr Bit lang ist. Der Faktor a entspricht dabei einer ganzen Zahl größer 1, wenn sich die Lücke L bei fehlenden Sensoren um ein Mehrfaches verlängert. Nach der Erkennung der eigenen Identifikationsinformation und ggf. einer entsprechenden Lücke a·L wird der Zählwert des Zählers entsprechend um einen geeigneten Wert erhöht oder erniedrigt. Die Datenquelle S sendet nur dann ihr Datenpaket mit Nutzdaten, insbesondere Messdaten, wenn im Zähler Z ein Zählerwert ID° steht, welcher der eigenen Identifikationsinformation ID entspricht oder dazu eine feste Korrelation aufweist und eine gerade anstehende Übertragung eines fremden Datenpakets abgeschlossen ist.

Claims

Datenquelle (S) für ein Datenübertragungssystem mit – einer Schnittstelle (I) zu einer Leitung (B) des Datenübertragungssystems zum Übertragen eines Datenpakets mit Sendedaten (ID, ds, p) aus der Datenquelle (S) auf die Leitung (B), – der oder einer weiteren Schnittstelle (I) zum Übertragen eines Datenpakets mit Empfangsdaten (ID*, d, p) von der Leitung (B) in die Datenquelle (S), – einer Speichereinrichtung (M) zum Speichern einer Identifikationsinformation (ID) der Datenquelle (S) und – einer Koordinationseinrichtung (C, Z, T) zum Bestimmen einer Sendezeit zum Senden der Sendedaten (ID, ds, p) gemäß einem Datenprotokoll, – wobei über die Leitung (B) Datenpakete (0, d0; 1, d1; ...) verschiedener solcher Datenquellen (S) mit jeweils einer der Datenquelle (S) eindeutig zugeordneten Identifizierungsinformation (ID) übertragbar sind, wobei – jeder der Identifizierungsinformationen (ID) innerhalb einer festen Abfolge verschiedener möglicher Identifizierungsinformationen (0, 1, 2, ..., ID, ..., ID*, ..., N) zumindest eine eindeutige Abfolgeposition zugeordnet ist und – die Koordinationseinrichtung (C, Z, T) anhand zumindest einer solchen Identifizierungsinformation (ID*) eines empfangenen Datenpakets (ID*, d, p) die Sendezeit festlegt – die Abfolgepositionen und entsprechende Identifizierungsinformationen gemäß dem Datenprotokoll in numerischer Reihenfolge geordnet sind und die Koordinationseinrichtung einen Zähler (Z) aufweist, dessen Zählwert (ID°) der jeweils momentanen Abfolgeposition entspricht, – der jeweilige Zählwert (ID°) repräsentativ für jeweils eine entsprechende Identifizierungsinformation gesetzt ist und die Koordinationseinrichtung (C) ausgelegt ist, als Kriterium für die Sendezeit der Datenquelle (S) das Erreichen des Zählwerts (ID°) zu wählen und – bei einer Lücke ohne übertragene Daten der Zähler (Z) um einen vorgegebenen Wert erhöht oder erniedrigt wird.
Datenquelle nach Anspruch 1, bei der die Koordinationseinrichtung (C) ausgelegt ist, die Identifizierungsinformation (ID*) eines empfangenen Datenpakets (ID*, d, p) zu ermitteln und als momentanen Zählwert (ID° = ID*) in den Zähler (Z) zu setzen.
Datenquelle nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Taktgeber (T) als Taktquelle für den Zähler (Z).
Datenquelle nach einem vorstehenden Anspruch, bei der die Abfolgepositionen gemäß dem Datenprotokoll zyklisch angeordnet sind und nach einem maximalen Positionswert (N) wieder ein minimaler Positionswert (0) eingestellt wird.
Datenquelle nach einem vorstehenden Anspruch mit dem Datenprotokoll zum Steuern der Koordinationseinrichtung (C), wobei das Datenprotokoll vom Datenübertragungssystem vorgegeben oder änderbar vorgebbar ist.
Datenquelle nach einem vorstehenden Anspruch, bei der die Koordinationseinrichtung (C) zum Synchronisieren der Datenquelle (S) auf die Leitung (B) einen Detektor für eine Synchronisierungsinformation (p) aufweist, wobei die Synchronisierungsinformationen zumindest in empfangenen der Datenpakete enthalten ist.
Datenquelle nach einem vorstehenden Anspruch mit einer redundanten Schnittstelle zu einer weiteren Leitung (B*) zur Übertragung von Daten bei Ausfall der Leitung (B).
Datenquelle nach einem vorstehenden Anspruch, wobei die oder eine weitere Schnittstelle zu der Leitung (B) zum Übertragen der Datenpakete und zum Versorgen der Datenquelle (S) von der gleichen Leitung (B) mit Strom und/oder Spannung ausgebildet ist.
Datenquelle nach Anspruch 8, wobei die Koordinationseinrichtung (C) ausgebildet ist, nach Empfang einer Strom- und/oder Spannungssignals, über die Leitung (B) Daten (ID, IDa, IDg) in der Speichereinrichtung und/oder in dem oder einem Zähler (Z) zu setzen.
Datenquelle nach einem vorstehenden Anspruch, wobei die Koordinationseinrichtung (C) ausgebildet ist, über von der Leitung (B) empfangene Anweisungen programmiert zu werden.
Datenquelle nach einem vorstehenden Anspruch mit mehr als einer zum Festlegen des Sendens zugeordneten Identifizierungsinformation (ID, IDa, IDg).
Datenquelle nach Anspruch 11, wobei die Datenquelle (S), ausgebildet ist, abhängig von verschiedenen der Identifizierungsinformationen (ID, IDa, IDg) verschiedene Funktionalitäten, anzusteuern.
Datenquelle nach einem vorstehenden Anspruch, wobei die Datenquelle (S) ein Sensor ist, dessen Daten (ds) als Teil der Sendedaten zu senden sein.
Datenübertragungssystem zum Anschließen mehrerer Datenquellen (S, S0, S1, ...) nach einem vorstehenden Anspruch gemäß einem Protokoll zum Steuern der Sendezeiten für Datenpakete seitens verschiedener der Datenquellen, wobei – jeder der Datenquellen ein individuelles Zeitfenster (sr0, sr1, ...) zum Senden zugeordnet ist, – jeder der Datenquellen zumindest eine Identifizierungsinformation (ID) einer Vielzahl numerisch aufeinanderfolgender Identifizierungsinformationen (0, 1, ..., ID, ..., ID*, ..., N) zugeordnet ist und – die Identifizierungsinformationen in numerische Reihenfolge den Zeitfenstern eindeutig zugeordnet sind.
Datenübertragungssystem nach Anspruch 14 mit zumindest einer Auswerteeinrichtung an der Leitung (B), welche Datenpakete von der Leitung empfängt und auswertet.